Счетчики ватт-часов активной энергии переменного тока статические "Меркурий 200"

Назначение

Счётчики ватт-часов активной энергии переменного тока статические «Меркурий 200» (далее - счётчики), многотарифные, со встроенным микроконтроллером, внутренним тарификатором, энергонезависимым запоминающим устройством, последовательным цифровым интерфейсом типа «CAN» или RS-485, PLC-модемом для счётчиков «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05» и импульсным выходом предназначены для измерения и учёта электрической активной энергии переменного тока частотой 50 Гц в двухпроводных сетях.

Описание

Счётчики ватт-часов активной энергии переменного тока статические «Меркурий 200» являются измерительными приборами, построенными по принципу учёта информации, получаемой с импульсного выхода измерительной микросхемы.

Принцип действия счётчиков основан на преобразовании входных сигналов тока и напряжения однофазной сети из аналогового представления в цифровое с помощью встроенного в микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя (АЦП). По выборкам мгновенных значений напряжений и токов, производится вычисление средней за период сети значений активной мощности. По измеренным значениям активной мощности формируются импульсы телеметрии на выходе счётчика, и наращиваются регистры текущих значений накопленной энергии.

Микроконтроллер (МК) выполняет функции связи с энергонезависимой памятью для записи в неё информации о потребляемой электроэнергии, управление ЖКИ и переключение тарифных зон при автономном режиме работы. Также МК поддерживает интерфейсные функции связи с внешними устройствами по последовательному каналу «CAN» или RS-485 (или передача информации по сети - PLC-модем для счётчиков «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05») при работе в автоматизированной системе сбора и учёта данных о потребляемой электроэнергии.

Счётчики имеют телеметрический выход с оптической развязкой для поверки счётчиков и для использования в ранее разработанных и эксплуатируемых автоматизированных системах технического и коммерческого учёта потребляемой электроэнергии.

В качестве устройства индикации в счётчиках используется жидкокристаллический индикатор. Счётчики осуществляют индикацию:

- номера текущего тарифа;

- значения потребляемой электроэнергии с начала эксплуатации по каждому тарифу и сумму по всем тарифам в кВт^ч;

- текущего значения активной мощности в нагрузке в кВт (справочное значение);

- текущего времени;

- текущей даты - числа, месяца, года;

- значения потребляемой электроэнергии с начала эксплуатации на первое число каждого из предыдущих 12 месяцев по каждому тарифу и сумму по всем тарифам;

- времени переключения тарифных зон (тарифное расписание на текущий день);

- номера сетевого адреса и номера сети (для счетчиков «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05»);

- уровня сигнала PLC (для счетчиков «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05»).

Счётчики сохраняют в энергонезависимой памяти с возможностью последующего просмотра на индикаторе, значение учтенной активной энергии по четырём тарифам с момента ввода в эксплуатацию и значение учтенной активной энергии с начала эксплуатации на первое число каждого из предыдущих 12 месяцев по каждому действующему тарифу и сумму по всем тарифам с нарастающим итогом.

Счётчики обеспечивают программирование и считывание с помощью компьютера через интерфейс связи следующих параметров:

- индивидуального адреса;

- группового адреса;

- тарифного расписания и расписания праздничных дней:

- текущего времени (часы, минуты, секунды);

- даты (числа, месяца, года);

- флага разрешения перехода с «летнего» времени на «зимнее» и обратно;

- чтение мощности нагрузки;

- флага разрешения коррекции времени кнопками счётчика;

- постоянной импульсного выхода;

- скорости обмена;

- разрешение циклической индикации и управление ей;

- числа действующих тарифов;

- лимита мощности;

- лимита энергии за месяц.

Счётчики имеют функцию управления нагрузкой.

Модификации счётчика, выпускаемые предприятием-изготовителем, имеют одинаковые метрологические характеристики, единое конструктивное исполнение, определяющее эти характеристики, и отличаются функциональными возможностями, связанными с программным обеспечением.

Модификации счётчика приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Модификации счетчиков «Меркурий 200»

Конструктивно счётчик состоит из следующих узлов:

- корпуса (основания корпуса, крышки корпуса, крышки зажимов);

- контактной колодки с датчиком тока (шунт);

- печатной платы модуля электронного и модуля PLC (для счетчиков с PLC-модемом);

Печатная плата модуля электронного представляет собой плату с электронными компонентами, которая устанавливается в основании корпуса на упоры и закрепляется защёлками. Печатная плата подключается к контактной колодке с помощью проводов.

На печатной плате находятся:

- блок питания;

- микроконтроллер (МК);

- энергонезависимое запоминающее устройство;

- элемент резервного питания;

- микросхема драйвера интерфейса;

- элементов PLC-модема (для «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05»)

- элементы оптронных развязок.

Микроконтроллер (МК) производит обработку аналоговых сигналов, поступающих с датчика напряжения и тока, обрабатывает полученные сигналы и посылает полученный результат на жидкокристаллический индикатор для отображения.

МК управляет всеми узлами счётчика и реализует измерительные алгоритмы в соответствии со специализированной программой, помещенной во внутреннюю память программ. Управление узлами счётчика производится через программные интерфейсы, реализованные на портах ввода/вывода МК:

- UART для RS-485 или CAN;

- двухпроводный для PLC;

- I2C интерфейс для связи с энергонезависимой памятью.

МК периодически определяет текущую тарифную зону, формирует импульсы телеметрии, ведет учет энергии и времени, обрабатывает поступившие команды по интерфейсу или модему и, при необходимости, формирует ответ. Калибровочные коэффициенты заносятся в память на предприятии-изготовителе и защищаются удалением перемычки разрешения записи.

Без вскрытия счётчика и установки перемычки нельзя изменить калибровочные коэффициенты на стадии эксплуатации счётчика.

Микросхема энергонезависимой памяти (EEPROM) предназначена для периодического сохранения данных (тарифное расписание, учтенная электроэнергия и другие параметры). В случае возникновения аварийного режима (“зависание” МК или падение напряжения литиевой батареи) МК восстанавливает данные из EEPROM.

Блок оптронных развязок выполнен на трех оптопарах светодиод-фототранзистор. Часть оптопар предназначена для обеспечения гальванической развязки цепей интерфейса счётчика. Один оптрон используется для импульсного входа счётчика.

В качестве устройства индикации счётчика используется жидкокристаллический индикатор (ЖКИ).

Табло ЖКИ содержит следующие элементы индикации:

- восемь разрядов учтённой энергии с фиксированной запятой перед двумя младшими разрядами;

- пиктограммы отображения тарифов (Т1, Т2, Т3, Т4) - слева;

- пиктограмма «Сумма» - в нижней части индикатора;

- пиктограммы «с», «кВт», «кВт ч», «Вт» - справа;

- пиктограммы курсоров - вверху.

Заводской номер наносится на наклейку типографским любым технологическим способом в виде цифрового кода

Общий вид счётчиков с указанием места ограничения доступа к местам настройки (регулировки), места нанесения знака утверждения типа, места нанесения заводского номера представлен на рисунке 1. Способ ограничения доступа к местам настройки (регулировки) -пломба с нанесением знака поверки.

Пломба с нанесением знака поверки

Место нанесения заводского номера

Место нанесения знака утверждения типа

Рисунок 1 - Общий вид счетчиков с указанием места ограничения доступа к местам настройки (регулировки), места нанесения знака утверждения типа, места нанесения заводского номера

Программное обеспечение

В счетчиках используется программное обеспечение «Меркурий 200»

Структура программного обеспечения «Меркурий 200» приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Структура программного обеспечения «Меркурий 200»

Программное обеспечение состоит из следующих модулей:

- модуль подсчета энергии,

- модуль индикации,

- модуль работы с внешней памятью,

- тарификатора и таймера (часов),

- UART.

Модуль подсчета энергии осуществляет измерение тока, напряжения и мощности, которые в последующем используются для вычисления энергии.

Модуль индикации обеспечивает вывод на ЖКИ необходимую информацию в соответствии с заданным алгоритмом по циклу или по нажатию кнопок.

Модуль работы с внешней памятью обеспечивает чтение и запись данных во внешнюю энергонезависимою память. В качестве данных могут быть как измеренные метрологические параметры с учетом заданного тарифного расписания, так и других параметры, которые позволяют функционировать счетчику в соответствии с его алгоритмом.

Модуль часов предназначен для ведения календаря реального времени.

Тарификатор, по заданному тарифному расписанию, осуществляет управление процессом записи измеренной энергии в соответствующий регистры внешней памяти.

Большинство модулей взаимосвязаны.

Метрологические характеристики нормированы с учетом влияния программного обеспечения.

Таблица 2 - Идентификационные данные ПО

Доступ к параметрам и данным со стороны интерфейсов связи защищен паролями на чтение и программирование. Метрологические коэффициенты и заводские параметры защищены аппаратной перемычкой и недоступны без вскрытия пломб.

Для работы со счётчиками используется тестовое программное обеспечение «Конфигуратор счётчиков Меркурий».

Уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «высокий» в соответствии с рекомендациями Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Таблица 3 - Основные метрологические и технические характеристики

Класс защиты счётчиков от проникновения пыли и воды IP51 по ГОСТ 14254-2015.

Корпус счётчиков изготовляется методом литья из ударопрочной пластмассы, изолятор контактов изготовляется из пластмассы с огнезащитными добавками.

Знак утверждения типа

наносится на панель счётчика методом офсетной печати или фото способом. В эксплуатационной документации на титульных листах знак утверждения типа наносится типографским способом.

Комплектность

Таблица 4 - Комплектность средства измерений

Сведения о методах измерений

приведены в разделе 3 «Устройство и работа» руководства по эксплуатации АВЛГ.411152.020РЭ.

Нормативные документы

ГОСТ 31818.11-2012 «Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний. Часть 11. Счётчики электрической энергии»;

ГОСТ 31819.21-2012 «Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 21. Статические счётчики активной энергии классов точности 1 и 2»;

АВЛГ.411152.020 ТУ «Счётчики ватт-часов активной энергии переменного тока статические «Меркурий 200». Технические условия».