Выбор элементной базы для реализации информационно - измерительной системы контроля расхода энергоресурсов - Способ реализации автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии на базе беспроводной технологии ZigBee

Статический однофазный счетчик активной и реактивной электрической энергии ST 1000-6

Статические однофазные счетчики активной и реактивной электрической энергии ST 1000-6 (далее - счетчики) являются устройствами непосредственного включения и предназначены для измерения и учета активной и реактивной электрической энергии в однофазных двухпроводных сетях переменного тока промышленной частоты в многотарифном режиме.

Счетчик выпускается в нескольких модификациях. В том числе с наличием встроенных устройств, обеспечивающих удовлетворяющие нашим требованиям интерфейсы ZigBee и RS-485. Такие счетчики могут использоваться в составе БИИС учета энергоресурсов.

Счетчики предназначены для эксплуатации в закрытых помещениях на электрических подстанциях, промышленных предприятиях и жилых помещениях. Основные метрологические и технические характеристики статических однофазных счетчиков ST 1000-6 представлены в таблице 2.3.

Принцип действия счетчиков основан на преобразовании в цифровую форму мгновенных значений (выборок) аналоговых сигналов, пропорциональных значениям входных тока и напряжения, меняющихся во времени, с последующим цифровым перемножением и вычислением цифровых значений активной и реактивной мощности, интегрирование которых дает количество потребляемой электроэнергии.

Конструктивно счетчики состоят из электронного модуля, корпуса, клеммной колодки и крышки клеммной колодки. Электронный модуль состоит из микропроцессорной платы с микроконтроллером для обработки и регистрации данных и установленного на ней жидкокристаллического индикатора (ЖКИ).

Таблица 2.3 Метрологические и технические характеристики счетчиков ST 1000-6

Характеристика	Ее значение
Классы точности измерения: - активной энергии - реактивной энергии	1 2
Базовое значение силы тока, А	5
Максимальное значение силы тока, А	60
Номинальное значение напряжения (Uном), В	230
Рабочий диапазон напряжений	От 0,8-Uном до 1,2-Uном
Номинальное значение частоты, Гц	50
Рабочий диапазон частот, Гц	От 49 до 51
Постоянная счетчика: - по активной энергии, имп./кВт-ч - по реактивной энергии, имп./кВар-ч	1000 1000
Стартовый ток (чувствительность), мА	20
Активная (полная) потребляемая мощность в цепи напряжения, Вт (В-А), не более	2 (10)
Полная потребляемая мощность в цепи тока, В-А, не более	0,1
Средняя наработка на отказ, ч, не менее	140000
Средний срок службы, лет, не менее	30
Габаритные размеры (ширина х высота х глубина), мм	122 х 175 х 64
Масса, кг, не более	1,0
Межповерочный интервал, лет	16
Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность, %, не более - атмосферное давление кПа	- 40 + 70 95 70 - 106,7

Информация об измеряемых величинах напряжения и тока с помощью делителя напряжения и шунтового резистора поступает на СБИС, где происходит ее аналого-цифровое преобразование. После этого, полученная цифровая информация проходит программную обработку в микропроцессоре, который обеспечивает и координирует работу ПЗУ, ЖКИ и интерфейсов. Измерительный процесс носит характер непрерывного измерения токов и напряжений.

Отображение информации осуществляется на жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ) с использованием двух режимов индикации: режима автоматической циклической индикации и одиночного режима с помощью кнопки "Просмотр".

Статический трехфазный счетчик активной и реактивной электрической энергии ST 2000-9

Счетчики ST 2000-9 являются статическими трехфазными счетчиками активной и реактивной электрической энергии. Различают счетчики непосредственного и трансформаторного подключения. Счетчики предназначены для измерения активной и реактивной электрической энергии, токов, напряжений в трехфазных сетях переменного тока, в прямом и в обратном направлениях. Счетчики используются в системах контроля и учета энергопотребления с передачей измеренных данных по силовым линиям по технологии PLC. Счетчики поддерживают многотарифный учет, имеют электронное устройство, осуществляющее учет электрической энергии в киловатт-часах с отображением информации на жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ).

Счетчики предназначены для эксплуатации в закрытых помещениях на электрических подстанциях, промышленных предприятиях, в жилых помещениях.

Счетчики имеют цифровые интерфейсы PLC, RS-485 и опционально ZigBee для обмена информацией с внешними устройствами и применения в автоматизированных системах контроля и учета электроэнергии. Счетчики имеют телеметрический выход, гальванически изолированный от остальных цепей, реле управления и универсальную проводную и беспроводную шину M-Bus, обеспечивающую поддержку сбора данных с приборов учета тепла, воды, газа и др.

Принцип действия счетчиков основан на преобразовании в цифровую форму мгновенных значений входных токов и напряжений, с последующим вычислением цифровых значений активной и реактивной мощности, характеризующих количество потребляемой электроэнергии. Основные метрологические и технические характеристики счетчиков ST2000-9 представлены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 Основные характеристики счетчиков ST 2000-9

Характеристика	Ее значение
Классы точности: -по ГОСТ Р 52322-2005 -по ГОСТ Р 52425-2005	1 2
Базовое (номинальное) значение силы тока, А	5
Максимальное значение силы тока, А	100
Номинальное значение напряжения (Uном), В	230
Рабочий диапазон напряжений	От 0,8-Uном до 1,2-Uном
Номинальное значение частоты, Гц	50
Рабочий диапазон частот, Гц	От 49 до 51
Постоянная счетчика: -по активной энергии, имп./кВт-ч -по реактивной энергии, имп./кВар-ч	2000 2000
Стартовый ток (чувствительность), мА	20
Активная (полная) потребляемая мощность в цепи напряжения, Вт (В-А), не более	2 (10)
Полная потребляемая мощность в цепи тока, В-А, не более	0,2
Средняя наработка на отказ, ч, не менее	140000
Средний срок службы, лет, не менее	30
Габаритные размеры, мм	174 х 298 х 80
Масса, кг, не более	2
Условия эксплуатации: -температура окружающего воздуха, °С -относительная влажность, %, не более -атмосферное давление кПа	От минус 40 до плюс 70 95 70 -106,7

Конструктивно счетчики похожи на рассмотренные ранее ST 1000-6. Информация об измеряемых величинах напряжения и тока с помощью делителя напряжения и трансформатора тока поступает на СБИС, где происходит ее аналого-цифровое преобразование. После этого, полученная цифровая информация проходит соответствующую программную обработку в микропроцессоре, который обеспечивает и координирует работу ПЗУ, ЖКИ и интерфейсов. Измерительный процесс носит характер непрерывного измерения сигналов, полученных с СБИС. Конструкция корпуса обеспечивает пыле - и влагозащиту электронного модуля.

Радиомодуль СИКОН-Колибри

Радиомодуль СИКОН-Колибри используется в качестве устройства приема-передачи данных в составе систем контроля и учета электроэнергии, автоматизированных систем диспетчерского управления и телемеханики, других автоматизированных систем сбора данных с объектов автоматизации. Радиомодуль предназначен для организации сбора информации со счетчиков электрической энергии, устройств сбора и передачи данных (УСПД) или других средств измерений посредством радиодоступа через сеть ZigBee.

Радиомодуль выполняет следующие основные функции:

1) прием/передача информации от счетчиков электрической энергии и других измерительных устройств, устройств сбора и передачи данных, имеющих интерфейс последовательной связи; 2) передача полученной информации по радиосети конечному узлу; 3) самоорганизация сети с топологией "MESH": одно устройство является ведущим, остальные ведомыми; 4) конфигурирование (установка параметров) с помощью прикладного программного обеспечения через канал последовательной связи.

Для подключения внешних устройств радиомодуль имеет один последовательный канал связи. Интерфейс канала связи определяется модификацией радиомодуля из следующего ряда: интерфейс RS-232; интерфейс RS-485; интерфейс CAN; интерфейс RS-422.

Скорость работы последовательного канала связи задается программно из следующего ряда: 1200, 2400, 4800, 9600, 14400 бит/с.

Радиомодуль СИКОН-Колибри работает на одном из 16 каналов в диапазоне частот 2405-2480 МГц.

Мощность передатчика не превышает 100 мВт.

Чувствительность приемника составляет 97 дБм.

Максимальная скорость обмена в радиоканале равна 250 Кбит/с.

Волновое сопротивление нагрузки равно 50 Ом.

Напряжение электропитания радиомодуля СИКОН-Колибри определяется модификацией радиомодуля и выбирается равным:

1) 220 В переменного тока ±20% (176...264 В); 2) 5 В постоянного тока ±5% (4.75...5,25 В).

Потребляемая мощность радиомодуля СИКОН-Колибри не превышает 1 ВМ А.

Рабочие условия эксплуатации радиомодуля:

1) диапазон температур: от минус 10 до плюс 50 °С, в модификациях с расширенным диапазоном температур от минус 40 до плюс 60 °С; 2) относительная влажность воздуха при 25 °С: до 98%.

Контроллер СИКОН С110

Контроллер СИКОН С110 предназначен для применения на энергообъектах жилищно-коммунального хозяйства для организации вводного и поквартирного учета электроэнергии и мощности. Контроллер устанавливается в распределительных щитах.

Контроллер СИКОН С110 предназначен для измерения и многотарифного учета электрической энергии и мощности; сбора различной информации с многофункциональных счетчиков электрической энергии; обработки, хранения и передачи полученной информации на верхний уровень ИИС. Контроллер СИКОН С110 осуществляет также контроль состояния объекта автоматизации.

Контроллер выполняет следующие основные функции:

1) измерение и многотарифный учет электрической энергии и мощности; 2) сбор различной информации с многофункциональных счетчиков электрической энергии, имеющих цифровой интерфейс передачи данных; 3) обработка и хранение полученной информации; 4) сбор данных о состоянии средств измерений - счетчиков электрической энергии; 5) обеспечение "прозрачного" доступа к счетчикам электрической энергии; 6) регистрация изменения состояния объекта автоматизации (телесигнализация - "ТС"); 7) управление питанием внешнего модема (телеуправление - "ТУ"); 8) передача обработанной информации на верхний уровень ИИС по радиотелефонной связи стандарта GSM в режиме пакетной передачи данных с использованием технологии GPRS или в режиме канальной передачи данных с использованием технологии CSD (модемное соединение); 9) конфигурирование с помощью прикладного программного обеспечения дистанционно или локально через интерфейс RS-232; 10) измерение текущего времени и ведение календаря, с возможностью синхронизации времени при подключении к системе обеспечения единого времени; 11) синхронизация времени в подключенных контроллерах (УСПД) и счетчиках; беспроводной данный информационный измерительный 12) защита от несанкционированного доступа путем использования паролей и механической пломбы.

Основные технические характеристики контроллера:

* количество цифровых каналов учета электроэнергии до 254; * число временных тарифных зон -- 4; * число последовательных интерфейсов -- 4; * число линий ТС -- 4; * хранение показаний счетчиков - 95 суток; * наличие модификаций с модулем GSM/GPRS; * организация комплексного учета энергоресурсов; * поддержка широкого перечня приборов учета.

Контроллер СИКОН ТС65

Контроллер СИКОН ТС65 предназначен для использования в качестве устройства приема-передачи данных в составе распределенных автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии, автоматизированных систем диспетчерского управления и телемеханики, в других автоматизированных системах сбора данных с удаленных объектов.

Контроллер СИКОН ТС65 выпускается в нескольких модификациях, которые различаются исполнением корпуса (температурным диапазоном эксплуатации), напряжением электропитания (исполнением модуля питания), количеством каналов и "ТУ", наличием поддержки сети Ethernet, лицензией на встроенное ПО.

К контроллеру СИКОН ТС65 на один канал допускается подключать устройства только одного типа. Максимальное количество опрашиваемых счетчиков электрической энергии контроллером СИКОН ТС65 определяется лицензией на встроенное ПО.

Контроллер СИКОН ТС65 обеспечивает ведение текущего астрономического времени (секунды, минуты, часы) и календаря (число, месяц, год), учет зимнего и летнего времени с помощью энергонезависимых часов. Точность синхронизации системного времени от серверов точного времени в сети Интернет обычно не хуже ±0,5 с.

Сигналы каналов "COM1" и "COM2" (кроме "Ethernet") мультиплексированы на один интерфейсный разъем, у которого на разные группы клемм выведены различные интерфейсы. Ethernet интерфейс выведен на разъем "Ethernet" (RJ-45).

Скорость работы по последовательному интерфейсу Ethernet автоматически выбирается из следующих значений: 10 Мб/с, 100 Мб/с.

Каналы "ТС" предназначены для контроля состояния объекта автоматизации, контроля положения коммутационных аппаратов, контроля состояния схемы измерения на объекте и т. д. После получения сигнала о срабатывании датчика, контроллер СИКОН ТС65 передает данные об этом в цифровом виде на верхние уровни АИИС по радиотелефонной связи.

Параметры каналов "ТС":

1) тип схемы подключения каналов "ТС": с общим "плюсом"; 2) напряжение питания каналов "ТС": 15 В; 3) токовый стабилизатор на каждый канал "ТС": 10 мА; 4) ток, обозначающий срабатывания канала "ТС": 6 мА; 5) максимальная длина линии связи до датчика типа "сухой контакт": 3000 м, при погонном сопротивлении жил до 51 Ом/км и погонной емкости до 0,1 мкФ/км.

Контроллер СИКОН ТС65 всем событиям "ТС" присваивает метки времени.

Каналы "ТУ" предназначены для управления объектом путем включения/выключения выключателей, реле и других коммутационных аппаратов. Каждый канал "ТУ" имеет первичное реле с нормально замкнутыми и нормально разомкнутым выходами, что позволяет применять различные схемы управления.

Параметры каналов "ТУ":

1) максимальное переменное напряжение коммутации: 250 В; 2) максимальный ток коммутации: 5 А (используется две группы выходных контактных пар, каждая на 5 А, для увеличения надежности срабатывания).

Контроллер СИКОН ТС65 обеспечивает ввод и корректировку значений параметров настройки в оперативной памяти, с фиксацией времени корректировки. Для защиты от несанкционированного доступа предусмотрена программная защита от просмотра и изменений параметров контроллера СИКОН ТС65.

Программная защита заключается в использовании пароля, который необходимо ввести оператору для доступа к изменению параметров контроллера СИКОН ТС65.

В состав основных параметров настройки контроллер СИКОН ТС65 входят:

1) параметры последовательных интерфейсов; 2) параметры CSD и GPRS соединения; 3) текущее время, дата; 4) разрешение перехода на зимнее и летнее время; 5) пароль; 6) параметры протокола "Пирамида"; 7) параметры доступа к серверу сбора; 8) другие параметры настройки, расчетные соотношения и константы, определяемые программным обеспечением и индивидуальными особенностями контролируемого объекта.

Контроллер СИКОН ТС65 ведет собственный журнал событий. В состав служебных параметров, регистрируемых и хранимых в памяти контроллера СИКОН ТС65, входят следующие основные параметры (события):

1) включения и выключения питания: список 50 последних событий о пропадания (включения) питания контроллера СИКОН ТС65, с указанием времени и даты; 2) коррекция даты и системного времени: список 50 последних сообщений об изменениях даты и времени; 3) изменения базы данных параметров: список 50 последних сообщений об изменениях параметров настройки; 4) состояние каналов связи: события, установки и завершения GPRS и CSD соединений; 5) другие служебные и технологические параметры.

Служебные параметры, хранящиеся в памяти контроллера СИКОН ТС65, по запросу передаются на верхний уровень сбора информации (ЭВМ).

Контроллер СИКОН ТС65 обеспечивает автоматический переход в режим хранения информации при отключении питания и автоматический возврат в рабочий режим при восстановлении питания, с обеспечением сохранности всей имеющейся в памяти информации и непрерывности работы часов.

Электропитание контроллера СИКОН ТС65 в модификациях с блоком питания 220 В:

1) напряжение переменного тока: 220±20% В (176...264 В); 2) частота: 50±1 Гц.

Электропитание контроллера СИКОН ТС65 в модификациях с блоком питания 100 В:

1) напряжение переменного тока: 100±20% В (80...120 В); 2) частота: 50±1 Гц.

Электропитание контроллера СИКОН ТС65 в модификациях с блоком питания постоянного тока:

1)напряжение постоянного тока: =24 В в диапазоне от 15 до 36 В.

Потребляемая мощность контроллера СИКОН ТС65 в модификациях без каналов "ТС" и "ТУ" не превышает 12 В ?А, в остальных модификациях - не превышает 20 В ?А.

В базовое программное обеспечение контроллера СИКОН ТС65 входят две программы:

1) "Настройка сбора"; 2) "Оперативный сбор".

С помощью этих программ пользователь (оператор) имеет возможность настроить работу контроллера СИКОН ТС65 на конкретном объекте и обеспечить удаленный сбор основной информации об энергопотреблении, а также следить за состоянием контроллера СИКОН ТC65 и удаленного объекта.

Базовое программное обеспечение работает в операционной среде Microsoft Windows 2000 и более поздних версиях.

Минимальные системные требования к ЭВМ:

1) процессор: уровня Pentium III 800 МГц; 2) оперативная память: 256 Мб; 3) свободное место на жестком диске: 250 Мб.

Программа "Настройка сбора"

В программе создается вся необходимая информация о конфигурации, а именно:

1) список станций (контроллеров СИКОН ТС65) в системе; 2) маршруты доступа к станциям.

Эту информацию обязательно необходимо иметь перед началом работы. Информация, созданная в программе "Настройка сбора" записывается на жесткий диск ЭВМ.

Программа "Оперативный сбор"

Данная программа предназначена для настройки контроллера СИКОН ТС65 и просмотра текущих значений параметров (качество сигнала, статистика обмена и т. п.). Информация, которая создается, или используется, при работе с программой "Оперативный сбор" хранится в контроллерах СИКОН ТС65.

Перед началом работы необходимо ввести информацию о конфигурации устройств и маршрутов доступа к ним. Для этого предназначена программа "Настройка сбора".

Похожие статьи