Учебное пособие 800593

Микропроцессор (МК) управляет всеми узлами счетчика и реализует измерительные алгоритмы в соответствии со специализированной программой, помещенной во внутреннюю память программ. Управление узлами счетчика производится через программные интерфейсы, реализованные на портах ввода/вывода МК:

–двухпроводный UARTинтерфейс для связи с внешним устройством;

–пятипроводный SPIинтерфейс для связи с энергонезависимой памятью;

–трёхпроводный интерфейс для связи с драйвером ЖКИ.

МК устанавливает текущую тарифную зону в зависимости от команды поступающей по интерфейсу или от таймера, формирует импульсы телеметрии, ведет учет энергии по включенному тарифу, обрабатывает команды, поступившие по интерфейсу и при необходимости формирует ответ. Кроме данных об учтенной электроэнергии в энергонезависимой памяти хранятся калибровочные коэффициенты, серийный номер, версия программного обеспечения счетчика и т. д. Калибровочные коэффициенты заносятся в память на предприя- тии-изготовителе и защищаются удалением перемычки разрешения записи. Изменение калибровочных коэффициентов на стадии эксплуатации счётчика возможно только после вскрытия счетчика и установки технологической перемычки.

МК синхронизирован внешним кварцевым резонатором, работающим на частоте 5000 кГц.

МК управляет работой драйвера ЖКИ по трехпроводному последовательному интерфейсу с целью отображения измеренных данных. Режим индикации может изменяться посредством кнопок управления индикацией.

Драйвер ЖКИ имеет встроенный последовательный интерфейс для связи с устройством управления и память хранения информации сегментов. Устройство управления по последовательному интерфейсу записывает нужную для индикации информацию в память драйвера, а драйвер осуществля-

101

ет динамическую выдачу информации, помещённую в его память, на соответствующие сегменты ЖКИ.

Блок оптронных развязок выполнен на оптопарах све- тодиод-фототранзистор и предназначен для обеспечения гальванической развязки внутренних и внешних цепей счетчика. Через блок оптронных развязок проходят сигналы интерфейса

ителеметрические импульсы (импульсные выходы счетчика).

Всостав УУИИ входит микросхема энергонезависимой памяти (FRAM). Микросхема предназначена для периодического сохранения данных МК. В случае возникновения аварийного режима («зависание» МК) МК восстанавливает данные из FRAM.

Блок питания вырабатывает напряжения, необходимые для работы УУИИ.

Напряжение, подводимое к параллельной цепи счетчика, не должно превышать значения 264,5 В или 66,35 В. Ток в последовательной цепи счётчика не должен превышать значе-

ния 7,5 А (60 А или 100 А).

СЧИТЫВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ ПО ИНТЕРФЕЙСАМ (CAN, RS-485, IRDA)

ИЛИ GSM-МОДЕМУ

Счетчик может работать в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии, имеет встроенный интерфейс CAN(или RS-485 или IrDA) или GSM-модем.

Обмен по интерфейсу производится двоичными байта-

ми на скорости 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600 Бод (для счет-

чика с интерфейсом IrDAна скорости 9600 бит/с).

Счётчик в составе системы всегда является ведомым, т. е. не может передавать информацию в канал без запроса ведущего, в качестве которого выступает управляющий компьютер. Управляющий компьютер посылает адресные запросы счётчикам в виде последовательности двоичных байт, на что адресованный счетчик посылает ответ в виде последователь-

102

ности двоичных байт. Число байт запроса и ответа не является постоянной величиной и зависит от характера запроса.

Для программирования счетчика и считывания данных по интерфейсу используется программное обеспечение «Конфигуратор счётчиков трехфазных Меркурий», работающее в операционной среде Windows-9X,-2000,-XPи поставляемое предприятием-производителем по отдельному заказу на магнитном носителе. При помощи этой программы можно:

–переключать счетчик в один из четырёх тарифов,

–устанавливать сетевой адрес счетчика,

–прочитать значение накопленной энергии по каждому тарифу в отдельности и сумму по всем тарифам с нарастающим итогом,

–прочитать мгновенное значение мощности (активной, реактивной и полной) в каждой фазе и по сумме фаз, значение напряжения в каждой фазе, значения тока в каждой фазе, значения cosφ в каждой фазе и по сумме фаз, частоту сети,

–прочитать версию программного обеспечения,

–устанавливать скорость обмена – 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600 бод (для счетчиков с интерфейсом IrDA скорость обмена – 9600 бит/с);

Поскольку действия по изменению режимов и параметров работы счетчика не должны осуществляться произвольно и должны строго контролироваться эксплуатирующими организациями, доступ к счетчику предусматривает защитные меры по возможным несанкционированным действиям со счетчиком. При работе с последовательным интерфейсом предусмотрена парольная защита при выполнении всех возможных команд. Поскольку набор допустимых команд подразделяется по уровню доступа, то на их выполнение в системе команд существуют два пароля, определяющих разрешение/запрет счетчику на запись/считывание параметров. Пароль уровня доступа 1, состоящий из 6 символов, определяет разрешение на исполнение счетчиком команды считывания энергетических и вспомогательных параметров. Индивиду-

103

альный адрес счетчика указывает, к какому счетчику происходит обращение. При любом несоответствии паролей и/или адреса, указанными в команде, команда воспримется как «чужая» и будет отвергнута счетчиком. Пароль уровня доступа 2, состоящий из 6 символов, определяет разрешение на исполнение счётчиком команды по смене тарифов и программирования параметров счётчика на уровне энергосбыта. Уровень доступа 3 является заводским и возможен только при установлении технологической перемычки внутри счётчика. Данный уровень разрешает исполнение счётчиком команд по записи калибровочных коэффициентов при производстве счётчиков. При выпуске с завода-изготовителя каждому счетчику задаются следующие пароли и адреса:

–для адреса счетчика – три последние цифры заводского номера,

–для пароля уровня доступа 1 – шесть символов

(«111111»),

–для пароля уровня доступа 2 – шесть символов

(«222222»).

Смена паролей и индивидуального адреса осуществляется через последовательный интерфейс. При эксплуатации счётчиков после смены паролей и/или адреса необходимо особое внимание уделить сохранности (запоминанию) последних.

Примечание – При индивидуальной работе с одним счетчиком допускается использовать нулевой (000) индивидуальный адрес.

Скорость обмена по интерфейсу программируемая. Допустимые значения 9600 Бод, 4800 Бод, 1200 Бод,

600 Бод, 300 Бод (для счётчиков с интерфейсом IrDA скорость обмена 9600 бит/с);

При выпуске с завода-изготовителя устанавливается скорость 2400 Бод.

Для работы со счётчиком по интерфейсу необходимо:

104

–подсоединить счётчик к компьютеру через «Преобразователь интерфейса Меркурий 221».

–определить номер используемого COM-порта.

–запустить программу «Конфигуратор счетчиков трехфазных Меркурий».

4. ТРЕБОВАНИЯК СОДЕРЖАНИЮ ОТЧЕТА

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

–фотографии (скриншоты экрана) счетчика во всех режимах работы, указанных в разделе 3 настоящих методических указаний;

–распечатку отчета о проведенных измерениях (все ли-

сты);

–ответы на контрольные вопросы

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ ПОДГОТОВКИ

1.Какие параметры счетчика электрической энергии типа «Меркурий» относят к основным, а какие – к дополнительным?

2.Укажите диапазон изменения скоростей соединений счетчика с персональным компьютером при организации передачи данных по интерфейсу RS485?

3.Какие параметры счетчика программируются, а какие инициализируются в ходе установки?

4.Каким образом осуществляется защита данных счетчика от несанкционированного считывания пользователем?

5.Каким образом организуется связь со счетчиком в режиме «Монитор»?

105

6.Перечислите основные функции счетчика, доступные в диалоговом режиме с ПК при использовании экранных кнопок.

7.Сравните технические характеристики счетчиков ЦЭ 6850М и «Меркурий – 230». Сделайте выводы о предполагаемом назначении счетчика и вариантах его использования в следующих случаях:

–потребительский счетчик;

–счетчик установлен на границах зон балансового разграничения сетей потребителя и энергоснабжающей организации;

–счетчик установлен на определенном расстоянии от границы балансового разграничения сетей;

–счетчик установлен у гарантирующего постав-

щика

106

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

«Системы бесперебойного питания и особенности их организации в современных условиях»

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью настоящей лабораторной работы является ознакомление с особенностями организации электроснабжения потребителей первой категории надежности электроснабжения, качеством электрической энергии, получаемой в автономных системах электропитания.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Современные системы электроснабжения предприятий и организаций отличаются повышенными требованиями к качеству электрической энергии. Качество включает в себя ряд понятий, относящихся, в основном, к двум физическим величинам: напряжению и частоте. Нормы качества электроэнергии (далее – КЭ) устанавливаются ГОСТ 32144-2013 для сетей переменного однофазного или трехфазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электрической энергии. Они называются точками общего присоединения.

Нормы КЭ являются уровнями электромагнитной совместимости для кондуктивных электромагнитных помех в системах электроснабжения общего назначения. При соблюдении указанных норм обеспечивается электромагнитная совместимость электрических сетей систем электроснабжения общего назначения и электрических сетей потребителей электрической энергии (приемников электрической энергии).

107

Нормы являются обязательными во всех режимах работы систем электроснабжения общего назначения, кроме режимов, обусловленных:

–исключительными погодными условиями и стихийными бедствиями (ураган, наводнение, землетрясение и т. п.);

–непредвиденными ситуациями, вызванными действиями стороны, не являющейся энергоснабжающей организацией и потребителем электроэнергии (пожар, взрыв, военные действия и т. п.);

–условиями, регламентированными государственными органами управления, а также связанных с ликвидацией последствий, вызванных исключительными погодными условиями и непредвиденными обстоятельствами.

Нормы подлежат включению в технические условия на присоединение потребителей электрической энергии и в договоры на пользование электрической энергией между электроснабжающими организациями и потребителями электрической энергии.

При этом для обеспечения норм стандарта в точках общего присоединения допускается устанавливать в технических условиях на присоединение потребителей, являющихся виновниками ухудшения КЭ, и в договорах на пользование электрической энергией с такими потребителями более жесткие нормы (с меньшими диапазонами изменения соответствующих показателей КЭ).

По согласованию между энергоснабжающей организацией и потребителями допускается устанавливать в указанных технических условиях и договорах требования к показателям КЭ, для которых в настоящем стандарте нормы не установлены (дополнительные показатели качества).

Нормы применяют при проектировании и эксплуатации электрических сетей, а также при установлении уровней помехоустойчивости приемников электрической энергии и уровней кондуктивных электромагнитных помех, вносимых этими приемниками.

108

2.1. Состав схемы электроснабжения лаборатории

Учебная лаборатория «Электроснабжение и энергосберегающие технологии » относится к потребителям I категории надежности электроснабжения. В настоящее время в ней имеется три независимых источника питания потребителей лаборатории:

–распределительное устройство учебного корпуса № 3 (ввод в распределительный щит РЩ-АВР-2 снизу);

–бензоэлектрический агрегат мощностью 4 кВА, 380/220 В, 50 Гц, установленный на учебном полигоне кафедры ЭМСЭС (ввод в распределительный щит РЩ-АВР-2 сверху в кабель-канале);

–источник бесперебойного питания типа «Master Vision» 3 кВА, 220 В, 50 Гц, питающийся от любого из указанных вводов по технологии «on-line».

Внешний вид распределительного щита РЩ-АВР показан на Рис. 4.1, а его принципиальная схема – на Рис.4.2.

Вводно-распределительное устройство лаборатории (ВРУ) содержит:

–распределительный щит РЩ-АВР-2, 380 В, 63 А;

–панель учета «Счетчики электрической энергии» (смонтирована на едином каркасе);

–рабочее место оператора системы АСКУЭ для наблюдения и регистрации установившихся и переходных процессов в системе электроснабжения;

–кабельной сети, выполненной медным кабелем ВВГ 4х16 мм2.

Вдальнейшем изложении, при необходимости, даются ссылки на отдельные части ВРУ или на все устройство в целом.

Примечание: в процессе реконструкции схемы электроснабжения лаборатории некоторые технические характеристики источников питания могут отличатся от описания принципиальной схемы изложенного ниже.

109

Рис. 4.1. Внешний вид щита распределительного РЩ-АВР-2

110