Назначение
Системы автоматизированные информационно-измерительные коммерческого учёта электрической энергии «Изумруд» (далее - АИИС КУЭ «Изумруд») предназначены для измерений, автоматизированной регистрации, накопления, обработки и отображения показаний измерительных приборов потребления электроэнергии в коммунальном хозяйстве, а также передачи первичной и аналитической информации в диспетчерские и расчетные центры.
АИИС КУЭ «Изумруд» могут применяться энергокомпаниями и местными электросетями; муниципальными коммунальными предприятиями; фирмами, обслуживающими жилищные кооперативы, кондоминиумы, дачные и коттеджные поселки.
Описание
АИИС КУЭ «Изумруд» представляет собой информационно-измерительную систему, включающую в свой состав специализированные счетчики электрической энергии, имеющие встроенный электросетевой модем (ЭСМ) для передачи измерительной информации. Что упрощает систему и делает её более надёжной. Счётчики преобразуют информацию о потребляемой электроэнергии в пропорциональное количество импульсов. Данная информация из измерительной части счётчика передаётся и храниться в энергонезависимой памяти ЭСМ счётчика. Далее данные энергопотребления считывается по запросу устройства сбора и передачи данных «Изумруд» (далее - УСПД «Изумруд»), входящего в АИИС КУЭ «Изумруд», по линии электросети 0,4 кВ и привязываются к астрономическому времени. В УСПД «Изумруд» информация может долговременно храниться в энергонезависимой памяти, откуда, по запросу пользователя, передаваться в центральную диспетчерскую по цифровым каналам связи (GSM/GPRS, телефонного модемов).
В состав АИИС КУЭ «Изумруд» входят следующие устройства:
1) Счетчики электрической энергии с встроенными ЭСМ, типы которых утверждены и внесены в Государственный реестр средств измерений: СЭОС (Госреестр № 24898-08), СЭТС (Госреестр № 23131 -07).
2) УСПД «Изумруд» - это устройства с тремя встроенными ЭСМ и выходами по последовательному интерфейсу RS-232 и RS-485 для подключения к УСПД GSM-модема (для связи с центральной диспетчерской) или ноутбука (для снятия данных непосредственно на контролируемом объекте), и выходом на телефонную линию. УСПД предназначены для считывания показаний счетчиков электроэнергии, накопления, запоминания и передачи данных о потреблённой электроэнергии в центральную диспетчерскую (Госреестр № 38215-08);
3) Компьютер центральной диспетчерской (ЦД), оснащенный модемом для связи с устройствами УСПД, используется для сбора и анализа показаний счетчиков (расчет суммы платежа за потребленную электроэнергию, статистический и прогностический анализ потребления и т.п.), выписывания счетов, синхронизации часов УСПД «Изумруд». Функции ЦД может выполнять переносной персональный компьютер (ноутбук).
4) Измерительный канал (далее - ИК) строится следующим образом.
Измерительная часть счетчика электрической энергии преобразуют величину приращений измеренной энергии в последовательность электрических импульсов, количество которых пропорционально измеряемой величине. Количество импульсов считается контроллером ЭСМ, встроенного в счётчик, и заносится в его энергонезависимую память.
ЭСМ счётчиков обеспечивают дальность передачи информации по электрической сети 230/400 В до 2000 м. ЭСМ имеют функцию ретрансляции, что позволяет существенно увеличить дальность связи в условиях сильных помех в сети 0,4 кВ.
В ЭСМ первичная телеметрическая информация преобразуется к виду, обеспечивающему ее передачу без потери и искажений по электросети до УСПД «Изумруд». Протокол информационного обмена по электросети реализован в соответствии со стандартом - DL/T 645 на частоте 270 кГц.
УСПД «Изумруд» подключен к электросети с помощью трех встроенных модемов к каждой из трех фаз силовой электропроводки, выполняющей роль информационной сети. УСПД «Изумруд» через последовательный интерфейс и модем передает данные по цифровому каналу связи на компьютер ЦД. Для децентрализованных систем считывание первичной информации осуществляется непосредственно из УСПД «Изумруд» с помощью переносного носителя информации (им может быть ноутбук), подключаемый к УСПД «Изумруд» через последовательный интерфейс. Количество счетчиков, обслуживаемых одним УСПД «Изумруд» - до 1000. Количество УСПД «Изумруд», обслуживаемое центральной диспетчерской, определяется скоростью каналов связи и производительностью устанавливаемого в ЦД компьютера.
Информационное взаимодействие между счётчиками и УСПД «Изумруд» осуществляется по схеме “Запрос - Ответ”. Протокол обмена обеспечивает достоверный контроль принимаемой информации. Программная логика информационного обмена обеспечивает гарантированную доставку информации в ЦД. УСПД «Изумруд» даёт запрос счётчику на приём данных, счётчик даёт ответ на запрос и УСПД «Изумруд» принимает данные, отмечая время прихода данных по своим внутренним часам. Если данные не приняты, по каким-либо причинам, то операция по запросу данных многократно повторяется по заданному алгоритму программы и заданию пользователя до получения данных, либо до окончания интервала чтения установленного в УСПД «Изумруд».
Интервалы чтения устанавливают временные промежутки в течение суток в которые разрешается производить считывание данных по электросети со счётчиков. Количество интервалов чтения от 1 до 24, продолжительность интервала от 1 мин до 23 часов 59 мин.
Планирование работы, накопление информации и ее аналитическая обработка осуществляется с помощью специального программного обеспечения, устанавливаемого на компьютере ЦЦ. Компьютер ЦД связывается с УСПД «Изумруд» в заданные моменты времени или по команде оператора. Обмен информацией между ЦЦ и УСПД «Изумруд» осуществляется всегда по инициативе ЦЦ. Механизм аналогичен взаимодействию УСПД «Изумруд» со счётчиком. ЦД согласно оговоренному протоколу выдает команду УСПД «Изумруд», а УСПД «Изумруд» по этой команде собирает данные и либо сохраняет их в своей энергонезависимой памяти, либо передает в ЦЦ в ответном блоке информации. Протокол обмена информацией между ЦД и УСПД «Изумруд» включает в себя взаимную идентификацию.
Для защиты метрологических характеристик системы от несанкционированных изменений (корректировок) предусмотрен многоступенчатый доступ к текущим данным и параметрам реализуемый с помощью средств, включённых в ПО.
Технические характеристики
Пределы допускаемых относительных погрешностей по электроэнергии не зависят от способов передачи измерительной информации в цифровом виде и определяются классами точности применяемых электросчетчиков.
Пределы допускаемых основных погрешностей для разных ИК указаны в табл. 1.
Предел допускаемой основной погрешности при измерении времени в УСПД «Изумруд» ± 0,5 с/сут. Предел допускаемой дополнительной погрешности при измерении времени в УСПД ± 0,3 с/(сут-°С).
Таблица 1
| Значение тока для счетчиков | Коэффициент мощности | ГОСТ Р 52322-2005 Кл. точности 1 |
| С непосредственным включением | Включаемых через трансформатор |
| 0,051б<1<0,101б | 0,021НОМ<1<0,051НОН | 1 | ±1,5 |
| 0,051б<1<1макс | 0,051ном<1<1макс | ±1,0 |
| 0,101б<1<0,2016 | 0,051ном<1<0,101ном | 0,50 (при индуктивной нагрузке) | ±1,5 |
| 0,80 (при емкостной нагрузке) |
| 0,201б<1<1накс | 0,101ном<1<1макс | 0,50 (при индуктивной нагрузке) | ±1,0 |
| 0,80 (при емкостной нагрузке) |
При подключении счетчиков электрической энергии к нагрузке с помощью трансформатора тока по ГОСТ 7746 пределы допускаемой основной относительной погрешности ИК (Зик) определяются по следующим формулам:
5ик=[$сч ~*"(5трт +(0,029Гбфтрт^ ф) )/N] *, где:
5СЧ - предел допускаемой относительной погрешности счетчика электрической энергии;
5,рт - предел допускаемой относительной амплитудной погрешности трансформатора;
5<ртрт- предел допускаемой угловой погрешности трансформатора тока;
tg ф - тригонометрическая функция угла ф - сдвига фазы тока относительно напряжения;
N - коэффициент учитывающий число подключаемых трансформаторов тока к счетчику. N=1 для однофазного счетчика и N=3 для трехфазного 4-х проводного счетчика.
Таблица 2
| Напряжение питания |
| УСПД «Изумруд» | 230+23 В, 50 Гц |
| Счётчики: СЭОС, СЭТС | 230+23 В, 50 Гц |
| Компьютер Центральной диспетчерской | 220+22 В, 50 Гц |
| Диапазон рабочих температур |
| УСПД «Изумруд» (без GSM-модема), Счётчики: СЭОС, СЭТС | От-40 до+55 °C |
| УСПД «Изумруд» (с GSM-модемом) | От-20 до+55 °C |
Таблица 2 (продолжение)
| Компьютер Центральной диспетчерской | От + 10 до+35 °C |
| Масса и габаритные размеры (длина; ширина; высота) |
| УСПД «Изумруд» | не более 25 кг | не более(250x450x750) мм |
| Счётчики СЭОС | не более 1,0 кг | не более (111x63x190) мм |
| Счётчики СЭТС | не более 2,0 кг | не более(170x74x267) мм |
| Глубина хранения информации в УСПД «Изумруд» для ежедневных сохранений данных каждого счётчика в энергонезависимой памяти | 31 показание счетчика с привязкой ко времени |
| Длительность отсчета времени при отключении питания | не менее 5 лет |
| Срок хранение данных при отключении питания | не менее 10000 часов |
| Средняя наработка на отказ АИИС КУЭ «Изумруд» | не менее 60000 часов |
| Срок службы элементов АИИС КУЭ «Изумруд» | не менее 15 лет |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульных листах эксплуатационной документации, на щитках счётчиков СЭОС и СЭТС, устройства сбора данных УСПД «Изумруд».
Комплектность
Таблица 3
| Электросчетчики СЭОС и СЭТС класса точности 1,0 согласно ГОСТ Р 52320, ГОСТ Р 52322 | По количеству точек учета |
| Измерительные трансформаторы тока по ГОСТ 7746 | Согласно проектной документации на объект учета |
| УСПД «Изумруд» | Согласно проектной документации на объект учета |
| ПЭВМ IBM PC с дисплеем и принтером с установленной операционной системой Windows 95/98/2000/NT | При запросе потребителя (для централизованных систем) |
| Компьютер переносной типа NoteBook с установленной операционной системой Windows 95/98/2000/NT | При запросе потребителя (для децентрализованных систем) |
| Модем GSM типа Siemens MC35i (или аналогичный) | В случае необходимости определяется Заказчиком |
| ПО: AMRS - программа обмена информацией ПК с УСПД «Изумруд» | Один комплект |
| Эксплуатационная документация | Один комплект |
| Методика поверки | Один экземпляр |
Поверка
Поверка производится по документу «Системы автоматизированные информационноизмерительные коммерческого учета электрической энергии «Изумруд». Методика поверки» Ув2.940.211 МП, утвержденной ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в 2008 году.
Перечень основного оборудования, необходимого для поверки:
1. Персональный компьютер с предварительно установленным программным обеспечением: Windows 95/98/2000/NT;
2. Программа AMRS - для обмена информацией ПК с УСПД (входит в комплект поставки). Межповерочный интервал - 4 года.
Нормативные документы
ГОСТ 22261-94 “Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия”;
ГОСТ Р 52320-2005 «Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Испытания и условия испытаний. Часть 11. Счетчики электрической энергии.»;
ГОСТ Р 52322-2005 «Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 21. Статические счетчики активной энергии классов точности 1 и 2»;
ГОСТ Р МЭК 61107-2001 “Обмен данными при считывании показаний счетчиков, тарификации и управления нагрузкой. Прямой локальный обмен данными”;
ГОСТ 29216-91 «Радиопомехи индустриальные от оборудования информационной техники»;
ГОСТ 23511-79 «Радиопомехи индустриальные от электротехнических устройств, эксплуатируемых в жилых домах или подключаемых к их электрическим сетям»;
Технические условия «Системы автоматизированные информационно-измерительные коммерческого учёта электрической энергии «Изумруд». 4222-001-07526952-2007 ТУ».
Заключение
Тип систем автоматизированных информационно-измерительных коммерческого учёта электрической энергии “Изумруд” утверждён с техническими и метрологическими характеристиками, приведёнными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен при выпуске из производства и в эксплуатации.
