Jednofázový elektroměr: připojení, princip činnosti, výběr

Chytrý elektroměr je zařízení pro měření spotřeby elektřiny s funkcí automatického předávání odečtů a parametrů elektrické sítě koncovému spotřebiteli a energetickým společnostem. První chválí takové měřiče za automatizaci procesu odesílání odečtů a schopnost osobně kontrolovat spotřebu zdrojů s přesností na každou hodinu, druzí za neustálou relevanci a přesnost dat ve svých účetních systémech. Rolí konečného spotřebitele mohou být jak jednotlivci, tak společnosti z různých oborů činnosti: komerční leasing, výroba, hotelnictví a restaurace. Takový elektroměr může pracovat jak v jednofázových (domácích), tak v třífázových (průmyslových) elektrických sítích.

Pokud se pravidelně zpožďujete s předáváním odečtů do prodeje energií, ve vyúčtování jste narazili na podezřelé údaje o spotřebě nebo je pro vás obtížné shromažďovat údaje od všech podnájemníků, pak byste se rozhodně měli na chytré měřiče podívat blíže.

Co umí chytrý elektroměr

Sada funkcí závisí na konkrétním modelu a úkolech přiřazených chytrému měřicímu zařízení. Pokud neuvažujeme konkrétní zařízení, ale celou třídu, pak takový elektroměr:

• Přenáší údaje bez účasti majitele – nemusíte ani brát údaje o spotřebě;
• Eviduje poruchy sítě, odchylky proudu a napětí od deklarovaných parametrů – údaje jsou důležité pro prodej energií pro rychlé řešení problémů v elektrických sítích a trafostanicích;
• Vypne neplatičovi elektřinu – tato možnost vylučuje praxi přerozdělování dluhu bona fide plátcům;
• Shromažďuje a ukládá podrobné informace o spotřebě – chytrý měřič vám pomůže upravit spotřebu energie a ušetřit na účtech.

Jak vidíte, přenos naměřených hodnot bez zásahu uživatele není jedinou výhodou chytrých modelů. Díky rozšířené funkčnosti elektroměrů mohou spotřebitelé elektřiny podrobně analyzovat objem a kvalitu dodávaného energetického zdroje. Takové příležitosti budou relevantní pro většinu společností, které nezávisle provádějí vypořádání s prodejem energie nebo vedou interní účetnictví energetických zdrojů. Dále zvážíme princip fungování takového zařízení na příkladu řešení od SAURES.

Jak funguje chytrý elektroměr?

Obecné provozní schéma je následující: zařízení zaznamenává množství spotřebované elektřiny, shromažďuje údaje o spotřebě a přenáší tyto informace do účetního systému. Pojem „inteligentní měřič“ může znamenat buď zařízení, které plní všechny tyto funkce, nebo soubor zařízení, která řeší problémy samostatně. Každá možnost má své výhody. Naše společnost se specializuje na řešení externích ovladačů skládající se z následujících prvků:

• Vícetarifní elektroměr – montuje se do rozvodnice;
• Ovladač systému SAURES – je instalován v místě, kde je měřidlo umístěn nebo ve vzdálenosti do 1 km a přenáší informace do cloudové služby;
• Cloudové úložiště – je umístěno v zabezpečeném datovém centru a ukládá všechna data o spotřebě;
• Klientský software – k prohlížení z počítače potřebujete pouze webový prohlížeč, ale existují bezplatné aplikace pro mobilní zařízení.

Provozní schéma systému předpokládá, že elektroměr bere v úvahu kilowatty, ampéry a volty, regulátor přijímá ze zařízení informace o spotřebě v tarifech a hodinách a přenáší údaje do cloudu. Server naší společnosti provádí čtení a ukládá přijaté informace do cloudu SAURES. Návštěvou účtu v cloudové službě si uživatel může zobrazit naměřené hodnoty a odhadnout objem spotřeby podle hodiny, dne a měsíce. Můžete také nastavit plán automatického odesílání dat poskytovateli prostředků ve vašem účtu.

Čítače ukládají informace do cloudu každý den. Uživatelé – energetické společnosti nebo spotřebitelé – získají data několika kliknutími na svůj osobní účet. Centralizovaný server vám umožňuje neztrácet peníze a čas na instalaci, údržbu a aktualizaci softwaru pro záznam dat z měřičů.

Může být běžný elektroměr „chytřejší“?

Elektroměry s vestavěnými modemy (ovladači) se obvykle instalují při automatizaci celého zařízení: bytového domu nebo chatové vesnice. Jsou 3-4x dražší než běžné modely, což prodražuje přechod na chytré systémy měření elektřiny. Proto naše společnost vyvinula zařízení pro automatizaci klasických elektroměrů – regulátory SAURES.

Pro připojení externího ovladače k ​​elektroměru se používá rozhraní RS-485 nebo pulzní výstup s frekvencí pulzů až 25 Hz. Například značkové elektroměry jsou vybaveny těmito rozhraními:

• Merkur (Incotex) – řada 206, 200.02, 200.04, 236, 234, 230;
• Elektroměr – modely CE301, CE303, CE102M;
• NEVA (Taipit) – modely MT 124, MT 114, MT 115, MT 323, MT 324;
• ABB – řada E31.

Chcete-li převést běžný elektroměr na inteligentní elektroměr, musíte sejmout kryt prostoru se svorkami rozhraní a připojit ovladač ke speciálním svorkám. Pokud je rozhraní umístěno pod společným krytem s pohonnou jednotkou, budete muset zapojit odborníka z energetické společnosti. Všechny ovladače naší společnosti žádným způsobem neovlivňují provoz samotného měřidla a neporušují požadavky regulačních orgánů.

Můžete si prohlédnout kompletní seznam elektroměrů kompatibilních s technologií inteligentního měření zde.

Ovladače SAURES

Naše společnost vyrábí dva typy kontrolérů, lišících se technologií přenosu dat a počtem současně obsluhovaných zařízení:

1. Wi-Fi linka s podporou až 8 pulzních a 8 digitálních kanálů. Funguje prostřednictvím domácí nebo veřejné Wi-Fi sítě s přístupem k internetu.
2. Linka NB-IoT se službou až pro 8 analogových a 32 digitálních kanálů. NB-IoT je speciální technologie pro internet věcí, založená na infrastruktuře celulárních sítí.

Upgrade elektroměru zahrnuje instalaci ovladače na kompatibilní měřicí zařízení nebo práci na komplexní výměně zařízení. V druhém případě se mění samotné měřicí zařízení – klient obdrží moderní měřič a také modul Wi-Fi nebo NB-IoT. Instalaci zařízení SAURES na klíč zajišťují certifikovaní instalační partneři. Práce na plombování elektroměrů provádějí obchodní zástupci energií. Tato služba se platí zvlášť.

Jednotlivé modely ovladačů Wi-Fi a NB-IoT od naší společnosti mohou vypadat velmi podobně. Chcete-li vybrat nejvhodnější možnost, musíte pečlivě prostudovat vlastnosti zařízení.

Výhody a nevýhody Wi-Fi zařízení

SAURES vyrábí několik modelů Wi-Fi ovladačů. Většina se montuje do skříní s krytím IP54, což vyžaduje umístění do vnějších krabic s dodatečným těsněním dveří. Komunikační modul regulátoru pracuje na frekvenci 2400 MHz. Anténa může být umístěna uvnitř pouzdra (na desce) nebo externí.

Dosah Wi-Fi modulu je 25-100 metrů. Pokud jsou mezi zařízením a routerem stěny, úroveň signálu se snižuje. Maximální hodnoty jsou zaznamenány pouze tehdy, když je router umístěn v přímé viditelnosti. Kovová rozvodnice blokuje signál, proto ji doporučujeme nahradit plastovou analogovou, přemístit ovladač do bytu pomocí kroucené dvoulinky nebo použít externí vzdálenou anténu.

Výhody firemních Wi-Fi ovladačů:

• práce se dvěma bezdrátovými sítěmi – hlavní a záložní;
• Autonomie – zařízení funguje na běžné baterie po dobu až 4 let;
• jednoduché škálování – při automatizaci bytového domu nebo vesnice můžete aktualizovat měřidlo po částech;
• univerzálnost – k modulu můžete připojit nejen elektroměry, ale také plynoměry, vodoměry nebo měřiče tepla.
• jednoduchá instalace – externí zařízení se připojují pomocí rychloupínacích svorek a samotný ovladač je namontován na speciální konzole;
• snadné nastavení – ke spuštění ovladače potřebujete jakýkoli smartphone nebo PC s Wi-Fi adaptérem.

Závažnou nevýhodou takového zařízení je jeho závislost na Wi-Fi síti majitele. Pokud je router odpojen od napájení nebo je omezený přístup k internetu, přenos dat na cloudový server se zastaví.

Výhody a nevýhody NB-IoT

Narrow Band Internet of Things (NB-IoT) řadiče fungují prostřednictvím mobilních sítí operátorů, kteří tento standard podporují. Jsou připojeny k elektroměrům a dalším měřicím zařízením kabelem. K tomu se používají rozhraní RS-485 nebo pulzní zařízení. Řada zařízení zahrnuje modely s krytem chráněným podle standardu IP66. Odolávají širokému rozsahu provozních teplot (od -30 do 60 °C). Takové moduly jsou umístěny uvnitř nebo vně rozvaděče. Místo instalace se musí nacházet v oblasti pokrytí sítě NB-IoT, ve vzdálenosti do 50 metrů od zařízení pro měření pulsů a do 1 km pro digitální zařízení.

Komunikační dosah v městském prostředí je cca 5 km. V ceně takových zařízení je již zahrnuta cena síťového provozu na 6 let nebo 12 MB. Pro identifikaci klienta je použit SIM čip jednoho z telekomunikačních operátorů (společnost SAURES spolupracuje s MTS). Komunikační modul je napájen z externího zdroje (elektroměr) nebo z vestavěné lithiové baterie 6000 mAh.

Mezi výhody řadičů NB-IoT patří:

• Stabilní provoz – prostorná vnitřní lithiová baterie a možnost přepnutí na blízkou komunikační věž eliminují ztrátu provozu;
• Energeticky nezávislá paměť – offline je uloženo až 1000 záznamů. Po obnovení sítě bude zařízení přenášet informace do cloudu bez zkreslení;
• Autonomie – regulátor bude fungovat až 6 let na lithiovou baterii;
• Předplacený provoz na 6 let – u ovladačů se SIM čipem není potřeba kupovat SIM kartu a platit za balíček traffic, to vše je v ceně zařízení;
• Možnost připojení až 32 periferních zařízení – takové ovladače byly navrženy pro automatizaci libovolného rozsahu a mohou obsluhovat měřicí zařízení na několika podlažích bytových domů najednou.

Hlavní nevýhodou je omezená distribuce sítí IoT. Zatímco MTS již pokryl téměř celé Rusko, ostatní operátoři poskytují přístup k NB-IoT pouze v některých regionech země.

Jak je organizován přístup k údajům o spotřebě a automatické odesílání odečtů

Wi-Fi a NB-IoT ovladače konfigurují sami uživatelé, inženýři uživatelských společností nebo naši oficiální prodejci. Po nastavení a připojení k internetu začne chytrý modul přenášet informace do cloudu SAURES. Uživatel se může ke svému účtu v tomto cloudu připojit pomocí webového účtu nebo aplikace pro chytré telefony. Chcete-li to provést, musíte přejít na webovou stránku lk.saures.ru nebo do aplikace a zadat přihlašovací jméno a heslo svého účtu.

V účtu jsou uživateli k dispozici následující funkce:

1. Dálkové sledování odečtů – aktuální objemy spotřeby k libovolnému datu vidíte z archivu.
2. Archiv dat – můžete vyhodnocovat dynamiku spotřeby po dnech, měsících nebo letech. Všechny informace jsou navíc zobrazeny ve formě intuitivních grafů, které usnadňují porovnání informací za různá období.
3. Nastavení automatického přenosu odečtů – pro každý měřič si nastavíte harmonogram a budete dostávat informace o úspěšném odeslání odečtů emailem nebo jako push notifikace.

Chcete-li nastavit rozvrh odesílání, stačí ve speciálním formuláři ve vašem osobním účtu vybrat způsob přenosu dat a také den a hodinu. Dále byste měli uvést e-mail příjemce a číslo svého osobního účtu.

Pro předplatitele MosOblEIRTS z moskevské oblasti jsme vyvinuli přímou integraci se serverem tohoto vypořádacího centra. Můžete odesílat hodnoty elektřiny a vody.

Soukromí spotřebitelé a průmyslové podniky jsou povinni zajistit nepřetržitý záznam elektrické energie spotřebované k napájení elektrických zařízení. V závislosti na počtu fázových vodičů připojených k elektroměru se všechny modely dělí na jednofázové a třífázové. V tomto článku budeme uvažovat o jednofázovém elektroměru jako o jednom z typů elektrických měřicích zařízení.

Princip činnosti

Vzhledem k neustálému zlepšování technologií se vylepšují i elektroměry. Všechny jednofázové modely prezentované na moderním trhu se dělí na indukční a elektronické.

První možnost je průkopníkem v systému účtování elektrické energie, navzdory jejich jednoduchosti a dostupnosti je elektronické elektroměry postupně nahrazují díky své vysoké přesnosti a pokročilé funkčnosti.

Indukční elektroměry

Indukční elektroměry mají jednoduchý a přehledný design, díky kterému je relativně snadné pochopit strukturu a princip fungování nejjednoduššího elektroměru.

Strukturálně se tento model skládá z:

• Proudové vinutí – je indukční cívka zapojená sériově se zátěží. Je určena k měření proudu spotřebovaného zátěží a je vyrobena z drátu s velkým průřezem a několika závity.
• Napěťová vinutí – také reprezentována indukční cívkou, ale zapojená paralelně s proudovým vinutím. Je vyrobena z tenkého drátu a navinuta ve velkém počtu závitů, používá se k měření hodnoty napětí.
• Hliníkový disk – prvek elektroměru určený k přeměně elektromagnetické síly na mechanickou práci. Je namontován na ose pro otáčení ve směru sil elektromagnetického pole indukčních cívek.
• Počítací mechanismus – převádí počet otáček hliníkového disku na digitální zobrazení výsledků měření výkonu. Skládá se z mechanického stupnice s ozubeným kolem.
• Stálý magnet – slouží k vyhlazení mechanických vibrací pohyblivého disku. Vytváří konstantní magnetický tok a zajišťuje plynulý chod.

Princip činnosti indukčního elektroměru spočívá v tom, že při připojení k elektrickému obvodu se na napěťové vinutí přivede efektivní jmenovité napětí. Pokud je na svorky elektroměru připojena zátěž, proudovou cívkou protéká určité množství proudu. Při interakci dvou elektromagnetických polí se v hliníkovém disku začnou indukovat vířivé proudy, které vytvoří vlastní elektromagnetické pole. Mechanická síla z disku se přenáší na počítací mechanismus prostřednictvím soustavy ozubených kol.

Velikost elektromotorického pole indukovaného proudovým a napěťovým vinutím interaguje s vlastním polem pohyblivého prvku, které je generováno vířivými proudy. Rozsah této interakce určuje rychlost otáčení hliníkového disku. Čím větší je proud protékající proudovou cívkou, tím větší je geometrický součin napětí a proudu.

Výsledná hodnota výkonu bude otáčet diskem rychleji, což povede k rychlejšímu odečtu elektroměru.

Elektronické elektroměry

S rozvojem a zdokonalováním technických prostředků probíhala modernizace klasických indukčních elektroměrů. Zpočátku se vyráběly hybridní elektronicko-mechanické modely, ale postupem času elektronika stále více nahrazovala pohyblivé části. Konstrukčně se moderní elektronický model elektroměru skládá z:

• Proudový senzor – měří množství elektrického proudu protékajícího elektroměrem;
• Snímač napětí – určené k měření rozdílu potenciálů přivedeného na svorky elektroměru;
• Elektronický převodník – vypočítává energii procházející elektroměrem;
• Mikrokontrolér – přenáší naměřené hodnoty na displej a do paměťové jednotky, dokáže extrahovat data, zpracovávat je a přenášet je komunikačními kanály;
• Zobrazit – navrženo pro výstup dat z elektroměru, umožňuje přepínání informací v multitarifních modelech;
• Blok RAM a ROM – operační a dlouhodobá paměť, určená k ukládání a zpracování informací.

Princip činnosti elektronického elektroměru je založen na měření proudu a napětí přiváděného na připojenou zátěž. Naměřené hodnoty jsou zaznamenávány senzory a přenášeny do elektronického převodníku, který vypočítává hodnotu výkonu a převádí jednotku naměřené hodnoty na čítací impuls. Signál z převodníku je přenášen do mikrokontroléru, který v závislosti na nastaveném provozním programu zobrazuje na displeji potřebné parametry elektrického obvodu. Kromě přenosu naměřených proudů na displej mikrokontrolér zaznamenává informace do paměťové jednotky a v případě potřeby je načítá.

Výhody a nevýhody

K záznamu elektřiny se používají jednofázové elektroměry, ale každý typ elektroměru má své výhody a nevýhody. Proto se budeme postupně zabývat výhodami a nevýhodami každého z nich.

Indukční elektroměry mají následující výhody:

• Jednoduchý design a nižší náklady;
• Přístupný operační systém, který umožňuje i spotřebiteli bez zkušeností s elektřinou určit spotřebu energie;
• Takové elektroměry jsou mnohem odolnější vůči přepětí a nízké kvalitě elektrické energie v domácích obvodech;
• Delší životnost.

Významné nevýhody indukčních modelů Jejich velké rozměry a zranitelnost vůči jednoduchým metodám krádeže elektřiny by měly být přičítány. Postupem času se začínají objevovat poruchy a spotřebitelé se často setkávají s jevem samohybných zařízení.

Jednofázové elektronické elektroměry se vyznačují následujícími výhodami:

• Menší rozměry ve srovnání s indukčními modely;
• Nejsou zde žádné rotující části, což zvyšuje odolnost proti opotřebení a umožňuje méně časté ověřování elektroměru;
• Mohou implementovat vícetarifní měření spotřebované elektřiny; některé modely mají funkci dálkového automatického dotazování;
• Umožňuje zaznamenávat aktivní i reaktivní složky, určit maximální a minimální zatížení za den, týden, měsíc;
• Mají vyšší třídu přesnosti.

Nevýhody elektronických modelů Vzhledem k vysokým nákladům je poměrně obtížné je opravit kvůli složitému zapojení a nutnosti následného seřízení v laboratorních podmínkách. Jsou také extrémně citlivé na kvalitu elektřiny, která jimi protéká.

Instalační nuance a schéma zapojení

Instalace a následné připojení jednofázového elektroměru nepředstavuje žádné zvláštní obtíže, takže tento postup lze provést samostatně. Zároveň je však důležité dodržovat základní pravidla a požadavky, abyste zajistili svou bezpečnost a funkčnost systému.

Je důležité si uvědomit, že připojení jednofázového elektroměru musí být provedeno v přísném souladu se schématem zapojení. Správnost provedené operace kontroluje regulátor po převzetí měřicího bodu elektřiny:

Jak je vidět na obrázku, svorky 1 a 3 jsou určeny pro připojení fázového vodiče a svorky 4 a 6 pro připojení nulového vodiče. Tento princip je stanoven v pokynech výrobce, takže před připojením jednofázového elektroměru se musíte seznámit s jeho technickými parametry. Fázové a nulové vodiče by měly být připojeny výhradně ke svorkám k tomu určeným.

Při připojování je také důležité dodržovat následující nuance:

• Jakákoli výměna nebo instalace nového elektroměru musí být dohodnuta s dodavatelem energie, jinak vám může být odpojeno a hrozí vám pokuta.
• Výška elektroměru by měla být od 0,8 do 1,7 m nad úrovní podlahy v souladu s bodem 1.5.29 elektroinstalačního řádu. Je vhodné zvolit umístění tak, aby odečty byly v zóně viditelnosti.

• Holé dráty uvnitř svorky musí vylučovat možnost kontaktu mezi dráty s různými potenciály v souladu s bodem 5.4 GOST 31818.11-2012.
• Podle bodu 1.5.33 elektroinstalačního řádu musí vodič nebo kabel připojený k elektroměru vylučovat pájení a další spojení, která umožňují připojení.
• V souladu s bodem 5.9 normy GOST 31818.11-2012 musí být stupeň ochrany proti vlhkosti a prachu pro instalaci jednofázového elektroměru v interiéru alespoň IP51 a pro venkovní instalace alespoň IP54.

Ještě podrobnější informace o připojení elektroměrů naleznete v našem článku: https://www.asutpp.ru/podklyuchenie-elektroschetchika.html

Kritéria výběru

Výběr konkrétního modelu se provádí na základě individuálních charakteristik připojení každého spotřebitele. Hlavní kritéria pro výběr jednofázového elektroměru jsou:

• Jmenovitý výkon (zatížení) – určuje přípustné zatížení, které můžete připojit. Doporučuje se zvolit model s rezervou 20–30 %.

• Místo instalace – v závislosti na umístění se vybírá model pro vnější nebo vnitřní instalaci.
• Počet tarifů – pro úsporu peněz v noci si můžete nainstalovat dvoutarifní elektroměr. Pokud nepoužíváte výkonné elektrické spotřebiče, tuto funkci nebudete potřebovat.
• Teplotní podmínky – definuje přípustný teplotní rozsah, ve kterém může jednofázový elektroměr pracovat.
• Způsob montáže – na DIN lištu, v pouzdře s hmoždinkou.

Seznam použité literatury

• “Moderní digitální elektroměry. Příručka. Zapojení, aplikační aspekty” 2006
• Trub I. I. „Údržba indukčních elektroměrů a měřicích obvodů v elektrických instalacích“ 1983
• I.A. Danilov „Obecná elektrotechnika“ 1985