- Что дальше?
- Что такое интеллектуальный учёт?
- По способу (технологии) связи ису могут использовать основные технологии:
- Что мне (потребителю, бизнесу) даст интеллектуальный учёт?
- Какие нормативные акты РФ определяют правила и требования к интеллектуальному учёту?
- Аскуэ: принцип работы
- Внедрение аскуэ на предприятии
- По принадлежности (собственности)
- Про электронные счетчики и аскуэ для «чайников» » сайт для электриков — статьи, советы, примеры, схемы
- Счётчики аскуэ: устройство и виды
- Технические требования к установке и обслуживанию
- Требования к монтажу
- Требования к системам технического учета электроэнергии (астуэ) на предприятиях
- Элементы первого уровня
Что дальше?
Программа оснащения интеллектуальным учётом растянется на 16 лет – до момента, когда все точки будут иметь такой учёт. 16 лет – это период до момента, пока последние, установленные в 2020-2021 годах обычные приборы не выработают свой межповерочный интервал.
Программа оснащения интеллектуальным учётом электроэнергии подтолкнёт установку умных приборов и на другие ресурсы –горячую и холодную воду, газ и тепло. Получив в эксплуатацию умный прибор учёта, многие владельцы квартир и домов заинтересуются и иными системами умного дома – разнообразными датчиками и контроллерами (прорыва труб, утечек газа, разбития окон, открытия окон и дверей, системами видеонаблюдения, управления шторами, музыкальным сопровождением, управлением климатом и освещением…)
Интеллектуальному прибору учёта электроэнергии тоже есть куда расти. Тот функционал, который определён сейчас, не зря называется минимальным. В будущем счётчик может стать «умным хабом» для концентрации информации со всех устройств умного дома или квартиры, устройств, установленных в подъезде, счётчиков других ресурсов.
Умный счётчик может фиксировать малейшие изменения напряжения и тока, реактивной мощности, и понимать, какие устройства включаются и выключаются – не только в доме, но и в офисе, на производстве. Это позволит понимать, какие устройства и оборудование работают, в какие периоды, насколько эффективно – организовать эффективный энергоменеджмент, под управлением «искусственного интеллекта», представленного миллионами умных приборов, средств обработки больших данных, статистики, базы лучших практик подбора и управления режимами любого оборудования.
Умные счётчики изменят нашу жизнь так же, как её изменили мобильная связь, интернет, мобильный интернет. Мы находимся на пороге будущего, где все электрические устройства будут единым живым, самоорганизующимся организмом, стоящим на службе удобства, комфорта и эффективной деятельности человека.
P.S. Интеллектуальный учёт — тема слишком широкая и многогранная. Если остались вопросы по организации, экономике, логистике — постараюсь ответить в комментариях.
Что такое интеллектуальный учёт?
Сначала определимся с понятиями. Существует обычный счётчик (
далее мы будем говорить о счётчиках электроэнергии
, поскольку законодательство предусматривает массовое внедрение пока только умного учёта электроэнергии, а по другим ресурсам – вода, тепло, газ – пока нет определённости). Обычный счётчик:
С распространением и удешевлением микропроцессоров в 90-х — 2000-х годах появилась возможность встраивать электронику в счётчик. Проще всего её встроить в счётчик электроэнергии – у него ведь есть постоянное питание от сети и довольно большой корпус.
«умные счётчики»
и системы учёта –
АСКУЭ, АИСКУЭ (эти аббревиатуры означают автоматизированную систему коммерческого учёта энергии).
Ключевые особенности АИСКУЭ:
- такой счётчик учитывает не только энергию, но и мощность, активную и реактивную, при этом может делать это в почасовом разрезе и по каждой фазе, что уже даёт первый ручеёк BIG DATA в энергетике;
- такой счётчик запоминает во встроенной памяти считанные характеристики и автоматически передаёт показания на сервер (параллельно показания можно контролировать и со встроенного или выносного дисплея);
- умный счётчик может иметь встроенное реле, ограничивающее по команде с сервера потребителя-неплательщика;
- это, как правило, двух- или трехуровневые системы: счётчик (первый уровень) отправляет данные либо напрямую на сервер, либо в устройство сбора (второй уровень), которое консолидирует данные и направляет их на сервер (третий уровень).
В России систему АИИС КУЭ (довольно сложную и дорогостоящую) обязаны иметь те, кто покупает и продаёт электроэнергию на ОРЭМ – оптовом рынке электроэнергии и мощности (этот рынок в ограниченном объёме начал работу с 2005 года – момента, когда началась реформа электроэнергетики, и сейчас там покупается и продаётся подавляющая часть производимой энергии).
Но для более чем 90% всех потребителей электроэнергии, включая бытовых и малый бизнес, до недавнего момента основным тарифом был одноставочный или тариф по зонам суток (день-ночь), а счётчик – обычным, не «умным».
Отдельные сетевые, энергосбытовые и управляющие компании реализовывали программы оснащения умным учётом потребителей, но всё это составляло небольшой процент от всех потребителей.
Но недавно в законодательстве появилось понятие «интеллектуальный прибор учёта» и «интеллектуальная система учёта». Чем это отличается от «умного счётчика» и АСКУЭ? Тем, что «интеллектуальным» называется теперь такой прибор или система учёта, которая соответствует набору законодательно определённых технических требований, «минимальному функционалу интеллектуальных систем учёта энергии (мощности)».
Если счётчик или система им не соответствует, но позволяет автоматически собирать и передавать данные на сервер – мы по-прежнему называем такой счётчик «умным», а систему учёта – АИСКУЭ.
Давайте разберёмся, что это за нормативные требования, выполнение которых делает счётчик (систему учёта) интеллектуальными?
По способу (технологии) связи ису могут использовать основные технологии:
(1) Передача данных по низковольтной несиловой сети
(витая пара, уложенная в специальные короба в многоквартирных домах, в офисах, на предприятиях или
, для соединения с расположенным рядом УСПД). Достоинством этого способа иногда служит дешевизна (если только имелись свободные короба или витая пара была уложена ранее). Недостаток – витая пара при массовом использовании (40-200 приборов учёта в каждом многоквартирном доме) будет подвержена столь же многочисленным отказам, преднамеренным обрывам, что непомерно удорожит стоимость обслуживания.
(2) Передача данных по силовой сети (технология PLC) со счётчиков до УСПД. Далее — GPRS-модемом на сервер. Такая технология удорожает отдельный счётчик, стоимость УСПД с модемом, которое устанавливается на 20 – 40 – 100 счётчиков в доме, также удорожает систему на 10-20% в расчёте на точку учёта.
В сети могут быть импульсные помехи (например, от старой техники), что может снизить надёжность, потребовать увеличения количества опросов. Для установки УСПД с модемом нужно иметь запирающееся вводное устройство (шкаф) многоквартирного дома, место в нём, либо закупить и повесить на стене защищённый, запирающийся на ключ, стойкий ко взломам металлический ящик.
Однако, технология PLC-УСПД используется довольно широко, это уже некий «базовый стандарт» в интеллектуальных системах учёта, по отношению к которому оцениваются иные решения.
(3) Передача данных по радиоканалу (технологии LPWAN – LoRaWAN), при этом счётчики имеют специальный радиомодуль и антенну, а в населённых пунктах на высоких точках устанавливаются базовые станции или концентраторы, принимающие сигнал с многочисленных счётчиков и иных устройств «умного дома». Достоинствами этих систем является:
Недостатки систем LPWAN – LoRaWAN:
- Отсутствие единых стандартов, новизна системы;
- Необходимость проектирования сети базовых станций, обеспечивающих гарантированное покрытие отдельного населённого пункта – необходим проект, расчёты и испытания на местности;
- Необходимость аренды места (договоров с собственниками, управляющими организациями) высоких зданий для размещения базовой станции, антенны, подвода питания – это усложняет логистику по сравнению с установкой УСПД, требующей небольшого пространства во вводном устройстве или отдельного запирающегося ящика на стене;
- Невысокая скорость передачи (однако, это ограничение некритично для систем учёта, где опрос счётчиков должен происходить либо раз в сутки для точек учёта свыше 150 кВт, либо раз в неделю для всех остальных: населения и юрлиц менее 150 кВт, составляющих до 80-90% всех точек);
- При прохождении через стену, перекрытие сигнал ослабляется, возможно появление какой-то доли приборов с неустойчивой связью (потребуется выносить антенну прибора в более «ловимое» место);
- В маленьких населённых пунктах, коих тысячи в каждой области Европейской России (от одной до 10 точек учёта в каждом) это решение будет непомерно дорого в расчёте на точку учёта;
- Наконец, одним из законодательных ограничений является требование ПП 890: количество счётчиков с функцией ограничения, контролируемых такой станцией, не должно превышать 750. То есть, вместо того, чтобы распределить стоимость такой станции на тысячи или даже десятки тысяч устройств в зоне досягаемости, мы должны прописать в неё не более 750 счётчиков прямого включения).
(4) Приборы учёта со встроенным GPRS-модемом
. Это решение для оснащения небольших пунктов, а также для тех точек в многоквартирных домах, иных зданиях, до которых «не добивает» УСПД или базовая станция. Если ИСУ в городе строится на основе УСПД, то для небольших домов на 2-4-10 квартир УСПД может оказаться дороже на точку учёта, чем прибор со встроенным GPRS-модемом.
Но недостатком счётчиков со встроенным GPRS-модемом является высокая цена и эксплуатационные издержки (нужно оплачивать ежемесячно сим-карту для каждого такого прибора ради нескольких сеансов связи в месяц). Кроме того, большое количество таких приборов, отправляющих данные на сервер, потребует широкого канала для приёма таких сообщений: одно дело опрашивать несколько тысяч УСПД и базовых станций в регионе, а другое – сотни тысяч отдельных приборов учёта. Для этого и создаётся промежуточный уровень из УСПД и (или) базовых станций.
Что мне (потребителю, бизнесу) даст интеллектуальный учёт?
Прежде всего, интеллектуальный прибор
освобождает потребителя от необходимости снимать и передавать его показания
, а у энергосбыта и сетей
снижаются издержки на обход контролёрами
(хотя, и не исчезают совсем — ведь интеллектуальные счётчики тоже требуют периодического обслуживания, устранения неисправностей на месте).
Важная функция – это почасовой учёт, который позволит любому потребителю-юридическому лицу и ИП, даже ларьку с мороженым, в любой момент перейти на почасовой тариф, с расчётом по ценам на энергию и мощность, соответствующих ценам на оптовом рынке (это 3-я – 6-я ценовые категории в тарифном меню).
Бытовой потребитель может выбрать один из 3 тарифов – одноставочный, «день-ночь» и «пик-полупик-ночь». И не просто выбрать, а по динамике почасового потребления интеллектуальная система сама покажет, какой из тарифов выгоднее, когда и насколько.
А выполняя рекомендации по выравниванию графика нагрузки в пределах существующего тарифа, ценовой категории, рекомендации по энергосбережению, потребитель сможет ещё снизить счёт за энергию, при этом интеллектуальный учёт поможет понять где и насколько его можно снизить.
У потребителя (пока только у юридического лица) с установкой интеллектуального прибора появляется возможность участвовать на рынке управления спросом – получать плату за то, что потребитель перенёс потребление из пиковых часов в те часы, где нагрузка на энергосистему ниже.
Это позволит снизить цены на энергию на оптовом рынке, уменьшив загрузку и оплату резерва мощности наиболее дорогих, неэффективных и часто экологически «грязных» станций и энергоблоков. Это очень перспективный рынок – служба Главного энергетика на предприятии, благодаря участию в управлении спросом, перестаёт быть только источником затрат, начинает давать поток доходов, который может даже окупить её содержание.
Благодаря интеллектуальному учёту в многоквартирных домах резко снизятся общедомовые потери, что уменьшит плату жильцов и исключит затраты управляющих компаний на оплату сверхнормативных внутридомовых потерь, высвободив деньги для текущего ремонта и благоустройства дома и территории вокруг него.
Данные интеллектуального учёта, при их эффективном использовании, делают предприятие и бизнес немного «умнее» технологически, ведь все тонкости работы технологического процесса находят отражения в колебаниях потребления активной и реактивной мощности, и их расшифровка, в т.ч. с точностью до минуты, может дать дополнительный источник данных для оптимизации процессов работы оборудования.
Поскольку умный прибор считает энергию и на приём, и на отдачу, то у потребителя в частном доме появляется возможность установить ветряк или солнечные панели мощностью до 15 кВт (для этого потребуется изменение условий техприсоединения в сетевой организации), заключить договор с обслуживающим вас гарантирующим поставщиком о поставках излишков в сеть по ценам не выше цен оптового рынка (это с НДС в среднем около 3 руб/кВтч), при этом цена поставки будет зависеть от часа – ночью дешевле!
Благодаря распределённой системе из десятков и сотен тысяч интеллектуальных приборов учёта, измеряющей почасовые и даже поминутные графики активной и реактивной мощности, параметры напряжения и тока, энергосистема получает бесценный источник данных для оптимизации режимов своей работы, выявлению резервов и дефицита мощности в разбивке по каждому узлу, фидеру, подстанции, снижению потерь и выявлению незаконных подключений, выявления точек в сети, где эффективной окажется компенсация реактивной мощности, локальная генерация, в т.ч.
Подведём итог: стратегически, в перспективе десяти лет, после того, как интеллектуальные приборы учёта распространятся повсеместно, интеллектуальный учёт преобразит энергетику, сделает её более эффективной, а значит – более приемлемой по цене для конечного потребителя, даст широкие возможности потребителю для оптимизации своего счёта за энергию, участию в управлении спросом, позволит реализовать эффективные тарифные меню.
Сгладить этот рост, как мы определили выше, позволит принятие комплексной программы оснащения интеллектуальным учётом, с указанием конкретных многоквартирных домов, оснащаемых на 100% в каждый из годов действия такой программы.
Какие нормативные акты РФ определяют правила и требования к интеллектуальному учёту?
До настоящего времени затраты на приобретение прибора учёта электроэнергии нёс потребитель. Многих это не устраивало, ведь
«покупатель же не ходит на рынок со своими весами, весы должны быть у продавца»?..
Но законодатель в начале реформы электроэнергетики решил, что тариф будет очищен от затрат на учёт, что установка счётчика — это отдельная платная услуга, а потребитель, оплачивая счётчик с установкой, имеет право выбирать: либо поставить самый дешёвый однотарифный, либо более дорогой счётчик, позволяющий считать по зонам суток или даже по часам, и выбирать один из 3 видов тарифов в тарифном меню (население) или до 4-6 ценовых категорий (юрлица).
ФЗ (Федеральный закон) № 522 «Об интеллектуальном учёте…» внёс изменения в ФЗ № 35, определяющий основные требования в электроэнергетической отрасли в части учёта.
Фактически, это 3 ключевых изменения:
(1) Начиная с 1 июля 2020 года, обязанность по установке учёта переходит с потребителя на:
Другими словами, затраты на счётчик теперь потребитель будет нести не прямо и единовременно, в момент установки прибора, а косвенно — они будут включаться в тариф гарантирующих поставщиков и сетевых компаний (о том, как это повлияет на тариф – читайте ниже).
(2) С 1 января 2022 года все устанавливаемые приборы учёта должны быть интеллектуальными (то есть соответствовать «минимальному функционалу», определённому Постановлением Правительства № 890), а потребитель, у которого установили такой прибор, получит доступ к его показаниям (каким образом и что с этим делать — см. ниже).
То есть, с 1 июля 2020 до 31 декабря 2021 за счёт тарифных источников энергокомпаний будут устанавливаться обычные приборы учёта (но в некоторых регионах, где средства на интеллектуальный учёт включили в тариф раньше – полностью или частично будут ставиться интеллектуальные приборы)
(3) Начиная с 1 января 2021 года, все застройщики, сдающие в эксплуатацию многоквартирные дома, должны оснастить их интеллектуальными приборами учёта, сдать эти приборы в эксплуатацию гарантирующему поставщику, а гарантирующий поставщик подключит их к своей системе интеллектуального учёта и даст доступ к их показаниям собственникам квартир и нежилых помещений.
Подведём промежуточный итог. Определены 3 срока:
Аскуэ: принцип работы
Рассмотрим подробнее АСКУЭ: как работает, из чего состоит, для чего используется.
Автоматизированная система учёта электрической энергии — трёхуровневая структура.
- Нижний уровень составляют интеллектуальные приборы учёта (умные счётчики) электроэнергии с цифровыми выходами. Они обеспечивают непрерывное измерение параметров потребления энергоресурса в определённых точках и передачу данных на следующий уровень без участия обходчиков и контролёров. Для снятия показаний и обслуживания системы АСКУЭ достаточно одного диспетчера.
- Средний уровень представляет способ передачи информации. Она состоит из устройств сбора и передачи данных, которые обеспечивают круглосуточный опрос приборов учёта в режиме реального времени и передают информацию на верхний уровень.
- Верхний уровень — это центральный узел сбора и обработки информации, на который поступают данные со всех устройств сбора и передачи, включённых в систему. На этом уровне используется программное обеспечение АСКУЭ (личный кабинет), которое делает возможными визуализацию и анализ полученной информации, подготовку отчётной документации, начисление оплаты по показаниям, отображение данных учёта в ГИС ЖКХ.
Передача данных АСКУЭ и связь между элементами системы обеспечивается протоколами пересылки небольших объёмов информации по проводным или беспроводным каналам. Сравнение технологий АСКУЭ показывает, что оптимальным решением для снятия показаний как в черте города, так и в сельской местности, являются системы автоматизации коммерческого учёта, использующие беспроводной протокол LPWAN.передачи небольших по объёму данных на дальние расстояния, разработанная для распределённых сетей телеметрии.
В соответствии с трёхуровневой структурой, принцип действия АСКУЭ можно представить в виде следующего алгоритма:
- Электросчётчики посылают сигнал на устройство сбора данных.
- Данные, полученные с приборов учёта, передаются на сервера сбора и обработки информации.
- Информация обрабатывается операторами АСКУЭ с применением специально разработанного программного обеспечения.
Данные, полученные с помощью АСКУЭ, используются для корректного начисления потребителям платы за услугу энергоснабжения.
Внедрение аскуэ на предприятии
Первый этап внедрения заключается в определении модели счетчика и вида связи. С учетом вышеобозначенных требований к системам АСКУЭ выбрать счетчик не сложно:
- Счетчик должен иметь встроенный модем или цифровой интерфейс для подключения внешнего модема
- Счетчик должен обеспечивать почасовой учет электроэнергии
- Счетчик должен фиксировать параметры потребления
- Счетчик должен хранить в памяти события по нарушению качества электроэнергии
Подробнее хочется поговорить о видах связи. В настоящее время существует множество технологий удаленного сбора данных со счетчиков:
- GSM — передача данных по сотовой сети мобильных операторов
- Ethernet — передача данных через локальное присоединение к сети Интернет
- PLC — передача данных по тем же самым силовым проводам, к которым подключен счетчик
- LoRaWAN — передача данных по радиоканалу в сети «Интернет вещей» на локальную базовую станцию
- NB-IoT — передача данных по радиоканалу в сети «Интернет вещей», созданной мобильными операторами связи
- Wi-Fi, ZigBee, RF — другие технологии передачи данных по радиоканалу
Какие из этих видов связи наилучшим образом подходят для построения АСКУЭ предприятия?
При построении АСКУЭ по вводным счетчикам коммерческого учета рекомендуем выбирать Ethernet соединение. При отсутствии локальной сети в местах расположения счетчиков можно использовать GSM-модемы, полноценно поддерживающие GPRS соединение. В перспективе NB-IoT покажет себя лучше, чем GSM, но эта технология только недавно появилась в России и во многих городах или вовсе отсутствует, или работает неустойчиво.
При организации технического учета на территории предприятия выгодно покажут себя технологии передачи данных по радиоканалу:
LoRaWAN — годится для передачи показаний и профилей мощности. Не справится с чтением журналов показателей качества — из-за низкой скорости передачи данных, и с частым опросом мгновенных значений — из-за больших тайм-аутов. Главное преимущества LoRaWAN — низкая стоимость внедрения и владения.
ZigBee, Wi-Fi — годятся для передачи любой информации, считываемой со счетчиков, но в сравнении с LoRaWAN будет сложнее настроить систему и стоимость модемов будет выше.
На практике мы видим, что наиболее часто при организации АСКУЭ на предприятии отдаются предпочтения GSM-технологиям опроса счетчиков с применением GPRS-модемов. В качестве примера приводим видео с подключением GPRS-модема к счетчику Меркурий 234:
По принадлежности (собственности)
Интеллектуальные системы учёта могут принадлежать:
- Сетевым компаниям – это все точки учёта, кроме тех, что участвуют в оптовом рынке, а также кроме многоквартирных домов. В регионе может быть несколько сетевых организаций: одна крупная, входящая в ПАО «Россети», и несколько небольших, принадлежащих разным собственникам и муниципалитетам. Они должны наладить безвозмездный обмен данными в той части, которая касается приборов учёта на границе их сетей и потребителей, которые присоединены к сетям нескольких собственников;
- Гарантирующим поставщикам (это энергосбытовая компания, которая продаёт энергию и выставляет счета потребителям своего региона). Это системы, охватывающие учёт на вводах в многоквартирные дома и счётчики внутри дома, в том числе предпринимателей на первых этажах, в подвалах, нежилых помещениях, если они присоединены к внутридомовой сети. Если такое помещение питается отдельным вводом, то его счётчик относится к ИСУ, принадлежащей сетевой компании – так определил законодатель. При этом гарантирующие поставщики и сетевые организации безвозмездно обмениваются данными своих ИСУ – для того, чтобы потребитель не искал, у кого же в личном кабинете или мобильном приложении данные его приборов;
- Застройщикам – те интеллектуальные приборы учёта, которые будут установлены застройщиками в домах, остаются в их собственности, законодатель говорит лишь о передаче их в эксплуатацию гарантирующим поставщикам.
- Существуют также системы АИСКУЭ, не являющиеся интеллектуальными (то есть не подходящие под минимальные требования ПП 890), которые принадлежат разным собственникам – управляющим организациям в многоквартирных домах и в офисных зданиях, дачным и садоводческим объединениям, промышленным предприятиям, участникам оптового рынка электроэнергии.
Есть ещё одна составляющая любой ИСУ –
требования к безопасности
, в том числе протоколам передачи данных. Эти требования (т.н. «модель нарушителя», а также спецификации протоколов) пока не утверждены, Минэнерго и Минсвязи поручено их разработать и утвердить до 1 января 2021 года. А до 1 июля 2021 года будет внедрена
единая кодировка всех точек учёта
– любые данные любых приборов учёта будут привязаны уникальным кодом к той точке в сети, где установлен прибор (сейчас каждый владелец ИСУ использует свою кодировку). Это, учитывая массовый и бесплатный обмен данными интеллектуального учёта между энергокомпаниями, позволит создать распределённую базу данных с понятной идентификацией. При этом данные каждого потребителя защищены требованиями к защите персональных данных.
Подытожим: системы интеллектуального учёта могут быть основаны на разных архитектурных решениях, используют разные технологии передачи данных, принадлежат разным собственникам, но все они должны обеспечить минимальный функционал данных, операций, действий, которые прописаны в ПП 890.
Про электронные счетчики и аскуэ для «чайников» » сайт для электриков — статьи, советы, примеры, схемы
Электрик Инфо » Делимся опытом, Интересные электротехнические новинки » Про электронные счетчики и АСКУЭ для «чайников»
7 июля 2009
Количество просмотров: 407368
Комментарии к статье: 13
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.
Возможности, которыми обладает микроконтроллер, повторюсь, зависят от его программного обеспечения (ПО). Без ПО – это просто пластмассово — кремниевый кубик smile. Поэтому разнообразие сервисных функций и выполняемых задач зависит от того, какое техническое задание было поставлено перед программистом.
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.
Основное назначение системы АСКУЭ — в разумных интервалах времени собрать в центрах управления все данные о потоках электроэнергии на всех уровнях напряжения и обработать полученные данные таким образом, чтобы обеспечить составление отчётов за потребленную или отпущенную электроэнергию (мощность), проанализировать и построить прогнозы по потреблению (генерации), выполнить анализ стоимостных показателей и, наконец, — самое важное — произвести расчёты за электрическую энергию.
Для организации системы АСКУЭ необходимо:
В точках учёта энергии установить высокоточные средства учёта — электронные счётчики
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.
Схема АСКУЭ
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:
Электросчётчик СР3У-И670Д
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.
Михаил Тихончук
Читайте также по этой теме: Как устроен и работает электронный счетчик электроэнергии
Счётчики аскуэ: устройство и виды
Основным элементом АСКУЭ является электросчётчик. Он считает потребляемую абонентом электроэнергию, служащую основным источником информации для системы.
Рынок электротехнической продукции предлагает покупателям три вида приборов учёта электрической энергии:
- Индукционные. Первые среди считающих устройств, они сегодня уступают место современным многофункциональным приборам. Так как не отвечают всё возрастающим требованиям. А при подключении к АСКУЭ требуют дополнительной аппаратуры.
Принцип действия индукционного счётчика основан на подсчёте оборотов алюминиевого диска, вращающегося под воздействием магнитных полей, создаваемых токовой катушкой.
Интеллектуальным центром электронных средств учёта служит микропроцессор, на который можно воздействовать программными средствами и перенастраивать его.
- Гибридные. Сочетают измерительно-вычислительные элементы индукционных средств учёта с компонентами электронных счётчиков.
Кроме того, приборы бывают однофазные и трёхфазные, отличаются классом точности, номинальным напряжением и имеют разное назначение (многотарифные, эталонные счётчики).
Несомненным достоинством счетчиков АСКУЭ является возможность мгновенной передачи информации в прямом и обратном направлении:
- Поток от счётчика к оператору: данные электрического учёта, сигналы о нарушении в работе, вызванные вскрытием, магнитным воздействием, дефектом или отказом.
- Поток от оператора к счётчику: включение, отключение, изменение тарифного плана. При необходимости и оснащённости — финансовую информацию в виде счетов на оплату текущей задолженности.
Однако это накладывает и строгие требования к приборам учёта. Электрические счётчики АСКУЭ обязаны:
- Соответствовать ГОСТам.
- Быть в списке Государственного реестра.
- Иметь необходимый класс точности.
- Согласовываться с организацией-поставщиком электрической энергии.
Технические требования к установке и обслуживанию

Точность работы АСКУЭ в большинстве своем зависит от работы устройств блока №1. К ним и предъявляется основная масса требований.
- Эксплуатация средств учета электроэнергии допускается, только если они внесены в Госреестр.
- Измерительный комплекс и все его составляющие соответствуют требованиям ПУЭ.
- В счетчике есть интерфейс для связи с системой либо встроенный порт.
- Прибор обеспечивает сохранение информации не менее чем за последние 45 суток.
- У счетчика должна быть возможность подключения к резервному электропитанию.
- Счетчики, локальное оборудование размещается в пломбируемых шкафах с окошком для снятия показаний.
- На каждый измерительный элемент системы должен быть паспорт токов утечки.
- Прибор защищается от несанкционированного изменения данных с помощью механической защиты, пароля.
- Сетевой блок обеспечивает сбор данных по цифровому интерфейсу.
- Должна выполняться корректировка времени и даты счетчиков по команде из центра АСКУЭ.
- Выходные данные измерительных приборов сохраняются с отметкой времени.
- Устройства и средства связи сохраняют информацию о несанкционированной попытке изменения данных.
Для АСКУЭ разработаны специальные программы, позволяющие сохранять данные при сбоях в работе сети или отказе приборов.
Требования к монтажу
Любое внедрение системы должно начинаться с проектирования. От правильности всех расчётов зависит успешная установка и подключение АСКУЭ. Профессиональное проектирование обязательно должно учитывать особенности объекта, ресурсы, а также объёмы производства компании.
На основании полученных расчётов итоговое количество и разновидность используемого оснащения при установке системы может подвергаться изменениям. Благодаря этому появляется дополнительное время для подбора нужных приборов, которые точно будут соответствовать всем заявленным требованиям.
Только после проведения всех расчётных и проектировочных работ специалисты могут приступать к установке АСКУЭ. Эта процедура состоит из нескольких основных этапов:
Стоит отметить, что все работы по установке и подключению АСКУЭ могут выполняться исключительно подрядными компаниями. В обязанности экспертов входят следующие мероприятия:
- Тщательное изучение объекта. Выбор наиболее подходящего оборудования, а также поэтапное составление проектной документации.
- Обязательное согласование в органах Энергосбыта. После одобрения планов специалисты могут приступать к монтажу и пусконаладочным работам.
- Настройка компьютерного оснащения, консультация потребителей. В течение указанного в документах срока клиент может бесплатно обратиться за гарантийным обслуживанием оборудования.
Если же во время эксплуатации возникли какие-либо проблемы, неполадки или же сбои в работе АСКУЭ, тогда пользователи могут обратиться к любому подрядчику, у которого есть необходимый опыт в сфере построения таких систем.
Установка инновационной системы АСКУЭ должна осуществляться в строгом соответствии с чёткими требованиями и пожеланиями заказчика. Сам эксперт должен полагаться ещё и на конкретные данные объекта. Итоговый результат зависит не только от проектирования и монтажа, но и от настройки. На финальном этапе должны быть установлены правильные опции.
Требования к системам технического учета электроэнергии (астуэ) на предприятиях
Системы технического учета создаются на базе отдельных счетчиков, устанавливаемых для внутреннего учета по производственным подразделениям предприятия (например, по цехам). Но и системы коммерческого учета электроэнергии также должны обладать возможностями по решению задач технического характера.
Требование 6: Система должна обеспечивать сбор и анализ параметров потребления.
Счетчики позволяют получать данные о параметрах потребления (уровне напряжения по фазам, пофазные токи, мощности и другие характеристики). Обычно эти данные не накапливаются счетчиком во внутренней памяти, а выдаются по запросу пользователя (мгновенные значения).
Чтобы отследить параметры потребления в динамике и фиксировать их отклонения, система должна собирать их в автоматическом режиме. Частота опроса задается расписаниями и подбирается под конкретные задачи. С учетом времени отправки запроса, обработки запроса счетчиком, и доставки результатов обычно данные собираются с периодичностью один раз в пять минут. Существуют системы с возможностью более частого получения данных.
Требование 7: Система должна предупреждать пользователя об угрозах аварийной ситуации
Об угрозе аварии можно судить по множеству данных: перепады по напряжению, перегруз по току, обрыв фазы, … Современные счетчики могут собирать нужные данные, чтобы предупредить пользователя о наступлении таких событий.
Система должна позволять выставлять уставки по различным параметрам и направлять пользователю сообщения о нарушении выставленных уставок. Оповещения должны выводиться на экран компьютера или смартфона, а также рассылаться по электронной почте. через мессенджеры или SMS-сообщениями.
Требование 8: Система должна осуществлять сбор показателей качества электроэнергии и предупреждать о нарушении условий поставки
Некачественное электроснабжение также может привести к порче оборудования и существенному ущербу. Множество современных счетчиков ведут учет основных показателей качества и фиксируют в своей памяти все события, когда показатели не соответствовали нормативным значениям.
Система должна обеспечивать считывание таких данных со счетчиков и формировать акты о нарушении условий поставки электроэнергии. чтобы была возможность предъявить их поставщику электроэнергии, заявить о нарушениях и потребовать качественного электроснабжения.
Элементы первого уровня
К таковым относятся электронные приборы учета, у которых имеется специальный модуль, позволяющий отправлять сигналы в центр сбора. В России практикуется использование интерфейса RS-485, это стандарт асинхронной передачи данных, применяемый в системах автоматизации. Его упрощенная организация представлена ниже.

Организация интерфейса RS-485
Основной недостаток подобного устройства – ограничение количества приемо-передатчиков, их не может быть более 32. Выходом из этого может быть каскадирование системы, а именно установка сумматоров, «аккумулирующих» данные от различных источников. Изображение такого прибора показано на рисунке.

Рисунок. Устройство сбора и передачи данных (УСПД)
Рисунок. Устройство сбора и передачи данных (УСПД)
Обратим внимание, что разработка АС на базе интерфейса RS-485 велась в то время, когда использование GSM было экономически не обосновано. На текущий момент ситуация радикально изменилась.


