Счетчики электрической энергии многофункциональные СЭТ-1М.01М, 58138-14

ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Счетчики электрической энергии многофункциональные СЭТ-1М.01М Назначение средства измерений

Счетчики электрической энергии многофункциональные СЭТ-1М.01М (далее счетчики) предназначены для учета активной и реактивной электрической энергии прямого и обратного направления в однофазных сетях переменного тока с номинальными напряжениями от 100 до 230 В, номинальным (максимальным) током 5 (10) А, частотой 50 Гц по одному или двум каналам нагрузки при трансформаторном подключении к сети по току и трансформаторном или непосредственном подключении к сети по напряжению.

Счетчики могут эксплуатироваться на электроподвижном составе переменного тока, работающего в тяговом режиме и в режиме рекуперации.

Описание

1    Функциональные возможности

Счетчики позволяют измерять параметры однофазной сети по двум каналам измерения и могут использоваться как измерители или датчики параметров с нормированными метрологическими характеристиками.

Счетчики имеют интерфейсы связи RS-485, CAN, оптический интерфейс и предназначены для работы, как автономно, так и в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АИИС КУЭ), в составе автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) и в составе автоматизированных систем регистрации параметров движения и автоведения переменного тока (РПДА ПТ).

Счетчики предназначены для работы в закрытых помещениях с диапазоном рабочих температур от минус 40 до плюс 60 °С, относительной влажности до 100 % при температуре 25 °С и на высотах до 3000 метров над уровнем моря. Счетчики устойчивы к воздействию инея.

2    Принцип действия

Счетчики СЭТ-1М.01М 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 аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который осуществляет выборки мгновенных значений величин напряжения и тока параллельно по двум каналам тока (для счетчиков с двумя каналами измерения) и каналу напряжения, преобразование их в цифровой код и передачу по SPI интерфейсу по запросу микроконтроллера.

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 каждом канале измерения, производит их коррекцию по амплитуде, фазе и температуре. По вычисленным значениям активной мощности, напряжения и тока вычисляются полная и реактивная мощности в каждом канале измерения. Измерение частоты сети производится посредством измерения периода напряжения. Вычисления коэффициентов искажения синусоидальности кривой напряжения и токов производятся по первой гармонике сети с использованием прямоугольного измерительного окна, синхронного с частотой сети.

Вычисления средних на интервале фиксированного измерительного окна значений мощностей и среднеквадратических значений напряжений и токов по каждому каналу измерения

n-1

2 Ui • Ii • Wi

i=0

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

P :

n

n -1

2Ui2 • Wi

i=0

U=

n-1

2Ii2 • Wi

i=0

I

S = U • I.

2 2 S - P

Q

Ui, Ii - выборки мгновенных значений напряжения и тока;

Wi - весовые коэффициенты измерительного окна;

n - число выборок на интервале измерительного окна.

По полученным за период сети значениям активной и реактивной мощности формируются импульсы телеметрии на четырех конфигурируемых испытательных выходах счетчика. Сформированные импульсы подсчитываются контроллером и сохраняются в энергонезависимых регистрах энергии. Информация об энергии представлена во внутренних регистрах МК в числах полупериодов телеметрии (2А). При постоянной счетчика А=5000 имп./кВт(квар)-ч, число 10000 в регистрах энергии любого вида и направления соответствует энергии 1,0000 кВт-ч (квар-ч) с разрешающей способностью 0,1 Втч (вар^ч).

3 Варианты исполнения

По вариантам исполнения счетчики делятся в зависимости от вида интерфейсов связи и числа каналов измерения и учета в соответствии с таблицей 1.

для тока

для полной мощности

для реактивной мощности где

для напряжения

для активном мощности

Таблица 1 - Варианты исполнения счетчиков

Подключение счетчиков к сети производится через измерительные трансформаторы напряжения и тока. Допускается непосредственное подключение счетчиков к сети по напряжению с номинальными значениями напряжений из ряда: 100, 120, 127, 173, 190, 200, 220, 230 В.

Счетчики имеют раздельные (изолированные) цепи напряжения измерения и питания и могут подключаться к измерительной сети по схеме с совместным и раздельным включением цепей напряжения измерения и питания.

Лист № 3 Всего листов 11

При раздельном включении цепей измерения и питания индикаторы счетчиков и интерфейсы связи функционируют при наличии напряжения питания и отсутствии напряжения в измерительной цепи.

4    Учет энергии

Счетчики ведут независимый (раздельный) учет по каждому каналу измерения тока (для счетчиков с двумя каналами измерения и учета) активной и реактивной энергии нарастающего итога прямого и обратного направления.

5    Измерение параметров сети

Счетчики измеряют мгновенные значения (с программируемым временем интегрирования) физических величин, характеризующих однофазную электрическую сеть по двум каналам измерения, и могут использоваться как измерители или датчики параметров, приведенных в таблице 2.

Таблица 2

6 Испытательные выходы и вход включения режима поверки

В счетчике функционируют четыре объединенных по плюсу 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) для 1-го или 2-го канала измерения тока и работать:

-    в основном режиме (А) с передаточным числом 5000 имп/(кВт-ч), имп/(квар-ч);

-    в поверочном режиме (В) с передаточным числом 160000 имп/(кВт-ч), имп/(квар-ч).

Переключение из основного режима телеметрии (А) в поверочный режим (В) производиться напряжением, подаваемым на вход включения режима поверки.

7    Устройство индикации

Счетчики имеют жидкокристаллический индикатор с подсветкой (ЖКИ) для отображения учтенной энергии и измеряемых величин и одну (для одноканальных счетчиков) или две (для двухканальных счетчиков) кнопки управления режимами индикации.

Счетчики в режиме индикации основных параметров позволяют отображать на индикаторе по каждому каналу измерения и учета:

-    текущую активную и реактивную энергию нарастающего итога по текущему направлению;

-    учтенную активную и реактивную энергию нарастающего итога прямого и обратного направления.

Счетчик в режиме индикации вспомогательных параметров позволяет отображать на индикаторе:

-    данные вспомогательных режимов измерения, приведенных в таблице 2;

-    версию программного обеспечения (ПО) счетчика;

-    контрольную сумму метрологически значимой части ПО.

Все данные основных и вспомогательных режимов измерения отображаются с учетом введенных в счетчик коэффициентов трансформации по напряжению и току для каждого канала измерения.

8    Интерфейсы связи

Счетчики имеют три равноприоритетных, независимых, изолированных интерфейса связи: RS-485, CAN и оптический интерфейс (по ГОСТ IEC 61107-2011). Интерфейсы RS-485 и CAN могут отсутствовать в составе счетчиков в зависимости от варианта исполнения (таблица 1). Оптический интерфейс (оптопорт) присутствует в счетчиках любых вариантов исполнения.

Счетчики по интерфейсам RS-485 и оптическому интерфейсу 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.

Счетчики c CAN-интерфейсом поддерживают обмен данными с 11 и 29 битными идентификаторами в соответствии с CAN Specification version 2.0 Part B.

Счетчики c CAN-интерфейсом обеспечивают чтение и изменение идентификатора объекта по CAN-интерфейсу посредством LSS протокола по стандарту DSP305.

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.

9    Защита от несанкционитрованного доступа

Для защиты от несанкционированного доступа в счетчиках предусмотрена установка навесной пломбы и мастичной пломбы организации осуществляющей поверку счетчика, а так же мастичной пломбы ОТК завода-изготовителя.

После установки на объект крышки зажимов счетчиков должны пломбироваться навесными пломбами обслуживающей организации. Внешний вид счетчика и схема пломбирования приведены на рисунках 1, 2.

□ □

В части воздействия климатических факторов внешней среды и механических нагрузок счетчики соответствуют условиям группы 4 по ГОСТ 22261-94 для работы при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 60 °С, относительной влажности до 100 % при температуре 25 °С и на высотах до 3000 метров над уровнем моря. Счетчики устойчивы к воздействию инея.

Счетчики виброустойчивы в диапазоне частот от 5 до 150 Гц, удароустойчивы при воздействии ударов многократного действия и ударопрочны при воздействии ударов одиночного действия согласно ГОСТ 22261-94 для электронных измерительных приборов группы 4.

Счетчики, при климатических и механических воздействиях в части предельных условий транспортирования соответствует требованиям, установленным для электронных измерительных приборов групп 4 ГОСТ 22261-94 при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 70 °С.

Корпуса счетчиков по степени защищенности от проникновения воды и посторонних предметов соответствуют степени 1Р53 по ГОСТ 14254-96.

Программное обеспечение

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 и отображением сообщения об ошибке на ЖКИ:

-    Е-09    - ошибка КС программы;

-    Е-10    - ошибка КС массива калибровочных коэффициентов.

Идентификационные характеристики ПО счетчиков приведены в таблице 3. Таблица 3

Версия ПО и цифровой идентификатор ПО могут отображаться на табло ЖКИ в кольце режимов индикации вспомогательных параметров. Метрологические характеристики нормированы с учетом влияния программного обеспечения.

Конструкция счетчиков исключает возможность несанкционированного влияния на ПО счетчика и измерительную информацию.

Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений - высокий.

Метрологические и технические характеристики приведены в таблице 4. Таблица 4

Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерения частоты, напряжения и тока в диапазоне температур от минус 40 до плюс 60°С, 8^, % ± 0,058д^ - ta), где 8д - пределы допускаемой основной погрешности измеряемой величины, t - температура рабочих условий, ta - температура нормальных условий_

< 1,5 (после подачи напряжения)

Начальный запуск, с

Полная мощность, потребляемая каждой последовательной цепью, не более, В-А_

0,1

2 (4)

Активная (полная) мощность, потребляемая цепью напряжения и питания при совместном включении, не более, Вт (В А)_

Ток потребления по цепи питания при раздельном включении цепей измерения и питания от источника постоянного тока, не более, мА

Входное сопротивление цепи измерения напряжения, МОм_

Жидкокристаллический индикатор:

-    число индицируемых разрядов

-    цена единицы младшего разряда при отображении энергии и коэффициентах трансформации равных 1, кВт-ч (квар-ч)_

=35 В

= 100 В

=230 В

60

20

10

1 (при раздельном питании)

0,01

Характеристики испытательных выходов:

-    число выходов

-    максимальное напряжение, В

-    максимальный ток, мА

-    выходное сопротивление

-    постоянная счетчика, имп/(кВтч) [имп/ (квар-ч)]

•    в основном режиме (телеметрии) (А),

•    в режиме поверки (В)_

4, объединенных по плюсу;

30, в состоянии «разомкнуто»;

50, в состоянии «замкнуто»;

> 50 кОм, в состоянии «разомкнуто»;

< 200 Ом, в состоянии «замкнуто»

5000;

160000

Скорость обмена информацией, бит/с:

-    по интерфейсу RS-485

-    по оптопорту

-    по интерфейсу CAN_

38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 600; 9600;

250000

Помехоустойчивость:

-    к электростатическим разрядам

-    к наносекундным импульсным помехам

-    к микросекундным импульсным помехам большой энергии;

-    к радиочастотному электромагнитному полю;

-    к колебательным затухающим помехам;

-    к колебательным затухающим помехам;

ТР ТС 020/2011, ГОСТ 31818.11-2012 ГОСТ Р 51317.4.2-2010,

ГОСТ 30804.4.2-2013 (степень жесткости 4); СТБ МЭК 61000-4-4-2006,

ГОСТ 30804.4.4-2013 (степень жесткости 4); СТБ МЭК 61000-4-5-2006,

ГОСТ Р 51317.4.5-99 (степень жесткости 4); СТБ IEC 61000-4-3-2009,

ГОСТ 30804.4.3-2013 (степень жесткости 4); ГОСТ Р 51317.4.12-99,

ГОСТ 30804.4.12-2002 (степень жесткости 3); ГОСТ Р 51317.4.12-99,

ГОСТ 30804.4.12-2002 (степень жесткости 3);

Знак утверждения типа

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

Комплектность

Комплект поставки счетчика приведен в таблице 5. Таблица 5

Всего листов 11

Поверка

осуществляется по документу ИЛГШ.411152.160РЭ1 «Счетчик электрической энергии многофункциональный СЭТ-1М.01М. Руководство по эксплуатации. Приложение Д. Методика поверки», утвержденному ФБУ «Нижегородский ЦСМ» «23» июня 2014 г.

Перечень эталонов, применяемых при поверке:

Установка для поверки счетчиков электрической энергии автоматизированная УАПС-1М:

-    номинальное напряжение 230 В;

-    диапазон токов (0,01-10) А;

-    погрешность измерения активной/реактивной энергии ± (0,15/0,3) %;

-    погрешность измерения тока и напряжения ± 0,3 %.

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 ИЛГШ.411152.160РЭ «Счетчик электрической энергии многофункциональный СЭТ-1М.01М. Руководство по эксплуатации».

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к счетчикам электрической энергии многофункциональным СЭТ-1М.01М

ГОСТ 31818.11-2012. Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний. Часть 11. Счетчики электрической энергии.

ГОСТ 31819.22-2012. Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 22. Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и

0,5S.

ГОСТ 31819.23-2005. Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Статические счетчики реактивной энергии. ИЛГШ.411152.160ТУ. Счетчики электрической энергии многофункциональные СЭТ-1М.01М. Технические условия.

Технический регламент Таможенного союза «О безопасности низковольтного оборудования» ТР ТС 004/2011.

Технический регламент Таможенного союза «Электромагнитная совместимость технических средств» ТР ТС 020/2011.

Рекомендации к применению

-    осуществление торговли и товарообменных операций.