Принцип действия счетчиков электрической энергии многофункциональных СЭБ-1ТМ.03Т основан на цифровой обработке входных аналоговых сигналов. Управление процессом измерения и всеми функциональными узлами счетчика осуществляется высокопроизводительным микроконтроллером (МК), который реализует измерительные и управляющие алгоритмы в соответствии со специализированной программой, помещенной в его внутреннюю память программ. Управление узлами производится через аппаратно-программные интерфейсы, реализованные на портах ввода/вывода МК

Измерительная часть счетчиков выполнена на основе аналого-цифрового преобразователя (АЦП), встроенного в микроконтроллер. АЦП осуществляет выборки мгновенных значений величин напряжения и тока. Микроконтроллер по выборкам мгновенных значений напряжения и тока производит вычисление средних за период сети значений частоты, напряжения, тока, активной и полной мощности, производит их коррекцию по амплитуде, фазе и температуре.

Вычисления средних за период сети значений мощностей и среднеквадратических значений напряжений и токов производится по следующим формулам:

n-1

Z Ui-Ii

р = 1=0_______

n

n

Q = JS² -P² ,

^U скз

По измеренным за период сети значениям активной и реактивной мощности прямого и обратного направления формируются импульсы телеметрии на конфигурируемом испытательном выходе счётчика. Сформированные импульсы подсчитываются МК и сохраняются в регистрах текущих значений энергии и профиля мощности до свершения события. По свершению события, текущие значения энергии добавляются в соответствующие энергонезависимые регистры учета энергии и профиля мощности. При этом в качестве события выступает время окончания текущего тарифа или время окончания интервала интегрирования мощности для массива профиля.

Функциональные возможности

Счетчики обеспечивают:

- многотарифный учет активной и реактивной энергии прямого и обратного направле -ния по датчику тока в фазном проводе (а счетчиками наружной установки по датчикам тока в фазном или нулевом проводе);

- ведение четырехканального массива профиля мощности нагрузки с программируемым временем интегрирования;

- ведение многоканального профиля параметров с программируем временем интегри -рования;

- измерение параметров однофазной сети и параметров качества электрической энер -гии;

- ведение журналов событий .

Счётчики позволяют управлять нагрузкой посредством встроенного реле управления нагрузкой и формировать сигнал управления нагрузкой на конфигурируемом испытательном выходе по различным программируемым критериям.

Счетчики имеют интерфейсы связи, поддерживают ModBus-подобный, СЭТ-4ТМ.02-совместимый протокол обмена, и предназначены для работы, как автономно, так и в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АИИС КУЭ) и в составе автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ).

Счетчики внутренней установки предназначены для работы в закрытых помещениях с диапазоном рабочих температур от минус 40 до плюс 70 °С. Счетчики наружной установки имеют расщепленную архитектуру, предназначены для работы в диапазоне температур от минус 40 до плюс 70 °С, не чувствительны к воздействию солнечной радиации, инея и росы.

Варианты исполнения

В модельный ряд счетчиков серии СЭБ-1ТМ.03Т входят счетчики, отличающиеся наличием реле управления нагрузкой, типами интерфейсов связи и способом установки (внутри или снаружи помещений). Варианты исполнения счетчиков приведены в таблице 1. Счётчики всех вариантов исполнения имеют оптический интерфейс. Цифровой вход имеют только счётчики внутренней установки.

Запись счетчика при его заказе и в конструкторской документации другой продукции должна состоять: из наименования счетчика, условного обозначения варианта исполнения счетчика и номера технических условий.

Пример записи счётчика - «Счётчик электрической энергии многофункциональный СЭБ-1ТМ.03Т.ХХ ФРДС.411152.003ТУ», где XX - условное обозначение варианта исполнения счетчика в соответствии с таблицей 1.

Счетчик может поставляться с прозрачной крышкой зажимов, о чем в явном виде указывается в заказе. Счетчики наружной установки вариантов исполнения 40-43, 46, 47, 50, 51, 54, 55, 58, 59, 62, 63 (таблица 1) поставляются с терминалами в двух вариантах исполнения, что в явном виде указывается при заказе:

• - Т-1.01МТ с питанием от сети переменного тока и с резервным питанием от двух алкалиновых батарей или двух аккумуляторов типоразмера ААА;

• - Т-1.01МТ/1 без источника сетевого электропитания и с питанием только от двух алкалиновых батарей или двух аккумуляторов типоразмера ААА.

Терминал может иметь другой тип или не входить в состав комплекта поставки по требованию заказчика.

Примеры записи счетчика:

• - «Счётчик   электрической энергии многофункциональный   СЭБ-1ТМ.03Т.01

ФРДС.411152.003ТУ с прозрачной крышкой зажимов»;

• - «Счётчик   электрической   энергии   многофункциональный   СЭБ-1ТМ.03Т.50

ФРДС.411152.003ТУ с прозрачной крышкой зажимов с терминалом Т-1.01МТ»;

• - «Счётчик   электрической   энергии   многофункциональный   СЭБ-1ТМ.03Т.46

ФРДС.411152.003ТУ с прозрачной крышкой зажимов с терминалом Т-1.01МТ/1»;

- «Счётчик электрической энергии многофункциональный   СЭБ-1ТМ.03Т.58

ФРДС.411152.003ТУ без терминала».

Счетчики всех вариантов исполнения работают как 4-х квадрантные измерители (четыре канала учета) активной и реактивной энергии и мощности прямого и обратного направления, имеют идентичные метрологические характеристики и единое программное обеспечение. Счетчики могут конфигурироваться для работы в однонаправленном режиме (три канала учета) и учитывать:

- активную энергию прямого и обратного направления , как активную энергию прямого направления (учет по модулю);

- реактивную энергию первого и третьего квадранта, как реактивную энергию прямого направления (индуктивная нагрузка);

- реактивную энергию четвертого и второго квадранта, как реактивную энергию обратного направления (емкостная нагрузка).

Таблица 1 - Варианты исполнения счетчиков

П Продолжение таблицы 2

Тарификация и архивы учтенной энергии

Счетчики ведут многотарифный учет активной энергии и реактивной энергии прямого и обратного направления (четыре канала учета) в четырех тарифных зонах , по четырем типам дней в двенадцати сезонах. Дискрет тарифной зоны составляет 10 минут. Чередование тарифных зон в сутках ограничено числом десятиминутных интервалов в сутках и составляет 144 интервала. Тарификатор счётчика использует тарифное расписание, расписание праздничных дней и список перенесенных дней. Список перенесенных дней позволяет изменить тарификацию по типу дня, не изменяя тарифного расписания.

Счетчики ведут архивы тарифицированной учтенной энергии и не тарифицированный учет числа импульсов, поступающих от внешнего датчика по цифровому входу. Следующие архивы доступны через интерфейсы связи:

- всего от сброса (нарастающий итог );

- за текущие и предыдущие сутки;

- на начало текущих и предыдущих суток ;

- за каждые предыдущие календарные сутки глубиной до 124 дней;

- на начало каждых предыдущих календарных суток глубиной до 124 дней;

- за текущий месяц и 36 предыдущих месяцев;

- на начало текущего месяца и 36 предыдущих месяцев;

- за текущий и предыдущий год;

- на начало текущего и предыдущего года.

В счетчиках может быть установлено начало расчетного периода отличное от первого числа месяца. При этом в месячных архивах энергии будет фиксироваться энергия за расчетный период и на начало расчетного периода, начинающиеся с установленного числа.

Профиль мощности нагрузки

Счетчики ведут четырехканальный базовый массив профиля мощности нагрузки с программируемым временем интегрирования от 1 до 60 минут для активной и реактивной мощности прямого и обратного направления. Глубина хранения массива профиля мощности составляет 113 суток при времени интегрирования 30 минут и 170 суток при времени интегрирования 60 минут.

Профиль параметров

Счетчики, наряду с базовым массивом профиля мощности нагрузки, ведут независимый массив профиля параметров (расширенный массив профиля или 2-й массив профиля) с программируемым временем интегрирования от 1 до 60 минут. Расширенный массив профиля может конфигурироваться в части выбора количества и типа профилируемых параметров, а так же формата хранения данных. Число каналов расширенного массива профиля может программироваться в диапазоне от 1 до 16, а типы профилируемых параметров выбираться из таблицы 2. Кроме того, в расширенном массиве могут профилироваться все четыре мощности, как и в базовом массиве.

Максимальная глубина хранения зависит от размера памяти расширенного массива и времени интегрирования и может составлять для данных структуры 3:

- 72 суток при 8-и канальном профиле со временем интегрирования 30 минут;

- 124 суток при 4-х канальном профиле со временем интегрирования 30 минут;

- 273 суток при одноканальном профиле со временем интегрирования 30 минут.

Измерение параметров сети и показателей качества электрической энергии

Счетчики измеряют мгновенные значения (время интегрирования 1 секунда) физических величин, характеризующих однофазную электрическую сеть, и могут использоваться как измерители параметров, приведенных в таблице 2, или как датчики параметров с нормированными метрологическими характеристиками.

Счетчики могут использоваться как измерители показателей качества электрической энергии по параметрам установившегося отклонения частоты сети согласно ГОСТ 32144-2013 и по параметрам установившегося отклонения напряжения согласно ФРДС .411152.003 ТУ .

Таблица 2 - Измеряемые параметры

Испытательный выход и цифровой вход

В счетчиках функционирует один изолированный испытательный выход, который может конфигурироваться:

• - для формирования импульсов телеметрии одного из каналов учета энергии (активной, реактивной, прямого и обратного направления);

• - для формирования сигнала индикации превышения программируемого порога мощности (активной, реактивной, прямого и обратного направления);

• - для формирования сигнала телеуправления.

• - для формирования сигнала управления нагрузкой по программируемым критериям.

• - для формирования сигнала контроля точности хода встроенных часов.

В счетчиках внутренней установки функционирует один цифровой вход, который может конфигурироваться:

• - для управления режимом поверки;

• - для счета нарастающим итогом количества импульсов, поступающих от внешних устройств (по переднему, заднему фронту или обоим фронтам);

• - как вход телесигнализации.

Управление нагрузкой

Счетчики позволяют управлять нагрузкой посредством встроенного реле управления нагрузкой и формировать сигнал управления нагрузкой на конфигурируемом испытательном выходе по различным программируемым критериям и могут работать в следующих режимах:

• - в режиме ограничения мощности нагрузки;

• - в режиме ограничения энергии за сутки;

• - в режиме ограничения энергии за расчетный период (за месяц, если расчетный период начинается с первого числа месяца);

• - в режиме контроля напряжения сети;

• - в режиме контроля температуры счетчика;

• - в режиме контроля максимального тока;

• - в режиме управления нагрузкой по расписанию;

• - в режиме управления нагрузкой по наступлению сумерек.

Указанные режимы могут быть разрешены или запрещены в любых комбинациях.

Независимо от разрешенных режимов, управление нагрузкой и формирование сигнала управления нагрузкой производится по интерфейсной команде оператора.

Журналы

Счетчики ведут журналы событий, журналы показателей качества электрической энергии, журналы превышения порога мощности и статусный журнал.

В журналах событий фиксируются времена начала/окончания следующих событий :

- время выключения / включения счетчика (50 записей );

- время открытия /закрытия крышки зажимов;

- время вскрытия счетчика ;

- время и причина формирования сигнала управления нагрузкой (100 записей );

- время и количество считывания показаний (энергии);

- время коррекции времени и даты (50 записей );

- время коррекции тарифного расписания ;

- время коррекции расписания праздничных дней ;

- время коррекции списка перенесенных дней ;

- время коррекции расписания управления нагрузкой;

- время последнего программирования ;

- время и количество перепрограммированных параметров;

- время изменения состояния входа телесигнализации ;

- время инициализации счетчика;

- время сброса показаний (учтенной энергии );

- время инициализации массива профиля мощности ;

- время инициализации массива профиля параметров ;

- время и количество попыток несанкционированного доступа к данным ;

- время и количество измененных параметров измерителя качества;

- время воздействия повышенной магнитной индукции .

Счетчики наружной установки ведут дополнительные журналы событий, в которых фиксируются:

- время изменения направления активной мощности в фазном проводе ;

- время изменения направления активной мощности в нулевом проводе;

- время выхода/возврата разности токов фазного и нулевого за установленный порог вверх;

- время выхода/возврата разности токов фазного и нулевого за установленный порог вниз.

Все перечисленные журналы имеют глубину хранения по 10 записей, кроме указанных особо.

В журналах показателей качества электроэнергии фиксируются времена выхо-да/возврата за установленные верхнюю/нижнюю нормально/предельно допустимую границу отклонения напряжения и частоты. Глубина хранения каждого журнала выхода за нормально допустимые границы 20 записей, за предельно допустимые границы - 10 записей.

В журналах превышения порога мощности фиксируется время выхода/возврата за установленную границу среднего значения активной и реактивной мощности из первого массива профиля мощности. Глубина хранения журнала 10 записей.

В статусном журнале фиксируется время и значение измененного слова состояния счетчика. Глубина хранения статусного журнала 50 записей.

Устройство индикации

Счетчики внутренней установки (таблица 1), имеют жидкокристаллический индикатор с подсветкой (ЖКИ) для отображения учтенной энергии и измеряемых параметров и две кнопки управления режимами индикации. Счетчики наружной установки (таблица 1) не имеют собственного индикатора, и визуализация данных измерений счетчика производится через удаленный терминал Т-1.01МТ или Т-1.01МТ/1 подключаемый к счетчику по радиоканалу через встроенный радиомодем. Терминал счетчика имеет тот же жидкокристаллический индикатор с подсветкой для отображения учтенной энергии и измеряемых параметров и кнопку управления режимами индикации, как и счетчики внутренней установки.

Счетчики в режиме индикации основных параметров позволяют отображать на индикаторе:

- учтенную активную и реактивную энергию прямого и обратного направления по каждому из четырех тарифов и по сумме тарифов;

- число импульсов от внешних датчиков по цифровому входу.

Все перечисленные выше данные сохраняются в архивах с возможностью просмотра на индикаторе:

- всего от сброса показаний (нарастающий итог);

- за текущий и предыдущий год;

- за текущий и предыдущий месяц;

- за текущие и предыдущие сутки.

- на начало текущего года;

- на начало текущего и предыдущего месяца;

- на начало текущих и предыдущих суток .

Выбор требуемого режима индикации основных параметров осуществляется посредством кнопок управления в ручном режиме управления или автоматически с программируемым периодом в режиме динамической индикации .

В счетчиках предусмотрена конфигурируемая возможность возврата в заданный режим индикации при не активности кнопок управления в течение заданного времени.

Счетчики в режиме индикации вспомогательных параметров позволяют отображать на индикаторе данные вспомогательных режимов измерения, приведенных в таблице 2. Кроме приведенных в таблице, в кольцо индикации вспомогательных параметров включена индикация версии программного обеспечения (ПО) счетчика и контрольной суммы метрологически значимой части ПО .

Интерфейсы связи

Счетчики, независимо от варианта исполнения, имеют оптический интерфейс (оптопорт), физические и электрические параметры которого соответствуют ГОСТ IEC 61107-2011. Наличие других интерфейсов связи определяется вариантом исполнения счетчика в соответствии с таблицей 1.

Счетчики c PLC-модемом обеспечивают передачу данных по низковольтным электрическим сетям общего назначения и соответствуют требования ГОСТ Р 51317.3.8-99 с поддержкой стека протоколов Y-NET фирмы Yitran, позволяющего организовывать сеть передачи данных древовидной структуры с автоматической адресацией, маршрутизацией и автоматической оптимизацией маршрутов.

Счётчики с радиомодемом, ZigBee-подобным модемом и Wi-Fi-коммуникатором работают на частотах, выделенных по решению ГКРЧ №-7-20-03-001 от 07.05.2007 с учетом изменений №14-20-01 от 20.11.2014 для устройств малого радиуса действия с выходной мощностью передатчика, не требующей разрешения ГКРЧ на использование радиочастотных каналов. Счетчики с Wi-Fi-коммуникатором работают в сети Wi-Fi с поддержкой протоколов IEEE 802.11 b/g/n в режиме клиента и (или) сервера TCP/IP.

Счетчики со встроенным GSM/UMTS/LTE-коммуникатором работают в сети подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM900/1800, UMTS2000, LTE в режиме пакетной передачи данных, как клиент и сервер TCP/IP, с использованием технологии пакетной передачи данных (GPRS, HSPA), и в режиме канальной передачи данных с использованием технологии CSD. Коммуникаторы одновременно поддерживают четыре исходящих и два входящих TCP/IP-соединения, а по своим свойствам соответствует коммуникаторам серий ТЕ101, С-1.

Счетчики с Ethernet-модемом соответствуют спецификации 10BASE-T и работают в сети Ethernet в режиме клиента или сервера TCP/IP на скоростях обмена до 10 Мбит/с.

Счетчики по любому интерфейсу поддерживают ModBus-подобный, СЭТ-4ТМ.02-совместимый протокол и обеспечивают возможность считывания архивных данных и измеряемых параметров, считывания, программирования и перепрограммирования параметров.

Рисунок 2 - Общий вид счетчика наружной установки, схема пломбировки от несанкционированного доступа, обозначение места нанесения знака поверки

Таблица 6 - Комплект счетчиков

Таблица 4 - Метрологические характеристики

Таблица 5 - Основные технические характеристики