Описание счётчика “Меркурий 200”и принципа его работы

2. Описание счётчика и принципа его работы

2.1 Назначение счётчика

2.1.1 Модификации счётчика, на которые распространяется настоящее руководство, приведены в таблице 1

Таблица 1

Модификации счётчика

Дополнительные функции

МКРКУРИЙ 200.02 ( R )

интерфейс CAN (RS-485)

МЕРКУРИЙ 200.04 (М)

отключение нагрузки интерфейс CAN PLC-модем (PLC-модем с расширенными функциями)

МЕРКУРИЙ 200.05

отключение нагрузки интерфейс RS-485 PI Г.-модем

 

2.1.2 Примеры записи счетчиков при их заказе и в документации другой продукции, в которой они могут быть применены:

«Счётчик ватт-часов активной энергии переменного тока статический однотарифный МЕРКУРИЙ-200.02», класс точности 1(2), АВЛГ.411152.020 ТУ».

«Счётчик ватт-часов активной энергии переменного тока статический многотарифный «МЕРКУРИЙ-200.04», класс точности 1(2), АВЛГ.411152.020 ТУ».

2.1.3 Счётчик предназначен для учёта активной электрической энергии в двухпроводных сетях переменного тока напряжением 230 В, частотой   (50 ± 1) Гц, базовым/максимальным током 5/60 А соответственно.

2.1.4 Счётчик многотарифный сохраняет в энергонезависимой памяти с возможностью последующего просмотра на индикаторе значение учтенной активной энергии по четырём тарифам с момента ввода счётчика в эксплуатацию. А так же значение учтенной активной энергии с начала эксплуатации на первое число каждого из предыдущих 11 месяцев по каждому действующему тарифу и сумму по всем тарифам с нарастающим итогом.

2.1.5 Счётчик многотарифный позволяет просмотреть значения энергии на индикаторе с помощью кнопок на передней панели счётчика.

2.1.6 Счётчик многотарифный имеет встроенный интерфейс «CAN» или RS-485 (согласно таблицы 1) и может эксплуатироваться как самостоятельно, так и в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии.

2.1.7 По умолчанию, если не было дополнительно оговорено при заказе и иное не указано в особых отметках в паспорте АВЛГ.411152.020 ПС, счётчик поставляется с предустановленными часами соответствующими «московскому» часовому поясу и московским тарифным расписанием: Т1 с 07:00 до 23:00, Т2 с 23:00 до 07:00.

2.2 Условия окружающей среды

2.2.1 Счётчик предназначен для работы в закрытом помещении. По условиям эксплуатации относится к группе 4 ГОСТ 22261 с интервалом температур от минус 40 до плюс 55 °С.

Примечание: — При эксплуатации счётчиков при температуре от минус 20 до минус 40 °С допускается частичная потеря работоспособности жидкокристаллического индикатора

2.3 Состав комплекта счётчика

2.3.1 Состав комплекта счётчика приведён в таблице 2.

Таблица 2

Обозначение документа |  Наименование и условное обозначение

Кол.

Счётчик активной энергии статический однофазный «Меркурий 200.02» (или «Меркурий 200.04» или «Медатоий 200.05») в потребительской таре

1

АВЛГ.411152.020 ПС

Паспорт

1

АВЛГ.411152.020 РЭ

Руководство по эксплуатации

1

АВЛГ.420.20.99-01

Планка

1

АВЛГ.411152.020 РЭ1*

Методика поверки с тестовым программным обеспечением 1

АВЛГ.650.00.00*

Преобразователь интерфейсов USB-CAN/RS-232/RS-485 «Меркурий 221» для программирования счетчиков и считывания информации по интерфейсу

1

АВЛГ.651.00.00*

Технологическое приспособление «RS-232 — PLC» для программирования сетевого адреса счетчика по силовой сети 1

АВЛГ.699.00.00*

Концентратор «Меркурий 225» для считывания информации со счетчиков по силовой сети 1

АВЛГ.411152.028 PC**

Руководство по среднему ремонту 1
* Поставляется по отдельному заказу организациям, производящим поверку и эксплуатацию счётчиков.** Поставляется по отдельному заказу организациям, проводящим послегарантийный ремонт.

 

2.4 Технические характеристики

2.4.1Базовое значение тока (16) — 5 А. Максимальное значение тока (Imax) — 60 А.

Номинальное значение напряжения (Uном) — 230 В. Диапазоны напряжения соответствуют приведённым в таблице 3.

Таблица 3

Диапазон напряжения Значение диапазона
Установленный рабочий диапазон от 0,9 до Uном
Расширенный рабочий диапазон от 0,8 до 1,15 Uном
Предельный рабочий диапазон От 0 до 1,15 Uном

 

2.4.3 Частота сети (50+1) Гц.

2.4.4 Пределы допускаемой основной относительной погрешности счётчиков соответствуют классу точности 1 или 2 согласно ГОСТ Р 52322.

2.4.5Стартовый ток (чувствительность)

Счётчик начинает регистрировать показания при значении тока 20 мА для счётчика класса точности 1 и 25 мА для счётчика класса точности 2, при коэффициенте мощности, равном единице.

2.4.6 В счётчике функционирует импульсный выход основного передающего устройства. При переключении счётчика в режим поверки этот выход функционирует как поверочный. Переключение телеметрия/поверка осуществляться по команде от интерфейса.

2.4.6.1Постоянная (передаточное число) счётчика соответствует 5000 имп/кВтч или 10000 имп/кВтч.

2.4.6.2 В состоянии «замкнуто» сопротивление выходной цепи передающего устройства не превышает 200 Ом. В состоянии «разомкнуто» — не менее 50 кОм.

Предельно допустимое значение тока, которое выдерживает выходная цепь передающего устройства в состоянии «замкнуто», не превышает 30 мА.

Предельно допустимое значение напряжения на выходных зажимах передающего устройства в состоянии «разомкнуто» не менее  24 В.

2.4.7      Отсчёт потребляемой энергии ведётся по жидкокристаллическому индикатору (ЖКИ). На ЖКИ счётчика может отображаться:

-номер текущего тарифа «Т1», «Т2», «ТЗ», «Т4»;

-значение потребляемой электроэнергии с начала эксплуатации по каждому тарифу и сумму по всем тарифам в кВт-ч;

-текущее значение активной мощности в нагрузке в кВт (справочное значение);

-текущее время;

-текущая дата — число, месяц, год;

-значение потребляемой электроэнергии с начала эксплуатации на первое число каждого из предыдущих 11 месяцев по каждому тарифу и сумму по всем тарифам (данные учёта электроэнергии отображаются в целых единицах кВтч);

-время переключения тарифных зон (тарифное расписание на текущий день);

-номер сетевого адреса и номера сети (для счетчиков «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05»);

-уровень сигнала PLC (для счетчиков «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05»).

2.4.8      Счётчик обеспечивают программирование и считывание с помощью компьютера через интерфейс связи следующих параметров:

-индивидуального адреса;

-группового адреса;

-тарифного расписания и расписания праздничных дней:

-текущего времени (часы, минуты, секунды);

-даты (числа, месяца, года);

-флага разрешения перехода с «летнего» времени на «зимнее» и обратно;

-чтение мощности нагрузки;

-флага разрешения коррекции времени кнопками счетчика;

-передаточного числа импульсного выхода;

-скорости обмена;

-разрешение циклической индикации и управление ей;

-числа действующих тарифов;

-лимита мощности;

-лимита энергии за месяц.

2.4.9      Счетчик с PLC-модемом обеспечивает программирование перечисленных в п.2.4.8 параметров и передаёт ин-
формацию о потреблённой электроэнергии нарастающим итогом с момента ввода счётчика в эксплуатацию по текущему
тарифу в момент опроса.

2.4.10    Счётчик выполняет функцию управления нагрузкой. Управление нагрузкой осуществляется импульсным выходом (контакты 10, 11) путём перевода в соответствующий режим по команде интерфейса CAN (RS-485) или PLC- модема. Управление нагрузкой осуществляется исполнительным механизмом, состояние которого определяется состоянием импульсного выхода. Нагрузка отключена — состояние контактов 10, 11 «замкнуто», нагрузка подключена — состояние контактов 10, 11 «разомкнуто».

 

2.4.11 Точность хода часов при нормальной температуре (20±5°С) не более ± 0,5 с/сут. Точность хода часов при отключенном питании и в рабочем диапазоне температур не превышает ± 5 с/сут.

2.4.12 Активная и полная мощность, потребляемая цепью напряжения счётчика при номинальном напряжении, нормальной температуре и номинальной частоте не превышает 2 Вт и 10 В-А соответственно.

2.4.12.1 В счётчике с PLC-модемом активная и полная мощность не превышает 3 Вт и 30 В-А соответственно.

2.4.13    Полная мощность, потребляемая цепью тока счетчика при базовым токе, номинальной частоте и нормальной температуре, не превышает 2,5 ВА.

2.4.14    Начальный запуск счётчика.

Счётчик начинает нормально функционировать не позднее чем через 5 с после того, как к его зажимам будет приложено номинальное напряжение.

2.4.15 Отсутствие самохода

При отсутствии тока в последовательной цепи и значении напряжения, равном 1,15 Uном, испытательный выход счётчика не создаёт более одного импульса в течение времени, равного 4,4 мин и 3,5 мин для счётчиков класса точности 1 и 2 соответственно.

2.4.16 Счётчик  выдерживает кратковременные перегрузки током, превышающим в 30 раз максимальный ток с допустимым отклонением от 0 % до минус 10 % в течение одного полупериода при номинальной частоте.

При этом изменение погрешности счетчика при топе равном 16 и коэффициенте мощности, равном единице, не превышает ±1,5 %.

2.4.17 Счетчик устойчив к провалам и кратковременным прерываниям напряжения.

2.4.18    Изоляция

2.4.18.1 Изоляция между всеми соединёнными цепями тока и напряжения с одной стороны, «землей» и соединёнными вместе вспомогательными цепями с другой стороны, при закрытом корпусе счётчика и крышке зажимов выдерживает в течение 1 мин воздействие напряжения переменного тока, величиной 4 кВ (среднее квадратичное значение) частотой 45-65 Гц.

2.4.18.2 Изоляция между соединёнными между собой последовательной и параллельной электрическими цепями счётчика и «землей» выдерживает десятикратное воздействие импульсного напряжения одной, а затем другой полярности пиковым значением 6 кВ.

2.4.19 Установлениый предельный рабочий диапазон температур от минус 40 до плюс 55 °С.

2.4.20 Предельный диапазон хранения и транспортирования от минус 45 до плюс 70 °С.

2.4.21 Средняя наработка счётчика на отказ не менее 150000 часов.

2.4.22 Средний срок службы счётчика до капитального ремонта 30 лет.

2.4.23 Конструктивные параметры счётчика:

-масса не более 0.6 кг;

-габаритные размеры 156x138x58 мм.

 

2.5 Устройство и работа счётчика

2.5.1 Конструктивно счётчик состоит из следующих узлов:

-корпуса (основания корпуса, крышки корпуса, крышки зажимов);

-контактной колодки с датчиком тока (шунт);

-печатной платы модуля электронного;

-толкателей кнопок управления индикацией на корпусе счетчика.

Печатная плата модуля электронного представляет собой плату с электронными компонентами, которая устанавливается в основании корпуса на упоры и закрепляется защёлками. Печатная плата подключается к контактной колодке с помощью проводов.

На печатной плате находятся:

-микросхема — усилитель сигналов;

-блок питания;

-микроконтроллер (МК);

-энергонезависимое запоминающее устройство;

-элемент резервного питания;

-микросхема драйвера интерфейса;

-PLC-модем (для «Меркурий 200.04» и «Меркурий 200.05»)

-элементы оптронных развязок.

 

2.5.2 Структурная схема счётчика приведена на рисунке 1

 

Структурная схема счётчика

Структурная схема счётчика

 

2.5.2.1 Датчики тока и напряжения.

В качестве датчика тока в счётчике используется шунт.

В качестве датчика напряжения в счётчике используются резистивный делитель.

Сигналы с датчика тока поступают на вход микросхемы усилителя сигналов, сигналы с да пика напряжения поступают на аналоговый вход микроконтроллера.

2.5.2.2 Микроконтроллер производит обработку аналоговых сигналов, поступающих с датчика напряжения и микросхемы-усилителя сигналов, обрабатывает полученные сигналы и посылает полученный результат на жидкокристаллический индикатор для отображения.

2.5.2.3 МК управляет всеми узлами счётчика и реализует измерительные алгоритмы в соответствии со специализированной программой, помещенной во внутреннюю память программ. Управление узлами счётчика производится через программные интерфейсы, реализованные на портах ввода/вывода

2.5.2.4МК:

-UART для RS-485 или CAN;

-двухпроводный для PLC;

-I2C интерфейс для связи с энергонезависимой памятью.

МК периодически определяет текущую тарифную зону, формирует импульсы телеметрии, ведет учет энергии и времени, обрабатывает поступившие команды по интерфейсу или модему и, при необходимости, формирует ответ. Кроме данных об учтённой электроэнергии в ОЗУ МК хранятся калибровочные коэффициенты, тарифное расписание, серийный номер, версия программного обеспечения счётчика т.д. Калибровочные коэффициенты заносятся в память на предприятии-изготовителе и защищаются удалением перемычки разрешения записи. Вез вскрытия счётчика и установки перемычки нельзя изменить калибровочные коэффициенты на стадии эксплуатации счётчика.

При отсутствии напряжения питания МК переводится в режим пониженного потребления с низанием от литиевой батареи с напряжением 3 В. Каждую секунду МК переходит в нормальный режим для непрерывного подсчёта времени.

МК синхронизирован внешним кварцевым резонатором, работающим на частоте 32,768 кГц. Установка и коррекция точности хода часов производится программным способом.

МК управляет работой устройства индикации с целью отображения измеренных данных. Индикация может изменяться посредством кнопки управления индикацией.

Для организации связи с внешним управляющим компьютером используется микросхема драйвера интерфейса. Информационные интерфейсные сигналы от МК черев опторазвязку поступают на микросхему драйвера интерфейса, работающей на скорости от 600 до 9600 Бол. Сигналы от микросхемы драйвера интерфейса поступают на контакты 2, 3 счётчика.

2.5.2.4Энергонезависимое запоминающее устройство

В состав УУ входит микросхема энергонезависимой памяти (EEiPROM).

Микросхема предназначена для периодического сохранения данных МК. В случае возникновения аварийного режима («зависание» МК или падение напряжения литиевой батареи) МК восстанавливает данные из EEPROM.

2.5.2.5 Блок оптронных развязок.

Блок оптронных развязок выполнен на трех оптопарах светодиод-фототранзистор. Две оптопары предназначены для обеспечения гальванической развязки цепей интерфейса счётчика. Один оптрон используется для импульсного входа счётчика.

2.5.3      Устройство индикации счётчика состоит из жидкокристаллическою индикатора (ЖКИ) и драйвера ЖКИ.

Драйвер ЖКИ осуществляет динамическую выдачу информации, помещенной в его память, на соответствующие сегменты ЖКИ.

Табло ЖКИ содержит следующие элементы индикации:

-восемь разрядов учтённой энергии с фиксированной запятой перед двумя младшими разрядами;

-пиктограммы отображения тарифов (T1, Т2, ТЗ, Т4) — слева;

-пиктограмма «Сумма» — в нижней части индикатора;

-пиктограммы «с», «кВт», «кВт ч», «Вт» — справа;

-пиктограммы курсоров — вверху.

2.5.4      Опрос состояния кнопок управления производится МК на программном уровне.