Диплом Маши / 1 / Новые технологии учета электроэнергии - микропроцессорные многотарифные счетчики (статья)

Новые технологии учета электроэнергии - микропроцессорные многотарифные счетчики (статья) Новые технологии учета электроэнергии – 

микропроцессорные многотарифные счетчики

статья

В.С Образцов, к.т.н., АББ ВЭИ Метроника

Мы начинаем печатать серию статей о новейших технологиях и продуктах учета электроэнергии, которые внедряет в России московское предприятие АББ ВЭИ Метроника. АББ ВЭИ Метроника образована совместно международным электроэнергетическим концерном АББ и Всероссийским Электротехническим Институтом (ВЭИ). В этом году компании исполняется 6 лет. 

За это время счетчики серии АЛЬФА (основная продукция предприятия), доказали свою высокую надежность и эффективность и завоевали более 50 % рынка в сегменте высокоточного учета электроэнергии. Счетчики и системные разработки компании применяются в энергосистемах, на перетоках, генерации, высоковольтных подстанциях, на предприятиях промышленности, железных дорогах и т.д.

Завод АББ ВЭИ Метроника в Москве - единственное производство счетчиков электроэнергии в России, сертифицированное по международным стандартам качества ИСО 9001.

В этом году компания АББ ВЭИ Метроника вступила в АСЭМ и мы попросили рассказать о счетчиках электроэнергии, которые выпускает АББ ВЭИ Метроника ее технического директора Образцова Виктора Сергеевича.

История создания счетчика АЛЬФА - уникальна 

Счетчик АЛЬФА должен был стать образцом измерительного устройства, который наиболее полно отвечал бы требованиям заказчиков. Для этой цели в начале 90-хх годов концерн АББ собрал двадцать крупнейших потребителей счётчиков в мире, которые определили самые важные с их точки зрения черты нового поколения электронных счётчиков. Все специальные требования потребителей были учтены, на научную разработку новой технологии направлены значительные средства, и, в результате, была получена новая совершенная модель - электронный, микропроцессорный счётчик АЛЬФА.

Основная идея, заложенная при создании счетчика АЛЬФА - это цифровое измерение токов и напряжений. Специально разработанный измерительный микропроцессор вычисляет значения напряжения и тока, а затем информация уже в оцифрованном виде передается через интерфейсы на компьютер, либо через оптический порт, либо по имеющимся каналам связи на расстояния. Счетчик не имеет движущихся частей. Существует возможность значительного расширения функций за счет установки дополнительных электронных плат. Режим самодиагностики и регистрации событий вмешательства в работу счетчика обеспечивает надежность и достоверность получаемых данных.

С 1992 года, когда была выпущена первая промышленная серия счётчиков АЛЬФА, 13 предприятий концерна АББ в мире выпустили 2-х миллионов счетчиков АЛЬФА. Сегодня эти АЛЬФА уже заменяет новое поколение: АЛЬФА (Плюс) и ЕвроАЛЬФА, которые помимо учета коммерческих данных и работы в АСКУЭ дают информацию о параметрах качества электроэнергии.

Функциональные возможности счетчиков АЛЬФА 

Измерение активной и реактивной энергии и мощности в двух направлениях. Учет электроэнергии по 4 тарифным зонам (4 в сутках, 4 типа дней недели, 4 сезона, автоматический переход на летнее и зимнее время). Фиксация максимальной мощности нагрузки на расчетном интервале времени. Запись и хранение данных графика нагрузки в памяти счетчика (до 336 дней по 4 каналам 30 минутные интервалы). Передача результатов измерения по цифровым и импульсным каналам связи (ИРПС “токовая петля”, RS-232, RS-485, импульсные реле).  Измерение (вычисление) и отображение напряжения и тока пофазно, частоты сети, коэффициента мощности, фазных углов тока и напряжения.

Основные технические характеристики  Класс точности 0,2S и 0,5S, 1,0 (ЕвроАЛЬФА) Номинальные напряжения 3x57-230/100-400 В, 3x100-400 В Номинальный ток 1-5 (10)А Прямое включение 150А (АЛЬФА Плюс), 80 (ЕвроАЛЬФА) Чувствительность 1мA Рабочий диапазон температур -40 + 70oС

Гарантия 3 года Межповерочный интервал 8 лет Срок службы 30 лет В чем успех счетчика АЛЬФА

Успех счетчиков в их уникальных технических характеристиках, высокой точности и огромных возможностях по эффективности их использования. Установка счетчиков позволяет предприятиям сэкономить средства при оплате за электроэнергию.  В первую очередь счетчики АЛЬФА являются инструментом, позволяющим начать внедрение энергосберегающих технологий. Информация, собранная со счетчиков, дает возможность проанализировать работу предприятия и выбрать наиболее выгодный режим энергоснабжения технологических цехов, производств и прочих подразделений. Это достигается за счет:

Построения автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) на основе счетчиков АЛЬФА и получение точной и достоверной информацию об энергопотреблении; Перехода на расчёт за потреблённую электроэнергию по дифференцированным тарифам; Выравнивания графика нагрузки предприятия и снижения потребляемой мощности в часы пиковых нагрузок.

Мы поставили внедрение АСКУЭ на 1 место, так как в большинстве энергосистем для того чтобы предприятию получить дифф.тариф, оно должно установить систему АСКУЭ. Но, обычно, предприятие сначала устанавливает счетчики, которые даже сами по себе позволяют сэкономить значительные средства при повышении точности учета, а затем эти сэкономленные средства направляются на приобретении дополнительного оборудования для объединения уже установленных счетчиков в систему.  От установки и использования счетчиков АЛЬФА выигрывает и поставщик, и потребитель электроэнергии. Промышленные предприятия снижают оплату за электроэнергию, корректируя технологический процесс по времени с учетом изменения тарифов на электроэнергию в разное время суток. А энергокомпании выигрывают из-за того, что выравнивается график нагрузки в энергосистеме.  Коммерческий учет и контроль качества электроэнергии

Вопросы качества электроэнергии приобретают все большее значение, поэтому хотелось бы подробнее остановиться на счетчике АЛЬФА (Плюс) и его функциональных возможностях, качающихся определения некоторых параметров качества электроэнергии.

Назначение

Многофункциональные трехфазные счетчики АЛЬФА (Плюс) предназначены для:

Многотарифного учета активной и реактивной энергии в двух направлениях; Использования в автоматизированных системах контроля и учета электроэнергии; Использования в качестве приборов для контроля за параметрами электроэнергии, а также как устройств, сигнализирующих о выходе параметров электроэнергии за пределы установленных порогов.

Счетчики АЛЬФА (Плюс) измеряют, накапливают и отображают данные по энергии в многотарифном режиме, точно также как счетчики АЛЬФА. Измеряемыми величинами (в зависимости от типа счетчика) могут быть активная энергия (kWh), реактивная энергия (kVARh) и полная энергия (kVAh). Дополнительно может измеряться и отображаться на дисплее счетчика реактивная энергия в четырех квадрантах.

В счетчиках АЛЬФА (Плюс) применяется энергонезависимая намять для хранения параметров программы и измеренных данных. Счетчик может накапливать и хранить до 4-х каналов профиля нагрузки. Глубина хранения составляет при 4-х каналах и при длительности интервала профиля 30 минут - 70 дней.

Параметры электроэнергии

Благодаря расширенным возможностям внутреннего программного обеспечения, увеличению тактовой частоты микропроцессора счетчик может измерять, вычислять и отображать до 46 величин, относящихся к параметрам электроэнергии. Сюда входят:

Токи и напряжения фаз; Активная, реактивная и полная мощности сети; Активная, реактивная и полная мощности фаз; Коэффициент мощности cos j сети и каждой фазы; Фазные углы векторов напряжений и токов; Значение второй гармоники по фазам напряжения; Значение второй гармоники по фазам тока; Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения и тока; Частота сети.

Программное обеспечение для счетчика АЛЬФА (Плюс)

Для работы со счетчиком АЛЬФА (Плюс) разработано специальное программное обеспечение PowerPlus. Пакет PоwеrPlus позволяет наиболее полно использовать возможности счетчика для контроля параметров качества электроэнергии. В частности, программа PоwеrPlus может осуществлять следующее: 

Используя данные‚ считанные со счетчика, рассчитать и построить векторные диаграммы для цепей токов и напряжений. Создать файлы баз данных на диске компьютера в которых сохраняет данные, считанные со счетчика. Просмотреть и распечатать диаграммы из сохраненных ранее файлов. Считать из счетчика журнал событий. Определить конфигурацию системы. Осуществляет модемную связь с удаленным счетчиком.

Если выбран циклический режим считывания данных, то параметры могут накапливаться в файле на диске компьютера. Считывание данных осуществляется с интервалом заданным в конфигурации программы. Этот интервал может составлять от 10 сек до десятков минут. Используя пакет MicrosoftExcel, эти накопленные данные можно представить затем в виде графиков.

Модуль "ПОРОГИ"

Помимо отображения вышеперечисленных параметров АЛЬФА (Плюс) осуществляет постоянный контроль сети (модуль ПОРОГИ). Контроль сети осуществляется 12-ю тестами. В тестах программно задаются минимальные и максимальные пороговые уставки, минимальные и максимальные длительности и некоторые другие величины, необходимые для проведения тестов.

Модуль ПОРОГИ отслеживает следующие основные параметры:

Напряжение сети (понижение, превышение). Провалы напряжения. Направление чередования фаз (АВС, СВА). Пониженный ток в каждой фазе. Повышенный ток в кастой фазе. Коэффициент мощности фаз. Коэффициент искажения синусоидальности кривой тока. Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения.

В счетчике ведется журнал событий, в котором отражаются все случаи выхода какого-либо из этих параметров за пределы установленных порогов. В журнале записываются дата, время начала и окончания события. Также, при обнаружении случая выхода параметров ПКЭ за пределы уставок может быть запрограммировано срабатывание сигнализирующего реле.

Счетчик АЛЬФА Плюс и АСКУЭ (АСУ ТП) 

Счетчики АЛЬФА (Плюс), также как и счетчики АЛЬФА и ЕвроАЛЬФА могут иметь в своем составе дополнительные платы импульсных реле и цифровых интерфейсов RS485 пли ИРПС "токовая петля". При использовании импульсных плат (телеметрические каналы), частота импульсов на выходе этих каналов пропорциональна приложенной нагрузке.

Использование цифровых интерфейсов позволяет более полно реализовать возможности счетчиков АЛЬФА Плюс. Информация, получаемая от счетчиков, позволяет увидеть динамику изменения параметров сети. что наряду с коммерческими данными обеспечивает специалистов полной информацией о состоянии энергетической системы.

Счетчик АЛЬФА (Плюс), также как и счетчик ЕвроАЛЬФА и АЛЬФА интегрирован в системы АСКУЭ, разработанными в компании АББ ВЭИ Метроника - АльфаМет (для малых и средних предприятий) и Альфа СМАРТ (для территориально-распределенных предприятий и энергосистем). Рассказ об этих системах в следующем номере.