Устройство современных умных счетчиков – на примере МИР С-05

Техника умнеет и повышает интеллект стремительными темпами. Умными стали и счётчики электроэнергии. Их интеллект настолько развит, что современные интеллектуальные приборы учёта так же далеки от дисковых индукционных счетчиков, как современный автомобиль отличается от телеги.

Несмотря на то, что тема счетчиков на канале поднималась более десятка раз, я вновь решил осветить тему и освежить знания. Ведь всё движется вперёд, и чтобы быть в теме, нужно постоянно интересоваться – что нового?

Тем, кто тоже хочет глубоко исследовать эту сферу электротехники, предлагаю окунуться в тему интеллектуального учёта на конкретном примере – на счетчике МИР С-05 производства НПО «МИР».

Общий вид счетчика прямого включения МИР С-05 с клеммной крышкой

Вид счетчика сверху:

Счетчик МИР С-05, вид на корпус сверху

Само собой, для изучения лучше использовать документацию завода-изготовителя (ссылки и файлы для скачивания будут в конце), поэтому я буду обращать внимание в основном на моменты, интересные лично мне. Остальные знания буду давать  кратко, только для стройности изложения.

Как обычно, начинаем с теории.

Нормативно-техническая документация по счетчикам электроэнергии

Кто не любит изучать документы, а больше любит работать инструментами – пролистывайте эту главу.

Есть много нормативных и технических документов, устанавливающих требования к счетчикам электрической энергии.

Но основных – два:

• ГОСТ 31818.11-2012 “Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний. Часть 11. Счетчики электрической энергии”;
• ГОСТ 31819.21-2012 “Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Статические счетчики активной энергии классов точности 1 и 2”.

Менее важные, но тоже достойные упоминания ГОСТы:

• ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электричества энергии в системах электроснабжения общего назначения;
• ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия;
• 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 31819.23-2012 Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Статические счетчики реактивной энергии;
• ГОСТ 28906-91 Системы обработки информации. Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель;
• ГОСТ IEC 61107-2011 Обмен данными при считывании показаний счетчиков, тарификации и управления нагрузкой. Прямой локальный обмен данными;
• ТУ 4228-005-51648151-2015 Счетчики электрической энергии типа МИР С-04, МИР С-05, МИР С-07. Технические условия.

Есть также два основных нормативно-правовых документа, в которых даются правила установки и оформления интеллектуальных приборов учета. Прежде всего, это Федеральный закон №35-ФЗ “Об электроэнергетике” от 26 марта 2003 г., в который внесены изменения и дополнения Федеральным законом №522-ФЗ от 27 декабря 2018 г.

Закон №522 называется “О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с развитием систем учета электрической энергии” и вносит изменения не только в закон №35 “Об электроэнергетике”, но и в другие законы, в которых так или иначе затронута тема учета электроэнергии: в Жилищный и Градостроительный кодексы и в закон №261-ФЗ “Об энергосбережении”.

Если очень коротко, в этом законе определяется, что “интеллектуальный счетчик” – это счетчик, который может передавать показания дистанционно. Также говорится от поэтапном внедрении интеллектуальных приборов учета электроэнергии. 1 января 2023 начался завершающий этап – все счетчики теперь должны быть интеллектуальными.

Интересно, что правительство настолько заботится о гражданах, что согласно №522-ФЗ мы теперь можем потребовать штраф с энергоснабжающей компании, если установленный ею счетчик не умеет сам передавать показания.

Второй важный правовой документ – Постановление Правительства РФ от 19 июня 2020 г. N 890 “О порядке предоставления доступа к минимальному набору функций интеллектуальных систем учета электрической энергии (мощности)”. Там подробно сказано, какими функциями должен обладать умный счетчик.

О правовых вопросах установки счетчиков я подробно писал в статье Установка умных счётчиков: что изменилось в 2022 году. Поэтому далее – только о технических вопросах.

Счетчики «МИР»

НПО «МИР», которое находится в Омске, выпускает много видов счетчиков – однофазные и трехфазные, прямого и трансформаторного включения, внешней и “квартирной” установки. Но мы будем вести разговор только об одном из них – о счетчике непосредственного включения для внешней установки МИР С-05. Такие счетчики ещё называют уличными, или сплит-счетчиками.

Счетчик МИР – сделано в России. Верхняя часть корпуса

Счетчик обладает множеством различных функций и возможностей. Перечислю параметры, которые он умеет измерять:

• Активная и реактивная электрическая энергия, причем в обоих направлениях. Прямое направление – обычная ситуация, когда энергия перетекает от электросети (генератора) к потребителю. Обратное – если потребитель может вырабатывать электроэнергию и каким-то образом отдавать её в сеть.

Наличие обратной энергии говорит не только о генерации, но и о неправильном включении счетчика, проблеме с корректным учетом либо о хищении. Уточню для адептов дисковых счетчиков (староверов): если счетчик считает реактивную энергию, это вовсе не означает, что потребитель обязан за неё платить.

• Активная и реактивная мощность, а также их геометрическая сумма (полная мощность). Иными словами, потребитель может в любой момент времени узнать, какую мощность он потребляет в киловаттах.
• Напряжение – от 0,8 до 1,2 от номинального напряжения Uном = 230 В. Напряжение, как и ток, измеряется только для действующего (среднеквадратического) значения. То есть, учитывается только первая гармоника (номинал 50 Гц), остальные гармоники (искажения синусоиды) не учитываются.
• Ток – от 0,05 Iб до Imax, где Iб – базовый ток (5А), Imax – максимальный ток (80А). То есть, нижняя граница диапазона измерения равна 250 мА (ниже неё счетчик будет считать с большой погрешностью, либо не будет считать вовсе). Верхняя граница ограничена понижением точности и перегревом, и может быть уменьшена при повышении температуры окружающей среды.

Насколько я понял, базовый ток так же является номинальным, и на этом токе проверяются все основные параметры счётчика (ГОСТ 31818.11-2012, 3.5.1.2 базовый ток: Значение тока, являющееся исходным для установления требований к счетчику с непосредственным включением).

• Частота – 42,5…57,5 Гц с номиналом 50 Гц.
• Коэффициент активной мощности (его обычно называют просто “коэффициент мощности”, или cos φ) и коэффициент реактивной мощности (tg φ).

Счётчик МИР имеет и другие функции, которые нет смысла перечислять. Скажу лишь, что с появлением таких счетчиков остро встаёт вопрос о необходимости существования анализаторов качества электроэнергии, цена которых – на порядок выше. Также не нужны теперь устройства на ДИН-рейку типа вольтметром, амперметров и прочих ваттметров. Ведь можно с уверенностью сказать, что счетчик МИР – это продвинутый электроизмерительный прибор с множеством настроек и функций.

Если говорить о моём экземпляре, у него в обозначении перечислены все его основные функции:

Полное наименование счетчика МИР. Заводской номер указан крупно на корпусе счетчика

Расшифровка названия:

Структура обозначения счетчика МИР С-05

Обо всех параметрах почитаете в инструкции, а я перехожу ближе к практике.

Устройство счетчика МИР С-05

Внешний вид я показал выше, теперь смотрим, что под капотом. Точнее, под клеммной крышкой.

Счетчик МИР С-05 со снятой клеммной крышкой. Вид на клеммы

Расположение основных элементов:

Основные элементы счетчика МИР С-05 под клеммной крышкой

1. Ухо для пломбировки сетевой или метрологической организацией (если нужно).
2. Байпас реле, которое коммутирует фазный полюс. Если этот выключатель выключен, то реле может выключать счетчик. Реле может срабатывать от множества факторов, которые программируются через программу-конфигуратор. Например, через лимитеры – когда превышена температура, или мощность, или количество энергии, или значение дифференциального тока (да, этот термин актуален не только для УЗО). Самое замечательное, что это реле может быть выключено потребителем или снабжающей организацией дистанционно.
3. Место для установки SIM-карты и индикатор GSM для индикации состояния сети.
4. “СТ”. Самый интересный индикатор. Если он горит, то в счетчик было вмешательство – либо снята клеммная крышка (эту опцию можно отключить в конфигураторе), либо было воздействие магнитом, либо был вскрыт корпус (нарушена электронная пломба). Выключить “СТ” можно только в конфигураторе, имея соответствующий уровень доступа.
5. “A/R” – индикатор, который мигает в соответствии с постоянной счетчика – 500 имп/(кВт·ч) для активной энергии. Может быть использован для индикации потребления активной или реактивной энергии. Хорошо, что в режиме поверки индикатор мигает с частотой в 100 раз выше. Я к тому, что проверить правильность учета с эталонной нагрузкой можно довольно быстро. А не так, как я однажды потратил на дисковый счетчик более часа, чтобы посчитать обороты.
6. Оптический порт. Работает только при снятой клеммной крышке, не смотря на её прозрачность.
7. Держатель батареи, вынимается мощным пинцетом либо тонкогубцами.

Для передачи по GSM каналу используется специальная SIM карта (впрочем, подойдет обычная, но она может сбоить из-за перепадов температуры и влажности). Она вставляется в слот:

Держатель SIM карты вынут.

Монтаж счетчика

Счетчик имеет герметичный корпус (IP54) и может монтироваться непосредственно под открытым небом. Например, на бетонной опоре или на стене здания.

Для этого в комплекте имеется универсальный кронштейн:

Кронштейн для универсального монтажа счетчика – на опору через ленту или на стену через дюбеля

Сначала крепится кронштейн, а потом на нём фиксируется счетчик. На фото показана задняя сторона корпуса счетчика, которая надевается на кронштейн.

Подключение счетчика

Поскольку счетчик МИР С-05 – прямого включения, схема его подключения простейшая:

Подключение силовых проводов к счетчику прямого включения

Соответствие клемм на реальном фото:

Клеммы счетчика МИР С-05. 1 и 2 – вход и выход фазы, 3 и 4 – вход и выход нейтрали

Как видно из схемы, учет по току может проводиться не только по фазным клеммам 1 и 2, но и по нейтрали (клеммы 3 и 4). Это ставится в настройках. Но тут есть одна особенность – если по нулю и по фазе токи отличаются, то учет может вестись по тому полюсу, где ток больше. Как такое может быть? Это возможно в трех случаях:

1. Ошибка в подключении,
2. Намеренное неверное подключение с целью хищения,
3. Перетоки – если используется повторное заземление (схема TN-C-S).

На третьем варианте остановимся подробнее. Представьте – никого дома нет, электричество не потребляется. Более того – выключены все автоматы после счетчика. Но счетчик при этом мотает, приводя к бешенным счетам в конце месяца. Это возможно, если в изношенных сетях плохо сделано повторное заземление, до подстанции километры старого алюминия, и ток от соседей уходит по кратчайшему пути – через ваш счетчик и ваш контур заземления. Что делать?

Отключить заземление – не наш метод. Не для того его делали.

Если не нужно учитывать ток по нейтрали (то есть, когда в настройках установлен учет только по фазе), то PEN разделяется до счетчика, что полностью соответствует ПУЭ п.1.7.61: “При применении системы TN рекомендуется выполнять повторное заземление РЕ- и РEN-проводников на вводе в электроустановки зданий…” и ПУЭ, п.1.7.145. “Не допускается включать коммутационные аппараты в цепи РЕ- и PEN-проводников, за исключением случаев питания электроприемников при помощи штепсельных соединителей. (…) При этом разделение PEN-проводника на РЕ- и N-проводники должно быть выполнено до вводного защитно-коммутационного аппарата».

СП 256.1325800.2016 в Приложении В допускает только такое применение предпочтительной системы TN-C-S – до счетчика и коммутационного аппарата.

То есть, перед счетчиком, если он установлен не на опоре, а в доступном месте, должен быть установлен коммутационный аппарат (как правило, это автоматический выключатель). Подробно я писал об этом в статье на Дзене Зачем нужен автомат перед счетчиком? Кто может прокомментировать эту ситуацию?

Производитель в лице техподдержки допускает в этом случае такую схему:

Разделение PEN до счетчика на РЕ и N проводники

На схеме не показан, но перед счетчиком должен быть установлен автомат (коммутационный аппарат). Разумеется, что в настройках должен быть отключен учет тока в нейтрали, такое подключение должно быть согласовано с энергоснабжающей организацией, а место, обведённое пунктиром, должно быть опломбировано.

Как это грамотно технически реализовать при помощи клемм РБД-п, я написал в статье про Электрощиток в грузинской глубинке.

Пара слов о силовых проводах. Как правило, если счетчик подключается на опоре, используется провод СИП с многопроволочной жилой. Её нужно обязательно опрессовать наконечником. Например, НШВ или НШВИ. Для СО-05 это будет выглядеть примерно так:

Опрессовка жилы провода СИП для подключения счетчика МИР СО-05

Если этого не сделать, нет никакой гарантии, что счетчик будет работать без проблем – контакты могут нагреться и отгореть. Если вы видите, что электрик никак не подготавливает СИП перед подключением его к счетчику в нарушение ГОСТ 10434-82 п.2.1.11, знайте, что он – дилетант.

Подробно про подключение СИП я писал в статье Монтаж и подключение провода СИП.

Кстати, в счетчиках МИР есть функция самосохранения от такого человеческого и природного фактора, как перегрев. При превышении температуры внутри корпуса выше 85°С он отключает нагрузку. Но когда счётчик остынет до 80°С, он автоматически включится. Если счетчик стоит под открытым небом, и в жару при максимальной нагрузке отключится электричество – не удивляйтесь. Значит, что-то пошло не так, и нужно протянуть контакты, либо оценить мощность нагрузки.

Защита от хищений и неправильного подключения

Как я уже говорил, счетчик проверяет ток в нейтрали, и если он отличается от тока фазы (то есть, диференциальной ток превышает установленный порог), счетчик отключает нагрузку. Наличие дифференциального тока означает, что умышленно или неумышленно учет производится некорректно. Причем, это может быть как в пользу абонента, так и в убыток ему. Если такое событие наступает, то счетчик может подать сигнал по каналу связи, и/или отключить абонента. Все эти события программируются в конфигураторе (программе настройки).

Кроме того, имеется защита от:

• воздействия магнита,
• превышения температуры (порог менее 85°С), независимо от функции отключения при превышении 85°С,
• вскрытия клеммной крышки,
• вскрытия корпуса.

Проверка вскрытия клеммной крышки

Против вскрытия корпуса есть электронная пломба (микропереключатель) внутри, а также две физические пломбы с двух сторон корпуса:

Пломбы счетчика МИР С-05

У меня есть подозрение, что любопытные вороны могут унести эти блестящие пломбы в качестве трофея))) У кого были такие случаи, поделитесь в комментариях!

Электронные пломбы вскрытия клеммной крышки и корпуса работают как при включенном в сеть счетчике, так и при нахождении счетчика в отключенном состоянии. Факт и время нарушения электронных пломб фиксируются в журнале событий.

Пульт управления

Подбираемся к самому интересному. Как вы заметили, у счетчика нет привычной индикации. Как же узнать, сколько он “намотал”? Для считывания данных к счетчику С-05 прилагается пульт, а точнее дисплей потребителя МИР ДП-01.П:

Дисплей потребителя (пульт) счетчика МИР С-05 с паспортом

Связь со счетчиком – по каналу BlueTooth, подключение автоматическое.

На экране дисплея есть все необходимые данные. Я бы даже сказал, что этих данных слишком много, из-за чего обыватель, привыкший раз в месяц для снятия показаний использовать листик с карандашиком, может вначале немного смутиться. Есть несколько экранов (групп параметров), главный из которых – первый, на котором отображается потребленная энергия (текущие показания счетчика).

Работа с дисплеем приведена в краткой инструкции:

Краткая инструкция по работе с пультом

Дисплей работает на батарейках, но если батареек нет, его можно включить с питанием от micro-USB:

Дисплей потребителя МИР ДП-01.П, разъем питания

Мобильное приложение

Но и пультом пользоваться не обязательно. Есть более продвинутый способ – приложение для телефона МИР ДП, актуальную версию которого можно скачать с сайта производителя.

В приложении есть несколько экранов, знакомство с которыми выглядит так:

Короткая инструкция при загрузке мобильного приложения МИР ДП

Не забывайте, что 99,9% картинок у меня на блоге можно приблизить кликом мышки и рассмотреть детально.

Связь со счетчиком – тоже по Блютуз, пароль (ПИН-код) находится в паспорте дисплея потребителя МИР ДП.

Процесс связи мобильного приложения со счетчиком МИР С-05

Ниже – галерея скриншотов экрана приложения с показаниями, без подключения нагрузки:

Показания счетчика на экране мобильного телефона

Первый экран – самый Главный. На нем – число, которое вы будете записывать в квитанцию (если у вас ещё не работает система АСКУЭ). Это прямая активная энергия.

Второй экран – управление Реле. Пользователь может дистанционно с телефона (с расстояния до 100 м) отключать своё электрохозяйство при помощи реле, встроенного в счетчик. Но тут есть два важных НО. 1. Такая возможность должна быть включена в программе-конфигураторе. 2. Счетчик – не коммутационный аппарат в привычном смысле слова. И реле может по какой-то причине включиться. Например, по команде от оператора поставщика электроэнергии. Будьте осторожны при использовании этой функции.

Следующие три экрана – Измерение. Там вы сможете увидеть все основные текущие параметры вашего потребления, не используя анализатор качества, вольтметры, амперметры и прочие приборы. По мне, очень удобно! Как говорится, всё включено!

И последние два экрана – измерения за Месяц.

Вкладка Ещё показывает служебные параметры:

Ещё – информация об устройстве и диагностика счетчика

Программа-Конфигуратор

А теперь – самое интересное. Самый продвинутый уровень управления счетчиком МИР – программа Конфигуратор. Она скачивается в сайта и устанавливается на ПК (ноутбук). По факту, счетчик – это продвинутый программно-аппаратный комплекс, имеющий в своей основе контроллер. Я много имел дел с контроллерами, и одна из самых неприятных проблем – проблема связи ПК с контроллером.

Кабели, адаптеры, порты, интерфейсы, протоколы, драйвера… Всё это в прошлом – создатели счетчика МИР здорово облегчили жизнь. Связать ПК и счетчик МИР можно совсем без проводов! Достаточно, чтобы на ноутбуке была установлена ОС Windows 7 и выше с Framework 4.8 и выше.

Программа также скачивается с сайта и устанавливается на ПК под учетной записью Администратора.

Установка программы конфигуратора приборов учета МИР

Чтобы программа заработала, нужно запросить файл лицензии. Для этого через вкладку Сервис формируется файл запроса лицензии, и отправляется в техподдержку. Мне файл лицензии пришел через несколько минут (разумеется, в рабочее время).

После этого соединяетесь со счетчиком через Bluetooth, и работаете в своё удовольствие.

Подключение прибора учета через Bluetooth

Вот скриншоты некоторых экранов Конфигуратора:

Конфигуратор МИР. Экран конфигурации

Конфигуратор МИР. Экран управления нагрузкой. Обратите внимание – я реле выключил. Теперь включить его можно только отсюда

Конфигуратор МИР – настройка параметров отключения реле и событий

Такое сложное устройство, как счетчик (интеллектуальный прибор учета) МИР С-05, невозможно полностью рассмотреть в одной статье. Я не затронул и 5% информации. Например – о многотарифном учете и системе дистанционной передачи показаний АСКУЭ. Но, надеюсь, я рассказал о самом главном.

Лучший способ узнать счетчик МИР – самому установить и настроить его. И конечно, обратиться к документации от производителя – НПО “МИР”.

Если будут вопросы – задавайте в комментариях! Также буду рад, если поделитесь опытом.

Понравилось? Поставьте оценку, и почитайте другие статьи блога!

(8 оценок, среднее: 4,50 из 5)

Загрузка...