Az elektronikus fogyasztásmérőkről és a "bábuk" kérdéséről

Elektronikus mérők

Az elektronikus számláló egy analóg jel átalakítója egy impulzus ismétlési sebességre, amelynek kiszámítása megadja az elfogyasztott energia mennyiségét.

Az elektronikus mérők fő előnye az indukciós mérőkhöz képest a forgó elemek hiánya. Ezen felül szélesebb körű bemeneti feszültséget biztosítanak, megkönnyítik a többdíjas mérőrendszerek szervezését, és retrospektív módban vannak - azaz lehetővé teszi, hogy láthassa egy bizonyos ideig - általában havonta - felhasznált energiamennyiséget; mérje az energiafogyasztást, könnyen illeszkedjen a konfigurációhoz ASKUE rendszerek és még sok más kiegészítő szolgáltatási funkcióval rendelkezik.

Ezen szolgáltatások sokfélesége a szoftverben rejlik. mikrokontroller, amely nélkülözhetetlen tulajdonsága a modern elektronikus villamosenergia-fogyasztásmérőnek.

szerkezetileg elektromos mérő a mérő egy házból áll kapcsokkal, egy árammérő transzformátor és egy nyomtatott áramköri kártya, amelyre az összes elektronikus alkatrész fel van szerelve.

A modern elektronikus fogyasztásmérő fő alkotóelemei: áramváltó, LCD kijelző, elektronikus áramforrás, mikrokontroller, valós idejű óra, telemetrikus kimenet, felügyelő, vezérlők, optikai port (opcionális).

Az LCD egy több számjegyű alfanumerikus kijelző, amelynek célja az üzemmódok, az elfogyasztott villamos energiára vonatkozó információk, a dátum és az aktuális idő kijelzése.

Az áramforrást a mikrovezérlő és az elektronikus áramkör egyéb elemeinek tápfeszültségének a megszerzésére használják. A felügyelő közvetlenül kapcsolódik a forráshoz. A felügyelő alaphelyzetbe állító jelet generál a mikrovezérlő számára, amikor a tápellátást be- és kikapcsolják, és figyeli a bemeneti feszültség változásait is.

A valós idejű órát úgy tervezték, hogy megszámolja az aktuális időt és dátumot. Egyes elektromos fogyasztásmérőknél ezeket a funkciókat a mikrovezérlőhöz rendelik, azonban a terhelés csökkentése érdekében általában külön chipet használnak, például DS1307N. Egy külön chipek segítségével felszabadíthatja a mikrovezérlő energiáját, és igényesebb feladatokhoz irányíthatja őket.

A telemetrikus kimenetet az ASKUE rendszerhez vagy közvetlenül a számítógéphez csatlakoztatják (általában RS485 / RS232 interfész-átalakítón keresztül). Az optikai port, amely nem minden villamos fogyasztásmérőben lehetővé teszi az információk közvetlenül az elektromos fogyasztásmérőktől történő felvételét, és bizonyos esetekben a programozásukhoz (paraméterezés) szolgál.

Az elektronikus mérőszív középpontjában egy mikrovezérlő található. Lehet, hogy tetszik Mikrochip chip (PIC vezérlő), valamint az ATMEL vagy a NEC gyártói.

Egy elektronikus mérőben szinte az összes funkció végrehajtása a mikrovezérlőhöz tartozik. Ez egy ADC átalakító (átalakítja az áramváltó bemeneti jelét digitális formává, elvégzi a matematikai feldolgozást, és az eredményt digitális kijelzőre továbbítja.) A mikrovezérlő parancsokat is kap a vezérlőktől és vezérli az interfész kimeneteit.

Ismétlem, hogy a mikrovezérlő képességei a szoftvertől (szoftvertől) függnek. Szoftver nélkül - ez csak egy műanyag - szilikonkocka mosoly. Ezért a szolgáltatási funkciók és elvégzett feladatok sokfélesége attól függ, hogy milyen műszaki feladatot állítottak be a programozó számára.

Jelenleg az elektronikus fogyasztásmérők fejlesztése elsősorban „harangok és sípok” hozzáadására irányul, a különféle gyártók új funkciókat egészítenek ki, például egyes eszközök figyelemmel kísérhetik az áramellátó hálózat állapotát az információk továbbításával a diszpécserközpontokba stb.

Elég gyakran egy energiakorlátozó funkciót vezetnek be az elektromos fogyasztásmérőbe. Ebben az esetben, ha az energiafogyasztást túllépik, az elektromos fogyasztásmérő leválasztja a fogyasztót a hálózatról. A feszültség-ellátás vezérléséhez az elektromos fogyasztásmérőt be kell építeni kontaktor a megfelelő áramra. A kikapcsolás akkor is lehetséges, ha a fogyasztó túllépte az előírt villamosenergia-határértéket, vagy véget ért a villamos energiára vonatkozó előleg. Mellesleg, néhány villamos fogyasztásmérő lehetővé teszi a készpénz egyenleg feltöltését közvetlenül a beépített műanyag kártyaolvasók segítségével. E csoport villamos fogyasztásmérői közé tartozik az Odesszában gyártott STK-1-10 és STK-3-10.

AMR

Az ASKUE (automatikus villamosenergia-mérő vezérlőrendszer) létrehozásának kísérletéhez viszonylag megfizethető mikroprocesszor-eszközök jelennek meg, ám ezek utóbbi magas költségei miatt a számviteli rendszereket csak a nagy ipari vállalkozások számára elérhetővé tették. Az ASKUE fejlesztését teljes kutatóintézetek végezték.

Az érintett probléma megoldása:

• indukciós elektromos fogyasztásmérők felszerelése fordulatszám-érzékelőkkel;

• olyan eszközök létrehozása, amelyek képesek számolni a bejövő impulzusokat és továbbítani az eredményt egy számítógépre;

• a számolás eredményeinek felhalmozása a számítógépen és a jelentési dokumentumok kialakítása.

Az első számviteli rendszerek rendkívül drágák, megbízhatatlanok és nem voltak információs komplexek, ám ezek lehetővé tették az alapot a következő generációk ASKUE létrehozásának.

Az ASKUE fejlesztésének fordulópontja a személyi számítógépek megjelenése és az elektronikus villamosenergia-fogyasztásmérők létrehozása volt. A cellás kommunikáció széles körű bevezetése még nagyobb lendületet adott az automatizált mérőrendszerek fejlesztésének, amely lehetővé tette a vezeték nélküli rendszerek létrehozását, mivel a kommunikációs csatornák szervezésének kérdése volt az egyik legfontosabb ebben az irányban.

Az ASKUE rendszer fő célja, hogy ésszerű időközönként gyűjtsön minden adatot a villamosenergia-áramlásokról minden feszültségszinten, és az adatokat olyan módon dolgozza fel, hogy biztosítsa az elfogyasztott vagy lemerült villamos energiáról (teljesítmény) való jelentéstételt, elemzi és előrejelzést készítsen a fogyasztásról (termelésről). ) elvégzi a költségmutatók elemzését, és végül - ami a legfontosabb - számításokat készít az elektromos energiáról.

Az ASKUE rendszer megszervezéséhez szükséges:

• Az energiamérő pontokon telepítsen nagy pontosságú mérőberendezéseket - elektronikus mérőkészülékeket

• Digitális jelek továbbíthatók úgynevezett "összeadókban", memóriával felszerelve.

• Hozzon létre egy kommunikációs rendszert (általában a közelmúltban használják erre a GSM-kommunikációt), amely további információt továbbít a helyi (a vállalkozásnál) és a felső szintre.

• Információfeldolgozó központok szervezése és felszerelése modern számítógépekkel és szoftverekkel.

ASKUE rendszer

Az ábrán látható egy egyszerű ASKUE szervezeti séma példája. Különböző fő szinteket különböztethet meg:

1. Az első szint az információgyűjtés szintje.

Ennek a szintnek az elemei az elektromos fogyasztásmérők és a rendszer paramétereit mérő különféle eszközök. Mint ilyen eszköz, különféle érzékelők használhatók, mindkettő kimenettel rendelkezik az RS-485 interfész csatlakoztatásához, és érzékelők a rendszerhez speciális analóg-digitális átalakítókon keresztül vannak csatlakoztatva. Figyelembe kell venni azt a tényt, hogy nemcsak elektronikus villamos fogyasztásmérők használhatók, hanem a hagyományos indukciós fogyasztásmérők is, amelyek a lemez fordulatának számát átalakítják elektromos impulzusokká.

Az ASKUE rendszerekben az RS-485 interfészt használják az érzékelők vezérlőkhöz történő csatlakoztatására.Az információs jel vevő bemenő impedanciája az RS-485 interfészen általában 12 kOhm. Mivel az adó teljesítménye korlátozott, ez korlátozza a vezetékhez csatlakoztatott vevők számát is. Az RS-485 interfész specifikációja szerint, figyelembe véve a végállásokat, a vevő akár 32 érzékelőt képes vezetni.

2. A második szint a csatlakozási szint.

Ezen a szinten vannak a jel vezérléséhez szükséges különféle vezérlők. A 9. ábrán bemutatott ASKUE sémában a második szintű elem egy olyan átalakító, amely az RS-485 interfész vonaltól az elektronikus jelet az RS-232 interfész vonalká alakítja át, ez egy számítógép vagy egy vezérlő által történő adatolvasáshoz szükséges.

Ha több mint 32 érzékelőt kell csatlakoztatni, akkor a huboknak nevezett eszközök jelennek meg az áramkörön ezen a szinten. Az ábra az ASKUE rendszer felépítését mutatja 1 és 247 db szenzorok számára.

A harmadik szint az adatgyűjtés, elemzés és tárolás szintje. Ennek a szintnek a eleme egy számítógép, vezérlő vagy szerver. Az e szintű berendezések fő követelménye a rendszer elemek konfigurálására szolgáló speciális szoftver rendelkezésre állása.

Jelenleg szinte az összes elektronikus villamosenergia-fogyasztásmérő felülettel rendelkezik az ASKUE rendszerbe való felvételhez. Még azok is, amelyek nem rendelkeznek ezzel a funkcióval, felszerelhetők a helyi optikai porttal leolvasás közvetlenül a mérőműhely telepítési helyén, az információk beolvasásával a személyi számítógépbe. Ezért manapság az elektromos fogyasztásmérő komplex elektronikus eszköz.

Nem szabad azonban azt gondolni, hogy csak elektronikus mérőeszközök használhatók a távoli leolvasáshoz (nevezetesen, ez a cél a fő ASKUE rendszerekben).

A „D” betűvel megjelölt mérők, például az SR3U-I670D, telemetrikus kimenettel (impulzusérzékelővel) rendelkeznek, amely biztosítja a mérőn áthaladó aktív (reaktív) energiáról szóló információk kétvezetékes kommunikációs vonalon keresztül a távoli adatgyűjtő és -feldolgozó rendszerbe történő továbbítását. Az ábra csak egy ilyen villamos fogyasztásmérőt mutatja le, a ház burkolatát eltávolítva:

Villamos fogyasztásmérő SR3U-I670D

Egy impulzus érzékelőt (2) van felszerelve az elektromos fogyasztásmérő oldalsó paneljére. Hogyan működik ez az érzékelő?

Emlékezzünk az indukciós fogyasztásmérő készülékére. Olyan elemmel rendelkezik, mint egy alumínium korong. Forgási sebessége közvetlenül arányos a rakomány által felvett energiával. Itt van a lemez forgási sebessége, vagy inkább a fordulatok száma, és ez egy numerikus jellemző, amelyet impulzusokká lehet alakítani és továbbítani a kommunikációs vonalra. Ezért a beépített érzékelőkkel ellátott számlálók olyan paramétert okoznak, mint az 1 kW * h impulzusok száma.

Impulzusforrásként egy mérő transzformátort használunk, amelynek mágneses fluxusa periodikusan keresztezi a fém szektort, és a lemez tengelyére van felszerelve. Az tőle kapott impulzusokat maga az érzékelő áramköre, majd a kommunikációs vonal továbbítja. Az érzékelő ugyanazon a vonalon kap energiát.

Alapvetően bármilyen indukciós fogyasztásmérőt fel lehet szerelni impulzusérzékelővel, például az E870-rel.

E870 impulzusérzékelő

Az E870 érzékelő működési elve eltér a fent leírtól. Működése érdekében egy sötétített szektorot fekete festékkel felvitték a mérőkészülék sík felületére.

Az impulzusérzékelő - a konverter kialakításának fény-LED-es feje van - azaz egy pár fotodiod - LED. Az érzékelőt úgy kell beépíteni a számlálóba, hogy a fej a lemez felé legyen irányítva. A LED által kibocsátott jel visszatükröződik a lemezről, és a fotodiod veszi. A lemez elsötétített szektorja miatt a jel szakaszos.

A logikai elemek elektronikus áramköre figyeli ezeket a megszakításokat, átalakítja és egymást követő impulzusokat bocsát ki a kommunikációs vonalra.Ezen impulzusok teljes ciklusa (ismétlési sebesség) közvetlenül arányos a korong forgási sebességével, tehát az energiafogyasztás és vizuálisan megvilágítható a jelző LED segítségével.

A kommunikációs vonal másik oldalán a vevőkészülék ezeket az impulzusokat veszi, számolja egy adott időtartamra azok számát, és az eredményt továbbítja az információmegjelenítő eszköznek. Így a fogyasztásmérő távolról olvas. Így épültek fel a távoli információgyűjtés első rendszerei.

Jogos kérdés merül fel azonban - fentebb az RS 485 és RS 232 interfészeket vizsgáltuk, de itt van egy impulzus sorozat.

Kiderül, hogy ugyanakkor nem kapcsoljuk össze az indukciós számlálókat a fent említett, automatizált teljesítménymérési és számviteli rendszer kiépítésére szolgáló modern rendszerekkel? Elvileg ezt meg lehet tenni. Az impulzussorozat ugyanazon RS 232 interfészre konvertálása nem nagy ügy, ez az adapter viszonylag egyszerű elektronikus áramkör lesz. De ennek nincs sok értelme. Az indukciós elektromos fogyasztásmérők fokozatosan a múlté válnak, és ahol telepítik őket, csak helyi mérőeszközként használják őket.

A modern ASKUE rendszerek tervezésekor csak elektronikus mérőkészülékeket használnak. Vitathatatlan előnyeik vannak az „információs” terv bevezetésével szemben, és szinte korlátlan szolgáltatási képességekkel rendelkeznek.

Mihail Tikhonchuk

Olvassa el a témát is:Hogyan működik az elektronikus villamosenergia-fogyasztásmérő?