Как работает умный счетчик? Внутри технологии интеллектуального учета

Как умный счетчик работает на практике? Он проводит выборки показателей энергоснабжения, преобразует эти выборки в цифровые значения потребленной энергии, а затем передает эти значения в другую систему. Все остальные функции — от предоплаченного баланса до удаленных отчетов — находятся поверх этой цепочки.

В этой статье рассматривается цепочка шаг за шагом. Вы увидите, откуда берется точность измерений, где хранятся данные и из-за чего чаще всего возникают неполадки при работе оборудования на объектах. Чтобы получить более полное представление при выборе, сначала прочтите наш обзор, посвященный электронным счетчикам электроэнергии.

Как работает умный счетчик на этапе выборки показаний

На любой вопрос о том, как работает умный счетчик, ответ начинается с двух сигналов. Делитель напряжения снижает напряжение в сети до уровня, считываемого электроникой. Шунтирующий резистор или трансформатор тока выполняет ту же функцию для измерения тока.

Эти сигналы остаются аналоговыми, поэтому счетчик должен их преобразовать. Аналого-цифровой преобразователь снимает быстрые выборки с обоих каналов. Частота выборки имеет важное значение, так как более высокая частота позволяет уловить искаженную форму волны. Сварочные аппараты и приводы с регулируемой скоростью искажают форму волны, и при низкой частоте выборки происходит неправильное снятие показаний потребленной энергии.

Счетчик также должен изолировать измерительную часть от коммуникационной, что защищает ваши показания и ваш персонал. Короче говоря, как умный счетчик работает на этом первом этапе? Он превращает опасное энергоснабжение в небольшой, безопасный и измеримый сигнал.

Микросхема измерения и класс точности

Специализированная измерительная микросхема выполняет вычисления. Она умножает напряжение на ток, чтобы получить мощность, а затем интегрирует мощность с течением времени, чтобы получить количество потребленной энергии. Результат сохраняется в киловатт-часах.

Точность умного счетчика зависит от этой микросхемы, от цепи выборки и от последующей калибровки. Счетчик класса 1 имеет более узкий диапазон погрешностей, чем счетчик класса 2. На месте эта разница проявляется как небольшое расхождение между показаниями счетчика и эталонным стандартом.

Калибровка позволяет устранить эту разницу. Завод-изготовитель прикладывает известную нагрузку, сравнивает выходные данные счетчика с эталоном и сохраняет поправку в памяти. Поэтому, спрашивайте любого производителя умных счетчиков, как проводится калибровка и как ведется учет результатов.

Микропроцессор: тарифы, хранение данных и управление нагрузкой

Микропроцессор преобразует измеренные значения в подлежащие оплате суммы. Он применяет тарифную таблицу, которая устанавливает цену за каждый интервал в течение дня. Он также записывает эти значения в память, поэтому сбой связи не может стереть ваши данные о потреблении за день.

Проектирование системы хранения данных заслуживает отдельного внимания. Счетчик, который хранит только общий итог, теряет детализацию, лежащую в его основе. Счетчик, который сохраняет профиль нагрузки в динамике, может восстановить данные для выставления счета после перебоя в энергоснабжении. Поэтому убедитесь, сколько дней данных профиля нагрузки хранит счетчик.

Управление нагрузкой осуществляется в том же процессоре. Когда баланс снижается до установленного порогового значения, процессор подает сигнал внутреннему реле на размыкание. Та же схема используется для ограничения максимальной нагрузки, что защищает общую систему энергоснабжения. На практике управление нагрузкой превращает измерительное устройство в управляющее.

Связь: от шины RS485 до системы считывания показаний счетчиков LoRa

Данные покидают счетчик через выбранный порт. Энергосчетчик RS485 использует проводную двухпроводную шину и простой протокол, такой как Modbus или DL/T 645. Шина подходит для шкафов управления, диспетчерских пунктов и любых объектов, где уже проложен кабель. Он недорог и прост в обнаружении неисправностей.

Беспроводные каналы связи покрывают остальную территорию. Wi-Fi подходит для зданий с уже развитой сетью. Сотовый модуль полностью исключает использование локальной сети, что удобно для удаленного шкафа или придорожной опоры. LoRa распределяет сигнал низкой мощности на большие расстояния, поэтому система считывания показаний счетчиков LoRa охватывает множество единиц оборудования от одного шлюза, установленного на крыше.

Канал связи каждого типа имеет свои особенности. Проводные каналы связи требуют затрат на кабель и работы, но не требуют абонентской платы за передачу данных. Беспроводные каналы связи требуют абонентской платы, но не требуют прокладки кабеля. Поэтому выбирайте канал связи, исходя из планировки вашего объекта, а не из характеристик, указанных в спецификации.

Что добавляют шлюз и платформа

Счетчик редко обменивается данными с облаком напрямую, поэтому вопрос о том, как работает умный счетчик, редко сводится только к самому устройству. Между ними располагается шлюз, который считывает показания группы счетчиков и передает итоговые данные в вышестоящую систему. Терминал шлюза передачи данных об электроэнергии в нашей линейке считывает показания счетчиков по протоколу LoRa и передает данные по сети 4G. Он также содержит алгоритм повторной отправки, поэтому потерянный пакет данных восстанавливается, а не теряется.

Интеграция является этапом, на котором проекты чаще всего дают сбои. Заранее спросите, какой протокол ожидает платформа, как назначаются адреса и что происходит, если канал связи не работает в течение дня. Это определит, требуется ли вам локальное буферизирующее устройство. Модуль для установки на DIN-рейку, например наш 3-фазный 4-проводный электронный счетчик электроэнергии на DIN-рейку с интерфейсом 4G, оснащен собственной сотовой связью. Это исключает необходимость использования шлюза в единых точках.

Ввод в эксплуатацию и распространенные неполадки при работе на объекте

Счетчик может пройти все стендовые испытания и все равно выйти из строя на месте, поскольку ввод в эксплуатацию проверяет всю цепочку целиком, а не отдельное устройство.

Однако большинство неполадок при работе на месте объясняются четырьмя причинами. Слабый сигнал, обычно из-за того, что дверца шкафа блокирует антенну. Неправильный адрес на общей шине, из-за которого отключается питание всех счетчиков, подключенных к ней. Ослабленный контакт клеммы тока, что приводит к нестабильным показаниям. Вышедшее из строя реле, которое останавливает управление нагрузкой без сигнала тревоги.

Продуманная конструкция позволяет снизить риск возникновения всех четырех проблем. Кроме того, журнал событий фиксирует каждое отключение, поэтому вы можете отследить неисправность в дальнейшем. Наш трехфазный четырехпроводный электронный счетчик электроэнергии обеспечивает точность измерения активной энергии около плюс-минус 0,2 %. Это дает инженеру по вводу в эксплуатацию контрольный показатель для проверки.

Часто задаваемые вопросы

Работает ли умный счетчик во время отключения электроэнергии? Нет, он не может проводить измерения без электроснабжения. Однако тактовая микросхема и резервная батарея позволяют сохранить время и сохраненные данные.

Насколько точен умный счетчик по сравнению с аналоговым? Электронный счетчик, как правило, более стабилен. Точность умного счетчика соответствует определенному классу, в то время как аналоговый счетчик со временем теряет точность.

Может ли счетчик электроэнергии RS485 и беспроводной счетчик работать в одной системе? Да. Многие объекты используют проводную шину внутри здания и беспроводную связь между зданиями. Шлюз соединяет их между собой при условии, что обе стороны используют один протокол.

Как умный счетчик работает от начала до конца? Измерительные цепи считывают показания энергоснабжения, измерительная микросхема вычисляет потребленную энергию, процессор сохраняет данные и рассчитывает их стоимость, а канал связи передает их дальше. Каждый этап добавляет одну функцию, которую вы можете указать в техническом задании.

Поэтому указывайте все параметры на каждом этапе. В первую очередь определите класс точности, так как изменить его позже будет невозможно. Затем уточните глубину памяти и номинальные характеристики реле. Далее выберите канал связи, исходя из планировки вашего объекта. Наконец, протестируйте весь путь передачи данных от счетчика до платформы.

Если ваш проект также охватывает многоквартирные дома или производственные помещения,

руководство по электронным счетчикам электроэнергии