Счетчики ватт-часов активной энергии переменного тока статические Меркурий 200

Назначение

Счётчики ватт-часов активной энергии переменного тока статические «Меркурий 200», многотарифные, со встроенным микроконтроллером, внутренним тарификатором, энергонезависимым запоминающим устройством, последовательным цифровым интерфейсом типа «CAN» или RS-485, PLC-модемом для счётчиков «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05» и импульсным выходом предназначены для измерения и учёта электрической активной энергии в двухпроводных сетях переменного тока.

Описание

Счётчики ватт-часов активной энергии переменного тока статические «Меркурий 200» являются измерительными приборами, построенными по принципу учёта информации, получаемой с импульсного выхода измерительной микросхемы.

Внешний вид счетчика с закрытой клеммной крышкой приведён на рисунке 1.

Принцип действия счётчиков основан на преобразовании входных сигналов тока и напряжения однофазной сети из аналогового представления в цифровое с помощью встроенного в микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя (АЦП). По выборкам мгновенных значений напряжений и токов, производится вычисление средней за период сети значений активной мощности. По измеренным значениям активной мощности формируются импульсы телеметрии на выходе счётчика, и наращиваются регистры текущих значений накопленной энергии.

Микроконтроллер (МК) выполняет функции связи с энергонезависимой памятью для записи в неё информации о потребляемой электроэнергии, управление ЖКИ и переключение тарифных зон при автономном режиме работы. Также МК поддерживает интерфейсные функии связи с внешними устройствами по последовательному каналу «CAN» или RS-485 (или передача информации по сети - PLС-модем для счётчиков «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05») при работе в автоматизированной системе сбора и учёта данных о потребляемой электроэнергии.

Счётчики имеют телеметрический выход с оптической развязкой для поверки счётчиков и для использования в ранее разработанных и эксплуатируемых автоматизированных системах технического и коммерческого учёта потребляемой электроэнергии.

В качестве устройства индикации в счётчиках используется жидкокристаллический индикатор. Счётчики осуществляют индикацию:

-    номера текущего тарифа;

-    значения потребляемой электроэнергии с начала эксплуатации по каждому тарифу и сумму по всем тарифам в кВт-ч;

-    текущего значения активной мощности в нагрузке в кВт (справочное значение);

-    текущего времени;

-    текущей даты - числа, месяца, года;

-    значения потребляемой электроэнергии с начала эксплуатации на первое число каждого из предыдущих 12 месяцев по каждому тарифу и сумму по всем тарифам;

-    времени переключения тарифных зон (тарифное расписание на текущий день);

-    сетевого адреса и номера сети (для счетчиков «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05»);

-    уровня сигнала PLC (для счетчиков «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05»).

Счётчики сохраняют в энергонезависимой памяти с возможностью последующего

просмотра на индикаторе, значение учтенной активной энергии по четырём тарифам с момента ввода в эксплуатацию и значение учтенной активной энергии с начала эксплуатации на первое число каждого из предыдущих 12 месяцев по каждому действующему тарифу и сумму по всем тарифам с нарастающим итогом.

Счётчики обеспечивают программирование и считывание с помощью компьютера через интерфейс связи следующих параметров:

-    индивидуального адреса;

-    группового адреса;

-    тарифного расписания и расписания праздничных дней:

-    текущего времени (часы, минуты, секунды);

-    даты (числа, месяца, года);

-    флага разрешения перехода с «летнего» времени на «зимнее» и обратно;

-    чтение мощности нагрузки;

-    флага разрешения коррекции времени кнопками счётчика;

-    постоянной импульсного выхода;

-    скорости обмена;

-    разрешение циклической индикации и управление ей;

-    числа действующих тарифов;

-    лимита мощности;

-    лимита энергии за месяц.

Счётчики имеют функцию управления нагрузкой.

Модификации счётчика, выпускаемые предприятием-изготовителем, имеют одинаковые метрологические характеристики, единое конструктивное исполнение, определяющее эти характеристики, и отличаются функциональными возможностями, связанными с программным обеспечением.

Модификации счётчика приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Модификации счетчиков «Меркурий 200»

Конструктивно счётчик состоит из следующих узлов:

-    корпуса (основания корпуса, крышки корпуса, крышки зажимов);

-    контактной колодки с датчиком тока (шунт);

-    печатной платы модуля электронного и модуля PLC (для счётчиков с PLC-модемом).

Печатная плата модуля электронного представляет собой плату с электронными

компонентами, которая устанавливается в основании корпуса на упоры и закрепляется защёлками. Печатная плата подключается к контактной колодке с помощью проводов.

На печатной плате находятся:

-    блок питания;

-    микроконтроллер (МК);

-    энергонезависимое запоминающее устройство;

-    элемент резервного питания;

-    микросхема драйвера интерфейса;

-    элементов PLC-модема (для «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05»)

-    элементы оптронных развязок.

Микроконтроллер (МК) производит обработку аналоговых сигналов, поступающих с датчиков напряжения и тока, обрабатывает полученные сигналы и посылает полученный результат на жидкокристаллический индикатор для отображения.

МК управляет всеми узлами счётчика и реализует измерительные алгоритмы в соответствии со специализированной программой, помещенной во внутреннюю память программ. Управление узлами счётчика производится через программные интерфейсы, реализованные на портах ввода/вывода МК:

-    UART для RS-485 или CAN;

-    двухпроводный для PLC;

-    I2C интерфейс для связи с энергонезависимой памятью.

МК периодически определяет текущую тарифную зону, формирует импульсы телеметрии, ведет учет энергии и времени, обрабатывает поступившие команды по интерфейсу или модему и, при необходимости, формирует ответ. Калибровочные коэффициенты заносятся в память на предприятии-изготовителе и защищаются удалением перемычки разрешения записи.

Без вскрытия счётчика и установки перемычки нельзя изменить калибровочные коэффициенты на стадии эксплуатации счётчика.

Схема пломбирования и место нанесения знака поверки на счётчики приведена на рисунке 2.

Микросхема энергонезависимой памяти (EEPROM) предназначена для периодического сохранения данных (тарифное расписание, учтенная электроэнергия и другие параметры). В случае возникновения аварийного режима (“зависание” МК или падение напряжения литиевой батареи) МК восстанавливает данные из EEPROM.

Блок оптронных развязок выполнен на оптопарах светодиод-фототранзистор. Часть оптопар предназначена для обеспечения гальванической развязки цепей интерфейса счётчика. Один оптрон используется для импульсного входа счётчика.

В качестве устройства индикации счётчика используется жидкокристаллический индикатор (ЖКИ).

Табло ЖКИ содержит следующие элементы индикации:

-    восемь разрядов учтённой энергии с фиксированной запятой перед двумя младшими разрядами;

-    пиктограммы отображения тарифов (Т1, Т2, Т3, Т4) - слева;

-    пиктограмма «Сумма» - в нижней части индикатора;

-    пиктограммы «с», «кВт», «кВт ч», «Вт» - справа;

-    пиктограммы курсоров - вверху.

Программное обеспечение

В счётчиках используется программное обеспечение «Меркурий 200».

Структура программного обеспечения «Меркурий 200» приведена на рисунке 3.

Программное обеспечение состоит из следующих модулей:

-    модуль подсчета энергии,

-    модуль индикации,

-    модуль работы с внешней памятью,

-    тарификатора и таймера (часов),

-    UART.

Модуль подсчета энергии осуществляет измерение тока, напряжения и мощности, которые в последующем используются для вычисления энергии.

Модуль индикации обеспечивает вывод на ЖКИ необходимую информацию в соответствии с заданным алгоритмом по циклу или по нажатию кнопок.

Модуль работы с внешней памятью обеспечивает чтение и запись данных во внешнюю энергонезависимою память. В качестве данных могут быть как измеренные метрологические параметры с учетом заданного тарифного расписания, так и других параметры, которые позволяют функционировать счетчику в соответствии с его алгоритмом.

Модуль часов предназначен для ведения календаря реального времени.

Тарификатор, по заданному тарифному расписанию, осуществляет управление процессом записи измеренной энергии в соответствующий регистры внешней памяти.

Большинство модулей взаимосвязаны.

Метрологические характеристики нормированы с учетом влияния программного обеспечения.

Таблица 2 - Идентификационные данные программного обеспечения

Доступ к параметрам и данным со стороны интерфейсов связи защищен паролями на чтение и программирование. Метрологические коэффициенты и заводские параметры защищены аппаратной перемычкой и недоступны без вскрытия пломб.

Для работы со счётчиками используется тестовое программное обеспечение «Конфигуратор счётчиков Меркурий».

Уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений - высокий.

Технические характеристики

Таблица 3 - Основные метрологические и технические характеристики

Класс защиты счётчиков от проникновения пыли и воды IP51 по ГОСТ 14254-96. Корпус счётчиков изготовляется методом литья из ударопрочной пластмассы, изолятор контактов изготовляется из пластмассы с огнезащитными добавками.

Знак утверждения типа

наносится на панель счётчика методом офсетной печати или фото способом.

В эксплуатационной документации на титульных листах знак утверждения типа наносится типографским способом.

Комплектность

Таблица 4 - Комплектность счетчиков

Поверка

осуществляется по документу АВЛГ.411152.020 РЭ1 «Счётчики ватт-часов активной энергии переменного тока статические «Меркурий 200». Приложение Г. Методика поверки» с изменением №1, утвержденному ФБУ «Нижегородский ЦСМ» 21 февраля 2018 г.

Основные средства поверки:

установка для поверки однофазных счетчиков электрической энергии автоматизированная УАПС-2; регистрационный номер в Федеральном информационном фонде № 27821-06: номинальное напряжение 230 В, ток (0,001-100) А, погрешность измерения активной энергии ±(0,2-0,3) %);

- частотомер электронно-счетный Ч3-64, регистрационный номер в Федеральном информационном фонде №9135-83: погрешность измерения частоты 2-10-9.

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

Знак поверки наносится давлением на специальную мастику или навесную пломбу, которая расположена на месте крепления кожуха к основанию счетчика.

Сведения о методах измерений

приведены в эксплуатационных документах.

Нормативные документы

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

ГОСТ 31819.21-2012 Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 21. Статические счётчики активной энергии классов точности 1 и 2 АВЛГ.411152.020 ТУ Счётчики ватт - часов активной энергии переменного тока статические «Меркурий 200». Технические условия

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»

АВЛГ.411152.020 РЭ1 Счётчики ватт-часов активной энергии переменного тока статические «Меркурий 200». Приложение Г. Методика поверки