Счетчики электрической энергии статические однофазные ТОПАЗ 1

Назначение

Счетчики электрической энергии статические однофазные «ТОПАЗ 1» (далее -счетчики) предназначены для измерения и учета активной или активной и реактивной энергии прямого и обратного направлений, в однофазных двухпроводных цепях переменного тока частотой 50 Гц, непосредственного включения, в одно- или многотарифных режимах.

Описание

Принцип действия однотарифных счетчиков основан на измерении мгновенных значений сигналов тока и напряжения с последующей математической обработкой и интегрированием во времени. Измерение и математическая обработка сигналов тока и напряжения осуществляется специализированной микросхемой, выдающей импульсы пропорциональные потребляемой активной энергии в счетный механизм счетчика. Счетный механизм представляет собой электромеханическое отсчетное устройство или микроконтроллер с энергонезависимой памятью и жидкокристаллическим индикатором.

Многотарифные счетчики изготовлены на базе цифрового сигнального процессора (DSP) со встроенным аналого-цифровым преобразователем, который производит преобразование сигналов, поступающих на его входы от датчиков тока и напряжения, в цифровой код. В качестве датчиков тока используются токовые трансформаторы или шунт, имеющий незначительную линейную погрешность, а в качестве датчика напряжения - резистивный делитель, включенный в параллельную цепь напряжения счетчика.

Процесс измерения и управление всеми функциональными узлами счетчика осуществляется микроконтроллером (или DSP), который реализует алгоритмы в соответствии со специализированной программой, помещённой в его внутреннюю память. Измеренные данные, параметры конфигурации, статусная и иная информация хранятся в энергонезависимой памяти и могут быть считаны по цифровому или оптическому интерфейсам и отображаться на жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ) счетчика или на установленном вместо ЖКИ электромеханическом отсчетном устройстве.

Многотарифные счетчики производят учет и хранения показаний активной или активной и реактивной электроэнергии по нескольким тарифам, переключение тарифов в счётчике производится внутренним таймером. Ход часов при отсутствии питания обеспечивается с помощью встроенной литиевой батареи в течение 10 лет.

Счетчики имеют энергонезависимую память, сохраняющую данные при отключении питания в течение 20 лет.

Вид измеряемой энергии и мощности, функциональные возможности счетчиков, наличие цифровых интерфейсов и импульсных каналов, а также значения базового и максимального токов определяются модификацией счетчика.

В модельный ряд счетчиков «ТОПАЗ 1» входят счетчики, отличающиеся наличием:

- реле управления нагрузкой (реле ограничения мощности), максимальный ток 100 А;

- типами интерфейсов связи (включая возможность установки сменных модулей связи);

- способом установки (внутри или снаружи помещений);

- второго измерительного элемента в нулевом проводе.

По устойчивости к климатическим воздействиям счетчики относится к группе 4 по ГОСТ 22261- 94 с расширенным диапазоном рабочих температур.

Степень защиты счетчиков от пыли и влаги, в зависимости от исполнения корпуса, IP51 или IP54 по ГОСТ 14254-80. Счетчики предназначены для установки внутри помещений (IP51) или наружной установки внутри шкафа учета (IP54).

Конструктивно счетчики выполнены в виде электронного модуля, размещенного в корпусе с клеммной колодкой и крышкой клеммной колодки.

Счетчики имеют исполнение корпуса для крепления на DIN-рейку и для крепления на вертикальную поверхность.

Конструкция корпусов счетчиков предусматривает возможность установки пломбы поверителя и завода-изготовителя.

Конструкция клеммных крышек счетчиков предусматривает возможность установки пломбы энергоснабжающей организации.

На лицевой панели могут находиться кнопки, с помощью которых можно изменить режимы работы и отображения на ЖКИ всех измеряемых и вспомогательных величин.

В дополнении к физическим пломбам счетчики обеспечивают контроль посредством электронных пломб вскрытия корпуса счетчика и крышки клеммной колодки.

На лицевой панели имеется световой индикатор, отображающий работу счетчиков.

Счетчики в зависимости от модификации имеют импульсные гальванически развязанные выходы для активной энергии (на прямое и обратное направление) и реактивной энергии.

На лицевой панели счетчиков может быть расположена дополнительная кнопка контрастирующего цвета, позволяющая при заданных режимах включить или выключить в ручном режиме реле ограничения мощности.

Питание счетчиков осуществляется от измерительных цепей напряжения.

Электромеханическое отсчетное устройство, состоит из сегментов разделенных фиксированной запятой. В зависимости от серии и модификации, до запятой, пять или шесть сегментов для отображения целого значения энергии в кВтч и одного сегмента выделенного красным цветом, после запятой, для отображения десятых долей в кВт^ч.

В базовом исполнении жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), отображает информацию с помощью семиразрядного числа с плавающей запятой. Первые шесть цифр до запятой, отображают целое значение электроэнергии в кВтч, одна цифра после запятой, десятая доля кВтч.

Параметры базового исполнения ЖКИ многотарифных счетчиков:

- количество строк - 3;

- количество знакомест в каждой строке - 20;

- время отображения каждого параметра, не менее 1 с.

Символы, отображающиеся на дисплее счётчиков:

- учтенная активная (реактивная) энергия всего и раздельно по тарифам кВтч (квар^ч);

- символ отображения значения потребленной активной или реактивной энергии по текущему тарифу: общее; по дневному тарифу; по ночному тарифу; по полупиковому тарифу; по тарифу субботних, воскресных и праздничных дней (Т0; Т1; Т2; Т3; Т4);

- режим учёта активной энергии в обратном направлении;

- режим установления связи с компьютером;

- символ, указывающий на низкий заряд батареи;

- символ, указывающий, что реле ограничения мощности разомкнуто;

- символ записи события или ошибки.

В зависимости от модификации ЖКИ может быть заменено на индикатор другого типа и исполнения.

В автоматическом режиме срабатывание реле происходит по превышению мгновенной мощности (кВт), значение которого программируется. Шаг задания максимальной мощности равен 0,1 кВт, также можно задать время задержки на отключение.  По согласованию с

заказчиком алгоритм срабатывания реле ограничения мощности может быть изменен.

В некоторых модификациях счетчиков установлен второй измерительный элемент (шунт или трансформатор). Данная функция повышает степень защиты от хищения электроэнергии, когда при возникновении разницы токов в фазном и нулевом проводах, превышающее значение 12,5%, загорается световой индикатор неравенства токов «Ic]#I0».

В зависимости от серии и модификации счетчики имеют следующие цифровые интерфейсы:

- оптический порт в соответствии со стандартом ГОСТ Р МЭК 61107-2001;

- RS-485.

В зависимости от модификации внутри корпуса счетчиков могут быть установлены незаменяемые модули связи:

- PLC модуль;

- Радио модуль;

- ZigBee модуль;

- GSM/GPRS модуль.

В зависимости от модификации счетчики могут иметь пломбируемый отсек для установки сменных модулей связи:

- PLC модуль;

- Радио модуль;

- ZigBee модуль;

- GSM/GPRS модуль.

Доступ к параметрам и данным со стороны интерфейсов связи защищен паролями на программирование и управление нагрузкой по команде оператора (два уровня доступа). Метрологические коэффициенты и заводские параметры защищены аппаратной технологической перемычкой защиты записи (аппаратный уровень доступа) и не доступны без снятия пломб завода-изготовителя и нарушения оттиска поверительного клейма.

Кроме механического пломбирования в счетчиках может быть предусмотрено электронное пломбирование крышки корпуса и клеммной крышки счетчика. Электронные пломбы работают как во включенном состоянии, так и, в зависимости от модификации счетчика, в выключенном состоянии счетчика. Факт и время вскрытия фиксируется в соответствующих журналах событий.

Многотарифные счетчики ведут учет энергии в четырех (если заказчиком не оговорено иначе) основных тарифных зонах, по тридцати двум типам дней, по семи дням недели в двенадцати сезонах. Дискретизация тарифной зоны составляет 1 минуту. В суточном тарифном расписании, возможно, задать 16 временных интервалов действия требуемых тарифов. Тарификатор счетчика использует тарифное расписание и расписание праздничных и особых дней. Особые дни включают в себя список перенесенных праздничных дней. Расписание праздничных и особых дней позволяет изменить тарификацию по типу дня, не изменяя тарифного расписания.

Счетчики ведут архивы тарифицированной учтенной энергии (активной или активной и реактивной). Через интерфейсы связи доступны следующие архивы:

- суточные фиксации (нарастающим итогом); фиксация производится на последней секунде суток;

- месячные фиксации (нарастающим итогом); фиксация производится на последней секунде последнего дня текущего месяца;

- профили мощности (энергии) с программируемым временем интегрирования от 1 до 60 минут.

Минимальные глубины хранения данных в энергонезависимой памяти определяются при программировании на заводе-изготовителе, в соответствии с требованиями МРСК и заказчика.

В зависимости от модификации счетчики ведут определенный набор журналов событий, в которых фиксируются следующие события:

- коррекции времени и даты;

- вскрытия корпуса счетчика;

- вскрытия клеммной крышки;

- установка/снятие технологической перемычки на плате счетчика;

- начало и прекращение воздействия магнитного поля;

- последний сеанс подключения по одному из интерфейсов;

- срабатывания реле ограничения мощности и причина отключения;

- снятие и возобновление подачи напряжения;- пониженное напряжение питания (ниже заданного порога);

- минимальные и максимальные значения фазного напряжения на 30-минутных интервалах;

- реверсивное протекание тока;

События фиксируются в журналах с указанием времени и даты события. Глубина хранения данных в энергонезависимой памяти определяется требованиями МРСК и заказчика. Уничтожение записей в журналах защищено аппаратной технологической перемычкой защиты записи и не возможно без вскрытия корпуса счетчика.

Список отображаемых параметров и информации при помощи кнопки просмотра может быть запрограммирован при помощи программного обеспечения верхнего уровня. Набор доступных параметров зависит от модификации счетчика. В общем случае счетчики позволяют считывать с ЖКИ при помощи кнопки просмотра следующую информацию:

- текущие показания счетчика по активной (или активной и реактивной) энергии в прямом или обратном направлении с разрешающей способностью 0,1 кВт^ч (квар^ч);

- активная (или активная и реактивная) мощность с разрешающей способностью 0,001 кВт/квар;

- тарифное расписание;

- текущий тариф;

- действующие значения сети: напряжение с разрешающей способностью 0,1 В; ток с разрешающей способностью 0,01 А; частота с разрешающей способностью 0,1 Гц;

- текущие дата и время.

Счетчики предназначены для использования в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) и передачи с помощью имеющихся в составе счетчика интерфейсов измеренных или вычисленных параметров на диспетчерский пункт по контролю, учету и распределению электрической энергии, а также для автономного использования.

Функциональные возможности счетчиков отражены в условном обозначении модификаций и представлены на рисунке 1.

ТОПАЗ  Х Х - Х Х - Х Х Х - Х Х Х

I------Тип модуля связи:

встроенный

П - PLC модуль

Ф - RF модуль

З - ZigBee модуль

Д - GSM/GPRS модуль сменный

НП - PLC модуль

НФ - RF модуль

НЗ - ZigBee модуль

НД - GSM/GPRS модуль

--------Дополнительные опции:

В - встроенное реле отключения нагрузки

Тип интерфейса:

О - оптический (инфракрасный) порт

4 - интерфейс RS-485

--------------Тип отсчетного элемента:

M - ЭМОУ

Э - ЖКИ

---------------Тип корпуса:

Р1 и Р5- на Din-рейку однофазный

C1 - на панель однофазный

С3 - на панель однофазный со сменным модулем связи.

-----------------Датчик тока:

Ш - шунт

Ш2 - два шунта

ШТ - шунт и трансформатор тока

T - трансформатор тока

-----------------------Класс точности: 1; 0,5S ----------------------Базовый (максимальный) ток:

5 (60); 10 (100).

-I--------------------------------Серия:

1 - однотарифный на Din-рейку

2 - однотарифный на панель

3 - многотарифный на Din-рейку

4 - многотарифный на панель

5 - многотарифный на панель со сменным модулем связи

6 - резерв

7 - резерв

8 - резерв

9 - резерв

-I-----------------------------Вид учитываемой энергии:

0 - активная энергия

1 - активной и реактивной энергии

-------------------------------1- однофазный счетчик

Рисунок 1 - Структура условного обозначения модификаций счетчиков «ТОПАЗ 1»

Фотографии модификаций счётчиков с местами опломбирования и место установки пломбы с оттиском знака поверки представлены на рисунках 2 -4.

Пломба ОТК завода

Пломба энергоснабжающей организации

Пломба с оттиском знака поверки

0

- -

UJP13 Иц

Рисунок 2 - Общий вид модификации счетчика ТОПАЗ 101 исполнение Р1

Пломба с оттиском знака поверки

I Пломба ОТК завода ■

Пломба энергоснабжающей организации

Рисунок 3 - Общий вид модификации счетчика ТОПАЗ 102

Пломба с оттиском знака поверки

Пломба энергоснабжающей организации

Рисунок 4 - Общий вид модификации счетчика ТОПАЗ 101 исполнение Р5

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) счетчиков имеет структуру с разделением на метрологически значимую и метрологически незначимую части. Каждая структурная часть исполняемого кода программы во внутренней памяти микроконтроллера или DSP защищается контрольной суммой, которая контролируется системой диагностики счетчика.

Метрологические характеристики счетчика напрямую зависят от калибровочных коэффициентов, которые записываются в память счетчика на заводе-изготовителе на стадии калибровки. Калибровочные коэффициенты защищены аппаратной технологической перемычкой защиты записи и не доступны для изменения без вскрытия корпуса счетчика.

Встраиваемое ПО (прошивка) записывается в микроконтроллер или DSP на стадии производства счетчика. Защита от копирования ПО осуществляется на аппаратном уровне: вычитывание памяти программ и памяти данных невозможно. Конечный пользователь не имеет доступа к изменению системных параметров (калибровочные коэффициенты, алгоритмы работы устройства и т.д.). Для защиты несанкционированного изменения настроечных параметров устройства в ПО «Topaz Meter» используется система авторизации пользователя (логин и пароль).

Идентификационные данные ПО «Topaz Meter» приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Идентификационные данные ПО

Уровень защиты программного обеспечения и основных данных измерения энергопотребления от непреднамеренных и преднамеренных изменений высокий в соответствии с Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Метрологические и технические характеристики счетчиков приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 - Метрологические характеристики

Таблица 3 - Технические характеристики

Знак утверждения типа

наносится на лицевой панели счетчика и титульных листах эксплуатационной документации методом офсетной печати.

Комплектность

Таблица 4 - Комплектность

Поверка

осуществляется по документу МП 65195-16 "Счетчики электрический энергии статические однофазные «ТОПАЗ 1». Методика поверки", утвержденному ФГУП «ВНИИМС» 19.07.2016 г.

Основные средства поверки:

установка для поверки счетчиков электрической энергии ЦУ 6800 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде № 11863-07);

секундомер электронный с таймерным выходом СТЦ-2М (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 53954-13).

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки наносится методом давления на поверхность пломбы в виде рельефного оттиска, а также в виде оттиска наносится в паспорт.

Сведения о методах измерений

приведены в эксплуатационном документе.

Нормативные документы

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

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

ГОСТ 31819.22-2012 Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 22. Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и 0,5S

ГОСТ 31819.23-2012 Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Статические счетчики реактивной энергии

ГОСТ IEC 61107-2011 Обмен данными при считывании показаний счетчиков, тарификации и управления нагрузкой. Прямой локальный обмен данными

ТУ 4228-001-01665799-2016 Счетчики электрической энергии статические однофазные «ТОПАЗ 1». Технические условия