VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Электрические счётчики – электроизмерительное оборудование, предназначенное для учёта потреблённой электроэнергии переменного или постоянного тока. В данной статье постараемся проанализировать историю развития счётчиков учёта электрической энергии и определить тенденцию развития приборов учёта электрической энергии. Первый счётчик электроэнергии переменного тока был разработан Оливером Б. Шелленбергером в 1888 году. С тех пор индукционные счётчики электроэнергии непрерывно совершенствуются. Например, в 80-е годы в Советском Союзе Вильнюсским заводом электроизмерительной техники выпускался электрический однофазный счётчик СО-И446 класса точности 2,5 предназначенный для учета потребления активной энергии переменного тока в условиях умеренного климата в закрытых помещениях при отсутствии в воздухе агрессивных паров и газов. Вращающий элемент - тангенциального типа. Счетный механизм - барабанного типа /1/. В общих чертах схемы многих индукционных счётчиков схожи и не отличаются чрезмерной сложностью, в качестве примера можно привести схему всё того же СО-И446 /2/.

Вследствие высокой надёжности и малой себестоимости, индукционные счётчики до сих пор массово изготовляются, именно с их помощью производят большую часть измерений электроэнергии. Так, например, счётчики СО-ЭАРХ модификации СО-ЭАРХ-2, зарегистрированные в государственном реестре средств измерений в 2010 году /3/, класса точности 2 являются модернизацией счётчика СО-И446 с классом точности 2,5. Также в качестве примеров можно привести счётчики СА4-514, зарегистрированные в государственном реестре средств измерений в 2004 году /3/; счётчики СА4-518, зарегистрированные в государственном реестре средств измерений в 2001 году /3/; счётчики СО-ЭЭ6705, зарегистрированные в государственном реестре средств измерений в 2005 году /3/; счётчики СА4-ИБ60, зарегистрированные в государственном реестре средств измерений в 2006 году /3/. Несмотря на все свои достоинства, индукционные счётчики имеют такие недостатки, как недостаточная точность и ограниченные функциональные возможности, что проявилось при переходе на многотарифные системы, вводе предоплаты, а также с введением, в процессе развития информационных технологий, автоматизированных систем учета потребления электроэнергии и организации дистанционного сбора показаний счётчиков. Поэтому появилась потребность в создании качественно нового прибора для учёта потребления электроэнергии — электронного счетчика, который был бы совместим с другими элементами системы учета и обладал бы более высокой точностью. Электронные счётчики имеют во многом похожие схемы, в качестве примера, дающего общие представления об их строении можно привести блок-схему простейшего электронного счётчика электроэнергии /5/.

Так, например счётчик активной энергии переменного тока статический однофазный «Арбитр», выпускающийся с 2009 года /4/, обладает классом точности 1. Также в комплекте с ним может по отдельному заказу организации, производящей проверку и эксплуатацию счётчиков, поставляться кабель для связи счётчика с компьютером и программа arbitr-e.exe для считывания показаний счётчика «Арбитр-Э» при выходе из строя ЖКИ. Счётчик обладает небольшими габаритными размерами – 112х70х65 мм и малой массой - 0,26 кг. Кроме него в качестве примеров можно привести счётчики ЦЭ-2726, зарегистрированные в государственном реестре средств измерений в 2005 году /6/; счётчики «Эшелон» 2023, зарегистрированные в государственном реестре средств измерений в 2007 году /6/; счётчики BFM036/BFM136, зарегистрированные в государственном реестре средств измерений в 2007 году /3/; счётчики «Меркурий» 202, зарегистрированные в государственном реестре средств измерений в 2008 году /6/. Принцип действия измерительной схемы счётчика основан на измерении мощности, потребляемой нагрузкой, путём перемножения входных сигналов от датчиков тока (шунт) и напряжения. Перемножение производится специализированной микросхемой, формирующей импульсную последовательность, пропорциональную потребляемой мощности. Импульсы поступают на электромеханическое отсчётное устройство, отображающее величину потреблённой электроэнергии, а также на светодиодный индикатор и телеметрический выход, используемый при поверке счётчика.

Разработка электронного счётчика электроэнергии – весьма сложная в техническом и научном плане задача, так как необходимо обеспечить широкий диапазон диапазона по напряжению, току и коэффициенту мощности. Дополнительными ограничениями являются нормирование потребления по цепи напряжения и требование по электромагнитной совместимости. Жесткими требованиями являются длительный срок службы и большой межповерочный интервал. С конца 1990-х годов на рынке электронные счётчики начали вытеснять индукционные, к 2009 году их доля в общем объёме составила 89,6%. В настоящее время можно выделить следующие тенденции в развитии электронных счетчиков:

1. Постепенный переход на электронные отсчетные устройства взамен морально устаревших электромеханических. Этот переход уже сейчас экономически оправдан для многофункциональных счетчиков.

2. Применение специализированных БИС и микропроцессоров, что позволяет, с одной стороны, повысить класс точности и надежность счетчиков, а, с другой стороны, без увеличения аппаратурных затрат существенно увеличить функциональные возможности счетчиков, например: фиксировать максимумы потребления мощности, организовать «электронный архив», обеспечить алгоритм предоплаты и т. д.

3. Создание технических средств, позволяющих внедрить наиболее эффективную систему расчетов за пользование электроэнергией с предоплатой и льготным кредитованием.

4. Создание модульных блоков питания, в том числе с литиевыми источниками тока, обеспечивающих сохранение информации суммирующими устройствами в обесточенном состоянии и переходных процессах в сети.

5. Создание модулей связи, обеспечивающих передачу измерительной информации по силовому кабелю, что позволит наиболее эффективно решить проблему дистанционного сбора показаний счетчиков.

Источники.

1. http://soi446m.narod.ru/

2. http://mooe.pp.ua/shema-elektroschetchika-so-i446.html

3. http://www.kip-guide.ru

4. http://td.rubezh.ru/products/arbitr.php

5. «Современные цифровые счётчики учёта электроэнергии» http://www.radiodvd.jino-net.ru/

6. http://www.all-pribors.ru