Счетчики электрической энергии многофункциональные СЭТ-4ТМ.03М, СЭТ-4ТМ.02М, 36697-12

Назначение

Счетчики электрической энергии многофункциональные СЭТ-4ТМ.03М, СЭТ-4ТМ.02М (далее - счетчики) предназначены для измерения активной и реактивной энергии (в том числе и с учетом потерь), ведения массивов профиля мощности нагрузки с программируемым временем интегрирования (в том числе и с учетом потерь), фиксации максимумов мощности, измерения параметров трехфазной сети и параметров качества электрической энергии.

Счетчики имеют интерфейсы связи и предназначены для работы, как автономно, так и в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АИИС КУЭ) и в составе автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ).

Счетчики могут применяться как средство коммерческого или технического учета электрической энергии на предприятиях промышленности и в энергосистемах, осуществлять учет потоков мощности в энергосистемах и межсистемных перетоков.

Описание

1 Принцип действия

Счетчики являются измерительными приборами, построенными по принципу цифровой обработки входных аналоговых сигналов. Управление процессом измерения и всеми функциональными узлами счетчика осуществляется высокопроизводительным микроконтроллером (МК), который реализует алгоритмы в соответствии со специализированной программой, помещенной в его внутреннюю память программ. Управление узлами производится через аппаратно-программные интерфейсы, реализованные на портах ввода/вывода МК.

Измерительная часть счетчиков выполнена на основе многоканального, шестнадцатиразрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП). АЦП осуществляет выборки мгновенных значений величин напряжения и тока параллельно по шести каналам измерения, преобразование их в цифровой код и передачу по скоростному последовательному каналу микроконтроллеру.

Микроконтроллер, по выборкам мгновенных значений напряжения и тока, производит вычисление усредненных на интервале фиксированного измерительного окна значений активной мощности, среднеквадратических значений напряжения и тока в каждой фазе, производит их коррекцию по амплитуде, фазе и температуре.

По вычисленным значениям активной мощности, напряжения и тока вычисляются полная, реактивная мощности, активная и реактивная мощности потерь в каждой фазе.

Измерение частоты сети производится посредством измерения периода фазного напряжения одной из фаз.

Вычисление перечисленных ниже параметров производится с использованием прямоугольного измерительного окна, синхронного с частотой сети:

-    коэффициентов искажения синусоидальности кривой фазных (межфазных) напряжений и токов;

-    коэффициентов несимметрии напряжений и токов по нулевой и обратной последовательностям (по первой гармонике сети).

Вычисления средних значений активной, реактивной и полной мощности, среднеквадратических значений напряжений и токов в каждой фазе производится по следующим формулам:

n-1

I Ui • Ii • Wi

i=0_

n

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

P :

для активном мощности для напряжения для тока

для полной мощности для реактивной мощности где

n-1

I Ui2

i=0

Wi

U :

n

n-1

I Ii2

i=0

Wi

1 i

S = U • I

Q =

n

S - P

Ui, Ii - выборки мгновенных значений напряжения и тока;

Wi - весовые коэффициенты измерительного окна; n - число выборок на интервале измерительного окна.

Вычисление активной и реактивной мощности потерь в каждой фазе производится по следующим формулам:

2

I2

2

U

(6)

Ph =

Pn

I н

н

U

н

2

2

(7)

•Q

Q г

Qr

+

+

U

н

н

н

-    среднеквадратическое значение тока (формула 3);

-    среднеквадратическое значение фазного напряжения (формула 2);

-    номинальная активная мощность потерь в линии электропередачи;

-    номинальная активная мощность нагрузочных потерь в силовом транс- номинальная активная мощность потерь холостого хода в силовом

-    номинальная реактивная мощность потерь в линии электропередачи;

-    номинальная реактивная мощность нагрузочных потерь в силовом

-    номинальная реактивная мощность потерь холостого хода в силовом

тарифа или время окончания интервала интегрирования мощности для массива профиля, определяемое по встроенным энергонезависимым часам реального времени.

Таблица 1

При учете потерь импульсы телеметрии формируются с учетом мощности потерь РЕ=Р±Рп (формулы (1), (6)), 0^=0±0п (формулы (5), (7)), подсчитываются контроллером и отдельно сохраняются в регистрах текущих значений энергии и профиля мощности с учетом потерь по каждому виду энергии (мощности) и направлению до свершения события. Знак учета потерь является конфигурационным параметром счетчика и зависит от расположения точки учета и точки измерения.

2 Варианты исполнения

В модельный ряд счетчиков входят счетчики, отличающиеся классом точности, номинальными напряжениями, номинальными токами, количеством интерфейсов связи, наличием резервного источника питания. Варианты исполнения счетчиков приведены в таблице 2.

Запись счетчика при его заказе и в конструкторской документации другой продукции должна состоять из наименования счетчика, условного обозначения варианта исполнения счетчика и номера технических условий.

Пример записи счётчика - «Счётчик электрической энергии многофункциональный СЭТ-4ТМ.0ХМ.ХХ ИЛГШ.411152.145ТУ». Где ХМ.ХХ - вариант исполнения счетчика в соответствии с таблицей 2.

Счетчики СЭТ-4ТМ.02М и СЭТ-4ТМ.03М отличаются только количеством интерфейсов связи. У СЭТ-4ТМ.02М один интерфейс RS-485 и оптопорт, у СЭТ-4ТМ.03М два интерфейса RS-485 и оптопорт. Все интерфейсы независимые, равноприоритетные и изолированные.

Счетчики предназначены для многотарифного учета активной и реактивной электрической энергии в двух направлениях и четырехквадрантной реактивной энергии (8 каналов учета) в трех и четырехпроводных сетях переменного тока с напряжением 3х(57,7-115)/(100-200) В или 3х(120-230)/(208-400) В, частотой (50 ± 2,5) Гц, номинальным (максимальным) током 1 (2) А или 5 (10) А.

Двунаправленные счетчики могут конфигурироваться для работы в однонаправленном многотарифном режиме (пять каналов учета) и учитывать:

-    активную энергию прямого и обратного направления, как активную энергию прямого направления (учет по модулю не зависимо от направления тока в каждой фазе сети);

-    реактивную энергию первого и третьего квадранта, как реактивную энергию прямого направления и реактивную энергию первого квадранта (индуктивная нагрузка);

-    реактивную энергию четвертого и второго квадранта, как реактивную энергию обратного направления и реактивную энергию четвертого квадранта (емкостная нагрузка).

Подключение счетчиков к сети производится через измерительные трансформаторы напряжения и тока. Счетчики с номинальным напряжением 3*(57,7-115)/(100-200) В могут использоваться на подключениях с номинальными фазными напряжениями из ряда: 57,7, 63,5, 100, 110, 115 В. Счетчики с номинальным напряжением 3*(120-230)/(208-400) В могут использоваться как с измерительными трансформаторами напряжения, так и без них на подключениях с номинальными фазными напряжениями из ряда: 120, 127, 173, 190, 200, 220, 230 В.

3 Тарификация и архивы учтенной энергии

Счетчики ведут многотарифный учет энергии (без учета потерь) в восьми тарифных зонах, по восьми типам дней в двенадцати сезонах. Дискрет тарифной зоны составляет 10 минут. Чередование тарифных зон в сутках ограничено числом десятиминутных интервалов в сутках и составляет 144 интервала. Тарификатор счетчиков использует расписание праздничных дней и список перенесенных дней. Счетчики ведут бестарифный учет активной и реактивной энергии с учетом потерь в линии электропередачи и силовом трансформаторе.

Счетчики ведут архивы тарифицированной учтенной энергии и не тарифицированной энергии с учетом потерь (активной, реактивной прямого и обратного направления и четырехквадрантной реактивной энергии):

-    всего от сброса (нарастающий итог);

-    за текущие и предыдущие сутки;

-    на начало текущих и предыдущих суток;

-    за каждые предыдущие календарные сутки глубиной до 30 дней;

-    на начало каждых предыдущих календарных суток глубиной до 30 дней;

-    за текущий месяц и двенадцать предыдущих месяцев;

-    на начало текущего месяца и двенадцати предыдущих месяцев;

-    за текущий и предыдущий год;

-    на начало текущего и предыдущего года.

4    Профили мощности нагрузки

Счетчики ведут три четырехканальных независимых массива профиля мощности с программируемым временем интегрирования от 1 до 60 минут для активной и реактивной мощности прямого и обратного направления (четыре канала). Если счетчики используются на подключениях с номинальными напряжениями 3^(100-115/173-200) В, то время интегрирования может программироваться только в диапазоне от 1 до 30 минут.

Каждый массив профиля мощности может конфигурироваться для ведения профиля мощности нагрузки с учетом активных и реактивных потерь в линии электропередачи и силовом трансформаторе со временем интегрирования от 1 до 30 минут.

Глубина хранения каждого массива профиля, при времени интегрирования 30 минут, составляет 114 суток (3,7 месяца).

5    Регистрация максимумов мощности нагрузки

Счетчики могут использоваться как регистраторы максимумов мощности (активной, реактивной, прямого и обратного направления) по каждому массиву профиля мощности с использованием двенадцатисезонного расписания утренних и вечерних максимумов.

Максимумы мощности фиксируются в архивах счетчика:

-    от сброса (ручной сброс или сброс по интерфейсному запросу):

-    за текущий и каждый из двенадцати предыдущих месяцев.

В архивах максимумов фиксируется значение максимума мощности и время, соответствующее окончанию интервала интегрирования мощности соответствующего массива профиля.

Если массив профиля мощности сконфигурирован для мощности с учетом потерь, то в архивах максимумов фиксируется максимальная мощность с учетом потерь.

6    Измерение параметров сети и показателей качества электрической энергии

Счетчики измеряют мгновенные значения (время интегрирования от 0,2 до 5 секунд) физических величин, характеризующих трехфазную электрическую сеть, и могут использоваться как датчики или измерители параметров, приведенных в таблице 3.

Счетчики всех вариантов исполнения, не зависимо от конфигурации, работают как четырехквадрантные измерители с учетом направления и угла сдвига фаз между током и напряжением в каждой фазе сети и могут использоваться для оценки правильности подключения счетчика. Мгновенные мощности трехфазных измерений определяются с учетом конфигурации, как описано в п. 1.

Счетчики могут использоваться как измерители показателей качества электрической энергии согласно ГОСТ 13109-97 по параметрам установившегося отклонения фазных (меж-фазных, прямой последовательности) напряжений и частоты сети.

7 Испытательные выходы и цифровые входы

В счетчиках функционируют четыре изолированных испытательных выхода основного передающего устройства. Каждый испытательный выход может конфигурироваться:

-    для формирования импульсов телеметрии одного из каналов учета энергии (активной, реактивной, прямого и обратного направления, и четырехквадрантной реактивной, в том числе и с учетом потерь);

-    для формирования статических сигналов индикации превышения программируемого порога мощности (активной, реактивной, прямого и обратного направления);

-    для формирования сигналов телеуправления;

-    для проверки точности хода встроенных часов реального времени (только канал 0).

В счетчиках функционируют два цифровых входа, которые могут конфигурироваться:

-    для управления режимом поверки (только первый цифровой вход).

-    для счета нарастающим итогом количества импульсов, поступающих от внешних устройств (по переднему, заднему фронту или обоим фронтам);

-    как вход телесигнализации.

8    Журналы

Счетчики ведут журналы событий, журналы показателей качества электрической энергии, журналы превышения порога мощности и статусный журнал.

В журналах событий фиксируются времена начала/окончания следующих событий:

-    время выключения/включения счетчика;

-    время включения/выключения резервного источника питания;

-    время выключения/включения фазы 1, фазы 2, фазы 3;

-    время открытия/закрытия защитной крышки;

-    время изменения коэффициентов трансформации

-    время коррекции времени и даты;

-    время коррекции тарифного расписания;

-    время коррекции расписания праздничных дней;

-    время коррекции списка перенесенных дней;

-    время коррекции расписания утренних и вечерних максимумов мощности;

-    время последнего программирования;

-    время и количество перепрограммированных параметров;

-    время изменения состояния входов телесигнализации;

-    время инициализации счетчика;

-    время сброса показаний (учтенной энергии);

-    время инициализации первого, второго и третьего массива профиля мощности;

-    время сброса максимумов мощности по первому, второму и третьему массиву профиля;

-    время и количество попыток несанкционированного доступа к данным;

-    время и количество измененных параметров измерителя качества;

-    время и количество измененных параметров измерителя потерь.

Все перечисленные журналы имеют глубину хранения по 10 записей.

В журналах показателей качества электроэнергии фиксируются времена выхода/возврата за установленные верхнюю/нижнюю нормально/предельно допустимую границу:

-    отклонения напряжений: фазных, межфазных, прямой последовательности;

-    частоты сети;

-    коэффициентов несимметрии напряжения по нулевой и обратной последовательностям;

-    коэффициентов искажения синусоидальности кривой фазных и межфазных напряжений.

Глубина хранения каждого журнала выхода за нормально допустимые границы 20 записей, за предельно допустимые границы - 10 записей.

В журналах превышения порога мощности фиксируется время выхода/возврата за установленную границу среднего значения активной и реактивной мощности прямого и обратного направления из первого, второго или третьего массива профиля мощности. Глубина хранения журнала по каждой мощности 10 записей.

В статусном журнале фиксируется время и значение измененного слова состояния счетчика. Глубина хранения статусного журнала 10 записей.

9    Устройство индикации

Счетчики имеют жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) с подсветкой для отображения учтенной энергии и измеряемых величин и три кнопки управления режимами индикации.

Счетчики в режиме индикации основных параметров позволяют отображать на индикаторе:

-    учтенную активную и реактивную энергию прямого и обратного направления и четырехквадрантную реактивную энергию по каждому тарифу и сумме тарифов;

-    энергию с учетом потерь в линии передачи и силовом трансформаторе;

-    число импульсов от внешних датчиков по цифровому входу 1 и 2.

Все перечисленные выше данные сохраняются в архивах с возможностью просмотра на индикаторе:

-    всего от сброса показаний (нарастающий итог);

-    за текущий и предыдущий год;

-    за текущий и предыдущий месяц;

-    за текущие и предыдущие сутки;

-    на начало текущего года;

-    на начало текущего и предыдущего месяца;

-    на начало текущих и предыдущих суток.

Счетчики в режиме и индикации основных параметров, кроме перечисленных выше, отображают значения и время фиксации утренних и вечерних максимумов мощности по первому, второму и третьему массиву профиля мощности.

Счетчики в режиме индикации вспомогательных параметров позволяют отображать на индикаторе данные вспомогательных режимов измерения, приведенных в таблице 3, и кроме того, версию ПО счетчика и контрольную сумму метрологически значимой части ПО.

10    Интерфейсы связи

Счетчики СЭТ-4ТМ.03М имеют три равноприоритетных, независимых, гальванически изолированных интерфейса связи: два RS-485 и оптический интерфейс (ГОСТ Р МЭК 611072001).

Счетчики СЭТ-4ТМ.02М имеют два равноприоритетных, независимых, гальванически изолированных интерфейса связи: RS-485 и оптический интерфейс (ГОСТ Р МЭК 61107-2001).

Счетчики поддерживают ModBus-подобный, СЭТ-4ТМ.02-совместимый протокол и обеспечивают возможность дистанционного управления функциями, программирования (перепрограммирования) режимов и параметров и считывания параметров и данных измерений. Независимость портов связи и высокая производительность протокола обмена счетчика СЭТ-4ТМ.03М позволяет его использование в составе сразу двух систем: АИИС КУЭ и АСДУ.

Работа со счетчиками через интерфейсы связи может производиться с применением программного обеспечения «Конфигуратор СЭТ-4ТМ».

Доступ к параметрам и данным со стороны интерфейсов связи защищен паролями на чтение и программирование (два уровня доступа). Метрологические коэффициенты и заводские параметры защищены аппаратной перемычкой и не доступны без снятия пломб завода-изготовителя и нарушения оттиска поверительного клейма.

11    Защита от несанкционированного доступа

Для защиты от несанкционированного доступа в счетчике предусмотрена установка пломб ОТК завода-изготовителя и организации осуществляющей поверку счетчика.

После установки на объект счетчики должны пломбироваться пломбами обслуживающей организации.

Схема пломбирования счетчиков приведена на рисунке 1.

Кроме механического пломбирования в счетчике предусмотрено электронное пломбирование крышки зажимов. При этом факт и время вскрытия крышки зажимов фиксируется в соответствующем журнале событий счетчика.

Программное обеспечение (ПО) счетчиков имеет структуру с разделением на метрологически значимую и метрологически незначимую части. Каждая структурная часть исполняемого кода программы во внутренней памяти микроконтроллера защищается циклической контрольной суммой, которая непрерывно контролируется системой диагностики счетчиков.

Метрологические характеристики счетчиков напрямую зависят от калибровочных коэффициентов, которые записываются в память счетчиков на заводе-изготовителе на стадии калибровки. Калибровочные коэффициенты защищаются циклическими контрольными суммами, которые непрерывно контролируется системой диагностики счетчиков. Массивы калибровочных коэффициентов защищены аппаратной перемычкой защиты записи и не доступны для изменения без вскрытия счетчиков.

При обнаружении ошибок контрольных сумм (КС) системой диагностики устанавливаются флаги ошибок в слове состояния счетчиков с записью события в статусный журнал счетчиков и отображением сообщения об ошибке на экране ЖКИ:

-    Е-09 - ошибка КС программы;

-    Е-10 - ошибка КС массива калибровочных коэффициентов.

Идентификационные характеристики ПО счетчиков приведены в таблице 4.

Таблица 4

Уровень защиты А от непреднамеренных и преднамеренных изменений в соответствии с МИ 3286-2010.

Версия ПО счетчиков и цифровой идентификатор ПО могут отображаться на табло ЖКИ в кольце индикации вспомогательных параметров.

Электронная

пломба

Технические характеристики

Метрологические и технические характеристики приведены в таблице 5. Таблица 5

Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения, %:

-    активной мощности (прямого и обратного направления при активной, индуктивной и емкостной нагрузках в зависимости от класса точности 0,2S или 0,5S), 5p

-    реактивной мощности (прямого и обратного направления при активной, индуктивной и емкостной нагрузках в зависимости от класса точности 0,5 или 1), Sq

-    полной мощности, Ss

-    напряжения (фазного, межфазного, прямой последовательности и их усредненных значений)

-    тока

±0,2 или ±0,5 при 0,05!ном < I < Шакс, cosj=1;

±0,3 или ±0,6 при 0,05!ном < I < Iмакс, cosj=0,5; ±0,4 или ±1,0 при 0,0Пном < I < 0,05Iном, cosj=1; ±0,5 или ±1,0 при 0,02!ном < I < 0,05Iном, cosj=0,5; ±0,5 или ±1,0 при 0,05!ном < I < Iмакс, cosj=0,25 ±0,5 или ±1,0 при 0,05!ном < I < Iмакс, sinj=1;

±0,6 или ±1,0 при 0,05!ном < I < Iмакс, sinj=0,5; ±1,0 или ±1,5 при 0,0Пном < I < 0,05Iном, sinj=1; ±1,0 или ±1,5 при 0,02!ном < I < 0,05Iном, sinj=0,5; ±1,0 или ±1,5 при 0,05!ном < I < Iмакс sinj=0,25;

Ss = Sq (аналогично реактивной мощности);

Su = ±0,4 в диапазоне от 0,8Цном до 1,15Ином;

SI = ±0,4 при !ном < I < Iмакс;

а н Л1

*ном - 1 Ix

Si = ±

0,4 + 0,02

при 0,0Пном < I < !ном;

-    частоты и ее усредненного значения

-    коэффициента активной мощности

-    мощности активных потерь

-    мощности реактивных потерь

-    активной энергии и мощности с учетом потерь (прямого и обратного направления)

-    реактивной энергии и мощности с учетом потерь (прямого и обратного направления)_

±0,05 в диапазоне от 47,5 до 52,5 Гц; 5kp = 5p+5s;

SPп = 2dI + 2du;

SQП = 2dI + 4du;

Рп

Р

S

+ s

P± Pn

Рп

Р ± Рп

Р ± Рп

Q п

Q

+ s

Qп

Q ± Q п

Q ± Q п

Средний температурный коэффициент в диапазоне температур от минус 40 до плюс 60 °С (в зависимости от класса точности), %/К, при измерении:

активной энергии и мощности

- реактивной энергии и мощности

0,01 или 0,03 при 0,05!ном < I < Iмакс, cosj=1; 0,02 или 0,05 при 0,05!ном < I < Iмакс, cosj=0,5;

0,03 или 0,05 при 0,05!ном < I < Iмакс, sinj=1; 0,05 или 0,07 при 0,05!ном < I < Iмакс, sinj=0,5

- Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерения частоты, напряжения и тока в диапазоне температур от минус 40 до плюс 60 °С, %

Stfl = 0,05Sд(t - 1н), где Sд - пределы допускаемой основной погрешности измеряемой величины, t -температура рабочих условий, ta - температура нормальных условий_

- Точность хода встроенных часов в нормальных условиях во включенном и выключенном состоянии, с/сут, лучше

Знак утверждения типа

наносится на панели счетчиков методом офсетной печати. В эксплуатационной документации на титульных листах знак утверждения типа наносится типографским способом.

Комплектность

Поверка

осуществляется по документу «Счетчики электрической энергии многофункциональные СЭТ-4ТМ.03М, СЭТ-4ТМ.02М. Руководство по эксплуатации. Часть 2. Методика поверки» ИЛГШ.411152.145РЭ1, утвержденному руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Нижегородский ЦСМ» «04» мая 2012 г.

Перечень эталонов, применяемых при поверке:

Программируемый трехфазный источник фиктивной мощности МК7006:

-    диапазон напряжений (40-276) В;

-    диапазон токов (0,001-10) А.

Эталонный трехфазный ваттметр-счетчик ЦЭ7008:

-    погрешность измерения активной энергии ±0,05 %;

-    погрешность измерения реактивной энергии ±0,1 %;

-    погрешность измерения напряжения и тока ±0,1 %.

Частотомер электронно-счетный Ч3-63:

-    погрешность измерения 5 10 ;

Секундомер СОСпр-2б-2: цена деления 0,2 с, класс точности 2.

Сведения о методах измерений

приведены в документе «Счетчики электрической энергии многофункциональные СЭТ-4ТМ.03М, СЭТ-4ТМ.02М. Руководство по эксплуатации. Часть 1» ИЛГШ.411152.145РЭ.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к счетчикам электрической энергии многофункциональным СЭТ-4ТМ.03М, СЭТ-4ТМ.02М

ГОСТ Р 52320-2005. Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний. Часть 11. Счетчики электрической энергии.

ГОСТ Р 52323-2005. Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 22. Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и

0,5S.

ГОСТ Р 52425-2005. Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Статические счетчики реактивной энергии.

ИЛГШ.411152.145ТУ. Счетчики электрической    энергии многофункциональные

СЭТ-4ТМ.03М, СЭТ-4ТМ.02М. Технические условия.

Рекомендации к применению

- осуществление торговли и товарообменных операций.