Назначение
Счетчики электрической энергии ГАММА 3 (далее - счетчики) предназначены для измерений и учета активной и реактивной энергии в 3-х и 4-х проводных цепях переменного тока промышленной частоты.
Описание
Счетчики могут быть использованы в составе автоматизированных информационноизмерительных систем контроля и учета электроэнергии (АИИС КУЭ).
Счетчики электрической энергии ГАММА 3 построены 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, имеющие незначительную линейную погрешность, а в качестве датчиков напряжения - резистивные делители, включенные в каждую параллельную цепь напряжения счетчика. Счетчик производит измерения действующих значений напряжения и тока в каждой фазе, активной, реактивной и полной энергии суммарно по всем фазам. Счетчик измеряет частоту входного напряжения, рассчитывает коэффициент мощности, активную, реактивную и полную мгновенную мощность для вывода на индикатор.
Для хранения и отображения измеренных величин в счетчиках имеется энергонезависимая память FRAM и 8-ми разрядный жидкокристаллический индикатор для отображения измеряемых величин. В счетчиках энергонезависимая память организована в виде регистров, в которых хранятся данные 4-х тарифов. Учет энергии обеспечивается по четырем тарифам, восьми тарифным зонам, различным для рабочих, субботних, воскресных и праздничных дней, которые могут быть запрограммированы через цифровой интерфейс в двенадцати «сезонах» в году. Все модификации счетчиков ведут журнал событий.
Счетчики И0, И1 фиксируют следующие события:
- все виды сбросов счетчика;
- включение и выключение фазных напряжений;
- выход фазных напряжений за заданные уставки и возврат их в норму;
- изменение параметров счетчика (смена тарифного расписания, смена уставок напряжения);
- смена даты/времени;
- попытка несанкционированного доступа.
События фиксируются в журнале с указанием времени и даты события. Емкость журнала зависит от модификации счетчика; но не менее 160 последних событий.
Счетчики И2 фиксируют следующие события:
- включение/выключение питания;
- смена даты/времени;
- коррекция времени. Фиксируется величина коррекции;
- переход на летнее/зимнее время;
- смена тарифного расписания;
- перезагрузка. Фиксируется причина перезагрузки;
- вскрытие счетчика (электронная пломба);
- самодиагностика счетчика успешно;
- самодиагностика счетчика неуспешно. Фиксируется вид неисправности;
- попытка несанкционированного доступа;
- наличие тока в фазе А при отсутствии напряжения. Фиксируются значения напряжения и тока;
- наличие тока в фазе В при отсутствии напряжения. Фиксируются значения напряжения и тока;
- наличие тока в фазе С при отсутствии напряжения. Фиксируются значения напряжения и тока; - смена уставок
Каждый тип события имеет независимый стек глубиной 15 событий. Событие характеризуется датой и временем начала, окончания и статусом.
Счетчики И2 ведут журнал контроля качества сети. Фиксируются следующие события: - снижение напряжения в фазе А ниже нижней уставки НДЗ.
- снижение напряжения в фазе А ниже нижней уставки ПДЗ;
- снижение напряжения в фазе В ниже нижней уставки НДЗ;
- снижение напряжения в фазе В ниже нижней уставки ПДЗ;
- снижение напряжения в фазе С ниже нижней уставки НДЗ;
- снижение напряжения в фазе С ниже нижней уставки ПДЗ;
- снижение частоты сети ниже нижней уставки НДЗ;
- снижение частоты сети ниже нижней уставки ПДЗ;
- повышение напряжения в фазе А выше верхней уставки НДЗ;
- повышение напряжения в фазе А выше верхней уставки ПДЗ;
- повышение напряжения в фазе В выше верхней уставки НДЗ;
- повышение напряжения в фазе В выше верхней уставки ПДЗ;
- повышение напряжения в фазе С выше верхней уставки НДЗ;
- повышение напряжения в фазе С выше верхней уставки ПДЗ;
- повышение частоты сети выше верхней уставки НДЗ;
- повышение частоты сети выше верхней уставки ПДЗ.
Примечание:
ПДЗ - предельно допустимое значение;
НДЗ - нормально допустимое значение.
Каждый тип события имеет независимый стек глубиной 15 событий. Событие характеризуется датой и временем начала, окончания и величиной контролируемого параметра.
Счетчики с профилями нагрузки ведут учет следующих параметров:
- активная и реактивная энергия за каждый из последних 15-ти месяцев всего и раздельно по тарифам;
- максимальная мощность, усредненная на интервале 30 минут, зафиксированная в течение месяца, с глубиной хранения 15 месяцев;
- максимальная мощность, усредненная на интервале 30 минут, зафиксированная в течение месяца в часы максимальной загрузки энергосистемы, с глубиной хранения 15 месяцев;
- для счетчиков И2 график мощностей с переменным временем интегрирования (256 срезов), период интегрирования является программируемым параметром и составляет от 1 до 60 минут;
- для счетчиков И1 - график минутных мощностей за последний час;
- график 30 - ти минутных мощностей за прошедшие дни с глубиной хранения 60 дней для счетчиков И1 и 64 дня для счетчиков И2.
Счетчики производят фиксацию всех типов энергии в заданные пользователем моменты времени (2 точки) за последние 32 дня.
Счетчик позволяет защелкивать измеренные и рассчитанные значения физических величин, характеризующих трехфазную электрическую сеть. Интервал автоматического защелкивания является программируемым параметром и может принимать следующие значения в минутах: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60.
Выбор отображаемой информации на ЖКИ осуществляется автоматически или при помощи кнопки.
Переключение тарифов производится внутренним таймером. Ход часов при отсутствии питания обеспечивается с помощью встроенной литиевой батареи в течение 10 лет.
Счетчики имеют цифровые интерфейсы RS-485, RS-232, оптопорт (IEC 62056-21), или их комбинации в зависимости от модификации счетчика. С помощью цифрового интерфейса можно получать любую информацию об измеряемых величинах, как в реальном времени, так и о параметрах хранящихся в “памяти” счетчиков, причем информация, считанная по цифровому интерфейсу более подробная, чем отображаемая на жидкокристаллическом индикаторе.
Счетчики в зависимости от модификации позволяют считывать по интерфейсу обмена следующую информацию:
- текущие показания счетчика по активной и реактивной энергии;
- дата и время счетчика;
- календарь нестандартных дней (праздники и рабочие, перенесенные на выходные);
- тарифные зоны рабочих, выходных, праздничных и субботних дней;
- энергию за 15 последних месяцев;
- график 30 - ти минутных мощностей;
- график минутных мощностей или мощностей с переменным временем интегрирования;
- журнал параметров сети;
- журнал зафиксированных показаний;
- журнал событий;
- журнал качества сети;
- текущие уставки напряжения и частоты.
Счетчики позволяют записывать по интерфейсу обмена следующую информацию:
- календарь нестандартных дней;
- тарифные зоны рабочих, выходных, праздничных и субботних дней;
- системную дату и время;
- уставки напряжения и частоты;
- условия перехода на зимнее/летнее время;
- зоны максимальной загрузки и зоны фиксации параметров;
- коэффициент коррекции часов;
- период интегрирования;
- место установки;
- параметры обмена;
- интервал защелкивания параметров сети;
- сетевой адрес счетчика.
В счетчиках в зависимости от исполнения имеются до 4-х выходов, которые передают импульсы, эквивалентные определенному приращению измеренной энергии, для передачи информации по телеметрическим линиям.
Конструкция предусматривает возможность опломбирования корпуса счетчика навесными пломбами после его поверки, а также отдельное пломбирование крышки клеммной колодки представителем энергосбыта для предотвращения несанкционированных вмешательств в схемы включений приборов. Кроме того, защита счетчиков обеспечивается несколькими уровнями паролей для разделения доступа к параметрам и данным, хранящимся в счетчике.
Структура условного обозначения счетчиков ГАММА 3
ГАММА 3/X - XXX XXX X - XX/XXX - TX - CX - ИХ - Р
На рисунке 1 представлено фото общего вида счетчика ГАММА 3 с указанием мест пломбировки и наклеек.
1 - пломба поверителя; 2 - места обклейки гарантийными наклейками завода-изготовителя.
Рисунок 1.
Программное обеспечение
В счетчиках ГАММА 3 все измерения и первичные вычисления выполняет цифровой сигнальный процессор ADE7758 фирмы Analog Devices с фиксированной программой. Калибровочные коэффициенты, рассчитанные при метрологической настройке счетчика, включаются в тело программы счетчика. Программное обеспечение, установленное в счетчике ГАММА 3, имеет разделение на метрологически значимую и незначимую части. Метрологически значимая часть программного обеспечения состоит из блока калибровочных коэффициентов, таблицы термокоррекции часов реального времени и подпрограммм обработки и сохранения измеренных данных. После процедуры калибровки счетчика и расчета таблицы термокоррекции формируется метрологически значимая часть программмного обеспечения. После чего рассчитывается специальные два байта, входящие в эту часть и служащие для выравнивания циклической контрольной суммы до 0. Далее к метрологически значимой части программного обеспечения добавляется остальной код и результирующий файл записывается в процессор счетчика из серии ATMega фирмы Atmel. После записи программного обеспечения стираются биты защиты процессора, в результате чего становится невозможным чтение записанной программы. После установки крышки счетчика разъем программатора становится недоступным, что исключает изменение метрологически значимой части программного обеспечения без вскрытия счетчика.
При включении питания и один раз в сутки счетчик проводит самодиагностику. На индикаторе счетчика последовательно отображаются номер версии программного обеспечения и результат расчета циклической контрольной суммы(CRC16). Если CRC16 не равна 0, то формируется код ошибки, сохраняемый в журнале событий счетчика “самодиагностика неуспешна”. Последние 15 результатов самодиагностики счетчика можно просмотреть с помощью программы-конфигуратора “GAMMA-I2.exe” в разделе “Журнал событий - самодиагностика неуспешна”
Влияние программного продукта на точность показаний счетчиков находится в границах, обеспечивающих метрологические характеристики, указанные в таблицах со 2 по 13. Диапазон представления, длительность хранения и дискретность результатов измерений соответствуют нормированной точности счетчика.
Идентификационные данные программного обеспечения, установленного в счетчиках ГАММА 3, приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения |
| GAMMA3XX | Стандартное ПО | 0904 | 0000 | CRC16 |
| GAMMA3XX | Измерение параметров сети при резерве | 0905 | 0000 | CRC16 |
| GAMMA3XX | Одна м/c FM24 | 1001 | 0000 | CRC16 |
| GAMMA3XX | Переход через ноль текущих показаний | 1002 | 0000 | CRC16 |
В соответствии с МИ 3286-2010 установлен уровень “А” защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений.
Технические характеристики
Основные технические характеристики представлены в таблице 2. Таблица 2
| № | Наименование параметра | Значение параметра |
| 1 | Класс точности: по активной энергии ГОСТ Р 52323-2005, ГОСТ Р 52322-2005 по реактивной энергии ГОСТ Р 52425-2005 | 0,2S; 0,5S; 1,0; 2,0 0,5; 1,0; 2,0 |
| 2 | Номинальная частота, Гц | 50 |
| 3 | Номинальное напряжение, В | 3x58/100 | 3x220/380 |
| 4 | Номинальный ток, А: | 1; 5 | 1; 5; 10 |
| 5 | Максимальный ток, А: | 1,5; 7,5; 10 | 7,5; 10; 50; 65; 100 |
| 6 | Стартовый ток, А | 0,001 Ihom, 0,002 Ihom | 0,002 Ihom, 0,003 Ihom |
| 7 | Потребление по каждой цепи: тока, В-А напряжения, В-А (Вт) | 1,0 10,0 (2,0) |
| 8 | Параметры телеметрического выхода: - напряжение, В - ток, мА - длительность, мс | 12 - 24 10 - 30 120+10 |
| 9 | Количество тарифов | 4 |
| 10 | Цена одного разряда счетного механизма, кВт-ч (квар-ч): - младшего - старшего | 10-2 105 |
| 11 | Предел допускаемой основной погрешности таймера, с/сутки Предел допускаемой дополнительной температурной погрешности таймера, с/°С в сутки | + 0,5 + 0,1 |
| № | Наименование параметра | Значение параметра |
| 11 | Предел допускаемой основной погрешности таймера при питании от батарейки, с/сутки | ± 6,0 |
| 12 | Длительность хранения информации при отключении питания, лет | 20 |
| 13 | Масса, не более, кг | 1,8 |
| 14 | Погрешность измерения частоты сети | ±0,1 Гц |
| 15 | Погрешность измерения напряжения в диапазоне (0,8-1,15) ином | ±0,5% |
| 16 | Погрешность измерения тока | ±(0,5% + 3 ед. мл. раз.) |
| 17 | Точность хода часов | не хуже ± 0,5 с/сутки |
| 18 | Диапазон рабочих температур, °С | от -40 до +55 |
| 19 | Предельный рабочий диапазон температур, °С | от -40 до +70; от -40 до +55 |
| 20 | Диапазон рабочих температур индикаторов 1, 2, 3, 4, °С | от -25 до +55; от -35 до +55; от -40 до +55; от -40 до+70 |
| 21 | Диапазон температур хранения и транспортировки, °С | от -50 до +70 |
| 22 | Срок службы литиевой батареи, лет | 10 |
| 23 | Средний срок службы, лет | 30 |
| 24 | Г абаритные размеры, не более, мм (длина, ширина, высота) | 281; 180; 72,5 286; 163; 72,5 |
| 25 | Средняя наработка на отказ, ч: - для счётчиков кл.т. 0,2S - для счётчиков кл.т. 0,5S; 1,0; 2,0 | 100000 160000 |
Требования обеспечения класса точности 0,5 счетчиков учета реактивной энергии
- Допускаемая основная погрешность 5д счетчиков реактивной энергии должна соответ-
ствовать техническим условиям (ТУ422863.001) и таблице 3. Таблица 3
| Значение тока для счетчиков | Коэффициент Sinф (при индуктивной или емкостной нагрузке) | Пределы допускаемой основной погрешности, %, для счетчиков реактивной энергии класса точности 0,5 |
| с непосредственным включением | включаемых через трансформатор |
| 0,05 !б<Г<0,10 !б | 0,02 1ном<1<0,05 1ном | 1,00 | ±1,0 |
| 0,10 КДМмакс | 0,05 Тном^^макс | ±0,5 |
| 0,10 16<1<О,2О !б | 0,05 1ном<1<0,10 1ном | 0,50 | ±1,0 |
| 0,20 КДМмакс | 0,10 Тном^^макс | 0,50 | ±0,5 |
| 0,25 | ±1,0 |
- Допускаемая основная погрешность 5д счетчика реактивной энергии при наличии тока в одной (любой) из последовательных цепей при отсутствии тока в других последовательных цепях при симметричных напряжениях должна соответствовать таблице 4.
Таблица 4
| Значение тока для счетчиков | Коэффициент Sin ф | Пределы основной погрешности, %, для счетчиков класса точности 0,5 |
| с непосредственным включением | включаемых через трансформатор |
| ОДКДМмакс | ОДЗТном^^макс | 1,0 | ±0,6 |
| ОДКДМмакс | ОД^омДМмакс | 0,5L; 0,5С | ±1,0 |
- Дополнительная погрешность (средний температурный коэффициент - %/°К) счетчика реактивной энергии, вызванная изменением температуры окружающего воздуха относительно нормальной, должна соответствовать таблице 5.
Таблица 5
| Значение тока для счетчиков | Коэффициент Sin ф | Средний температурный коэффициент, % / К, не более, для счетчиков класса точности 0,5 |
| с непосредствен ным включением | включаемых через трансформатор |
| 0,11б<1<1макс | 0,051ном<1<1макс | 1,0 | ±0,03 |
| 0,21б<1<1макс | 0,11ном<1<1макс | 0,5L или 0,5С | ±0,05 |
- Дополнительная погрешность счетчика реактивной энергии при отклонении напряжения от номинального значения в пределах ±10% должна соответствовать таблице 6.
Таблица 6
| Значение тока для счетчиков | Коэффициент Sin ф | Пределы дополнительной погрешности, %, для счетчиков класса точности 0,5 |
| с непосредственным включением | включаемых через трансформатор |
| 0,051б<1<1макс | 0,021ном<1<1макс | 1,0 | ±0,2 |
| 0,11б<1<1макс | 0,051ном<1<1макс | 0,5L или 0,5С | ±0,4 |
- Дополнительная погрешность счетчика реактивной энергии при отклонении частоты от 49 до 51 Гц должна соответствовать таблице 7.
Таблица 7
| Значение тока для счетчиков | Коэффициент Sin ф | Пределы дополнительной погрешности, %, для счетчиков класса точности 0,5 |
| с непосредствен ным включением | включаемых через трансформатор |
| 0,051б<1<1макс | 0,021ном<1<1макс | 1,0 | ±0,5 |
| 0,11б<1<1макс | 0,051ном<1<1макс | 0,5L или 0,5С | ±0,5 |
- Дополнительная погрешность счетчиков реактивной энергии, вызванная постоянной магнитной индукцией внешнего происхождения, должна соответствовать таблице 8.
Таблица 8
| Значение тока для счетчиков | Коэффициент Sin ф | Пределы дополнительной погрешности, %, для счетчиков класса точности 0,5 |
| с непосредствен ным включением | включаемых через трансформатор |
| 1б | 1ном | 1,0 | ±2,0 |
- Дополнительная погрешность счетчиков реактивной энергии, вызванная магнитной индукцией внешнего происхождения, величиной 0,5 мТл, должна соответствовать таблице 9. Таблица 9
| Значение тока для счетчиков | Коэффициент Sin ф | Пределы дополнительной погрешности, %, для счетчиков класса точности 0,5 |
| с непосредствен ным включением | включаемых через трансформатор |
| 1б | 1ном | 1,0 | ±1,0 |
- Дополнительная погрешность счетчика реактивной энергии, вызванная воздействием радиочастотного электромагнитного поля, должна соответствовать таблице 10.
Таблица10
| Значение тока для счетчиков | Коэффициент Sin ф | Пределы дополнительной погрешности, %, для счетчиков класса точности 0,5 |
| с непосредствен ным включением | включаемых через трансформатор |
| 1б | 1ном | 1,0 | ±2,0 |
- Дополнительная погрешность счетчика реактивной энергии, вызванная воздействием кондуктивных помех, наводимых радиочастотным полем, должна соответствовать таблице 11. Таблица 11
| Значение тока для счетчиков | Коэффициент Sin ф | Пределы дополнительной погрешности, %, для счетчиков класса точности 0,5 |
| с непосредствен ным включением | включаемых через трансформатор |
| 1б | 1ном | 1,0 | ±2,0 |
- Дополнительная погрешность счетчика реактивной энергии, вызванная воздействием на-носекундных импульсных помех, должна соответствовать таблице 12.
Таблица 12
| Значение тока для счетчиков | Коэффициент Sin ф | Пределы дополнительной погрешности, %, для счетчиков класса точности 0,5 |
| с непосредственным включением | включаемых через трансформатор |
| 1б | 1ном | 1,0 | ±2,0 |
- Дополнительная погрешность, вызванная воздействием колебательных затухающих помех, для счетчика реактивной энергии, включаемых через трансформатор, должна соответствовать таблице 13.
Таблица 13
| Значение тока для счетчика | Коэффициент Sin ф | Пределы дополнительной погрешности, %, для счетчиков класса точности 0,5 |
| 1ном | 1,0 | ±2,0 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на лицевой панели счетчика и титульных листах эксплуатационной документации методом офсетной печати.
Комплектность
В комплект поставки счетчика входят:
- счетчик электрической энергии ГАММА 3,
- паспорт УКША.422863.001-ХХПС, где ХХ - исполнение счетчика,
- руководство по эксплуатации УКША.422863.001-ХХРЭ, где ХХ - исполнение счетчика *,
- методика поверки УКША.422863.001МП*,
- программное обеспечение «GAMMA-I2.exe» на компакт-диске*,
- упаковка;
- оптопорт ГАММА-USB УКША.063.000.000-05**;
- преобразователь интерфейса ГАММА USB/RS-485 УКША.062.100.000**.
* - поставляется по требованию эксплуатирующей организации,
* * - поставляется по отдельному договору.
Поверка
осуществляется по документу: "Счетчики электрической энергии ГАММА 3. Методика поверки" УКША.422863.001МП, утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в 2011 году.
Перечень основного оборудования, необходимого для поверки:
- установка для поверки счетчиков электрической энергии MTE, МК 68001, ЦУ6800 или аналогичная, эталонный счетчик ЦЭ6815 класса точности 0,05 или аналогичный;
- универсальная пробойная установка УПУ-10;
- секундомер СОСпр-2б.
Сведения о методах измерений
Методика измерений на счетчики электрической энергии ГАММА 3 приведена в руководстве по эксплуатации УКША.422863.001-ХХРЭ, где ХХ - исполнение счетчика.
Нормативные документы
1. ГОСТ Р 52320-2005 «Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний. Часть 11. Счетчики электрической энергии».
2. ГОСТ Р 52323-2005 «Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 22. Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и 0,5S».
3. ГОСТ Р 52322-2005 "Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока.
Частные требования. Часть 21. Статические счетчики активной энергии классов точности 1 и 2".
4. ГОСТ Р 52425-2005 «Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Статические счетчики реактивной энергии».
5. ГОСТ Р МЭК 61107-2001 "Обмен данными при считывании показаний счетчиков, тарификации и управления нагрузкой. Прямой локальный обмен данными".
6. ТУ422863.001 «Счетчики электрической энергии ГАММА 3. Технические условия».
Рекомендации к применению
54030-13
