Как передать показания электросчетчиков с автоматизированной системой
Процесс отсылки данных осуществляется без участия абонента. На него возлагается лишь обязанность передачи первого показателя. Эти данные необходимо сообщать до тех пор, пока производитель не вышлет уведомление о том, что больше нет необходимости в этом. Замер расхода электроэнергии в подобных счетчиках осуществляется каждый час. Один раз в сутки полученная информация отправляется в контролирующую организацию. В некоторых моделях используется мобильная связь.
Как работают счетчики электроэнергии, передающие показания автоматически
Простейшие системы автоматизированной передачи данных осуществляют свою работу поэтапно:
- Сбор информации.
- Транспортировка данных.
- Анализ полученной информации, ее дальнейшее хранение.
В роли главных участников первого этапа выступают устройства, выполняющие замер параметров системы, и непосредственно сами электросчетчики. К категории измерительных устройств относятся всевозможные датчики, которые подключены к системе посредством аналоговых цифровых преобразователей или оснащены выходом, используемым для подключения интерфейса.
Автоматизированная система собирает данные, анализирует их и сохраняет на сервере
Линия интерфейса, используемая для передачи информационного сигнала, имеет входное сопротивление 12 Ом. Поскольку мощностные возможности передатчика ограничены, подобные ограничения налагаются и на количество устройств-приемников, которые подключаются к этой линии. Максимальное число датчиков, на которое рассчитана работа приемника, составляет 32 шт.
На втором этапе в работу вступают контроллеры, транспортирующие сигнал между линиями интерфейса. Данная процедура необходима для считывания информации контроллером или персональным компьютером. Если в соединении задействовано более 32 датчиков, то в системе устанавливаются концентраторы.
На третьем этапе задействован сервер, ПК и контроллер, которые собирают данные, анализируют их и сохраняют. Система обязательно должна иметь соответствующее программное обеспечение, позволяющее выполнять ее настройку.
Для передачи показателей удаленно используются как электронные, так и индукционные устройства
Электросчетчики индукционного типа и автоматические системы передачи данных
Для передачи показателей в дистанционном режиме могут применяться не только электронные приборы. Индукционные устройства, маркируемые буквой «Д», оснащены телеметрическим выходом. По сути, этот выход представляет собой импульсный датчик. К категории подобных устройств можно отнести модель СРЗУ-И670Д. За счет импульсного датчика в рамках двухпроводной линии связи осуществляется передача информации в систему, собирающую и обрабатывающую данные. Информация содержит данные по активной электроэнергии, которая проходит черед прибор.
Источником импульсов является измерительный трансформатор. Он излучает магнитный поток, пересекающий металлический сектор, насаженного на ось алюминиевого диска. Далее осуществляется передача этих импульсов на схему датчика, а после этого на линию связи, которая питает этот датчик.
На импульсном датчике установлена фотосветодиодная головка. Она представляет собой пару, состоящую из светодиода и фотодиода. Датчик внутри электросчетчика имеет специфичное расположение. Устройство установлено так, чтобы головка была повернута в сторону алюминиевого диска. Светодиод излучает сигнал, который отражается диском, а затем его принимает фотодиод. Затемненный сектор на диске обеспечивает прерывистость сигнала.
Эти прерывания отслеживаются электронной схемой, преобразовываются и подаются на линию связи в виде последовательности импульсов. Затем их получает приемное устройство, выполняет подсчет количества за определенный период времени и отображает результат на дисплей.
Для электросчетчиков с дистанционным считыванием данных необходимо бесперебойное подключения к сети
Почему выгодны именно электронные счетчики при передаче показаний за свет
Теоретически описанная ранее система с индукционным счетчиком возможна, однако на практике в ней нет смысла. Подобные приборы постепенно изымаются из эксплуатации и заменяются электронными. Исключением являются локально размещенное учетное оборудование.
Электронные устройства в отношении создания автоматизированных систем передачи показаний обладают значительными преимуществами, которые обуславливаются информационной составляющей и обширными сервисными возможностями.
Как работает индукционный счётчик
Суть работы индукционных счетчиков электроэнергии, основан на таком принципе, когда на движущуюся деталь в одно время воздействует крутящийся и затормаживающий момент. Данный момент имеет пропорцию величине учёта, момент торможения имеет пропорцию скорости раскрутки движущейся части. Состоит индукционный однофазный счетчик электроэнергии из нескольких элементов:
- Катушки напряжения, что расположили на магнитопроводе;
- Диск вращения из алюминия;
- Передаточный механизм устройства учёта;
- Катушки тока на магнитопроводе;
- Постоянный магнит.
Сделана катушка из провода с большим сечением, что может выдерживать большую нагрузку. Витки на катушки имеются в небольших количествах, обычно 13-30 витков на катушке. Распределены они в равномерном положении на двух стержнях магнитопровода, что имеет U форму и сделан из электротехнической стали. Сердцевина работает для создания определённой концентрации магнитного потока, который пересекает счётный диск и вращает его.
Подсоединяется обмотка напряжения на фазу напряжения сети и всегда имеет работоспособное состояние, наравне с потребителем, из-за этого она имеет название параллельной цепи. Катушка напряжения требуется для производства магнитного потока, который будет пропорционален сетевому напряжению. Она имеет определённые конструктивные отличия от катушки тока тем, что имеет больше витков, около 8000 – 12 000 и небольшим сечением проводника 0.1 – 0.15 мм2. В большом количестве витки создают более высокое индуктивное сопротивление, чем имеет активное сопротивление обмотки, что является довольно важным для соблюдения правила сдвига на 90° и даёт возможность уменьшит потребление электроэнергии, на однофазном счётчике.
Магнитный поток катушки тока и катушки напряжения, что проходят по диску, образуют в нём трансформационные токи, за счёт чего создаётся вращающийся момент. Чтобы создать противодействующий момент, что будет пропорционален скорости движения диска, используются постоянные тормозные магниты, чей магнитный поток пересекает крутящийся диск из электропроводящего материала.
Образующиеся в диске токи резания, всегда соблюдают скорость вращения пропорционально диска. То есть когда счётчик работает, он соблюдает определённую закономерность,чем большая мощность потребления, тем более быстро будет происходить вращение диска по его оси. Момент противодействия, что образуется при взаимодействии магнитного потока с дисковым током, всегда будет пропорционален скорости вращения. Когда диск проходит волну, что создаёт тормозной магнит, на нём наводится ЭДС резания, что идёт от середины диска. Потоковая сила тормозного магнита при взаимодействии с током диска имеет прямую пропорциональность ЭДС резания и имеет направление против движения диска. Замедляющий процесс зависит от дальности магнита от центра диска, определяется как произведение плеча на значение силы. То есть регулировка быстроты кручения происходит путём перемещения магнита, что позволяет настроить его в зависимости от передаточного числа.
Для более точной настройки на счётчиках используют специальные устройства для регулировки. Данные приборы – это короткозамкнутые медные, алюминиевые витки, или обмотка из витков провода из меди, что замкнут на настраиваемое сопротивление.
Учиться на чужих ошибках
В начале 1990-х годов зарубежных производителей измерительной продукции захлестнула примерно такая же эйфория, которую сейчас переживает Россия. Так, например, в Англии доля электронных счетчиков электроэнергии достигла 95 %, однако, на сегодняшний день эта цифра уменьшилась до 65 %.
Из Европы заводы по производству индукционных счетчиков перенесены в развивающиеся страны и производят миллионы счетчиков, находящих нишу и выполняющих свою функцию.
Энергосистемы России (Красноярскэнерго, Татэнерго, Брянскэнерго) стабильно закупают индукционные счетчики так же, как и электронные, отдавая предпочтение их надежности и учитывая плохое качество сетей, особенно в сельской местности. Ведь ресурс индукционного счетчика – десятки лет и даже через 50 лет некоторые образцы будут соответствовать заданному классу точности.
Проблема выбора индукционного или электронного счетчика несколько надумана. Они предназначены для разных секторов рынка.
Рано отказываться от применения индукционных счетчиков. Как и не стоит недооценивать электронные
Прежде всего, надо решить, есть ли возможность и необходимость воспользоваться всеми преимуществами счетчиков и не обращать внимание на их недостатки?
Выбор счетчика – это результат взвешенного решения, анализа отдельной ситуации.
Шаг 3 – Подсчитываем погрешность измерений
Для проверки правильности работы электрического счетчика нужно посчитать его погрешность учета. Для этого Вам понадобиться обычная лампа накаливания (в качестве нагрузки), мультиметр, калькулятор и секундомер. Сразу же рекомендуем прочитать о том, как пользоваться мультиметром, если Вы этого не знаете. Использовать Вы должны электронную модель (не стрелочный прибор и не токоизмерительные клещи).
Что касается нагрузки, то лучше всего использовать именно лампочку. Дело в том, что мощность современной бытовой техники может иметь разные значения при работе в различных режимах, поэтому лучше не использовать её в качестве нагрузки. Лучше руководствоваться паспортной мощностью, и использовать ее в расчетах, хотя по факту будет другое значение. Если даже на этом этапе появится погрешность, проверить электросчетчик в домашних условиях не получится так, как нужно.
Итак, технология проверки на правильность показаний выглядит следующим образом:
- Замерьте напряжение в сети, используя мультиметр. О том, как измерить напряжение в розетке, мы рассказывали в соответствующей статье. 220 Вольт у Вас вряд ли будет, поэтому записывайте на листок действительное значение – к примеру, 223 Вольта.
- Замерьте силу тока лампы. Для этого переведите тестер в режим амперметра и подключите к лампочке. Для примера возьмем значение 0,43 А.
- Узнайте действительную мощность лампочки – напряжение умножьте на силу тока. В нашем случае 223*0,43=96 Вт.
- Подключив лампу к сети, зафиксируйте, в течение какого периода времени происходит 10-разовое мигание индикатора счетчика или 10-разовое вращение диска счетчика. Если диск индукционного счетчика совершил 10 оборотов за 2 минуты (120 секунд), то можно рассчитать количество электроэнергии, учтенное счётчиком за это время, следующим образом.
- На передней панели найдите постоянную счетчика, которая измеряется в имп/кВт-час — для электронных счетчиков и об/кВт-час — для индукционных.
- По формуле P=U*I рассчитайте действительное потребление электроэнергии нагрузкой. Р = 223*0,43=96 Вт.
- Узнайте, сколько Ватт было израсходовано за период проверки (120 секунд). Для этого необходимо (89 Вт * 120 сек)/ 3600. У нас получилось 2, 97 Вт-час.
- Проверка электросчетчика на погрешность выполняется по расчету: «1000*кол-во оборотов/А (постоянная, указана на передней панели)». К примеру 1000*10/3200 получится 3,13 Вт-час.
- Погрешность счетчика можно рассчитать, если умножить мощность лампы на количество оборотов и на постоянную (зависимую от передаточного числа счетчика) и разделить на число секунд в часе.
Расчетная формула вариант 2
Погрешность счетчика определяется его классом точности. Если класс точности однофазного счетчика 2,5, то относительная погрешность должна составлять не более 2,5%.
Видео инструкция по расчетной и измерительной части:
Вот таким образом можно проверить электросчетчик на исправность мультиметром в домашних условиях. Как Вы видите, технология довольно простая и справиться с вычислениями сможет даже школьник, не говоря уже о домашнем мастере-самоучке.
Электросчетчик, передающий показания: особенности приборов
Счетчики, укомплектованные удаленной системой считывания, подойдут для владельцев квартир, которые не хотят каждый месяц задумываться над тем, каким способом и куда передать полученные показания учетного прибора. Если у потребителя электрической энергии установлено дома подобное устройство, передача данных будет осуществляться в автоматическом режиме без непосредственного участия человека.
Использование счетчиков с дистанционной передачей данных удобно как для владельцев квартир, так и для предприятий
Отправка накрученных киловатт не отнимает много времени, а сам процесс комфортен и удобен. Предприятия, занимающиеся поставками электричества, с помощью этих приборов могут отслеживать уровень потребления энергии населением.
В глобальном смысле электрические счетчики, которые способны осуществлять передачу информации в дистанционном режиме, позволяют рационализировать расход электроэнергии и добиться эффективной работы всей системы, начиная с производства энергии, оканчивая ее потреблением и обработкой данных для оплаты коммунальных счетов с помощью сетевых информационно-измерительных систем.
Назначение информационно-измерительных систем
Сетевые системы, предназначенные для сбора измерительной информации по показателям счетчиков, организуют процесс дистанционной передачи данных с учетного оборудования через всемирную сеть интернет. Работа подобных систем автоматизирована. За счет программного обеспечения происходит считывание информации и последующая отправка полученных данных на сервер энергопоставляющей компании.
Данные о показателях счетчика автоматизировано отправляются с помощью сети интернет
Информационно-измерительные системы используются для автоматизации следующих процессов:
- сбор информации;
- передача данных;
- анализ показателей по энергопотреблению.
Использование информационно-измерительных систем энергопоставляющими компаниями не только дает им доступ к показателям по потреблению электрической энергии, но и обеспечивает ряд дополнительных функций. Сюда относятся следующие возможности:
- работа учетного оборудования в режиме нескольких тарифов;
- подключение или отключение потребителя электроэнергии в дистанционном режиме;
- индивидуализация работы с потребителем электрической энергии с учетом условий подписанного договора;
- пересылка предупреждающих уведомлений;
- эффективный анализ собранной информации и т.п.
Одним из преимуществ использования интеллектуального счетчика является анализ энергопотребления
Преимущества автоматической передачи показаний электросчетчика для пользователей
Устанавливая в своей квартире счетчики, имеющие функцию автоматической дистанционной передачи данных, владелец жилья получает множество преимуществ. Преимущества системы для пользователей:
- решение спорных ситуаций – показания по счетчику могут фиксироваться каждый день. Подобная схема передачи данных позволяет исключить конфликтные ситуации, если возникли проблемы с квитанциями или передача информации абонентом осуществляется не регулярно;
- контроль показаний – учетные приборы предоставляют возможность снимать показатели с мест, которые потребитель посещает редко, например, с арендной квартиры, гаража или дачного дома;
- высокая точность расчета во время переключения тарифа – если показания по дате изменения тарифа отсутствуют, энергетические компании производят начисления, исходя из средних показателей. Как правило, расчет осуществляется в пользу компании-поставщика. Использование учетных приборов с функцией дистанционной передачи позволяет избежать подобных проблем;
Счетчик с автоматической системой подсчета будет удобен для пользователей, которые используют несколько тарифов учета электроэнергии
- дистанционный контроль работы счетчика – оборудование можно использовать для предварительного прогревания жилья. Достаточно подключить прибора за пару часов до прихода домой, чтобы система обогревателей прогрела помещения к приезду. Для этого потребуется смартфон;
- безопасность – если владелец жилья забывает отключить электроприбор, например, утюг или плиту, нет нужды возвращаться домой. Достаточно обесточить квартиру, удаленно отключив счетчик;
- практичность и экономия времени – пользователю не нужно тратить время и усилия на снятие показаний, очереди у касс или передачу информации с помощью стандартных способов.
Энергокомпания может дистанционно отключить потребителя от электроэнергии
Принцип действия индуктивного электросчетчика
Естественно, что при постоянно меняющихся нагрузках отслеживать показания ваттметра с секундомером было бы крайне непрактично. Поэтому придумали прибор (электросчетчик), где момент силы, возникающий от электромагнитного взаимодействия катушек напряжения и тока, используется для вращения привода счетного механизма. Теоретически можно считать, что напряжение в сети не меняется, значит, изменение силы электромагнитного взаимодействия катушек прямо пропорционально зависит от тока подключенной нагрузки.
Индукционный счетчик — вид изнутри
В качестве привода счетного механизма в счетчиках используется алюминиевый диск, где катушками напряжения и тока индуцируются вихревые токи, электромагнитное поле которых взаимодействует с магнитными полями данных катушек, создавая момент силы.
Поэтому электромагнитные механические счетчики еще называют индукционными. В индукционном электросчетчике магнитопроводы катушек тока и напряжения размещены под углом 90º и образуют зазор, в котором размещен алюминиевый диск, что позволяет создавать в нем момент силы для его вращения.
Устройство индукционного электросчетчика
Из школьной физики известно, что сила, постоянно воздействующая на тело без помех, заставляет его ускоряться до бесконечности. Таким образом, в идеальном механизме счетчика (без трения) постоянная мощность раскрутила бы диск до бесконечных оборотов. Поэтому в устройстве электросчетчика имеется постоянный магнит для торможения алюминиевого диска привода счетного устройства.
Поскольку алюминий является немагнитным металлом, сила торможения зависит только от скорости вращения диска. Правильная настройка баланса между ускоряющей диск силой и тормозным моментом позволяет установить зависимость вращения привода счетного механизма только от потребляемой мощности и устранить самоход и вращение в обратную сторону. По данному принципу работают индукционные однофазные и трехфазные счетчики электрической энергии, у которых на одном валу имеется два алюминиевых диска.
Трехфазный индукционный электросчетчик
Преимущества и недостатки индукционных электросчетчиков
Описанное выше устройство счетного механизма используется в различных моделях счетчиков электроэнергии на протяжении многих десятилетий благодаря простоте и надежности конструкции. Катушка напряжения, имеющая много витков, намотанная тонким проводом, диаметром 0,06 – 0,12 мм имеет большую стойкость к длительным перенапряжениям – очень часто однофазные электросчетчики находились под напряжением почти 380В из-за обрыва ноля, но в последствии продолжали исправно работать.
Токовая катушка имеет несколько витков с поперечным сечением, достаточным для того, чтобы выдерживать ток кратковременного короткого замыкания. Поскольку в индукционных электросчетчиках нет других электротехнических элементов и радиодеталей, они очень устойчивы к всплескам напряжения и электромагнитным влияниям разрядов молний. Простой и дешевый счетный механизм, состоящий из червячной передачи на валу алюминиевого диска и цифрового барабана, позволяет индукционным счетчикам исправно служить на протяжении десятилетий в сложных климатических условиях.
Несложное устройство счетного механизма индукционного электросчетчика
Из-за несовершенной конструкции, трения и старения механизмов индукционные электросчетчики имеют существенные недостатки:
- низкий класс точности;
- большая погрешность, увеличивающаяся при небольших токах нагрузки;
- значительное собственное потребление электроэнергии;
- отсутствие учета реактивной энергии у бытовых счетчиков;
- учет электрической энергии происходит только в одном направлении;
- отсутствует защита от взлома, вмешательства в работу и хищения электроэнергии.
Пломба на устаревшем индукционном электросчетчике является единственной защитой от несанкционированного доступа внутрь корпуса Большинство описанных выше недостатков индукционных счетчиков на руку их владельцам, так как учет электроэнергии происходит с погрешностью, выгодной для получателя. Придумано множество способов обмана индукционного счетчика. Поэтому многие поставщики электрической энергии стараются заменить устаревшие убыточные для них электросчетчики на новые более точные гибридные или электронные счетчики электроэнергии у своих потребителей. В некоторых странах производится бесплатная замена устаревших индуктивных электросчетчиков в принудительном порядке.
Устаревшие и убыточные для поставщиков электроэнергии индукционные счетчики активно выводятся из эксплуатации
Принцип работы электронного электросчетчика
Схема подключения однофазного электросчетчика
Данная схема предназначена для подключения любого однофазного счетчика электрической энергии.
Однофазные счетчики чаще всего подключают по схеме прямого включения в сеть и только в очень редких случаях через трансформаторы тока.
В клеммной колодке однофазного счетчика электроэнергии расположены 4 контакта:
- 1 клемма — ввод фазы
- 2 клемма — выход фазы на нагрузку (в квартиру)
- 3 клемма — ввод нуля
- 4 клемма — выход нуля на нагрузку (в квартиру)
- винт напряжения — для отключения катушки напряжения в индукционных счетчиках при проведении государственной поверки.
Красным цветом обозначены токовая катушка (обмотка) и фазный провод, синим цветом — катушка (обмотка) напряжения и нулевой провод.
В данной схеме перед счетчиком электроэнергии установлен вводной автоматический выключатель.
Эту схему можно использовать для электроснабжения своей квартиры, дачи или коттеджа.
Схема подключения трехфазного электросчетчика
Преимущества и недостатки многотарифности
Разделение суток на зоны для контроля электроэнергии многотарифными счетчиками
Новые приборы учета имеют свои конструктивные особенности, а также преимущества и недостатки, которые обязательны к ознакомлению при выборе устройства. К достоинствам следует отнести:
- Экологичность. Снижается количество вредных и отравляющих природу и людей выбросов в атмосферу.
- Ощутимая экономия семейного бюджета. Как показывает опыт, прибор полностью окупается в течение одного года.
- Облегчение работы электрических станций: экономия топлива, снижение стоимости ремонтных работ и обслуживания.
Типы электросчетчиков
Сегодня энергетические компании постоянно предлагают и даже настаивают на замене старых приборов на новые. И на это есть причины. Например, электросчетчики старого образца не способны учитывать энергопотребление небольшой мощности. Класс их точности составляет 2,5. Это объем потребления электроэнергии в дежурном режиме. Что касается новых счетчиков, то они способны фиксировать более точные показатели. Сегодня можно приобрести счетчик класса 2, 1 и 0,5. Теперь рассмотрим два типа электросчетчика: индукционный и электронный.
В таком виде агрегата есть две катушки, катушка напряжения и тока. Благодаря магнитному полю у этих катушек вращается диск, который приводит в движение весь механизм подсчета электроэнергии. Скорость вращения диска напрямую зависит от напряжения в сети. Чем выше напряжение, тем больше его скорость, соответственно показания счетчика будут расти. В его работе есть один минус. Обеспечить класс точности выше 2 очень сложно и дорого. Но есть яркое преимущество индукционного счетчика. Их срок службы составляет пятнадцать лет и более. Этот показатель говорит о его высокой надежности. На всей территории Российской Федерации в домах и квартирах установлено пятьдесят миллионов подобных приборов.
Работа этого прибора осуществляется за счет прямого измерения напряжения и тока. На индикатор вся информация передается в электронном виде и остается в памяти счетчика. Следует отметить, что такие аппараты обладают рядом преимуществ. Например, они имеют компактные размеры, осуществляют ведение многотарифного учета. Более того, электронные счетчики электроэнергии можно встраивать в автоматизированную систему коммерческого учета. Это стало возможным благодаря имеющемуся стандартному интерфейсу. Наличие цифрового индикатора позволяет очень просто считывать информацию.
Самый главный плюс этого типа счетчика, высочайшая устойчивость к краже электроэнергии. Что касается его минусов, это ярко выраженная высокая цена, а также его ненадежность.
Источник: