Счетчики электрической энергии однофазные интеллектуальные НАРТИС-100

Назначение

Счетчики электрической энергии однофазные интеллектуальные НАРТИС-100 предназначены для измерения активной и реактивной энергии прямого и обратного направлений, ведения массивов профиля мощности нагрузки с программируемым временем интегрирования, измерения параметров однофазной сети и параметров качества электрической энергии в двухпроводных сетях переменного тока.

Описание

Принцип действия счетчиков НАРТИС-100 основан на преобразовании входных сигналов тока и напряжения однофазной сети из аналогового представления в цифровое с помощью специализированной микросхемы, выполненной по технологии «система на кристалле» (System on Chip - SoC).

Измерительные входы счетчика имеют каналы измерения тока и напряжения. Датчиками тока являются шунт в цепи фазного провода и трансформаторы тока, включенные последовательно в цепь нулевого провода; датчиками напряжения - резистивные делители, включенные в параллельную цепь напряжения. Сигналы с датчиков поступают на входы 16-разрядных АЦП специализированной микросхемы SoC, ядро цифровой обработки которой преобразует оцифрованные сигналы тока и напряжения в значения активной и реактивной мощности. Значения активной и реактивной мощности поступают в модуль, преобразующий их в частоту импульсов активной и реактивной энергий, прямо пропорциональных значениям соответствующих мощностей. Помимо функций измерителя энергии, SoC имеет батарейный домен реального времени, драйвер ЖКИ, локальные цифровые интерфейсы, сигналы дискретного вво-да/вывода для управления и контроля внутренней периферией прибора. Микроконтроллерное ядро SoC работает под управлением специализированного встроенного программного обеспечения, реализующего функциональность формирования, регистрации, сохранения в энергонезависимой памяти измеряемых счетчиком параметров, обмен по одному или нескольким цифровым интерфейсам, обеспечивая одновременный равноприоритетный обмен данными. Если по одному из интерфейсов подана команда на запись (параметрирование прибора), то во избежание возможных коллизий, формирование ожидаемых ответов на запросы по другим интерфейсам прерывается, формируются ответы вида «прибор занят».

Счетчики электрической энергии однофазные интеллектуальные НАРТИС-100 выпускаются в различных вариантах исполнения, которые отличаются максимальными токами, типами интерфейсов связи (RS-485, RF; GSM), типом антенны, способом управления нагрузкой, габаритами корпуса, условиями эксплуатации, архитектурой. Варианты исполнения счетчиков приведены в таблице 1.

Счетчики, в зависимости от варианта исполнения, предназначены для эксплуатации как в закрытом помещении, так и на открытом воздухе (счетчики архитектуры «Сплит»).

Счетчики являются законченными укомплектованными изделиями, для установки которых на месте эксплуатации достаточно указаний, приведенных в эксплуатационной документации, в которой нормированы метрологические характеристики измерительных каналов системы.

В счетчиках реализован протокол обмена СПОДЭС.

Запись счетчика при его заказе и в конструкторской документации другой продукции состоит из наименования «Счётчик электрической энергии однофазный интеллектуальный НАРТИС-100», условного обозначения счетчика из таблицы 1 и номера технических условий.

Пример записи счётчиков-«Счетчик электрической энергии однофазный интеллектуальный HAPTHC-100.131SGA НРДЛ.411152.003ТУ».

Таблица 1-Варианты исполнения счетчиков

Примечания к таблице 2:

- * означает наличие опции, пустое поле в таблице - отсутствие опции.

Тарификация и архивы учтенной энергии

Счетчики ведут многотарифный учет энергии в восьми тарифных зонах. Счетчики имеют гибко программируемый тарификатор, который обеспечивает дифференциацию количества потребляемой электроэнергии согласно созданным дневным, недельным и сезонным шаблонам. Возможно задание до 12 дневных шаблонов, каждый из которых может включать до 24 точек переключения тарифа внутри суток. Тарифное расписание счетчика состоит из дневных шаблонов, недельных шаблонов, сезонных шаблонов и таблицы специальных дней. Параметры тарификатора приведены в таблице 2.

Таблица 2-Параметры тарификатора

Счетчики ведут следующие архивы тарифицированной учтенной энергии:

- значения учтенной  активной  и реактивной энергии  прямого  и  обратного

направления нарастающим итогом с момента изготовления по всем тарифам;

- значения учтенной  активной  и реактивной энергии  прямого  и  обратного

направления на момент окончания расчетного периода не менее 36 записей, с программируемой датой окончания расчетного периода;

- значения учтенной активной и реактивной энергии прямого и обратного направления на начало текущего года и на начало предыдущих 2 лет;

- значения учтенной активной и реактивной энергии прямого и обратного направления на начало суток по всем тарифам на глубину 180 суток;

- приращения активной и реактивной энергии прямого и обратного направления на интервале 60 мин. на глубину 3000 записей;

- время превышения пороговых значений коэффициента реактивной мощности в зоне суток высокого и низкого потребления;

- максимальные значения коэффициента реактивной мощности в зоне суток высокого и низкого потребления;

- профиль мощности нагрузки на глубину 6000 записей;

- счетчик количества срабатываний коммутационного аппарата с переполнением не менее 32768;

- счетчик количества событий превышения положительного отклонения напряжения более 20% в завершенном расчетном периоде с переполнением не менее 32768;

- счетчик количества событий превышения положительного отклонения напряжения и отрицательного отклонения напряжения более 10% в завершенном расчетном периоде с переполнением не менее 32768;

- суммарная продолжительность превышения положительного отклонения напряжения более 20% в завершенном расчетном периоде с переполнением не менее 32768;

- суммарная продолжительность превышения положительного отклонения напряжения и отрицательного отклонения напряжения более 10% в завершенном расчетном периоде с переполнением не менее 32768;

- журналы событий счетчика.

Профили мощности нагрузки

Счетчики ведут четырехканальный профиль мощности с переменным временем интегрирования от 1 мин. до 60 мин. в интервалы времени, определяемые как целые числа, являющиеся делителями числа 60.

Измерение параметров сети и показателей качества электрической энергии

Счетчики измеряют мгновенные значения физических величин, характеризующих однофазную электрическую сеть, и могут использоваться как датчики или измерители параметров, приведенных в таблице 4.

Счетчики могут использоваться как измерители показателей качества электрической энергии согласно ГОСТ 32144-2013.

Испытательные выходы

В счетчиках функционирует импульсный выход, который может конфигурироваться для формирования импульсов телеметрии или поверки.

Изменение состояния дискретного выхода производится путем подачи управляющих команд по цифровому интерфейсу счетчика в протоколе, совместимом с стандартом СПОДЭС.

При изменении состояния дискретного выхода в журнале счетчика сохраняется соответствующее событие.

Состояния импульсного выхода на контактах «+» и «-»:

1 |A| телеметрия (5000имп./кВгч);

2 |R| телеметрия (5000имп./квар^ч);

3 |a| поверка (10000имп./кВт^ч);

4 |R| поверка (10000имп./квар^ч);

5 Управление нагрузкой;

6 CLK.

C LK - дискретный выход тактирования внутренних часов (времязадающая основа по ГОСТ IEC 61038). Используется для проверки точности хода часов;

|A|, |R| - импульсные выходы активной и реактивной энергии по модулю.

Контакты в режиме управления нагрузкой обеспечивают управление внешним устройством отключения нагрузки для вариантов исполнения счетчика без встроенного реле.

Журналы

Счетчики ведут следующие журналы событий, в которых фиксируются времена нача-ла/окончания событий:

- журнал событий, связанных с напряжением (количество записей 1024);

- журнал событий, связанных с током (количество записей 256);

- журнал событий, связанных с включением/отключением счетчика (количество записей 1000);

- журнал событий программирования параметров счетчика (количество записей 1000);

- журнал событий внешних воздействий (количество записей 256);

- журнал коммуникационных событий (количество записей 128);

- журнал событий контроля доступа (количество записей 128);

- журнал самодиагностики (количество записей 256);

- журнал событий управления нагрузкой (количество записей 256);

- журнал параметров качества энергии (количество записей 256);

- журнал коррекции времени (количество записей 256).

Все журналы хранятся в памяти прибора в течение всего срока службы счетчиков.

Устройство индикации

В качестве счетного механизма счетчики имеют жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) с подсветкой, осуществляющие индикацию:

- накопленной активной и реактивной энергии прямого и обратного направления по тарифам и по сумме тарифов на ЖКИ при отключенной сети с питанием от встроенной литиевой батареи;

- текущего значения суммарной потребленной активной и реактивной энергии прямого и обратного направлений;

- текущего значения потребленной активной и реактивной электроэнергии прямого и обратного направлений по тарифным зонам суток;

- даты и времени;

- действующего значения активной, реактивной, полной мощности прямого и обратного направлений;

- действующего значения текущего напряжения;

- действующего значения текущего тока;

- частоты сети;

- мгновенного значения температуры (справочно);

- действующего тарифа;

- состояния встроенной батареи;

- состояния реле управления нагрузкой;

- количества, даты/времени и кода последнего события - нарушения качества поставляемой электроэнергии;

- количества, даты/времени и кода последнего события - признака несанкционированного вмешательства;

- количества, даты/времени и кода последнего события - аварийного сбоя в работе счетчика;

- признака неработоспособности счетчика вследствие аппаратного или программного сбоя.

Счетчики имеют кнопку для управления режимами индикации. Кнопка управления режимами индикации находится на корпусе счетчика, предназначенного для эксплуатации в закрытых помещениях. Кнопка управления режимами индикации счетчика архитектуры «Сплит» находится на пульте индикации.

Счетчики обеспечивают отображение информации о накопленной энергии на ЖКИ в виде восьмиразрядных чисел, шесть старших разрядов дают показания в кВт^ч (квар^ч), седьмой и восьмой разряды, отделенные точкой, указывают десятые и сотые доли кВ'гч (квар^ч) соответственно.

Объем основных и вспомогательных параметров, выводимых на ЖКИ, а также длительность индикации, программируются через интерфейс.

Поверх основной индикации обеспечена индикация тамперных событий.

В счетчике предусмотрены следующие тамперные события:

- воздействие магнитным полем;

- вскрытие крышки клеммной колодки;

- вскрытие корпуса счетчика;

- превышение максимальной мощности;

- возникновение события в журнале напряжений;

- программирование параметров счетчика;

- выход отклонения напряжения за пределы ±10% - начало;

- выход положительного отклонения напряжения за пределы 20% - начало;

- небаланс токов в фазном и нулевом проводниках;

- аварийный режим работы ПУ.

На беспроводном Android-гаджете, опционально входящим в комплект счетчика архитектуры «Сплит», подключенному к измерительному блоку счетчика, индицируются, кроме вышеперечисленных, следующие показатели:

- наличие напряжения;

- текущий квадрант;

- ОБИС-код индицируемого параметра.

Интерфейсы связи

Счётчики, в зависимости от варианта исполнения, обеспечивают обмен информацией через интерфейсы:

- оптопорт;

- RS-485;

- GSM;

- RF.

Все счётчики имеют оптический порт.

По цифровым интерфейсам счетчика реализована передача данных в формате протокола CTO 34.01.5.1-006-2017 ПАО «Россети» (СПОДЭС) с приоритетом оптопорта. Физический интерфейс оптопорта соответствует ГОСТ IEC 61107.

Скорость обмена информации при связи с ПУ по цифровым интерфейсам (RS-485 и оптопорт), не менее 9600 бит/с.

GSM канал поддерживает работу в режимах GPRS клиент (один сокет), GPRS сервер (до двух сокетов), входящего вызова CSD. Предусмотрены диагностические SMS, отражающие статус модема, уровень сигнала.

Параметры радиомодуля:

- несущая частота 868 МГц;

- мощность передатчика не более 100 мВт;

- спецификация канального уровня согласно IEEE 802.15.4.

Предусмотрена возможность спорадической передачи (по инициативе счетчика) уведомлений о тамперных событиях согласно СПОДЭС с отключаемым алгоритмом.

Счетчики в дистанционном режиме работы обеспечивают обмен информацией с компьютером. Счетчики обеспечивают возможность программирования от внешнего устройства через интерфейсы связи:

- скорости обмена по интерфейсу RS-485;

- паролей считывателя и конфигуратора;

- наименования точки учета (места установки);

- сетевого адреса;

- времени интегрирования мощности для профиля мощности (время интегрирования мощности от 1 до 60 минут);

- тарифного расписания, расписания праздничных дней, списка перенесенных дней;

- текущего времени и даты;

- статуса разрешения перехода на сезонное время;

- программируемых флагов разрешения/запрета автоматического перехода на сезонное время;

- порогов активной и реактивной мощности прямого и обратного направления;

- конфигурации импульсного выхода;

- мягкую коррекцию времени;

- жесткую установку даты и времени;

- режимы индикации.

Внутреннее время счетчиков может быть синхронизировано в ручном или в автоматическом режиме. Автоматическая коррекция времени производится путем подачи управляющих воздействий от ИВК (ИВКЭ) по цифровому интерфейсу в формате протокола счетчика.

В счетчиках имеется возможность автоматического перехода лето/зима.

Работа со счетчиками через интерфейсы связи может производиться с применением программного обеспечения завода - изготовителя «Meter_Config.exe» или с применением программного обеспечения пользователей.

Доступ к параметрам и данным со стороны интерфейсов связи защищен паролями считывателя и конфигуратора.

Формат данных при обмене информацией с компьютером по последовательным интерфейсам (оптопорт, RS-485): 1 стартовый бит, 8 бит данных, 1 стоповый бит.

Счетчик имеет возможность выступать в качестве инициатора связи с уровнем ИВКЭ или ИВК при следующих событиях:

- вскрытии клеммной крышки;

- воздействии сверхнормативным магнитным полем;

- перепараметрировании;

- превышении максимальной мощности;

- отклонении от нормированного значения уровня напряжения.

Конструктивно счётчики, предназначенные для использования в закрытых помещениях и блоки измерительные счетчиков архитектуры «Сплит», состоят из следующих узлов:

- кожуха;

- измерительно-вычислительного блока, который включает печатный узел и трансформаторный блок, в состав которого входит клеммная колодка.

Основной элемент питания входит в состав измерительно-вычислительного блока. При исчерпании срока службы элемента питания до истечения интервала между поверками, он подлежит замене без необходимости периодической поверки счетчика.

Кожух изготовлен из ударопрочного пластика, не поддерживающего горение, и образован корпусом, крышкой корпуса, крышкой с отсеком для установки резервного элемента питания, крышкой клеммной колодки. Отсек с резервным элементом питания закрыт защитной крышкой батарейного отсека, защищающей от случайных воздействий при обслуживании и монтаже счетчика, и недоступен без вскрытия пломбы энергоснабжающей организации.

В неразборном корпусе счетчиков, предназначенных для использования в закрытых помещениях, установлены четыре дополнительные детали, препятствующие вскрытию корпуса. При попытке открыть крышку неразборного корпуса повреждается целостность одной из дополнительных деталей, что явно укажет на попытку вскрытия прибора.

Счетчик архитектуры «Сплит» состоит из блока измерительного и пульта индикации.

В блоках измерительных счетчиков архитектуры «Сплит» предусмотрен отсек для установки модуля связи с электропитанием от источника питания счетчика. Корпус блока измерительного обеспечивает крепление на стену здания стандартным нарезным крепежом или на опору ЛЭП стяжным хомутом.

Корпус пульта индикации выполнен в виде портативного устройства с батарейным питанием и содержит разъем mini-USB для питания от внешнего источника стандарта USB.

В счетчиках реализована аппаратная блокировка срабатывания реле управления нагрузкой.

Защита от несанкционированного доступа

Для защиты от несанкционированного доступа в счетчике предусмотрена установка пломбы со знаком поверки организации, осуществляющей поверку счетчика, и пломба ОТК завода - изготовителя.

После установки на объект счетчик должен пломбироваться пломбами обслуживающей организации.

Кроме механического пломбирования в счетчике предусмотрено электронное пломбирование клеммной крышки и крышки корпуса счетчика. Электронные пломбы работают как во включенном, так и в выключенном состоянии счетчика. При этом факт и время вскрытия крышек фиксируется в соответствующих журналах событий, без возможности инициализации журналов.

Метрологические коэффициенты и заводские параметры защищены аппаратной перемычкой и не доступны без вскрытия пломб.

В счетчиках установлен датчик магнитного поля, фиксирующий воздействие на счетчик магнитного поля повышенной магнитной индукции. Факт и время воздействия на счетчик повышенной магнитной индукции фиксируется в журнале событий.

Маркировка счетчиков

Маркировка счетчиков внутреннего использования нанесена на лицевую часть панели счётчиков офсетной печатью. Маркировка счетчиков наружной установки нанесена на верхнюю сторону корпуса блока измерительного. Номер счетчика представлен в виде штрих-кода «2 из 5 чередующийся» и цифрового обозначения из восьми цифр.

Общий вид счетчиков, мест пломбировки, мест нанесения знака утверждения типа, знака поверки, заводского номера приведены на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1 - Общий вид счетчика, предназначенного для использования в закрытых помещениях, мест пломбировки, мест нанесения знака утверждения типа, знака поверки, заводского номера.

Рисунок 2 - Общий вид блока измерительного счетчика архитектуры «Сплит», мест пломбировки, мест нанесения знака утверждения типа, знака поверки, заводского номера.

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 защищается циклической контрольной суммой, которая непрерывно контролируется системой диагностики счетчиков.

Метрологические характеристики счетчиков напрямую зависят от калибровочных коэффициентов, которые записываются в память счетчиков на заводе-изготовителе на стадии калибровки. Калибровочные коэффициенты защищаются циклическими контрольными суммами, которые непрерывно контролируется системой диагностики счетчиков. Массивы калибровочных коэффициентов защищены ОТР (One Time Programmable)-битом защиты записи и не доступны для изменения без вскрытия счетчиков.

При обнаружении ошибок контрольных сумм (КС) системой диагностики происходит запись события в статусный журнал счетчиков.

Метрологические характеристики нормированы с учетом влияния программного обеспечения. Конструкция счетчиков исключает возможность несанкционированного влияния на ПО счетчика и измерительную информацию.

Версия метрологически значимой части ПО счетчиков может отображаться на ЖКИ при включении счетчика.

Уровень защиты программного обеспечения «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.

Таблица 3 - Идентификационные данные программного обеспечения

Технические характеристики

Таблица 4- Метрологические характеристики______

Продолжение таблицы 4

Таблица 5 - Основные технические характеристики

Продолжение таблицы 5

Знак утверждения типа

наносится на переднюю панель счетчиков методом офсетной печати и типографским способом на титульные листы эксплуатационной документации.

Комплектность

Таблица 6- Комплектность средства измерений____________________________________________

Сведения о методах измерений

приведены в эксплуатационном документе НРДЛ.411152.003РЭ «Счетчик электрической энергии однофазный интеллектуальный НАРТИС-100. Руководство по эксплуатации». Раздел 5. Порядок работы.

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

ГОСТ 8.551-2013 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений электрической мощности и электрической энергии в диапазоне частот от 1 до 2500 Гц.

ТР ТС 004/2011 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности низковольтного оборудования».

ТР ТС 020/2011 Технический регламент Таможенного союза «Электромагнитная совместимость технических средств».

НРДЛ.411152.003 ТУ Счетчики электрической энергии однофазные интеллектуальные НАРТИС-100 Технические условия.