Умные счетчики. Устройство и применение. Особенности

Так называемые «умные счетчики» электроэнергии – это электронные измерительные приборы, предназначенные специально для учета потребления электричества. К особенностям их конструкции относят наличие ряда дополнительных функций, существенно облегчающих контроль расходования энергии на данном объекте. В качестве конечного потребителя, для которого разрабатывалось это электронное устройство, выступают не только частные, но и юридические лица.

В каких сетях устанавливаются умные счетчики и что они «умеют делать»

Соответственно своему назначению такие приборы учета устанавливаются не только в однофазные бытовые сети, где они применяются для снятия показаний у частного потребителя. Их также можно эксплуатировать в трехфазных силовых линиях, обслуживающих пользователей, нуждающихся в электропитании 380 В. Это могут быть как личные подсобные хозяйства, так и крупные промышленные предприятия и подобные им объекты.

Благодаря своей электронной начинке, умные счетчики способны выполнять следующие учетные операции:

Автоматическая передача показаний на пульт местного отделения «Энергосбыта».
Регистрация нарушений в работе учетного электрооборудования и сбоев в электросети.
Отключение питания от пользователей, имеющих задолженности по расчетам за потребленную электроэнергию.

Особого внимания заслуживает функция электронных приборов, позволяющая фиксировать расход и стоимость потребления электрической энергии по тарифному плану. Каждый из предусмотренных в них режимов соответствует определенному времени суток с различной интенсивностью потребления электричества («утро», «пик», «день» или «ночь»).

Наличие нескольких тарифов по оплате счетов существенно расширяет возможности по экономии электроэнергии и сбережению денежных средств государственных предприятий и частных пользователей. Особо отмечается, что набор дополнительных возможностей «умного» счетчика зависит от выбранной модели электронного прибора учета.

Дополнительные возможности интеллектуальных устройств

Также технические характеристики таких изделий позволяют измерять и регистрировать следующие показатели:

Уровень напряжения в питающей электросети.
Коэффициент мощности, отдаваемой в нагрузку.
Качественные характеристики питающего напряжения (отсутствие или наличие его колебаний, в частности).

Помимо удаленного снятия и передачи сведений на диспетчерский пульт умные счетчики способны дистанционно ограничивать энергоснабжение лиц, задолжавших с расчетами за электроэнергию. Электронные приборы легко интегрируются в любую действующую систему энергоснабжения и распределения нагрузок. Благодаря автоматизации процесса снятия показаний потребитель избавляется от необходимости тратить время на самостоятельное проведение этих операций.

Как работают умные счетчики

Общая схема функционирования приборов может быть представлена следующей последовательностью операций:

Во время работы прибор фиксирует расходуемые объемы потребленной электроэнергии в зависимости от текущего промежутка времени (в соответствие с установленным тарифом).
Одновременно он сохраняет полученную информацию во внутренней памяти устройства.
В определенное время аппарат автоматически передает данные о расходе на диспетчерский пульт учетной организации (в местное отделение «Энергосбыта»).
В качестве канала передачи чаще всего используются WI-FI сети, для чего в интеллектуальном приборе предусматривается собственный встроенный роутер.

Umnye schetchiki 2

Алгоритмом работы устройств этого типа предполагается, что оценка потребленной электроэнергии ведется в киловаттах в час с учетом времени суток (выбранного тарифа). Периодичность снятия показаний и проведения расчетов зависит от настроек контролирующей аппаратуры на диспетчерском пульте сбора информации. В большинстве действующих учетных систем снятие и обработка данных происходит раз в сутки.

Устройство интеллектуального счетчика

Умные счетчики расхода электроэнергии, выполняющие множество различных операций, отличаются достаточно сложным внутренним устройством. Только таким образом удается реализовать все возможности этих приборов, включая автоматическую передачу данных и допустимость встраивания в современные интеллектуальные системы.

Umnye schetchiki 3

Типовой электронный счетчик с дистанционной передачей информации состоит из следующих основных частей.

Источник питания (БП).
Жидкокристаллический дисплей, отображающий всю необходимую информацию.
Трансформатор тока, преобразующий энергию потребления в учетные импульсы.
Таймера времени и интерфейс для вывода данных.
Электронная схема управления на специальном микроконтроллере.
Роутер WI-FI сети.

БП преобразует сетевое переменное напряжение в постоянный уровень, необходимый для питания встроенной в счетчик электроники. На ЖК-дисплее отображаются дата и текущее время, а также режимы учета энергии и суммарное потребление. С помощью типового интерфейса интеллектуальный прибор при необходимости подключается к персональному компьютеру. Встроенный таймер не только показывает текущее время, но и задает режим снятия показаний соответственно выбранному тарифу.

Назначение микроконтроллера (МК)

Микроконтроллер – это важнейший элемент, входящий в состав электронной начинки «умного» счетчика. С его помощью удается выполнять операции по преобразованию полезного сигнала с последующей его обработкой и выводом данных на дисплей. Помимо этого в функции МК входит управление имеющимися в счетчике интерфейсами.

К числу дополнительных функциональных возможностей встроенной в прибор электронной схемы относят:

Непрерывный контроль состояния электрической сети.
Оптимизация режима собственного потребления.
Отключение подачи электроэнергии (при необходимости).

Общее число выполняемых контроллером функций, а также их характер зависят от его прошивки (программного обеспечения). Различные виды умных устройств, как правило, отличаются одно от другого именно прошивкой МК.

Модуль контроля, входящий в состав электронных приборов рассматриваемого класса, по выполняемым им функциям относится к «классическим» автоматизированным системам учета. Он предназначен для сбора данных о потоках энергии и анализа собранной информации. На основании функционирования этого узла готовятся отчеты с указанием точных объемов потребляемой электроэнергии.

На начальном этапе внедрения «умных» счетчиков системы обходились слишком дорого. Они чаще всего использовались в приборах, эксплуатируемых на крупных производственных предприятиях и подобных им объектах. Со временем за счет повышения объемов производства электронных схем стоимость чипов заметно снизилась, что позволило устанавливать такие системы учета в бытовые электросети.

Модуль передачи информации

В рабочие функции «умных» счетчиков входит автоматическая передача информации, осуществляемая непрерывно и без задержек. Для этого в них предусмотрены специальные модули, способные передавать («сбрасывать») данные на значительные расстояния, определяемые местом расположения диспетчерского пункта.

Чаще всего их работа основывается на использовании возможностей Интернета, позволяющих передавать необходимую информацию по сети WI-FI. Но иногда для этих целей используются другие способы передачи данных, основанные на применении специальных ретрансляционных вышек. Последние оснащаются высокочастотным оборудованием, позволяющим наладить надежный канал сбора данных со счетчиков частных потребителей.

Преимущества и недостатки умных счетчиков электроэнергии

Согласно данным статистических обследований, проведенных заинтересованными компаниями, умные счетчики при их правильной эксплуатации позволяют сэкономить на коммунальных платежах до 30%.

К другим достоинствам интеллектуальных приборов этого класса относят:

Удобство эксплуатации.
Возможность перехода на тарифный режим оплаты потребления электроэнергии.
Экономичность обслуживания оборудования и продление сроков его службы.
Все, что требуется от пользователя при наличии «умного» счетчика – своевременно оплачивать приходящие к нему счета за использованную электроэнергию.

Несмотря на множество положительных оценок, переход на новый вид учетного оборудования имеет и некоторые недостатки. В основном они носят технический характер, связанный с особенностями эксплуатации «умных» приборов учета.

К минусам электронных изделий традиционно относят:

Зависимость от стабильности работы сети Интернет в данной местности.
Возможность сбоев в функционировании коммутационного оборудования, приводящих к несвоевременности передачи данных.
Сравнительно высокая стоимость интеллектуальных учетных приборов.

Подобно любому современному прибору, содержащему большое количество электронных компонентов, умные счетчики нуждаются в качественном электроснабжении, для получения которого потребуются дополнительные затраты. Несмотря на множество бесспорных преимуществ установки этих приборов, из-за высокой стоимости они окупаются только по истечении значительного промежутка времени.