Интеллектуальные счетчики электроэнергии

Нижневартовские Электрические Сети - одно из крупнейших предприятий электрических сетей России, основными потребителями которого являются предприятия нефтегазодобывающего комплекса Западной Сибири. На данный момент накоплен большой опыт в плане изучения и практического применения всего многообразия интеллектуальных счетчиков электроэнергии, имеющихся на российском рынке. Приводимая ниже информация дана с учетом построения АСКУЭ с удаленным сбором данных непосредственно от счетчиков, также затронуты вопросы об интелектуальной части счетчиков.

За время работы в сфере энергоучета на предприятии использовались следующие типы счетчиков.

“Альфа”

Фирма “ABB” (ASEA BROWN BOVERI) представительство в России - “АВВ ВЭИ Метроника”. Класс точности 0,2-0,5.

Существует несколько конфигураций этого типа, различающихся количеством каналов, объемом памяти, интерфейсами связи. На предприятии установлены в основном A1R.

Сделан добротно, корпус пылевлагозащищенный, жидкокристаллические индикаторы высокого качества, однако монтаж на местах установки затруднен из-за нестандартных габаритных и установочных размеров.

Имеет три канала связи с внешним миром: импульсный, оптопорт, интерфейсный порт токовая петля, или RS-485. Выгодней заказывать счетчики с 485-м интерфейсом - для их обвязки вам потребуется два провода - витая пара. Так соединить можно до 254 счетчиков. Для обвязки счетчиков с интерфейсом “токовая петля” потребуется АВВ-ный мультиплексор на 16 счетчиков - его цена порядка 600 долл.

В счетчиках фирмы "АВВ" краеугольным камнем является протокол связи.

Во-первых, выдаваемые фирмой "АВВ Метроника” протокол и структура данных счетчика несколько не соответствуют действительности. Скорее всего, это опечатки и недопечатки, коих полным полно и в документациях различного рода других фирм.

Во-вторых, протокол избыточен - хотели сделать танк, а получился велосипед. Все это - лишняя перекачиваемая информация в наших нестойких каналах связи.

Но это полбеды. Главный тормоз к применению счетчиков “Альфа” для удаленного сбора данных на плохих каналах связи - это оригинальная реакция счетчика на получение сбойного блока данных (каждый блок имеет контрольную сумму) - он сообщает нам, что получил ошибочный блок и ... зависает примерно на минуту. К примеру, процент сбойных блоков при использовании наших телефонных линий нормального качества - 20% и более. Казалось бы, ну раз мы на опрашивающей стороне проинформированы о том, что счетчик получил сбойный блок, можем послать его повторно (и должны!), но нет - счетчик уже вне сеанса.

Вывод такой - если у вас не идеальный канал связи, применение счетчиков “Альфа” проблематично, а начиная с некоторого уровня качества - невозможно.

На предприятии эту проблему решили. В системе при удаленном опросе по радиоканалу на стороне счетчиков ставится дешевый контроллер, с простым софтом он, помимо управления радиомодемом и буферизацией данных, загружен еще и сервисом фильтрации сбойных пакетов в сторону счетчика.

Есть и плюсы в структуре данных счетчика - это организация массива данных профиля - структура массива проста, но в этом и есть ее сила. Как показал опыт, именно с такой структурой меньше возникает проблем на верхнем уровне с задачами перевода, коррекции времени, нет неприятных последствий от периодических отключений счетчика. Этот счетчик - лидер по глубине хранения информации - более полугода при конфигурации на четыре канала и 30-минутных интервала интеграции. Можно ставить на точки учета с периодическим отключением энергии - в этом плане алгоритмических излишеств со стороны программ верхнего уровня не потребуется - массив профиля не прерывается, время простоя маркируется.

Сервисные задачи тарифов не используются, т.к. это должно решаться на верхнем уровне, но они в счетчике есть. Также есть архив перепрограммирований, ошибок счетчика, хорошая защита данных.

Значения энергии на начало месяца не запоминает, есть только текущие показания.

Для эксплуатации “Альфы” фирма "АВВ" продает довольно насыщенный в области программирования счетчика софт - EMF, хотя и с очень замысловатым интерфейсом пользователя. На предприятии разработана своя программа для сбора данных со счетчика и решения некоторых задач программирования с простым и наглядным интерфейсом - MetCon, плюс решаются такие актуальные для счетчиков любого типа задачи, как алгоритм безопасной коррекции даты и времени. MetCon работает через следующие каналы связи: телефонный, телемеханический, радиомодемный, оптопорт. Формат сохраняемых данных полностью совместим с форматом EMF - *.га - файл.

Стоимость счетчика порядка 900 долл.

“ЕвроАльфа”

Фирма "ABB" (ASEA BROWN BOVERI), представительство в России - "АВВ ВЭИ Метроника”. Класс точности 0,2-0,5.

Также существует несколько конфигураций этого типа, различающихся количеством каналов, объемом памяти, интерфейсными выходами.

Предприятие использует в основном EA1R.

Собран в компактном плоском корпусе, более удобен для монтажа.

Это, пожалуй, практически единственное его преимущество перед “Альфой”, да и вообще единственное положительное свойство!

Его проблемы:

- во-первых, малый объем памяти (в нормальной конфигурации счетчиков) при оптимальной установке флагов - на 27 дней (четыре канала ) в минимальной конфигурации - 34 дня;

- во-вторых, время от времени на индикаторе счетчика появляются сообщения об ошибках, которые софтом "АВВ" не снимаются. Даже отключение счетчика от питания, снятие батарейки и “отдых” в течение двух недель не помогают - на табло честно светится номер ошибки, и ничего более. По нашим наблюдениям, это, скорее всего, связано с кратковременными отключениями питания счетчика, что актуально во время гроз;

- в-третьих, усложнена структура массива профиля нагрузки по сравнению с “Альфой” - введено понятие “суток”, а с этим и множество проблем с переходом времени (после летне/зимнего перевода времени один час из одних суток переползает в другие, т.е. временная сетка искажается), с чтением данных профиля (можно прочитать только за сутки, не менее), с режимами отключения счетчика - (если счетчик не работает более суток - профиль (нулевой) за это время не фиксируется);

- в-четвертых, все что было до этого - просто усложняет алгоритмы программ верхнего уровня, но есть еще один Bug (ошибка) в протоколе обмена при чтении данных профиля, что ведет вообще к “оригинальным преобразованиям” алгоритма запроса. В итоге удаленный сеанс связи со счетчиком “ЕвроАльфа” по реальным каналам связи примерно в четыре раза менее устойчив, чем у его старшего брата - “Альфы” (об “устойчивости” сеанса “Альфы” см. выше);

- в-пятых и -шестых - см. во-первых и во-вторых по “Альфа”.

“Софт” - аналогично “Альфе”.

Существуют и некоторые мелкие недоделки, такие, как неудобный вечноспадающий оптодержатель, невозможность работы на 300 бод, и т.п.

Стоимость счетчика порядка 1000 долл.

Общий вывод: счетчики "АВВ" - не самый лучший вариант для задач АСКУЭ, если, конечно, вы не владеете оптоволоконным каналом связи.

Но все эти проблемы со счетчиками "АВВ" разрешимы. В конце концов, где не бывает ошибок. Но важен не факт обнаружения ошибки и признание продукта неидеальным, все исправимо, было бы желание. Самый главный минус счетчиков "АВВ" - отсутствие возможности контакта с разработчиками ПО ядра счетчика.

ПСЧ-3, ПСЧ-4.

Нижегородский завод им. Фрунзе. Класс точности - 0,5.

Собран в компактном плоском корпусе. На приборе одна кнопка - переключения режимов индикации - можно запрограммировать счетчик на индикацию трех или еще лучше двух режимов - очень удобно дежурным подстанций.

Табло на русском языке. Одноканальный счетчик. Каналы связи с внешним миром - импульсный и программный по интерфейсу RS485. Многоскоростной - от 150 до 19200 бод. Период интеграции - постоянная величина - 30 минут. Глубина хранения профиля нагрузки два месяца. Хранит показания энергии на первое число месяца - глубина хранения - 12 месяцев - это важное свойство счетчика (во всяком случае для нас).

Из всех описываемых здесь счетчиков - у ПСЧ самый простой и наглядный интерфейс обмена. Можно ставить на точки учета, страдающие периодическим отключением энергии - в этом плане алгоритмических излишеств со стороны программ верхнего уровня не потребуется, счетчик ведет себя по-дружески - массив профиля не прерывается, время простоя маркируется.

Есть тарифный сервис.

Выявленные недостатки:

- во-первых, при наших низких температурах у некоторых экземпляров замерзает жидкокристалическое табло. С интерфейсным каналом связи ничего плохого не происходит, а при нормальной температуре - табло восстанавливает работу;

- во-вторых, простота команд запроса профиля приводит к относительно долгому сеансу связи по чтению профиля за период, тем более это сказывается, если вы используете модемные устройства, в которых процесс переключения прием - передача занимает ощутимое время.

Выход найден такой: опрос происходит по радиоканалу, радиомодемом управляет наш контроллер плюс он осуществляет буферизацию пакетов и проверку на CRC. Его загрузили еще одной задачкой - ввели понятие сложных команд, которые есть последовательность простых “родных” команд счетчика. В результате обычные команды контроллер просто ретранслирует счетчику, а сложные выполняет сам.

Софт по программированию счетчика завод предоставляет, причем, в отличие от "АВВ", - бесплатно и неограниченно.

Стоимость счетчика меньше 200 долл.

Вывод: хорошее и недорогое решение для контроля точек, где учет реактивной энергии экономически не оправдан.

СЭТ-4ТМ.01.

Нижегородский завод им. Фрунзе. Класс точности - 0,5.

Это - собственная разработка завода и, на данный момент, именно с этой линией связаны дальновидные надежды российских энергетиков.

Внешне похож на ПСЧ - небольшой плоский корпус, три кнопки на панели.

Табло на русском языке. Четырехканальный счетчик. Каналы связи с внешним миром - импульсный и программный по интерфейсу RS485 . Период интеграции - переменная величина - от 5 до 30 минут. Глубина хранения профиля нагрузки при периоде интеграции 30 минут - три месяца. Хранит значения энергии по каждому каналу за текущие сутки, 12 месяцев, текущий и предыдущий год. Выдает показания мгновенной мощности, что позволяет решать задачи контроля нагрузки в реальном времени. Выдает частоту сети и температуру прибора. Наворочен в плане тарифных вещей.

Протокол бинарный, MODBAS - совместимый, проблем в работе не выявлено.

В структуре массива профиля за привязку взят час. Единственный из рассматриваемых здесь счетчиков, с разработчиками которого можно реально найти контакт. Поэтому часть замечаний в новых версиях ПО прибора уже учтена.

Во-первых, односкоростной 9600, бит четности установлен. Это неудобно по причине того, что мы планировали использовать “Альфы”, “ЕвроАль- фы”, ПСЧ и СЭТ на одной витой паре 485-го интерфейса, а первые три счетчика работают без бита четности. Возможность работы с разными скоростями повысила бы гибкость системы на базе этих счетчиков.

По сведениям из Нижнего Новгорода, сейчас эти ограничения устранены.

Во-вторых, не существует понятия флагов ошибки значений профиля нагрузки, что необходимо, т.к. условия работы приборов часто не идеальны - возможны кратковременные отключения питания. Недостаточно вести массив отключений, необходимо характеризовать каждое значение профиля флагами ошибок.

Разработчики пообещали ввести флаги профиля в следующих версиях прибора.

В-третьих, если прибор установлен на точках учета с периодическим отключением энергии, то реализация алгоритма запроса профиля за период усложняется, что приводит к увеличению времени сеанса связи.

Программу для установки параметров счетчика завод-изготовитель предоставляет бесплатно.
Стоимость порядка 250 долл.

Вывод: полноценный счетчик с доступным интерфейсом. Устойчив на любых каналах связи.

Счетчики, о которых слышали:

Счетчик ЦЭ 6823 “НПО Квант” - снимается с серийного производства.

Вместо него с июня 2002 года концерн «Энергомера» приступил к серийному производству микропроцессорных многофункциональных счетчиков ЦЭ6823М, полностью соответствующих требованиям, изложенных в Положении об организации коммерческого учета электроэнергии и мощности на оптовом рынке РАО «ЕЭС России» от 12 октября 2001 года.

Созданные на базе счетчиков ЦЭ6823, они имеют целый ряд преимуществ:

- до 125 суток увеличена глубина хранения суточных графиков получасовых мощностей;
- введенный в счетчики модуль с двумя реле включения/выключения нагрузки позволяет им обеспечивать оперативный контроль и управление энергопотреблением;
- увеличен диапазон рабочих температур (-40 до 55°C);
- реализована поддержка широковещательных команд коррекции хода часов и измерения энергии в запрашиваемых интервалах времени (срезы).

“AlphaPlus” - продолжение серии “Альфа-счетчиков” фирмы "АВВ" с дополнительными функциями по качеству энергии, некоторые из которых не соответствуют требованиям наших ГОСТов.

СЭТ 4ТМ.02 - ожидается следующая версия счетчика СЭТ Нижегородского завода с дополнительными функциями по качеству энергии, класс точности - 0,2.

***