что такое телеметрический выход на электросчетчике
Про электронные счетчики и АСКУЭ для «чайников»
Электронные счетчики
Электронный счетчик представляет собой преобразователь аналогового сигнала в частоту следования импульсов, подсчёт которых дает количество потребляемой энергии.
Главным преимуществом электронных счётчиков по сравнению с индукционными, является отсутствие вращающихся элементов. Кроме того, они обеспечивают более широкий интервал входных напряжений, позволяют легко организовать многотарифные системы учёта, имеют режим ретроспективы – т.е. позволяют посмотреть количество потреблённой энергии за определённый период – как правило, помесячно; измеряют потребляемую мощность, легко вписываются в конфигурацию систем АСКУЭ и обладают ещё многими дополнительными сервисными функциями.
Разнообразие этих функций заключается в программном обеспечении микроконтроллера, который является непременным атрибутом современного электронного счётчика электроэнергии.
Конструктивно электросчётчик счетчик состоит из корпуса с клеммной колодкой, измерительного трансформатора тока и печатной платы, на которой установлены все электронные компоненты.
Основными компонентами современного электронного счётчика являются: трансформатор тока, дисплей ЖКИ, источник питания электронной схемы, микроконтроллер, часы реального времени, телеметрический выход, супервизор, органы управления, оптический порт (опционально).
ЖКИ представляет собой многоразрядный буквенно-цифровой индикатор и предназначен для индикации режимов работы, информации о потребленной электроэнергии, отображении даты и текущего времени.
Источник питания служит для получения напряжения питания микроконтроллера и других элементов электронной схемы. Непосредственно с источником связан супервизор. Супервизор формирует сигнал сброса для микроконтроллера при включении и отключении питания, а также следит за изменениями входного напряжения.
Часы реального времени предназначены для отсчета текущего времени и даты. В некоторых электросчётчиках данные функции возлагаются на микроконтроллер, однако для уменьшения его загрузки, как правило, используют отдельную микросхему, например, DS1307N. Использование отдельной микросхемы позволяет высвободить мощности микроконтроллера и направить их на выполнение более ответственных задач.
Телеметрический выход служит для подключения к системе АСКУЭ или непосредственно к компьютеру (как правило, через преобразователь интерфейса RS485/RS232). Оптический порт, который есть не во всех электросчётчиках, позволяет снимать информацию непосредственно с электросчётчика и в некоторых случаях служит для их программирования (параметризации).
Сердцем электронного электросчётчика является микроконтроллер. Это может быть как микросхема компании Microchip (PIC-контроллер), так и производителей ATMEL или NEC.
В электронном счетчике выполнение практически всех функций возложено на микроконтроллер. Он является преобразователем АЦП (преобразует входной сигнал с трансформатора тока в цифровой вид, производит его математическую обработку и выдаёт результат на цифровой дисплей.) Микроконтроллер также принимает команды от органов управления и управляет интерфейсными выходами.
В настоящее время развитие электронных счётчиков идёт в основном в плане добавление «наворотов», различные производители добавляют всё новые функции, например, некоторые устройства могут вести контроль состояния питающей сети с передачей этой информации в диспетчерские центры и т.д.
Довольно часто в электросчётчик вводят функцию ограничения мощности. В этом случае, при превышении потребляемой мощности, электросчётчик отключает потребителя от сети. Для управления подачей напряжения, внутрь электросчётчика устанавливают контактор на соответствующий ток. Так же отключение возможно, если потребитель превысил отведённый ему лимит электроэнергии или же закончилась предоплата за электроэнергию. Кстати, некоторые электросчётчики позволяют пополнить денежный баланс прямо через встроенные в них считыватели пластиковых карт. К электросчётчикам данной группы относятся СТК-1-10 и СТК-3-10, выпускаемые в г. Одессе.
АСКУЭ
Попытки создания АСКУЭ (автоматизированной системы контроля учёта электроэнергии) связаны с появлением в относительно доступных микропроцессорных устройств, однако дороговизна последних делала системы учета доступными только крупным промышленным предприятиям. Разработку АСКУЭ вели целые НИИ.
Решение задачи предполагало:
оснащение индукционных счетчиков электрической энергии датчиками оборотов;
создание устройств, способных вести подсчет поступающих импульсов и передавать полученный результат в ЭВМ;
накопление в ЭВМ результатов подсчета и формирование отчетных документов.
Первые системы учета были крайне дорогими, ненадежными и малоинформативными комплексами, но они позволили сформировать базу для создания АСКУЭ следующих поколений.
Переломным этапом в развитии АСКУЭ стало появление персональных компьютеров и создание электронных электросчётчиков. Ещё больший импульс развитию систем автоматизированного учёта придало повсеместное внедрение сотовой связи, что позволило создать беспроводные системы, так как вопрос организации каналов связи являлся одним из основных в данном направлении.
Для организации системы АСКУЭ необходимо:
Цифровые сигналы передать в так называемые «сумматоры», снабженные памятью.
Создать систему связи (как правило, последнее время для этого используют GSM – связь), обеспечивающую дальнейшую передачу информации в местные (на предприятии) и на верхние уровни.
Организовать и оснастить центры обработки информации современными компьютерами и программным обеспечением.
Пример простейшей схемы организации АСКУЭ показан на рисунке. В ней можно выделить несколько отдельных основных уровней:
1. Уровень первый – это уровень сбора информации.
Элементами этого уровня являются электросчётчики и различные устройства, измеряющие параметры системы. В качестве таких устройств могут применяться различные датчики как имеющие выход для подключения интерфейса RS-485, так и датчики, подключенные к системе через специальные аналого-цифровые преобразователи. Необходимо обратить внимание на то, что возможно использовать не только электронные электросчётчики, но и обычные индукционные, оборудованные преобразователями количества оборотов диска в электрические импульсы.
В системах АСКУЭ для соединения датчиков с контролерами применяют интерфейс RS-485. Входное сопротивление приемника информационного сигнала по линии интерфейса RS-485 обычно составляет 12 кОм. Так как мощность передатчика ограничена, это создает ограничение и на количество приемников, подключенных к линии. Согласно спецификации интерфейса RS-485 с учетом согласующих резисторов приёмник может вести до 32 датчиков.
2. Уровень второй – это связующий уровень.
На этом уровне находятся различные контролеры необходимые для транспортировки сигнала. В схеме АСКУЭ представленной на рисунке 9 элементом второго уровня является преобразователь, преобразующий электронный сигнал с линии интерфейса RS-485 на линию интерфейса RS-232, это необходимо для считывания данных компьютером либо управляющим контролером.
В случае если требуется соединение более 32 датчиков, тогда в схеме на этом уровне появляется устройства, называемые концентраторы. На рисунке показана схема построения системы АСКУЭ для количества датчиков от 1 до 247шт
Третий уровень – это уровень сбора, анализа и хранения данных. Элементом этого уровня является компьютер, контролер или сервер. Основным требование к оборудованию этого уровня является наличие специализированного программного обеспечения для настройки элементов системы.
В настоящее время практически все электронные электросчётчики оборудованы интерфейсом для включения в систему АСКУЭ. Даже те, которые не имеют этой функции, могут оснащаться оптическим портом для локального снятия показаний непосредственно на месте установки электросчётчика путём считывания информации в персональный компьютер. Поэтому, сегодня электросчётчик является сложным электронным устройством.
Однако не стоит думать, что только электронные счётчики можно использовать для дистанционного снятия показаний (а именно эта цель является основной в системах АСКУЭ).
Счетчики, в маркировке которых есть буква «Д», например, СР3У-И670Д, имеют телеметрический выход (импульсный датчик), обеспечивающий передачу по двухпроводной линии связи информации о проходящей через счетчик активной (реактивной) энергии в систему дистанционного сбора и обработки данных. На рисунке как раз показан такой электросчётчик со снятой крышкой корпуса:
На боковой панели электросчётчика установлен импульсный датчик (2). Как работает этот датчик?
Давайте вспомним устройство индукционного счётчика. В нём есть такой элемент, как алюминиевый диск. Скорость его вращения прямо пропорциональна потребляемой нагрузкой мощности. Вот скорость вращения диска, точнее количество оборотов и является численной характеристикой, которую можно преобразовать в импульсы и передать в линию связи. Поэтому на счётчики со встроенными датчиками наносят такой параметр, как количество импульсов на 1 кВт*ч.
В качестве источника импульсов служит измерительный трансформатор, магнитный поток которого периодически пересекает металлический сектор, насаженный на ось диска. Импульсы, полученные от него, подаются на схему собственно самого датчика, а затем в линию связи. Питание датчик получает по этой же линии.
В принципе, любой индукционный счётчик можно оснастить импульсным датчиком, например, таким, как Е870.
Импульсный датчик Е870
Принцип работы датчика Е870 отличается от описанного выше. Для его функционирования на плоскую поверхность диска электросчётчика чёрной краской наносится затемнённый сектор.
Импульсный датчик – преобразователь имеет в своей конструкции фотосветодиодную головку – т.е. пару фотодиод – светодиод. Датчик устанавливается внутри счётчика так, что головка направлена в сторону диска. Излучённый светодиодом сигнал отражается от диска и принимается фотодиодом. Благодаря затемнённому сектору диска, сигнал носит прерывистый характер.
Электронная схема на логических элементах отслеживает эти прерывания, преобразовывает и выдает в линию связи последовательно импульсов. Скважность (частота следования) этих импульсов прямо пропорциональна скорости вращения диска, и, следовательно, потребляемой мощности и её можно визуально оценить по индикаторному светодиоду.
На другой стороне линии связи приёмное устройство принимает эти импульсы, подсчитывает их количество за определённый промежуток времени и выдает полученный результат на устройство отображения информации. Таким образом, происходит дистанционное считывание показаний электросчётчика. Именно так строились первые системы удалённого сбора информации.
Однако возникает закономерный вопрос – выше мы рассматривали интерфейсы RS 485 и RS 232, а здесь имеем последовательность импульсов.
Получается, всё равно индукционные счётчики мы не увяжем в рассмотренные выше современные схемы построения АСКУЭ? В принципе, сделать это можно. Преобразовать импульсную последовательность в тот же RS 232 интерфейс большого труда не составляет, данный адаптер будет представлять собой относительно простую электронную схему. Но особого смысла в этом нет. Индукционные электросчётчики постепенно уходят в прошлое, а там где и устанавливаются, используются только как локальные приборы учёта.
При проектировании современных систем АСКУЭ применяют только электронные счётчики. Они имеют неоспоримые преимущества перед индукционными именно в «информационном» плане и обладают практически неограниченными сервисными возможностями.
Принцип Работы Электросчётчика, Передающего Показания Дистанционно
Источник: 365 news, 08 октября 2019
Особенности электросчётчика с дистанционным снятием показаний
Это новый подход к контролю потребления электроэнергии, который связан с невмешательством человека. Прибор укомплектован специальной программой считывания, которая расположена удалённо. Это удобно для всех: для потребителей, которые теперь не задумываются над тем, когда сдавать отчёты, куда их нести для контроля. Потому что снятие и передача показаний расхода электричества передаются в автоматическом режиме.
Для энергосбытовой организации это также большой плюс. Нет необходимости ходить по домам и квартирам с целью контроля, а правильно ли потребители передали данные, сходятся ли они с показаниями, которые снимают контролёры. Но самое главное для организаций, поставляющих электрический ток, − это возможность планировать расходы по электроэнергии, а значит, можно наладить работу сетей так, чтобы их эффективность стала выше. А это и для потребителей хорошо, и для энергоснабжающих организаций. При этом эффективно будет работать вся система: от выработки электричества до потребления.
Возможность отслеживать работу счётчика через смартфон
Необходимо отметить, что счётчики электроэнергии с передачей данных от обычных отличаются тем, что они являются многотарифными. При этом сам прибор каждые 15 секунд на своём табло показывает, сколько на данный момент после снятия последних данных было израсходовано электричества по ночному тарифу, дневному и общий показатель потребления. Это удобно в плане возникших спорных вопросов, хотя, как показывает практика, таких обычно после установки приборов этого типа не возникает.
Основное назначение приборов учёта электроэнергии с дистанционным снятием показаний
Дистанционная передача данных производится через интернет, поэтому в основе устройства прибора лежит программное обеспечение. Именно оно позволяет в автоматическом режиме через определённый промежуток времени считывать информацию с устройства и отправлять её на общий сервер энергосбытовой организации.
Получается так, что программа обеспечивает сбор информации по потреблению электричества, её обработку и отправку. Но кроме этого, у энергоснабжающих организаций появляется ряд удобных для них функций, которыми они пользуются. А именно:
Отслеживать работу электросчётчика можно из любого места удалённо
Внимание! Связь между потребителем и энергоснабжающим предприятием обеспечивается через интернет. Удобно это тем, что скаченное на сотовый телефон приложение даёт возможность потребителю всегда быть на связи.
Преимущества и недостатки использования счётчиков с возможностью передачи данных
Преимуществ у электрических счётчиков с дистанционным снятием показаний перед обычными много. Вот только некоторые из них:
Нет необходимости записывать показания и проводить расчёты, прибор всё сделает сам
Что касается недостатков для потребителей, то это ситуация с неоплаченными счетами. Потому что прибор можно удалённо отключать не только самим потребителям, но и энергосбытовой организации. Нет на счету денег, забыли провести оплату вовремя, получите обесточенный дом или квартиру. И в этом случае подключить со своей стороны потребитель уже не сможет, пока не погасит задолженность.
Не заплатили вовремя, будете вечерами сидеть при свечах
Устройство счётчика электроэнергии
Счётчик с передачей показаний электроэнергии – это своеобразный преобразователь, который меняет аналоговый сигнал в импульсный. Именно учёт импульсов и определяет расход потреблённой электроэнергии.
Такие приборы сильно отличаются от всех остальных моделей, тем более индукционных. Отсюда и более широкий их функционал. А именно:
Из каких частей состоит счётчик
Что касается самого устройства, то в состав счётчика входят:
Части электросчётчика с передающим устройством
На дисплее высвечивается с определённой периодичностью потребление по тарифам и общий показатель. Плюс на экране видны часы и дата.
Отдельный источник питания обеспечивает током микроконтроллер и другие части электронной схемы. К нему подключён супервизор. Это прибор, который формирует сбрасывающий сигнал именно для микроконтроллера. Сигнал появляется при включении и отключении счётчика. Кроме этого, в обязанности супервизора входит контролировать входное напряжение, а точнее, его изменения.
Что касается часов в приборе, которые показывает время на дисплее, то в некоторых моделях – это не отдельная микросхема, а сам микроконтроллер, оснащённый данной функцией. Сегодня всё чаще производители часы выводят как отдельный элемент, чтобы таким образом разгрузить микроконтроллер, у которого и своих функций предостаточно.
Телеметрический выход счётчика – это клемма, с помощью которой прибор можно подсоединить к персональному компьютеру или системе удалённой передачи данных. Последний – это своеобразная маленькая антенна, напичканная электроникой.
Схема расположения клемм и портов
Микроконтроллер
Это основной элемент электросчётчика данного типа, который выполняет практически все функции прибора. А именно:
Понятно, что возможности микроконтроллера ограничены, но многое будет зависеть от программного обеспечения. Чем оно качественнее, тем шире функционал. Сегодня производители решают задачи, которые бы увеличили функции счётчиков, особенно серьёзное направление ведётся в сторону возможности электросчётчиков анализировать работу всей электрической системы. И здесь задача стоит контролировать и анализировать не только внутренние её части в виде электрической разводки по квартире или дому, но и внешних сетей. При этом после анализа все данные должны передаваться диспетчерской службе.
Сегодня производители предлагают счётчики, которые контролируют потребляемую мощность. Поэтому в сам прибор вводятся контакторы, которые следят за показателями напряжения. Если мощность потребления дома или квартиры превышает нормативную, установленную по контракту, то контактор просто разъединяет питающую сеть, обесточивая помещения. Он также может отключаться, если оплата за потребляемую электроэнергию закончилась.
Оплата через счётчик с помощью пластиковой карточки
В этом плане удобен счётчик электроэнергии с сим-картой. В его комплектацию входит считыватель, с помощью которого можно производить пополнение баланса, не отходя от самого прибора. Просто вставляете пластиковую карту в сам прибор, для этого в нём предусмотрена щель, набираете необходимую сумму, и считыватель снимает с баланса карты деньги и переводит их на счёт поставщика электроэнергии. Просто и удобно. К таким приборам относятся отечественные счётчики СТК1-10 и СТК3-10.
Система контроля
Дорогие микропроцессоры не давали возможность использовать систему контроля потребления электроэнергии. Потому что их установка автоматически увеличивала цену самого прибора. И в недавнем прошлом это себе могли позволить только некоторые производители, счётчики которых приобретали крупные богатые предприятия.
Сегодня микропроцессоры стали очень дешёвыми за счёт изменения их производства, поэтому все известные производители счётчиков с удалённым снятием показаний используют их, что даёт возможность организовать систему контроля. А сотовая связь в купе с программным обеспечением позволила проводить контроль удалённо.
Итак, какими функциями наделены системы контроля:
Принципиальная схема передачи данных
На самом деле система контроля – это непросто какой-то прибор, установленный рядом со счётчиком. Эта целая система. Поэтому чтобы её установить и наладить, необходимо провести четыре основных действия:
Внимание! Не все счётчики обеспечены встроенными интерфейсами для подключения к системе контроля. Но во всех из них есть оптический порт, через который можно провести подключение к устройству снятия показания локально.
Как производится передача данных по счётчикам
Передача показаний счётчиков электроэнергии производится в автоматическом режиме. То есть, потребитель тока сам ничего не делает. Единственное, что от него требуется, − это передать данные первого снятия показаний. Не всегда энергоснабжающая организация тут же реагирует на отправку уведомления, что данные приняты. Поэтому рекомендуется отправку делать до тех пор, пока уведомление не придёт. После чего счётчик сам собирает информацию, обычно это делается каждый час, а отправка данных производится раз в сутки.
Принцип работы всей системы
Автоматическая передача показаний счётчиков электроэнергии производится последовательно по трём этапам:
Принцип работы системы контроля сбора данных
На первом этапе задействованы сами счётчики. Сюда же можно добавить различные приборы контроля, которые подключаются непосредственно к каналу интерфейса. Сам канал используется для передачи полученных данных. Необходимо отметить, что возможности передатчика данных ограничены, поэтому к одному из них можно подключить не более 32 контролирующих прибора.
Что касается второго этапа, то здесь всю работу выполняют контроллеры. Последние считывают передающую информацию и транспортируют сигнал между двумя линиями интерфейсов.
Третий этап – это сервер, установленный в энергосбытовой организации. Самое главное во всей это связке – программное обеспечение. Именно оно позволяет проводить все операции и периодически перенастраивать работу приборов.
Внимание! Если установить преобразователь около индукционного счётчика электроэнергии, то и его можно использовать в качестве прибора дистанционной передачи данных. Преобразователь должен быть определённого типа. Его основная задача − преобразовывать количество поворотов диска в импульсы. Единственный момент, на который надо обратить внимание, − это маркировка прибора. В ней должна стоять буква «Д», это говорит о том, что счётчик индукционный снабжён оптическим портом.
Почему не стоит использовать индукционные счётчики
Во-первых, использование индукционных приборов учёта и контроля ограничено законодательством. Такие счётчики постепенно выводятся из оборота. Поэтому говорить о том, что их можно использовать для передачи данных дистанционно, нет необходимости.
Во-вторых, электронные аналоги имеют многочисленные характеристики, связанные с их возможностями в плане информационной составляющей. Они оснащены микропроцессорами, которые и выполняют все предназначенные для счётчиков функции.
В-третьих, отключение или включение индукционных приборов невозможно дистанционно.В этом плане электронные значительно лучше.
