Программа для цифрового счетчика

5.2 Описание внутреннего программного обеспечения

Счетчик Альфа А1800 имеет внутреннее программное обеспечение (Firmware), которое загружается в счетчик при его производстве с использованием специализированного оборудования. Одновременно с Firmware в счетчик (при производстве) загружается специализированная программа А1800DSP, которая является метрологически значимой частью внутреннего программного обеспечения счетчика.

Каждый счетчик имеет один номер версии программного обеспечения А1800DSP и одну контрольную сумму соответственно (см. таблицу 5.2).

Идентификационные названия ПО А1800DSP соответствуют выполняемым функциям:

— Стандарт – измерение электроэнергии и мощности;

— Учет потерь – измерение электроэнергии с добавлением или вычитанием вычисленных потерь;

— Измерение по модулю – измерение активной энергии по модулю каждой фазы;

— Измерение вар·ч по основной гармонике – Измерение реактивной энергии по основной гармонике.

Номер версии DSP и цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольную сумму исполняемого кода) можно получить из счетчика с помощью программы RevDSP.exe, для этого необходимо:

— подать на счетчик переменное напряжение 220 В (на зажимы “2”; “11” трехэлементного счетчика или на зажимы “2”; “5” двухэлементного счетчика);

— подключить оптический преобразователь АЕ2 к разъему USB компьютера (или оптический преобразователь АЕ1 – к разъему RS232);

— запустить программу RevDSP.exe;

— указать номер COM-порта и пароль счетчика (по умолчанию “00000000000000000000”);

— нажать на кнопку «Читать версию DSP».

Программа выполнит чтение счетчика и выведет на экран компьютера номер версии DSP и код контрольной суммы.

Коммуникация между измерительной микросхемой (DSP), в ПЗУ которой записывается программное обеспечение A1800DSP, и микроконтроллером осуществляется по внутренней шине данных I2C (см. рисунок 5.1).

Измерение электроэнергии в счетчике выполняет измерительная микросхема DSP; загруженное в DSP программное обеспечение А1800DSP определяет метод измерения электроэнергии. Для выполнения записи ПО А1800DSP в измерительную микросхему (при изготовлении счетчика) требуется специальный заводской доступ, который возможен только на специализированных станциях, выполняющих калибровку счетчика. С помощью внешних команд невозможно воздействовать на измерительную микросхему счетчика с целью изменения ПО A1800DSP, а, следовательно, и невозможно измененить результаты измерения электроэнергии и мощности. Таким образом, внесение изменений в метрологически значимую часть внутреннего программного обеспечения возможно только на заводе-изготовителе.

Все накопленные данные и данные конфигурации хранятся в счетчике в энергонезависимой памяти EEPROM (см. 5.1) и защищены аппаратно с помощью электронной пломбы, а также пломбами ОТК завода-изготовителя и поверителя. Изменение основных данных конфигурации или обнуление накопленных данных возможно только после одновременного нажатия на кнопки “ALT” и “RESET” (кнопка “RESET” имеет отверстие для установки пломбы, исключающей нажатие на кнопку). Также для защиты данных в счетчике используется трехуровневый пароль из 20 различных символов (см. 5.11.1).

Про электронные счетчики и АСКУЭ для «чайников»

Электронные счетчики

Электронный счетчик представляет собой преобразователь аналогового сигнала в частоту следования импульсов, подсчёт которых дает количество потребляемой энергии.

Главным преимуществом электронных счётчиков по сравнению с индукционными, является отсутствие вращающихся элементов. Кроме того, они обеспечивают более широкий интервал входных напряжений, позволяют легко организовать многотарифные системы учёта, имеют режим ретроспективы – т.е. позволяют посмотреть количество потреблённой энергии за определённый период – как правило, помесячно; измеряют потребляемую мощность, легко вписываются в конфигурацию систем АСКУЭ и обладают ещё многими дополнительными сервисными функциями.

Разнообразие этих функций заключается в программном обеспечении микроконтроллера, который является непременным атрибутом современного электронного счётчика электроэнергии.

Конструктивно электросчётчик счетчик состоит из корпуса с клеммной колодкой, измерительного трансформатора тока и печатной платы, на которой установлены все электронные компоненты.

Основными компонентами современного электронного счётчика являются: трансформатор тока, дисплей ЖКИ, источник питания электронной схемы, микроконтроллер, часы реального времени, телеметрический выход, супервизор, органы управления, оптический порт (опционально).

ЖКИ представляет собой многоразрядный буквенно-цифровой индикатор и предназначен для индикации режимов работы, информации о потребленной электроэнергии, отображении даты и текущего времени.

Источник питания служит для получения напряжения питания микроконтроллера и других элементов электронной схемы. Непосредственно с источником связан супервизор. Супервизор формирует сигнал сброса для микроконтроллера при включении и отключении питания, а также следит за изменениями входного напряжения.

Часы реального времени предназначены для отсчета текущего времени и даты. В некоторых электросчётчиках данные функции возлагаются на микроконтроллер, однако для уменьшения его загрузки, как правило, используют отдельную микросхему, например, DS1307N. Использование отдельной микросхемы позволяет высвободить мощности микроконтроллера и направить их на выполнение более ответственных задач.

Телеметрический выход служит для подключения к системе АСКУЭ или непосредственно к компьютеру (как правило, через преобразователь интерфейса RS485/RS232). Оптический порт, который есть не во всех электросчётчиках, позволяет снимать информацию непосредственно с электросчётчика и в некоторых случаях служит для их программирования (параметризации).

Сердцем электронного электросчётчика является микроконтроллер. Это может быть как микросхема компании Microchip (PIC-контроллер), так и производителей ATMEL или NEC.

В электронном счетчике выполнение практически всех функций возложено на микроконтроллер. Он является преобразователем АЦП (преобразует входной сигнал с трансформатора тока в цифровой вид, производит его математическую обработку и выдаёт результат на цифровой дисплей.) Микроконтроллер также принимает команды от органов управления и управляет интерфейсными выходами.

Возможности, которыми обладает микроконтроллер, повторюсь, зависят от его программного обеспечения (ПО). Без ПО – это просто пластмассово — кремниевый кубик smile. Поэтому разнообразие сервисных функций и выполняемых задач зависит от того, какое техническое задание было поставлено перед программистом.

В настоящее время развитие электронных счётчиков идёт в основном в плане добавление «наворотов», различные производители добавляют всё новые функции, например, некоторые устройства могут вести контроль состояния питающей сети с передачей этой информации в диспетчерские центры и т.д.

Довольно часто в электросчётчик вводят функцию ограничения мощности. В этом случае, при превышении потребляемой мощности, электросчётчик отключает потребителя от сети. Для управления подачей напряжения, внутрь электросчётчика устанавливают контактор на соответствующий ток. Так же отключение возможно, если потребитель превысил отведённый ему лимит электроэнергии или же закончилась предоплата за электроэнергию. Кстати, некоторые электросчётчики позволяют пополнить денежный баланс прямо через встроенные в них считыватели пластиковых карт. К электросчётчикам данной группы относятся СТК-1-10 и СТК-3-10, выпускаемые в г. Одессе.

АСКУЭ

Попытки создания АСКУЭ (автоматизированной системы контроля учёта электроэнергии) связаны с появлением в относительно доступных микропроцессорных устройств, однако дороговизна последних делала системы учета доступными только крупным промышленным предприятиям. Разработку АСКУЭ вели целые НИИ.

Решение задачи предполагало:

оснащение индукционных счетчиков электрической энергии датчиками оборотов;

создание устройств, способных вести подсчет поступающих импульсов и передавать полученный результат в ЭВМ;

накопление в ЭВМ результатов подсчета и формирование отчетных документов.

Первые системы учета были крайне дорогими, ненадежными и малоинформативными комплексами, но они позволили сформировать базу для создания АСКУЭ следующих поколений.

Переломным этапом в развитии АСКУЭ стало появление персональных компьютеров и создание электронных электросчётчиков. Ещё больший импульс развитию систем автоматизированного учёта придало повсеместное внедрение сотовой связи, что позволило создать беспроводные системы, так как вопрос организации каналов связи являлся одним из основных в данном направлении.

Основное назначение системы АСКУЭ — в разумных интервалах времени собрать в центрах управления все данные о потоках электроэнергии на всех уровнях напряжения и обработать полученные данные таким образом, чтобы обеспечить составление отчётов за потребленную или отпущенную электроэнергию (мощность), проанализировать и построить прогнозы по потреблению (генерации), выполнить анализ стоимостных показателей и, наконец, — самое важное — произвести расчёты за электрическую энергию.

Для организации системы АСКУЭ необходимо:

В точках учёта энергии установить высокоточные средства учёта — электронные счётчики

Цифровые сигналы передать в так называемые «сумматоры», снабженные памятью.

Создать систему связи (как правило, последнее время для этого используют GSM – связь), обеспечивающую дальнейшую передачу информации в местные (на предприятии) и на верхние уровни.

Организовать и оснастить центры обработки информации современными компьютерами и программным обеспечением.

Пример простейшей схемы организации АСКУЭ показан на рисунке. В ней можно выделить несколько отдельных основных уровней:

1. Уровень первый – это уровень сбора информации.

Элементами этого уровня являются электросчётчики и различные устройства, измеряющие параметры системы. В качестве таких устройств могут применяться различные датчики как имеющие выход для подключения интерфейса RS-485, так и датчики, подключенные к системе через специальные аналого-цифровые преобразователи. Необходимо обратить внимание на то, что возможно использовать не только электронные электросчётчики, но и обычные индукционные, оборудованные преобразователями количества оборотов диска в электрические импульсы.

В системах АСКУЭ для соединения датчиков с контролерами применяют интерфейс RS-485. Входное сопротивление приемника информационного сигнала по линии интерфейса RS-485 обычно составляет 12 кОм. Так как мощность передатчика ограничена, это создает ограничение и на количество приемников, подключенных к линии. Согласно спецификации интерфейса RS-485 с учетом согласующих резисторов приёмник может вести до 32 датчиков.

2. Уровень второй – это связующий уровень.

На этом уровне находятся различные контролеры необходимые для транспортировки сигнала. В схеме АСКУЭ представленной на рисунке 9 элементом второго уровня является преобразователь, преобразующий электронный сигнал с линии интерфейса RS-485 на линию интерфейса RS-232, это необходимо для считывания данных компьютером либо управляющим контролером.

В случае если требуется соединение более 32 датчиков, тогда в схеме на этом уровне появляется устройства, называемые концентраторы. На рисунке показана схема построения системы АСКУЭ для количества датчиков от 1 до 247шт

Третий уровень – это уровень сбора, анализа и хранения данных. Элементом этого уровня является компьютер, контролер или сервер. Основным требование к оборудованию этого уровня является наличие специализированного программного обеспечения для настройки элементов системы.

В настоящее время практически все электронные электросчётчики оборудованы интерфейсом для включения в систему АСКУЭ. Даже те, которые не имеют этой функции, могут оснащаться оптическим портом для локального снятия показаний непосредственно на месте установки электросчётчика путём считывания информации в персональный компьютер. Поэтому, сегодня электросчётчик является сложным электронным устройством.

Однако не стоит думать, что только электронные счётчики можно использовать для дистанционного снятия показаний (а именно эта цель является основной в системах АСКУЭ).

Счетчики, в маркировке которых есть буква «Д», например, СР3У-И670Д, имеют телеметрический выход (импульсный датчик), обеспечивающий передачу по двухпроводной линии связи информации о проходящей через счетчик активной (реактивной) энергии в систему дистанционного сбора и обработки данных. На рисунке как раз показан такой электросчётчик со снятой крышкой корпуса:

На боковой панели электросчётчика установлен импульсный датчик (2). Как работает этот датчик?

Давайте вспомним устройство индукционного счётчика. В нём есть такой элемент, как алюминиевый диск. Скорость его вращения прямо пропорциональна потребляемой нагрузкой мощности. Вот скорость вращения диска, точнее количество оборотов и является численной характеристикой, которую можно преобразовать в импульсы и передать в линию связи. Поэтому на счётчики со встроенными датчиками наносят такой параметр, как количество импульсов на 1 кВт*ч.

В качестве источника импульсов служит измерительный трансформатор, магнитный поток которого периодически пересекает металлический сектор, насаженный на ось диска. Импульсы, полученные от него, подаются на схему собственно самого датчика, а затем в линию связи. Питание датчик получает по этой же линии.

В принципе, любой индукционный счётчик можно оснастить импульсным датчиком, например, таким, как Е870.

Импульсный датчик Е870

Принцип работы датчика Е870 отличается от описанного выше. Для его функционирования на плоскую поверхность диска электросчётчика чёрной краской наносится затемнённый сектор.

Импульсный датчик – преобразователь имеет в своей конструкции фотосветодиодную головку – т.е. пару фотодиод – светодиод. Датчик устанавливается внутри счётчика так, что головка направлена в сторону диска. Излучённый светодиодом сигнал отражается от диска и принимается фотодиодом. Благодаря затемнённому сектору диска, сигнал носит прерывистый характер.

Электронная схема на логических элементах отслеживает эти прерывания, преобразовывает и выдает в линию связи последовательно импульсов. Скважность (частота следования) этих импульсов прямо пропорциональна скорости вращения диска, и, следовательно, потребляемой мощности и её можно визуально оценить по индикаторному светодиоду.

На другой стороне линии связи приёмное устройство принимает эти импульсы, подсчитывает их количество за определённый промежуток времени и выдает полученный результат на устройство отображения информации. Таким образом, происходит дистанционное считывание показаний электросчётчика. Именно так строились первые системы удалённого сбора информации.

Однако возникает закономерный вопрос – выше мы рассматривали интерфейсы RS 485 и RS 232, а здесь имеем последовательность импульсов.

Получается, всё равно индукционные счётчики мы не увяжем в рассмотренные выше современные схемы построения АСКУЭ? В принципе, сделать это можно. Преобразовать импульсную последовательность в тот же RS 232 интерфейс большого труда не составляет, данный адаптер будет представлять собой относительно простую электронную схему. Но особого смысла в этом нет. Индукционные электросчётчики постепенно уходят в прошлое, а там где и устанавливаются, используются только как локальные приборы учёта.

При проектировании современных систем АСКУЭ применяют только электронные счётчики. Они имеют неоспоримые преимущества перед индукционными именно в «информационном» плане и обладают практически неограниченными сервисными возможностями.

Программа для цифрового счетчика

Учет электроэнергии для предприятий

Комплексные решения для малого и среднего бизнеса

Передача почасовых отчетов в энергокомпании

Сдача отчетности в форматах 80020 по регламентам энергокомпаний

Снижение стоимости электроэнергии до 35%

Перевод на выгодную ценовую категорию «Под ключ»

Контроль качества электроэнергии

Фиксация отклонений напряжения и подготовка претензий к энергокомпаниям

Оперативный контроль электропотребления объектов в любое время на своем мобильном устройстве

Электросчётчики с модемами

Комплекты оборудования для быстрого внедрения АСКУЭ

Решения на базе Ваших счётчиков

АСКУЭ с модемом или без него

АСКУЭ своими руками

В настоящее время технологии шагнули вперед, и то, что раньше могли сделать только профессионалы, становится доступным для людей без специальных знаний. Это относится и к системам автоматического сбора данных с приборов учета.

Рассказываем, как своими руками сделать систему учета, позволяющую следить за показаниями счетчика с компьютера и смартфона.

ШАГ 1. Определяемся с видом связи

Для начала выделим несколько видов связи, подходящих для самостоятельной настройки опроса счетчика:

1. GSM — наиболее простой способ организовать связь со счетчиком — установить GSM-модем. Единственный минус — платежи за услуги связи. Но эти платежи не будут высокими, т.к. операторы связи дают специальные тарифы для «умных» устройств. При применении таких тарифов следует ориентироваться на GPRS (а не CSD) соединения.

• У мегафона подойдет тариф «Умные вещи» для физических лиц, или тариф «Интернет вещей» — для юридических
• У МТС имеется тариф «Go-Smart» для физических лиц или тариф «Телематика» — для юридических.

CSD соединение, с точки зрения стоимости услуг связи, целесообразно выбирать только при редком опросе показвний приборов учета. Например, для получения показаний один-два раза в месяц. В других случаях будет выгодным использовать GSM-модемы, поддерживающие полноценный GPRS.

2. Ethernet — наиболее подходящий способ организации связи с приборами учета при условии, если есть возможность довести до счетчика сеть с выходом в Интернет.

3. Wi-Fi — такой способ связи подойдет, если до счетчика доходит сигнал от Wi-Fi роутера.

4. Проводная связь — счетчики можно подключить к компьютеру с помощью протянутой витой пары и преобразователя интерфейса в USB.

ШАГ 2. Выбираем счетчик

Главное, чтобы у счетчика был цифровой интерфейс (например RS-485), или встроенный модем.

Для счетчиков коммерческого учета электроэнергии мы рекомендуем выбирать счетчики с цифровым интерфейсом для подключения внешнего модема. В этом случае, если модем выйдет из строя, вам не потребуется менять сам счетчик и согласовывать замену с энергоснабжающей организацией.

Выбирайте счетчики, у которых производитель раскрывает протоколы опроса. В этом случае у вас не возникнет проблем с поиском программы опроса. Чтобы собрать данные со счетчиков с закрытым протоколом, придется приобретать дорогостоящее программное обеспечение от производителя.

Большинство счетчиков, выпускаемых в России имеют открытые протоколы. Это счетчики Меркурий, Энергосмера, Нева, СЭТ, ПСЧ, СПб-ЗИП, и много других.

Второй момент, на который необходимо обратить внимание — чтобы функционалом счетчика поддерживались поставленные задачи.

Для сбора показаний, информации по мощностям и напряжениям подойдут практически все приборы учета с цифровым интерфейсом. А, например, отклонение показателей качества электроэнергии могут фиксировать далеко не все.

ШАГ 3. Выбираем модем

Модем выбирается под вид связи, на котором вы решили остановиться. На что необходимо обратить внимание:

• Наличие интерфейса для подключения выбранного счетчика. Обычно требуется RS-485.
• Наличие прозрачного режима или открытого протокола. Если модем имеет закрытый производителем протокол опроса, значит вы будете ограничены в выборе программного обеспечения для опроса счетчиков. Скорее всего придется остановиться на ПО от производителя модемов.
• Для GSM-модемов обратите внимание на количество слотов для SIM-карт. Обычно модемы имеют 2 слота — для основного и резервного канала связи.
• Наличие автоматической перезагрузки. Модемы имеют свойство «зависать». Чтобы вернуть его к работе, требуется его перезагрузить. Удобно, когда модем сам себя перезагружает и восстанавливает связь с сервером опроса.

ШАГ 4. Выбор программного обеспечения.

При выборе программного обеспечения требуется убедиться, что оно обеспечивает необходимый вам функционал. Также нужно удостовериться в том, что программа поддерживает протоколы опроса выбранных вами приборов учета и модемов.

Вы можете выбрать следующие варианты поставки программного обеспечения:

1. Программа конфигурирования от производителя счетчика. Такие программы можно бесплатно скачать на сайте производителя приборов учета. Обычно это простенькие программы, которые позволяют получить данные со счетчика, но не дают инструментов для анализа этих данных.

2. Локальная программа сторонних разработчиков. Такие программы обычно распространяются на платной основе и обеспечивают возможность аналитики по потреблению. Их главный недостаток — такие программы можно «пощупать» только после приобретения. Если что-то не устроит, денег никто не вернет.

3. Облачный сервис. Отличается от десктопных программ легкостью внедрения. Само программное обеспечение, коммуникационные сервера, приемные модемы стоят на стороне разработчика, и, чтобы воспользоваться этим, достаточно пройти регистрацию в системе. Разработчики, как правило, дают бесплатный срок для тестирования. Единственный недостаток таких систем — возможность постоянного использования только на платной основе.

ШАГ 5. Подключаем модем к счетчику.

В инструкции счетчика обозначены контакты цифрового интерфейса, которые выводятся на модем. А в инструкции модема обозначено, на какие контакты подключаются входящие провода.

В качестве примера приведем схему подключения счетчика Меркурий 230 к модему iRZ ATM2-485:

Как видно, схема простая, и с подключением справится любой электрик.

ШАГ 6. Настраиваем параметры опроса.

Наверное, это самый сложный этап создания АСКУЭ. Требуется создать устойчивое соединение между модемом и сервером опроса. Все настройки следует выполнять в соответствии с руководством по эксплуатации модемного оборудования и программного обеспечения.

Это тема для отдельных статей, и мы приводим ссылки на несколько примеров настроек удаленного опроса счетчиков по различным каналам связи:

Свет на учете

Ответственность за их установку и обслуживание возьмут на себя энергосбытовые компании и сетевые организации. «Умный» счетчик сам будет следить за тем, сколько электроэнергии вы расходуете, дистанционно передавать об этом данные в компанию, а в случае если потребитель хронически не платит по счетам, — ограничивать подачу электроэнергии. Это позволит переложить ответственность за неуплату на непосредственного нарушителя, а не раскладывать сумму чужого долга на всех потребителей через тариф. А те, кто не получит в срок новый прибор учета, будет иметь право вообще не платить за электроэнергию.

Закон, который вводит в России понятие «интеллектуальная система учета электроэнергии (мощности)» и обязанность поставщика ресурса обеспечить потребителя приборами учета нового поколения, 19 декабря был принят в третьем чтении Госдумой и в пятницу будет рассмотрен в Совете Федерации.

Ставить счетчики и вести учет потребления на промышленных предприятиях и в частных домах будут «Россети», при этом стоимость прибора и работ компания окупит экономией за счет внедрения «умного» учета, которая составит до 30 процентов. Эти средства компания сможет сохранить у себя в течение десяти лет.

Установкой счетчиков в многоквартирных домах займутся гарантирующие поставщики электроэнергии. Они заложат свои траты в тариф, однако опасаться переплат не стоит: закон в любом случае ограничивает совокупный коммунальный платеж уровнем инфляции, а так как заложенная в тариф стоимость будет растянута на длительном временном промежутке, для конечного потребителя плата будет незаметной, заверяли ранее в минэнерго.

Появятся новые счетчики в домах и квартирах не сразу, а по мере выхода из строя старых приборов учета или пока не наступит срок поверки прибора. У потребителя останется только одна обязанность (помимо оплаты счетов) — допустить электриков к установке и обслуживанию прибора. Если вдруг окажется, что счетчик, например, работает с перебоями, передает неверную информацию о потреблении или вовсе этого не делает, значит, он сломан или минимально необходимый набор функций не позволяет ему вести «умный» учет, как того требует закон. В этом случае потребителя могут вовсе освободить от оплаты счетов за электроэнергию вплоть до момента, пока компания не установит новый прибор учета.

«Умный» счетчик может стоить до 12 тысяч рублей, однако цена тех, которые будут устанавливать компании, окончательно прояснится после того, как правительство примет постановление с минимальными требованиями к таким приборам учета. Кроме умения считывать информацию о потреблении, передаче об этом данных, а также возможности дистанционного ограничения подачи ресурса, «умный» счетчик, вероятно, оборудуют сигнализатором о взломе или неисправности. «Скорее всего, требования будут устанавливать исходя из принципов минимизации расходов, связанных с закупками, установкой и эксплуатацией этих приборов, а также с учетом возможностей инфраструктуры, которой располагают участники рынка», — говорит партнер юридической компании «НАФКО-Консультанты » Павел Иккерт.

Сейчас используется около 300 видов счетчиков разных поколений и производителей, не отвечающих минимальным функциональным требованиям интеллектуальной системы учета. Интегрировать их в единую систему невозможно, подчеркивает глава «Россетей» Павел Ливинский. По его словам, менее десяти процентов счетчиков по всей России удовлетворяют современным требованиям. Для сравнения: Евросоюз уже к 2020 году ставит целью оборудовать удаленным сбором данных более 80 процентов точек учета.

Принятие закона об интеллектуальных системах учета электроэнергии — первый шаг в создании общей системы. Уже есть протокольное поручение вице-премьера Дмитрия Козака профильным ведомствам проработать вопрос внедрения аналогичных «умных» счетчиков газа. Также стоит рассмотреть возможность распространения их применения и в иных сферах ЖКХ, например, в тепло- и водоснабжении, считают в Комитете Госдумы по энергетике. Глава комитета Павел Завальный рассчитывает, что аналогичный законопроект об интеллектуальных системах учета газа будет разработан в течение 2019 года. «Только так можно решить проблемы неэффективного потребления энергоресурсов в стране, повысить платежную дисциплину и восстановить социальную справедливость в том смысле, что каждый должен платить только за себя», — заключает он.