Електролічильники - прилади обліку електроенергії

Основною метою обліку електроенергії є отримання достовірної інформації про кількість виробленої електричної енергії та потужності, про її передачі, розподілі і споживанні на оптовому ринку і роздрібному ринку споживання для вирішення наступних техніко-економічних завдань на всіх рівнях управління в енергетиці:

• фінансових розрахунків за електроенергію і потужність між суб'єктами оптового і роздрібного ринку споживання
• керування режимами електроспоживання
• визначення і прогнозування всіх складових балансу електроенергії (виробіток, відпуск з шин, втрати і т. д.)
• визначення вартості і собівартості виробництва, передачі, розподілу електричної енергії та потужності
• контролю технічного стану і відповідності вимогам нормативно-технічних документів систем обліку електроенергії в установках

Лічильник електроенергії являє собою вимірювальну ваттметровую систему і є інтегруючим (підсумовує) электроизмерительным приладом. Принцип дії індукційних приладів заснований на взаємодії змінних магнітних потоків з струмами, индуктированными ними рухомої частини приладу (диску). Електромеханічні сили взаємодії викликають рух рухомої частини. Схематичне пристрій однофазного лічильника показано на малюнку 1:

Рис.1. Схематичне пристрій однофазного лічильника

Основними вузлами є електромагніти 1 і 2, алюмінієвий диск 3, укріплений на осі 4, опори осі - підп'ятник підшипник 5 і 6, постійний магніт 7. З віссю пов'язаний за допомогою зубчастої передачі 8 рахунковий механізм (на малюнку не показаний), 9 - противополюс електромагніта 1. Електромагніт 1 містить Ш - подібний магнітопровід, на середньому стрижні якого розташована многовитковая обмотка з тонкого проводу, включена на напруга мережі U паралельно навантаженні Н. Ця обмотка у відповідності зі схемою включення називається паралельною обмоткою або обмоткою напруги. При номінальній напрузі 220 В паралельна обмотка має зазвичай 8-12 тисяч витків дроту діаметром 0,1 - 0,15 мм. Електромагніт 2 розташований під магнітною системою ланцюга напруги і містить U - подібний магнітопровід, з розташованою на ньому обмоткою з товстого дроту з малою кількістю витків. Ця обмотка включена послідовно з навантаженням і тому називається послідовної або струмового обмоткою. Через неї протікає повний струм навантаження /. Зазвичай кількість ампер-витків цієї обмотки знаходиться в межах 70 - 150, тобто при номінальному струмі 5 А обмотка містить від 14 до 30 витків. Комплекс деталей, що складається з послідовної і паралельної обмоток з їх магнітопроводами, називається обертаючим елементом лічильника.

Струм, що протікає по обмотці напруги створює загальний змінний магнітний потік ланцюга напруги, невелика частина якого (робочий потік) припиняє алюмінієвий диск, що знаходиться в зазорі між обома електромагнітами. Більша частина магнітного потоку ланцюга напруги замикається через шунти і бічні стержні магнітопровода (вихідний потік), який поділяється на дві частини і необхідний для створення необхідного кута зсуву фаз між магнітними потоками ланцюга напруги і ланцюзі навантаження (струмового ланцюга). Магнітний потік ланцюга напруги прямо пропорційний прикладеній напрузі (напрузі мережі).

Струм навантаження, який протікає через струмовий обмотку, створює змінний магнітний потік, який перетинає алюмінієвий диск і замикається по магнітному шунту верхнього магнітопровода і частково через бічні стрижні. Незначна частина (неробочий потік) замикається через противополюс не перетинаючи диск. Так як магнітопровід струмового обмотки має U-образну конструкцію, то його магнітний потік перетинає диск двічі.

Таким чином, всього через диск лічильника проходять три змінних магнітних потоки. Згідно з законом електромагнітної індукції, змінні магнітні потоки обох обмоток при перетині диска, наводять у ньому ЕРС (кожен - свою), під дією яких у диску навколо слідів цих потоків протікають відповідні вихрові струми (правило "буравчика" згадуємо). В результаті взаємодії магнітного потоку обмотки напруги і вихрового струму від магнітного потоку струмового обмотки і з іншого боку магнітного потоку струмового обмотки і вихрового струму від обмотки напруги, виникає електромеханічні сили, які створюють обертаючий момент, що діє на диск. Цей момент пропорційний добутку зазначених магнітних потоків і синуса кута зсуву фаз між ними.

Активна потужність, споживана навантаженням визначається як добуток сили струму на прикладена напруга і на косинус кута між ними. Так як магнітні потоки обох обмоток пропорційні напрузі і струму, то можна домігшись конструктивним шляхом рівності синуса кута між потоками і косинуса кута між вектором струму і напруги здійснити пропорційність обертаючого моменту лічильника з коефіцієнтом вимірюваної активної потужності. Синус одного кута дорівнює косинусу іншого кута якщо між ними зрушення 90 град., чого і досягають в конструкціях лічильників (застосування короткозамкнених витків, додаткових обмоток замкнутих на регульоване опір, переміщення гвинтового затиску і т. д.) Обертаючий момент пропорційний потужності мережі призводить диск лічильника в обертання, частота обертання якого встановлюється, коли обертаючий момент врівноважується гальмівним моментом. Для створення гальмівного моменту в лічильнику є постійний магніт, який своїми полюсами охоплює диск. Силові лінії магнітного поля, перетинаючи диск, наводять у ньому додаткову ЕРС, пропорційну частоті обертання диска. Ця ЕРС в свою чергу викликає протікання в диску вихрового струму, взаємодія якого з потоком постійного магніту призводить до виникнення електромеханічної сили, спрямованої проти руху диска, тобто призводить до створення гальмівного моменту. Регулювання гальмівного моменту, а отже частоти обертання диска виробляють шляхом переміщення постійного магніту в радіальному напрямку. При наближенні магніту до центру диска, частота обертання зменшується. Таким чином домігшись постійної частоти обертання диска лічильника отримуємо, що вимірюється лічильником кількість енергії виходить з добутку числа обертів диска лічильника і З - коефіцієнта пропорційності, постійною лічильника.

Далі розглянемо пристроєм принцип роботи лічильника електроенергії. Електронний лічильник являє собою перетворювач аналогового сигналу в частоту проходження імпульсів, підрахунок яких дає кількість споживаної енергії. Головною перевагою електронних лічильників у порівнянні з індукційними, є відсутність обертових елементів. Крім того, вони забезпечують більш широкий інтервал вхідних напруг, дозволяють легко організувати багатотарифні системи обліку, мають режим ретроспективи – тобто дозволяють побачити кількість спожитої енергії за певний період – як правило, помісячно; вимірюють споживану потужність, легко вписуються в конфігурацію систем АСКОЕ і володіють ще багатьма додатковими сервісними функціями. Різноманітність цих функцій полягає в програмному забезпеченні мікроконтролера, який є неодмінним атрибутом сучасного електронного лічильника електроенергії. Конструктивно електролічильник складається з корпусу з клемної колодкою, вимірювального трансформатора струму і друкованої плати, на якій встановлені всі електронні компоненти. Найпростіша структурна схема електронного лічильника показана на малюнку 2:

Рис.2. Структурна схема електронного лічильника

 
Зупинимося на пристрої електронного лічильника більш докладно.

Основними його компонентами є: трансформатор струму, РКІ дисплей, джерело живлення електронної схеми, мікроконтролер, годинник реального часу, телеметричний вихід, супервізор, органи управління, оптичний порт (опціонально).
РКІ являє собою багаторозрядний буквено-цифровий індикатор і призначений для індикації режимів роботи, інформації про спожитої електроенергії, відображення дати і часу

Джерело живлення служить для отримання напруги живлення мікроконтролера та інших елементів електронної схеми. Безпосередньо з джерелом пов'язаний супервізор. Супервізор формує сигнал скидання для мікроконтролера при включенні і відключенні живлення, а також стежить за змінами вхідної напруги.

Годинник реального часу призначені для відліку поточного часу і дати. У деяких електролічильника дані функції покладаються на мікроконтролер, однак для зменшення його завантаження, як правило, використовують окрему мікросхему, наприклад, DS1307N. Використання окремої мікросхеми дозволяє вивільнити потужності мікроконтролера і спрямувати їх на виконання більш відповідальних завдань.

Телеметричний вихід служить для підключення до системи АСКОЕ або безпосередньо до комп'ютера (як правило, через перетворювач інтерфейсу RS485/RS232). Оптичний порт, який є не у всіх електролічильника, дозволяє знімати інформацію безпосередньо з електролічильника і в деяких випадках є для їх програмування (параметризації).

Серцем електронного електролічильника є мікроконтролер, на який покладено виконання практично всіх функцій. Він є перетворювач АЦП (перетворює вхідний сигнал з трансформатора струму в цифровий вигляд, виробляє його математичну обробку та видає результат на цифровий дисплей. Мікроконтролер також приймає команди від органів управління і управляє інтерфейсними виходами. Можливості, якими володіє мікроконтролер, повторюся, залежать від його програмного забезпечення (ПО). Тому різноманітність сервісних функцій і завдань залежить від того, яке технічне завдання було поставлено перед програмістом. В даний час розвиток електронних лічильників йде в основному в плані додавання «наворотів», різні виробники додають все нові функції, наприклад, деякі пристрої можуть вести контроль стану живильної мережі з передачею цієї інформації в диспетчерські центри і т. д.

Досить часто в електролічильник вводять функцію обмеження потужності. У цьому випадку, при перевищенні споживаної потужності, електролічильник відключає споживача від мережі. Для управління подачею напруги, всередину електролічильника встановлюють контактор на відповідний струм. Так само відключення можливо, якщо споживач перевищив відведений йому ліміт електроенергії або ж закінчилася передплата за електроенергію.

Електронні лічильники після випуску проходять заводську параметризацію, де встановлюються стандартні варіанти тарифікації. Перед установкою на конкретний об'єкт, вони проходять в обов'язковому порядку параметризацію в лабораторії АСКОЕ Енергозбуту, де в електролічильнику встановлюються параметри у відповідності з проектною документацією та вноситься пароль захисту від несанкціонованого доступу.

В якості конкретного прикладу розглянемо внутрішнє пристрій електронного лічильника з інтерфейсом RS485. На його передній панелі розміщені РІДКОКРИСТАЛІЧНИЙ індикатор і кнопка «Вибір». Друга кнопка «Установка» знаходиться під пломбируемой організацією Енергозбуту клемної колодкою і користувачеві доступ до неї неможливий. На індикаторі відображаються всі поточні показання, дата, час, сума за тарифними зонами, споживана потужність.

Рис.3. Пристрій електронного лічильника

Цифрою 1 позначений рідкокристалічний буквено-цифровий індикатор. В даній моделі встановлений РКІ 0802А Winstar. Він дозволяє формувати два рядки по вісім символів в кожній. Кожен символ являє собою знакоместо 5*8 пікселів, завдяки чому на екрані відображаються як цифри, так і літери. Мікроконтролер АТ89Ѕ53 позначений цифрою 2. На знімку видно лише його частина, т. к. він розміщений під РКІ. Мікроконтролер керує обробкою всієї інформації і виводить свідчення на РКІ. Так само в його входів підключені кнопки 7 для управління налаштуваннями електролічильника. Трансформатор струму позначений цифрою 3. Первинна обмотка його представляє замкнуте виток дроту перетином 4 мм, Трансформатор напруги, який служить для отримання живлячих напруг електронної схеми, позначений цифрою 6. Що б при відключенні електролічильника вся інформація в ньому зберігалася, використовується резервне джерело живлення. У його ролі виступає літієвий елемент напругою 3В. На схемі він позначений цифрою 4. Літієвий джерело при відключенні мережевого живлення підтримує роботу мікросхеми реального часу і дати - DS1307N (позначений цифрою 5). Призначення входів/виходів електролічильника – 8 – телеметричний вихід RS485, 9 - вхід генератора, 10 – вихід на навантаження (фазні дроти), 11 - вихід генератора, 12-вихід на навантаження (нульові дроти). Оптичний порт і контактор для обмеження спожитої потужності, в даному електролічильнику відсутня.

Зупинимося на основних параметрах електролічильників.

Номінальна напруга і номінальний струм у трифазних лічильників вказується у вигляді добутку числа фаз на номінальні значення напруги і струму, причому напруга мається на увазі лінійне, наприклад: 3*5 ; 3*380 Ст. В трифазних чотирипровідних лічильників вказується лінійні та фазні напруги, відокремлюються одна від одної косою рискою, наприклад: 3*5; 3*380/220 В. У трансформаторних лічильників зазначаються номінальні коефіцієнти трансформації: 3*6000/100 В; 3*200/5 А. На лицьових панелях лічильників прямого включення, крім номінального струму вказується значення максимального струму (зазвичай в дужках): 5-20 А або 5(20) А.

Чутливість - визначається найменшим значенням струму , виражене у відсотках до номінального, при номінальній напрузі і cos f=1, який викликає обертання диска без зупинки. При цьому допускається одночасне переміщення не більше двох роликів рахункового механізму. Поріг чутливості на повинен перевищувати: 0.3 % для лічильників класу точності 0.5; 0.4 % для класу точності 1.0; 0.46 % для однофазних лічильників класу точності 2.0; 0.5 % для трифазних лічильників класів точності 1.5 2.0. Поріг чутливості лічильників класу точності 0.5, забезпечених стопором зворотного ходу, не повинен становити більше 0.4 % номінального струму.

Передавальним числом лічильника називають число оборотів його диска, відповідне одиниці вимірюваної енергії. Передаточне число вказується на лицьовій панелі лічильника написом, наприклад: 1 kWh=1280 обертів диска.

Постійна лічильника показує кількість одиниць електроенергії, яке електролічильник враховує за один оборот диска. Прийнято визначати постійну лічильника як кількість ватів-секунд, що припадають на один оборот диска. Постійна лічильника дорівнює 36000000 поділена на передаточне число лічильника.

На практиці в силу ряду причин, специфічних для лічильників певного типу, а іноді і випадкових факторів, лічильник фактично враховує значення енергії відмінне від того значення, яке він повинен був врахувати. Це і є абсолютна похибка лічильника і виражається вона в тих же величинах, що і вимірювана, тобто кВт.ч. Відношення абсолютної похибки лічильника до дійсному значенню вимірюваної енергії, називається відносною похибкою лічильника. Вимірюється вона в відсотках.

Найбільша допустима відносна похибка, виражена у відсотках, називається класом точності. У відповідності з ГОСТ лічильники активної енергії повинні виготовлятися класів точності: 0.5, 1.0, 2.0 і 2.5. Лічильники реактивної енергії - 1.5, 2.0 і 3.0. Клас точності лічильника вказується на його лицьовій панелі у вигляді числа, укладеного в гурток. Слід врахувати, що клас точності встановлюється для нормальних умов роботи лічильника, а саме:
• пряме чергування фаз
• рівномірність і симетричність навантаження
• синусоидальность струму і напруги
• номінальна частота (50 Гц і 0.5%)
• номінальна напруга ( відхилення до 1%)
• номінальна навантаження
• косинуса або синуса кута між струмом і напругою (повинен дорівнювати 1(для лічильників активної або реактивної енергії відповідно))
• температура навколишнього повітря
• відсутність зовнішніх магнітних полів (не більш 0.5 мТл)
• вертикальне розташування лічильника (від вертикалі не більш 1%)

Розглянемо основні схеми вмикання однофазних та трифазних електролічильників. Відразу хочемо відзначити, що схеми включення індукційних і електронних електролічильників абсолютно ідентичні. Посадочні отвори для кріплення обох видів електролічильників теж повинні бути абсолютно однакові, проте деякі виробники не завжди дотримуються цієї вимоги, тому іноді можуть виникнути проблеми з установкою електронного електролічильника замість індукційного саме в плані кріплення на панелі.

Затискачі струмових обмоток електролічильників позначаються буквами Г (генератор) і Н (навантаження). При цьому генераторний затискач відповідає початку обмотки, а навантажувальний - її кінця. При підключенні лічильника необхідно стежити за тим, щоб струм через струмові обмотки проходив від їх початків до кінців. Для цього проводу з боку джерела живлення повинні підключатися до генераторним затискачів (затискачів Г) обмоток, а дроти, що відходять від лічильника в сторону навантаження, повинні бути підключені до навантажувальних затискачів (затискачів Н). Для лічильників, що включаються з вимірювальними трансформаторами, повинна враховуватися полярність як трансформаторів струму (ТТ), так і трансформаторів напруги (ТН). Це особливо важливо для трифазних лічильників, що мають складні схеми включення, коли неправильна полярність вимірювальних трансформаторів не завжди відразу виявляється на працюючому лічильнику. Якщо лічильник включається через ТТ, то до початку струмового обмотки підключається провід від того затискача вторинної обмотки ТТ, який однополярен з висновком первинної обмотки, підключеним з боку джерела живлення. При цьому включення напрям струму струмового обмотці буде таким же, як і при безпосередньому включенні. Для трифазних лічильників вхідні затиски ланцюгів напруги, однополярні з генераторними затискачами струмових обмоток, позначаються цифрами 1, 2, 3. Тим самим визначається спеціальний порядок проходження фаз 1-2-3 при підключенні лічильників.

На малюнку 4изображены принципові схеми включення однофазного лічильника активної енергії. Перша схема (а) – безпосереднього включення – є найбільш поширеною. Іноді, однофазний електролічильник включають і полукосвенно – з використанням трансформатора струму (б).

Рис. 4. Схеми включення однофазного лічильника активної енергії: а - при безпосередньому включенні; б - при полукосвенном включенні.

Найбільш поширеними для трифазних електролічильників є схеми безпосереднього (рис.5) і полукосвенного (рис.6) включення в четырехпроводную мережу:

Рис. 5. Схема безпосереднього включення трифазного лічильника активної енергії.

Рис. 6. Схема полукосвенного включення трифазного лічильника активної енергії.

При полукосвенном включення використовують трансформатори струму (ТТ). Вибір ТТ проводять виходячи із споживаної потужності. Промисловістю випускаються трансформатори струму з різним коефіцієнтом трансформації – 50/5, 100/5 .... 400/5 і т. д.

Крім полукосвенной схеми, часто застосовується і схема непрямого включення трифазних електролічильників. При цій схемі використовують не тільки трансформатори струму, але і трансформатори напруги (ТН). На малюнку 7 зображена схема включення з трьома однофазними ТН в трехпроводную мережа, первинні та вторинні обмотки яких з'єднані в зірку. При цьому загальна точка вторинних обмоток в цілях безпеки заземлюється. Це ж відноситься і до вторинних обмоток ТТ. Тут необхідно звернути увагу на наявність обов'язкової зв'язку нульового провідника мережі з нульовим зажимом лічильника, т. к. відсутність такого зв'язку може викликати додаткову похибку при обліку енергії в мережах з несиметрією напруг.

Рис. 7. Схема непрямого включення трифазного лічильника активної енергії в трехпроводную мережу.

Крім трьохелементної трифазних електролічильників, використовують та двоелементні. Принципові схеми включення трифазного двухэлементного лічильника активної енергії типу САЗ (САЗУ) наведені на рисунку 8. Тут особливо відзначимо, що до затискача з цифрою 2 обов'язково підключається середня фаза, тобто та фаза, струм якої до лічильника не підводиться. При включенні лічильника з ТН затискач цієї фази заземлюється. На схемі заземлені затискачі з боку джерела живлення (тобто затискачі І1 ТТ), але можна було б заземлювати затискачі і з боку навантаження. Лічильники типу САЗ застосовуються головним чином з вимірювальними трансформаторами (НТМИ), і тому наведена схема є основною при обліку активної енергії в електричних мережах 6 кВ та вище.

Рис. 8. Схема полукосвенного включення трифазного двухэлементного лічильника активної енергії в трехпроводную мережу.

Необхідно відзначити такий момент. Робоча напруга індукційних електролічильників, що включаються за схемою безпосереднього і полукосвенного включення, одно 220/380 Ст. В схемах непрямого включення, тобто з трансформаторами напруги, застосовують електролічильники на робоче напруга 100 Ст. Деякі електронні електролічильники мають діапазон вхідної напруги 100-400, що теоретично дозволяє використовувати їх в схемах з будь-яким типом живлення.

При монтажі обліків електроенергії за схемою полукосвенного або непрямого включення, дуже велике значення має правильне чергування фаз. Для визначення чергування фаз застосовують різні прилади, наприклад Е-117 "Фаза-Н".

Досить часто, разом з індукційними електролічильниками активної енергії, застосовують електролічильники реактивної енергії. На малюнку 9 наведено схеми полукосвснного включення лічильників в четырехпроводную мережа (380/220 В). Ця схема вимагає для монтажу меншої кількості проводу або контрольного кабелю. При її складанні значно зменшується ризик неправильного включення лічильників, так як виключається розбіжність фаз (А, В, С) струму і напруги. Перевірити правильність схеми можна спрощеними способами без зняття векторної діаграми. Для цього достатнім є вимірювання фазних напруг, визначення порядку проходження фаз і перевірка правильності включення струмових ланцюгів з допомогою почергового виведення двох елементів лічильників з роботи і фіксацією при цьому правильного обертання диска.

Рис. 9. Схема полукосвенного включення трьохелементної лічильників активної і реактивної енергії в четырехпроводную мережу з суміщеними ланцюгами струму і напруги.

Недолік схеми полягає в тому, що перевірка правильності включення струмових ланцюгів викликає необхідність тричі відключати споживачів і приймати особливі заходи по техніці безпеки при виробництві робіт, так як вторинні кола ТТ знаходяться під потенціалами фаз первинної мережі. Іншим серйозним недоліком розглянутої схеми є те, що необхідно заземлення вторинних обмоток вимірювальних трансформаторів. На відміну від попередньої схема на рисунку 10 має роздільні ланцюга струму і напруги, тому вона дозволяє проводити перевірку правильності включення лічильників та їх заміну без відключення споживачів, так як в цій схемі ланцюга напруги можуть бути від'єднані. Крім цього, в ній дотримані вимоги ПУЕ до заземлення вторинних обмоток ТТ.

Рис. 10. Схема полукосвенного включення трьохелементної лічильників активної і реактивної енергії в четырехпроводную мережу з окремими ланцюгами струму і напруги.

І, насамкінець, розглянемо схему непрямого включення двохелементних електролічильників активної і реактивної енергії в трехпроводную мережу понад 1 кВ. Принципова схема включення даного наведена на рисунку 11.

Рис. 11. Схема непрямого включення двохелементних лічильників активної і реактивної енергії в трехпроводную мережу понад 1 кВ.

В даній схемі в якості лічильника реактивної енергії прийнятий двухэлементный електролічильник з розділеними послідовними обмотками. Так як в середній фазі мережі відсутня ТТ, то замість струму Ib до відповідних струмовим обмотках цього лічильника підведена геометрична сума струмів Ia +Ic рівна - Id. На малюнку була показана схема включення з використанням трифазного ТН типу НТМИ. На практиці може застосовуватися трифазний ТН і з заземленням вторинної обмотки фази Ст. Замість трифазного ТН також можуть застосовуватися два однофазних ТН, включених за схемою відкритого трикутника.

Як правило, схема включення лічильника зазвичай нанесена на кришці клемної коробки. Однак, в умовах експлуатації, кришка може виявитися знятої з лічильника іншого типу. Тому необхідно завжди переконатися в достовірності схеми шляхом її звірки з типовою схемою і з розміткою затискачів. Монтаж ланцюгів напруги електролічильника полукосвенного і непрямого включення повинен виконуватися у відповідності з ПУЕ - мідним проводом перерізом не менше 1,5 мм2, а струмових ланцюгів – перерізом не менше 2,5 мм2. При монтажі електролічильників безпосереднього ввімкнення, монтаж повинен бути виконаний проводом, розрахованим на відповідний струм.

Спроби створення АСКОЕ (автоматизованої системи контролю обліку електроенергії) пов'язані з появою у відносно доступних мікропроцесорних пристроїв, однак дорожнеча останніх робила системи обліку доступними тільки великим промисловим підприємствам. Розробку АСКОЕ вели цілі НДІ. Рішення завдання передбачало:
• оснащення індукційних лічильників електричної енергії датчиками обертів;
• створення пристроїв, здатних вести підрахунок імпульсів надходять і передавати отриманий результат в ЕОМ;
• накопичення в ЕОМ результатів підрахунку і формування звітних документів. Перші системи обліку були дуже дорогими, ненадійними і малоінформативними комплексами, але вони дозволили сформувати базу для створення АСКОЕ наступних поколінь.

Переломним етапом у розвитку АСКОЕ стала поява персональних комп'ютерів і створення електронних електролічильників. Ще більший імпульс розвитку систем автоматизованого обліку додало повсюдне впровадження стільникового зв'язку, що дозволило створити бездротові системи, так як питання організації каналів зв'язку був одним з основних у даному напрямку.

Основне призначення системи АСКОЕ в розумних інтервалах часу зібрати в центрах управління всі дані про потоки електроенергії на всіх рівнях напруги і обробити отримані дані таким чином, щоб забезпечити складання звітів за спожиту або відпущену електроенергію (потужність), проаналізувати і побудувати прогнози щодо споживання (генерації), виконати аналіз вартісних показників і, нарешті, найважливіше - провести розрахунки за електричну енергію.

Для організації системи АСКОЕ необхідно:
• У точках обліку енергії встановити високоточні засоби обліку - електронні лічильники
• Цифрові сигнали передати в так звані «суматори», забезпечені пам'яттю.
• Створити систему зв'язку (як правило, останнім часом для цього використовують GSM – зв'язок), що забезпечує подальшу передачу інформації в місцеві (на підприємстві) і на верхні рівні – Енергозбут.
• Організувати і оснастити центри обробки інформації сучасними комп'ютерами та програмним забезпеченням.

Приклад найпростішої схеми організації АСКОЕ показаний на малюнку 1. В ній можна виділити кілька окремих основних рівнів:

Рис. 1. Схема АСКОЕ

1. Перший рівень – це рівень збору інформації. Елементами цього рівня є електролічильники і різні пристрої, що вимірюють параметри системи. В якості таких пристроїв можуть застосовуватися різні датчики, що мають вихід для підключення інтерфейсу RS-485, так і датчики, підключені до системи через спеціальні аналого-цифрові перетворювачі. Необхідно звернути увагу на те, що можливо використовувати не тільки електронні електролічильники, але і звичайні індукційні, обладнані перетворювачами кількості обертів диска в електричні імпульси.

У системах АСКОЕ для з'єднання датчиків з контролерами застосовують інтерфейс RS-485. Вхідний опір приймача інформаційного сигналу по лінії інтерфейсу RS-485 звичайно складає 12 кОм. Так як потужність передавача обмежена, це створює обмеження на кількість приймачів, підключених до лінії. Згідно специфікації інтерфейсу RS-485 з урахуванням узгоджувальних резисторів приймач може вести до 32 датчиків.

2. Другий рівень – це сполучний рівень. На цьому рівні знаходяться різні контролери необхідні для транспортування сигналу. У схемі АСКОЕ представленої на рисунку 9 елементом другого рівня є перетворювач, який перетворює електронний сигнал з лінії інтерфейсу RS-485 на лінію інтерфейсу RS-232, це необхідно для зчитування даних комп'ютером або керуючим контролером. У разі якщо необхідне підключення до 32 датчиків, тоді у схемі на цьому рівні з'являється пристрої, звані концентратори. На малюнку 2 показана схема побудови системи АСКОЕ для кількості датчиків від 1 до 247шт:

Рис. 2. Схема АСКОЕ з застосуванням концентраторів

3. Третій рівень – це рівень збору, аналізу і зберігання даних. Елементом цього рівня є комп'ютер, контролер або сервер. Основним вимога до обладнання цього рівня є наявність спеціалізованого програмного забезпечення для налаштування елементів системи.

Схеми, наведені вище, володіють загальною ознакою – якщо Ви подивіться уважно на них, то побачите, що після перетворювача інтерфейсу RS-485 на лінію інтерфейсу RS-232 відразу включений персональний комп'ютер, оснащений спеціальним програмним забезпеченням, куди стікається інформація зі всіх приладів обліку. Проблема тут в тому, що максимальна довжина лінії інтерфейсу RS 485 – 1200 м, а максимальна довжина лінії інтерфейсу RS 232 – 15 м. Означає, що відстань від перетворювача до комп'ютера не може перевищувати відстань. Відразу стає зрозумілим, що наведені схеми абсолютно не прийнятні в умовах побудови реально діючої системи АСКОЕ. Нам потрібно якимось чином «подовжити» інтерфейс RS 232 або перетворити його в який-небудь інший вид для передачі на великі відстані. Тут можливі наступні варіанти:

1. Використовувати телефонний модем і передавати інформацію по існуючим телефонним лініям зв'язку.
2. Використовувати GSM/GPRS модем і передавати інформацію через оператора мобільного зв'язку.
3. Використовувати радиомодемv, що працює на виділеній радіочастоті
4. Використовувати для передачі локальну мережу Ethernet (LAN)

Використання телефонної лінії є «морально застарілими» варіантом. На існуючих у нас лініях ТЛОП (телефонні лінії загального користування) важко отримати прийнятну швидкість передачі. Правда, останнім часом ситуація змінюється, повсюдно використовується оптичне волокно, але «проблема останньої милі» все одно залишається – до кожного обліку оптоволокно не підведеш.

Застосування локальної мережі Ethernet хоча і дозволяє організувати швидкість передачі даних до 100 МБ/с, проте вимагає прокладання додаткових комунікацій, так і дальність передачі інформації теж має обмеження.

Радіомодеми є непоганим варіантом, однак мають обмеження по дальності передачі. Крім того, для їх роботи необхідно виділення певної радіочастоти.

В даний час найбільш оптимальним і доступним варіантом є використання GPRS модему для передачі інформації по каналах GSM зв'язку. Пояснюється це тим, що мобільні оператори на сьогоднішній день покрили своїми базовими станціями територію Республіки Білорусь (та й будь-якої іншої держави) і практично в будь-якій точці можна отримати стійкий сигнал. Крім того, в операторів існують спеціальні тарифи для передачі даних, які значно дешевше тарифів на голосовий трафік.

Зараз широке розповсюдження отримує передача інформації від електролічильників допомогою PLC-модемів. Основною характеристикою цих пристроїв є надзвичайно низький рівень енергоспоживання, а також виняткова стійкість по відношенню до перешкод і загасання сигналу на лінії. В якості каналу інформації при використанні даних модемів, застосовується безпосередньо сама силова мережа 220 або 380 Ст. Прикладом електролічильників з вбудованими PLC-модемами можуть служити прилади обліку електроенергії «Меркурій».

На сьогоднішній день практично всі електронні електролічильники обладнані інтерфейсом для включення в систему АСКОЕ. Навіть ті, які не мають цієї функції, можуть оснащуватися оптичним портом для локального зняття показань безпосередньо на місці встановлення електролічильника шляхом зчитування інформації в персональний комп'ютер.