Лекция 3 лічильники електричної енергії та системи обліку електричної енергії. Похибки систем комерційного технічного обліку

2.1.Счетчики электрической энергии и системы учета электроэнергии.

Электрическая энергия учитывается с помощью измерительных устройств, называемых электрическими счетчиками

Счетчик (электрический) – интегрирующий прибор, измеряющий электрическую энергию

Существуют электрические счетчики, измеряющие активную энергию и мощность, и счетчики, измеряющие реактивную энергию и мощность.

По конструктивному исполнению различают счетчики индукционные и электронные.

Счетчик индукционный – счетчик, в котором магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала, обычно на диск, по которому текут токи индуцированные магнитным потоком катушки.

Электронный счетчик – счетчик, в котором ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой электрической энергии.

Электронный счетчик состоит из следующих основных элементов:

• счетный механизм – электромеханическое или электронное устройство, содержащее как запоминающее устройство, так и дисплей.

• цепь напряжения – внутренние соединения счетчика, часть измерительного элемента и источник питания для счетчика, питаемого напряжением сети, к которой подключен счетчик.

• цепь тока – внутреннее соединение счетчика и часть измерительного элемента, по которым протекает ток цепи, в которой подключен счетчик

• испытательный выход – устройств, которые используются для испытания счетчика

• измерительный элемент – часть счетчика, создающая на выходе импульсы, число которых пропорционально измеряемой мощности.

• индикатор функционирования – устройство, выдающее визуально наблюдаемый сигнал функционирования счетчика...

• вспомогательные цепи - элементы (лампы, контакты и т. д.) и соединения вспомогательного назначения внутри корпуса счетчика, предназначенные для присоединения внешних устройств.

• дисплей – устройство, отображающее информацию запоминающего устройства

• энергонезависимое запоминающее устройство – запоминающее устройство, которое может сохранять информацию при отключении тока.

По подключению к электрической сети счетчики могут быть непосредственного и трансформаторного включения.

Счетчик непосредственного включения – счетчик, измерительные элементы которого включаются непосредственно в сеть (без измерительных трансформаторов).

Трансформаторный счетчик – счетчик, предназначенный для включения через измерительные трансформаторы тока и напряжения (или только трансформаторы тока).

Счетчики с трансформаторами напряжения и трансформаторами напряжения применяются в электрических сетях с напряжением выше 1000В. В сетях до 1000В применяются счетчики непосредственного включения при токах в электрической цепи до 100А. При токах в цепях низкого напряжения более 100А необходимо использование трансформаторов тока.

Существуют счетчики, учитывающие электрическую энергию по одному тарифу и многотарифные счетчики.

Многотарифный счетчик – счетчик, счетный механизм которого имеет несколько счетных механизмов, каждый из которых работает во время соответствующее заданному тарифу и таким образом учитывает величину электрической энергии, отпущенной по различным тарифам.

Выпускаются счетчики однофазные, учитывающие электроэнергию в однофазной сети и трехфазные, учитывающие электроэнергию в трехфазной сети.

Трехфазные счетчики для трехпроводной трехфазной сети могут иметь по два элемента для измерения тока и напряжения. Трехфазные счетчики для четырехпроводной сети имеют по три элемента для измерения тока и напряжения.

Электрические счетчики выпускаются многими заводами различных типов

Тип счетчика – конкретная конструкция счетчика, изготавливаемого конкретным изготовителем. Тип счетчика имеет: а) одинаковые метрологические характеристики; б) единое конструктивное исполнение; в) одно и тоже отношение максимального тока к номинальному. Тип счетчика может иметь несколько значений номинального тока и номинального напряжения

Все типы счетчиков должны соответствовать определенным техническим требованиям, изложенным в ГОСТ - ах и других нормативных документах.

Технические требования к счетчикам могут быть общими для всех видов и типов и отдельными в зависимости от вида, типа и других особенностей счетчика.

Ниже мы остановимся на основных технических требованиях к электрическим счетчикам.

Счетчики характеризуются классом точности.

Класс точности электрического счетчика – число, равное пределу допускаемой погрешности, выраженной в процентах, для всех расчетных значений, заданных техническими требованиями при коэффициенте мощности равном единице при испытании счетчика в нормальных условиях заданных стандартами.

Погрешность счетчика - величина, полученная как частное от деления разности между энергией учтенной счетчиком и истинным значением энергии, на истинное значение энергии

По точности учета электроэнергии счетчики активной энергии изготавливаются следующих классов точности: 0,2; 0,5; 1,0; 2,0.

В нормативной литературе приводятся пределы допускаемой систематической относительной погрешности в зависимости от значения тока в процентах от номинального, коэффициента мощности, класса точности счетчика.

Так, для индукционного счетчика класса точности 2,0 и коэффициенте мощности 1,0 пределы допускаемой систематической погрешности при токе 5% номинального 2,5%; при токе от 10% до 20% номинального 0; при токе от 20% до максимального 2,0.

Характеристиками счетчика являются номинальный ток, максимальный ток, номинальное напряжение.

Номинальный ток счетчика – значение тока, являющееся исходным при установлении метрологических требований стандартов

Максимальный ток счетчика – максимальное значение тока, указанное на щитке счетчика, при котором счетчик еще удовлетворяет требованиям стандарта

Номинальное напряжение счетчика – напряжение, на которое он рассчитан для включения в электрическую сеть.

Например, для индукционных счетчиков номинальные токи могут быть от 0,2 до 100А; максимальные токи от 125 до 1000% от номинального; номинальное напряжение от 57,7 до 660В.

Счетчики трансформаторного включения имеют номинальные токи от 1 до 10А, номинальное напряжение линейное 100В, фазное 57,7В. Номинальное напряжение счетчиков трансформаторного включения определяется номинальным напряжением вторичной обмотки трансформаторов напряжения, которое, как правило, равно 100В

Индукционные счетчики также характеризуются порогом чувствительности, самоходом, номинальным числом оборотов, емкостью счетного механизма

Порог чувствительности – наименьшее нормируемое значение тока, при котором имеет место непрерывное вращение диска индукционного счетчика при номинальных значениях напряжения и частоты и коэффициента мощности равного единицы.

Например, для однофазных счетчиков класса точности 2,0 порог чувствительности равен 0,5% номинального тока.

Самоход счетчика – движение диска индукционного счетчика под действием напряжения, поданного на зажимы параллельной цепи, и при отсутствии тока в последовательной цепи.

При напряжении от 80 до 100% от номинального при отсутствии тока в последовательной цепи диск счетчика не должен совершать более одного оборота.

Номинальное число оборотов счетчика – число оборотов подвижной части индукционного счетчика в минуту при номинальном напряжении и номинальном токе и коэффициенте мощности равном единице

Емкость учета счетного механизма – время, в течение которого счетный механизм способен считать измеренную энергию при максимальном токе, номинальном напряжении и коэффициенте мощности равном единице без повторного прохождения через нулевое значение.

Допустимое изменение частоты для счетчика, при которой он сохраняет класс точности, составляет 5% от номинальной.

На работу счетчика оказывают воздействие различные факторы, которые принято называть влияющими величинами.

Влияющие величина на счетчик - любая величина, обычно внешняя, по отношению к счетчику, которая может оказать влияние на его рабочие характеристики. Влияющие величины: электромагнитные помехи, несинусоидальность тока, частота тока, температура окружающей среды, рабочее положение счетчика, другие причины.

Нормативными документами, кроме указанных параметров, устанавливаются также другие требования к счетчикам:

• по температуре окружающей среды;

• по относительной влажности;

• по габаритам, установочным размерам, массе;

• по установке;

• по потребляемой мощности;

• по средней наработке до отказа;

• сроку службы до первого капитального ремонта;

• другие.

Маркировка счетчика должна содержать следующие основные данные:

• название или фирменный знак завода изготовителя;

• обозначение типа счетчика;

• число фаз и число проводов цепи, для которой счетчик предназначен (например: однофазная двухпроводная, трехфазная трехпроводная, трехфазная четырехпроводная);

• номинальное напряжение (например: двухэлементный счетчик для работы в трехфазной трехпроводной цепи – 3х120В; трехэлементный счетчик для работы в трехфазной четырехпроводной сети – 3х230/400);

• номинальный и максимальный токи. Для счетчиков непосредственного включения, например, 10 - 40А или 10(40)А. Для трансформаторных счетчиков номинальный вторичный ток трансформатора, к которому счетчик подключается (например, 5А)

• постоянная счетчика. Для электронного счетчика – Х, кВтч / имп. или Х имп/кВтч. Для индукционного счетчика – 1кВтч = А оборотов диска или один оборот =А кВтч.;

• класс точности;

• другие данные.

Подробные требования к электрическим счетчикам приводятся в ГОСТ-ах и других нормативных документах.

Постоянная электронного счетчика – значение, выражающее соотношение между энергией, учитываемой счетчиком, и числом импульсов на выходе. Постоянная счетчика выражается либо в импульсах на кВтч (имп/кВтч), либо в Втч на импульс (Втч/имп).

Совокупность устройств одного присоединения, предназначенных для измерения и учета электроэнергии (счетчики, датчики импульсов, трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, сумматоры, линии связи) и соединенных между собой по установленной схеме представляет собой измерительный комплекс средств учета электроэнергии (измерительный комплекс).

Технические требования к элементам измерительного комплекса приводятся в ПУЭ, ГОСТ - ах и других нормативных документах.

Для измерительного комплекса должна рассчитываться его погрешность, которая определяется погрешностями элементов, входящих в состав этого комплекса.

тарифов на электроэнергию заставляет администрацию и совладельцев предприятий постоянно искать пути экономии энергоресурсов. Одним из радикальных способов решения этой проблемы является выход на оптовый рынок электроэнергии ( ОРЭ ). Главным условием эффективной работы на этом рынке является использование для внешних расчётов Автоматизированной Системы Коммерческого Учёта Электроэнергии ( АСКУЭ ).

Без АСКУЭ, потребитель рассчитывался с энергосбытовой компанией за заявленный, фиксированный в договоре обьём электроэнергии. При превышении оговоренной нормы, накладываются штрафные санкции и оплата ведётся по повышенному тарифу. Без системы учёта фактическое определение расхода электроэнергии затруднено и потребитель, для избежания штрафов и переплат, вынужден заказывать объём электроэнергии с запасом до 10%. С внедрением АСКУЭ, потребитель рассчитывается за зафиксированное фактически использованное количество электроэнергии. Величина расхода, посчитанная при помощи системы как правило на 5 – 10% меньше, чем расход получаемый при «ручном» способе сбора информации. Итого общий эффект экономии составляет велчину порядка 15 – 20 % от первоначальной. Также использование АСКУЭ позволяет осуществлять выбор наиболее выгодного тарифного плана, учитывая особенности производства, осуществлять возможность оперативного управления графиком энергонагрузок, точно определять величину внешних потерь электроэнергии.

Решение внешних вопросов, не исключает выявление внутренних резервов учёта электроэнергии на предприятии:

- регулирование графика нагрузки энергосистемы предприятия путём снижения максимума в пиковой зоне и увеличения энергопотребления в ночные часы;

- выявление потерь и непроизводительных расходов;

- уменьшение неучтённого энергопотребления.

Отслеживать эффективность такой работы помогает Автоматизиированная Система Технического Учёта Электроэнергии (АСТУЭ). Работа технической системы согласуется с работой коммерческой и дополняет последнюю в плане:

- более широкого разветвления по всем цехам, подразделениям, участкам, энергозначимым точкам предприятия, с целью выявления недоучёта и потерь на местах;

- оперативного управления графиком энергопотребления, техническая система позволяет делать 3-х минутные срезы мощности;

- повышение точности планирования суточного расхода электроэнергии.

Экономический эффект от использования АСКУЭ и АСТУЭ зависит от специфики каждого конкретного предприятия, но наличие коммерческого и технического учёта не самоцель, это очередной шаг на пути повышения эффективности производства и экономии энергоресурсов.

Для каждого предприятия и энергообъекта должна быть разработана система учета электроэнергии – совокупность измерительных комплексов и счетчиков установленных, на предприятии и энергообъекте.

Для автоматизации учета электроэнергии, контроля и управления электропотреблением на предприятиях создаются автоматизированные системы контроля и управления электропореблением (АСКУЭ).

АСКУЭ– это специализированные технические средства, позволяющие автоматизировать коммерческий и технический учет электрической энергии и мощности при ее производстве, передаче, распределении и потреблении. АСКУЭ состоит из систем учета электроэнергии, из периферийных устройств сбора и передачи данных (УСПД), устанавливаемых на объектах и центральных вычислительных устройств (ЦВУ), размещаемых в центре обработки информации (диспетчерские пункты энергосистем, предприятий и районов электрических сетей, энергосбытов, предприятий потребителей электроэнергии). Для функционирования АСКУЭ необходимы каналы связи и различные устройства, позволяющие обеспечить возможность стыковки АСКУЭ с каналами связи.