categorieën: Ervaring delen, Interessant elektrisch nieuws
Aantal keer bekeken: 357135
Reacties op het artikel: 12
Over elektronische meters en ASKUE voor "dummies"
Elektronische meters
Een elektronische teller is een omzetter van een analoog signaal naar een pulsherhalingssnelheid, waarvan de berekening de hoeveelheid verbruikte energie geeft.
Het belangrijkste voordeel van elektronische meters ten opzichte van inductiemeters is de afwezigheid van roterende elementen. Bovendien bieden ze een breder scala aan ingangsspanningen, maken het gemakkelijk om multi-tarief meetsystemen te organiseren en hebben ze een retrospectieve modus - d.w.z. hiermee kunt u de hoeveelheid energie zien die gedurende een bepaalde periode is verbruikt - meestal maandelijks; stroomverbruik meten, gemakkelijk in de configuratie passen VRAAG systemen en hebben veel meer extra servicefuncties.
Een verscheidenheid van deze functies ligt in de software. microcontroller, wat een onmisbaar kenmerk is van een moderne elektronische elektriciteitsmeter.
structureel elektrische meter de meter bestaat uit een behuizing met aansluitblok, een stroomtransformator en een printplaat waarop alle elektronische componenten zijn geïnstalleerd.
De belangrijkste componenten van een moderne elektronische meter zijn: stroomtransformator, LCD-display, elektronische stroomvoorziening, microcontroller, realtime klok, telemetrische uitgang, supervisor, bedieningselementen, optische poort (optioneel).
Het LCD-scherm is een alfanumerieke indicator met meerdere cijfers en is ontworpen om bedrijfsmodi, informatie over de verbruikte elektriciteit, de datum en de huidige tijd aan te geven.
De stroombron wordt gebruikt om de voedingsspanning van de microcontroller en andere elementen van het elektronische circuit te verkrijgen. Een supervisor is direct verbonden met de bron. De supervisor genereert een resetsignaal voor de microcontroller wanneer de stroom wordt in- en uitgeschakeld, en bewaakt ook veranderingen in de ingangsspanning.
De realtime klok is ontworpen om de huidige tijd en datum te tellen. In sommige elektrische meters worden deze functies toegewezen aan de microcontroller, maar om de belasting te verminderen, gebruiken ze in de regel een afzonderlijke chip, bijvoorbeeld DS1307N. Met behulp van een afzonderlijke chip kunt u de kracht van de microcontroller vrijmaken en ze naar meer veeleisende taken leiden.
De telemetrische uitgang wordt gebruikt om verbinding te maken met het ASKUE-systeem of rechtstreeks op de computer (in de regel via de RS485 / RS232-interfaceconverter). De optische poort, die niet in alle elektrische meters aanwezig is, stelt u in staat om informatie rechtstreeks van de elektrische meter te nemen en dient in sommige gevallen voor hun programmering (parametrering).
Het hart van de elektronische meter is een microcontroller. Het zou kunnen zijn Microchip-chip (PIC-controller), evenals fabrikanten van ATMEL of NEC.
In een elektronische meter worden de prestaties van bijna alle functies toegewezen aan de microcontroller. Het is een ADC-converter (converteert het ingangssignaal van de huidige transformator naar een digitale vorm, voert de wiskundige verwerking uit en voert het resultaat uit naar een digitaal display.) De microcontroller ontvangt ook opdrachten van de bedieningselementen en bestuurt de interface-uitgangen.
De mogelijkheden die de microcontroller bezit, herhaal ik, zijn afhankelijk van de software (software). Zonder software - het is gewoon een plastic - smiley van siliconen. Daarom is de verscheidenheid aan servicefuncties en uitgevoerde taken afhankelijk van welke technische taak is ingesteld voor de programmeur.
Momenteel is de ontwikkeling van elektronische meters vooral gericht op het toevoegen van "toeters en bellen", verschillende fabrikanten voegen nieuwe functies toe, sommige apparaten kunnen bijvoorbeeld de status van het stroomnet controleren met de verzending van deze informatie naar verzendingscentra, enz.
Heel vaak wordt een stroombegrenzingsfunctie in de elektrische meter geïntroduceerd. In dit geval, wanneer het stroomverbruik wordt overschreden, verbreekt de elektrische meter de consument van het netwerk. Om de spanningstoevoer te regelen, is in de elektrische meter geïnstalleerd contactor naar de juiste stroom. Afsluiten is ook mogelijk als de consument de toegewezen elektriciteitslimiet heeft overschreden of de vooruitbetaling voor elektriciteit is beëindigd. Trouwens, met sommige elektrische meters kun je het kassaldo direct aanvullen via de ingebouwde plastic kaartlezers. De elektrische meters van deze groep zijn STK-1-10 en STK-3-10, vervaardigd in Odessa.
AMR
Pogingen om een ASKUE (geautomatiseerd controlesysteem voor elektriciteitsmeting) te creëren, worden geassocieerd met het verschijnen van relatief betaalbare microprocessor-apparaten, maar de hoge kosten van deze laatste maakten boekhoudsystemen alleen beschikbaar voor grote industriële ondernemingen. De ontwikkeling van ASKUE werd uitgevoerd door hele onderzoeksinstituten.
De oplossing voor het probleem:
-
het uitrusten van elektrische inductiemeters met revolutiesensoren;
-
creatie van apparaten die inkomende pulsen kunnen tellen en het resultaat naar een computer kunnen verzenden;
-
accumulatie in de computer van de telresultaten en de vorming van rapportagedocumenten.
De eerste boekhoudsystemen waren extreem dure, onbetrouwbare en niet-informatieve complexen, maar ze konden de basis vormen voor de oprichting van ASKUE van de volgende generaties.
Het keerpunt in de ontwikkeling van ASKUE was de opkomst van personal computers en de oprichting van elektronische elektriciteitsmeters. De wijdverbreide introductie van mobiele communicatie gaf een nog grotere impuls aan de ontwikkeling van geautomatiseerde meetsystemen, die het mogelijk maakten om draadloze systemen te creëren, aangezien de kwestie van het organiseren van communicatiekanalen een van de belangrijkste in deze richting was.
Het hoofddoel van het ASKUE-systeem is om alle gegevens over elektriciteitsstromen op alle spanningsniveaus binnen redelijke tijdsintervallen te verzamelen en de gegevens op een zodanige manier te verwerken dat rapportage over verbruikte of ontladen elektriciteit (vermogen) wordt gegarandeerd, om te analyseren en voorspellingen te doen over het verbruik (opwekking) ), een analyse van kostenindicatoren uitvoeren en ten slotte - vooral - berekeningen voor elektrische energie maken.
Om het ASKUE-systeem te organiseren, is het noodzakelijk:
-
Installeer op de energiemeetpunten uiterst nauwkeurige meetapparatuur - elektronische meters
-
Digitale signalen om te verzenden in de zogenaamde "adders", uitgerust met geheugen.
-
Creëer een communicatiesysteem (in de regel gebruiken ze hiervoor recent GSM - communicatie), dat verdere informatieoverdracht naar lokaal (op de onderneming) en naar de hogere niveaus mogelijk maakt.
-
Informatieverwerkingscentra organiseren en uitrusten met moderne computers en software.
VRAAG schema
Een voorbeeld van een eenvoudig ASKUE-organisatieschema is weergegeven in de figuur. Het kan verschillende hoofdniveaus onderscheiden:
1. Niveau één is het niveau van informatieverzameling.
Elementen van dit niveau zijn elektrische meters en verschillende apparaten die de parameters van het systeem meten. Als dergelijke apparaten kunnen verschillende sensoren worden gebruikt, beide met een uitgang voor het aansluiten van de RS-485-interface en sensoren die via speciale analoog-digitaalomzetters op het systeem zijn aangesloten. Het is noodzakelijk om op te letten dat het mogelijk is om niet alleen elektronische elektrische meters te gebruiken, maar ook conventionele inductiemeters uitgerust met converters van het aantal omwentelingen van de schijf in elektrische pulsen.
In ASKUE-systemen wordt de RS-485-interface gebruikt om sensoren op regelaars aan te sluiten.De ingangsimpedantie van de informatiesignaalontvanger via de RS-485-interface is meestal 12 kOhm. Omdat het zendvermogen beperkt is, beperkt dit ook het aantal ontvangers dat op de lijn is aangesloten. Volgens de specificatie van de RS-485-interface, rekening houdend met de afsluitweerstanden, kan de ontvanger maximaal 32 sensoren geleiden.
2. Het tweede niveau is het verbindingsniveau.
Op dit niveau zijn de verschillende regelaars nodig om het signaal te transporteren. In het ASKUE-schema dat wordt getoond in figuur 9, is het element van het tweede niveau een omzetter die het elektronische signaal van de RS-485-interfacelijn omzet in de RS-232-interfacelijn, dit is noodzakelijk voor het lezen van gegevens door een computer of een besturingscontroller.
Als het nodig is om meer dan 32 sensoren aan te sluiten, verschijnen apparaten met de naam hubs op dit niveau in het circuit. De afbeelding toont het constructieschema van het ASKUE-systeem voor het aantal sensoren van 1 tot 247 stuks.
Het derde niveau is het niveau van gegevensverzameling, analyse en opslag. Een element van dit niveau is een computer, controller of server. De belangrijkste vereiste voor apparatuur op dit niveau is de beschikbaarheid van gespecialiseerde software om systeemelementen te configureren.
Momenteel zijn bijna alle elektronische elektriciteitsmeters uitgerust met een interface voor opname in het ASKUE-systeem. Zelfs degenen die deze functie niet hebben, kunnen worden uitgerust met een optische poort voor lokaal gebruik metingen doen rechtstreeks op de installatieplaats van de meter door informatie op een personal computer in te lezen. Daarom is de elektrische meter tegenwoordig een complex elektronisch apparaat.
U moet echter niet denken dat alleen elektronische meters kunnen worden gebruikt voor lezen op afstand (dit doel is namelijk het belangrijkste in ASKUE-systemen).
Meters gemarkeerd met de letter "D", bijvoorbeeld SR3U-I670D, hebben een telemetrische uitgang (pulssensor), die zorgt voor de overdracht van informatie over actieve (reactieve) energie die door de meter naar de externe gegevensverzameling en verwerkingssysteem gaat via een tweedraads communicatielijn. De afbeelding toont net zo'n elektriciteitsmeter met de behuizingsdeksel verwijderd:
Elektrische meter SR3U-I670D
Een pulssensor (2) is geïnstalleerd op het zijpaneel van de elektrische meter. Hoe werkt deze sensor?
Laten we het apparaat van de inductiemeter onthouden. Het heeft zo'n element als een aluminium schijf. De rotatiesnelheid is recht evenredig met het vermogen dat wordt verbruikt door de belasting. Hier is de schijfrotatiesnelheid, of liever het aantal omwentelingen, en is een numerieke karakteristiek die kan worden omgezet in pulsen en kan worden verzonden naar de communicatielijn. Daarom veroorzaken tellers met ingebouwde sensoren een dergelijke parameter als het aantal pulsen per 1 kW * h.
Een meettransformator wordt gebruikt als een pulsbron, waarvan de magnetische flux periodiek de metaalsector kruist, gemonteerd op de as van de schijf. De ontvangen pulsen worden toegevoerd aan het circuit van de sensor zelf en vervolgens aan de communicatielijn. De sensor ontvangt stroom op dezelfde lijn.
In principe kan elke inductiemeter worden uitgerust met een pulssensor, bijvoorbeeld E870.
Puls Sensor E870
Het werkingsprincipe van de E870-sensor is anders dan hierboven beschreven. Voor zijn werking wordt een donkere sector met zwarte verf op het platte oppervlak van de schijf van de meter aangebracht.
De puls sensor - omzetter heeft een foto-LED kop in zijn ontwerp - d.w.z. een paar fotodiode - LED. De sensor is in de teller geïnstalleerd zodat de kop naar de schijf is gericht. Het signaal dat wordt uitgezonden door de LED wordt gereflecteerd door de schijf en ontvangen door de fotodiode. Vanwege het donkere gedeelte van de schijf is het signaal onderbroken.
Het elektronische circuit op de logische elementen bewaakt deze onderbrekingen, converteert en geeft opeenvolgende pulsen naar de communicatielijn.De duty cycle (herhalingssnelheid) van deze pulsen is recht evenredig met de rotatiesnelheid van de schijf, en daarom, het stroomverbruik en het kan visueel worden beoordeeld door de indicator-LED.
Aan de andere kant van de communicatielijn ontvangt het ontvangende apparaat deze pulsen, telt hun aantal gedurende een bepaalde periode en levert het resultaat aan het informatiedisplay-apparaat. De meter leest dus op afstand. Dit is hoe de eerste systemen voor externe informatieverzameling werden gebouwd.
Er is echter een legitieme vraag - hierboven hebben we de RS 485- en RS 232-interfaces onderzocht, maar hier hebben we een reeks pulsen.
Het blijkt echter dat we inductietellers niet zullen koppelen aan de moderne schema's voor het bouwen van een geautomatiseerd energiemeter- en boekhoudsysteem dat hierboven is overwogen? In principe kan dit worden gedaan. Het omzetten van een pulsreeks in dezelfde RS 232-interface is niet erg, deze adapter zal een relatief eenvoudige elektronische schakeling zijn. Maar dit heeft niet veel zin. Inductiemeters behoren geleidelijk tot het verleden en waar ze worden geïnstalleerd, worden ze alleen gebruikt als lokale meetapparatuur.
Bij het ontwerpen van moderne ASKUE-systemen worden alleen elektronische meters gebruikt. Ze hebben onmiskenbare voordelen ten opzichte van inductie in het "informatie" -plan en hebben bijna onbeperkte servicemogelijkheden.
Mikhail Tikhonchuk
Lees ook over dit onderwerp:Hoe is de elektronische elektriciteitsmeter ingericht en werkt deze?
Zie ook op electro-nl.tomathouse.com
: