Назначение
Счетчики электрической энергии серии iEM3000 (далее - счётчики) предназначены для измерений и учета активной и реактивной энергии в одном или в двух направлениях в трехфазных трехпроводных и четырехпроводных цепях переменного тока промышленной частоты.
Описание
Принцип действия счетчиков основан на преобразовании мгновенных значений сигналов измеряемых величин в цифровые коды. Счетчики электрической энергии серии iEM3000 состоят из входных первичных преобразователей тока и напряжения, аналого-цифровых преобразователей, микропроцессора и дисплея на ЖКИ. В счетчиках в качестве датчиков тока используются трансформаторы и в качестве датчиков напряжения резистивные делители. Особенностью счетчиков iEM31xx является использование неразрывно связанных цепей тока и напряжения. Счетчики предназначены для эксплуатации внутри помещений промышленного, сельскохозяственного и бытового назначения, и подлежат установке в шкаф со степенью защиты оболочки не ниже IP51. Счетчики могут применяться как автономно, так и в составе
автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) и передачи измеренных или вычисленных параметров на диспетчерский пункт по контролю, учету и распределению электрической энергии, а также в системах управления нагрузкой
энергетических сетей. Связь с ЭВМ осуществляется с помощью цифрового интерфейса.
Питание счетчика обеспечивается от входных сигналов напряжения.
Измеренные значения и параметры настроек прибора можно просмотреть на дисплее прибора, используя кнопки управления на лицевой панели. Кнопки управления позволяют произвести настройку прибора (выставить режим работы, коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов, и др.).
Дополнительно, для приборов со встроенным интерфейсом связи RS485, с помощью программного обеспечения «ION Setup» и «SPM7» можно просматривать измерения и настраивать параметры прибора с экрана компьютера.
Измерение реактивной энергии происходит следующим образом.
Шаг 1. Вычисляется абсолютное (беззнаковое) значение реактивной мощности каждой фазы как корень квадратный из разности квадратов полной и активной мощностей:
q = лЛ2- р2
Шаг 2. По сдвигу фазы тока от напряжения вычисляется текущий квадрант для вектора полной мощности кВА. (В расчёт берётся только 1-я гармоника. Применяется быстрое
разложение в ряд Фурье). Реактивной мощности присваивается знак «+» при нахождении вектора полной мощности в 1-м или во 2-м квадранте и, соответственно, знак «-» в 3-м или в 4-м квадранте.
Шаг 3.
Реактивная мощность 3-х фаз вычисляется как арифметическая сумма реактивных мощностей по фазам.
Шаг 4.Вычисляется приращение реактивной энергии как интеграл реактивной мощности по времени. Вычисление осуществляется в течение каждых 50-ти периодов сетевого напряжения (либо 60 периодов для сетей 60Гц). Т.е., интегрирование осуществляется примерно в течение 1 секунды.
Шаг 5.
Итоговое значение реактивной энергии вычисляется как сумма предыдущего итогового значения и приращения значения полученного на предыдущем шаге.
Для хранения и отображения измеренных величин в счетчиках имеется энергонезависимая память и жидкокристаллический индикатор для отображения измеряемых величин. Учет электроэнергии обеспечивается по тарифам и временным зонам, которые задаются программно. Количество тарифов в моделях со встроенным тарификатором до 4. Ход часов при отсутствии питания обеспечивается с помощью мощного конденсатора не менее 72 часов. При более длительном отключении питания счетчика происходит сброс часов и тарифного расписания к заводским настройкам.
Конструктивно счетчики изготовляются двух модификаций: прямого (до 63 А) и трансформаторного (до 6 А) включения, и состоят из лицевой панели, пломбируемых крышек, цифрового интерфейса и дискретных входов и выходов. На лицевой панели счетчика расположены:
- Два светодиода, показывающие потребление активной электроэнергии, а также, что счетчик включен и работает нормально;
- Клавиатура из трех кнопок, позволяющая изменять режимы работы и отображения на дисплее;
- Двух пломбируемых крышек, защищающих от несанкционированного вмешательства в работу счетчика.
В зависимости от исполнений счетчики выпускаются нескольких моделей: iEM3100, iEM3110, iEM3115, iEM3150, iEM3155, iEM3200, iEM3210, iEM3215, iEM3250, iEM3255. Схема структурного обозначения приборов с перечислением моделей представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема структурного обозначения счетчиков серии iEM3000
Функциональные возможности счетчиков серии iEM3000 в зависимости от модификаций приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Функциональные возможности счетчиков серии iEM3000
| Функциональные возможности счётчиков | Модификации счётчиков |
| iEM3100/ iEM3200 | iEM3110/ iEM3210 | iEM3115/ iEM3215 | iEM3150/ iEM3250 | iEM3155/ iEM3255 |
| И | змеряемые величины |
| Среднее значение напряжения* | - | - | - | + | + |
| Фазные токи* | - | - | - | + | + |
| Активная мощность* | - | - | - | + | + |
| Реактивная и полная мощность* | - | - | - | - | + |
| Коэффициент мощности* | - | - | - | + | + |
| Частота* | - | - | - | - | + |
| Активная энергия (импорт) | + | + | + | + | + |
| Активная энергия (импорт) по тарифам (до 4х тарифов) | - | - | + | - | + |
| Активная энергия (экспорт) | - | - | - | - | + |
| Реактивная энергия (импорт, экспорт) | - | - | - | - | + |
| Активная энергия (импорт) от момента последнего сброса (partial) | + | + | + | + | + |
| Реактивная энергия (импорт) от момента последнего сброса (partial) | - | - | - | - | + |
| Счётчик часов включенного состояния прибора | - | - | - | - | + |
| Передача данных и управление |
| Порт RS-485 (протокол Modbus) | - | - | - | 1 | 1 |
| Дискретные входы | - | - | 2 | - | 1 |
| Дискретный выходы | - | - | - | - | 1 |
| Импульсный выход | - | 1 | - | - | - |
| Аварийная сигнализация |
| Сигнализация перегрузки по мощности | - | - | - | - | + |
| Примечание: *- без нормирования точности |
Фотография счетчика и места опломбирования представлены на рисунках 2 и 3.
Рисунок 2 - Фотография счетчика серии iEM3000 (модель iEM3155)
Красным кругом выделено место установки клейма поверителя в виде наклейки.
Рисунок 3 - Фотография счетчика серии iEM3000 (модель iEM3155)
Красными кругами выделены проушины для установки пломб энергоснабжающей организации
Программное обеспечение
Встраиваемое ПО (заводская прошивка) записывается в устройство на стадии его производства. Защита от копирования ПО осуществляется на аппаратном уровне: вычитывание памяти программ и памяти данных невозможно. Конечный пользователь не имеет доступа к изменению системных параметров (калибровочные коэффициенты, алгоритмы работы устройства и т.д.). Для защиты несанкционированного изменения настроечных параметров устройства в ПО используется система авторизации пользователя (многоуровневый пароль) и невозможно без вскрытия счётчика.
Влияние программного продукта на точность показаний счетчиков находится в границах, обеспечивающих метрологические характеристики, указанные в таблице 3. Диапазон представления, длительность хранения и дискретность результатов измерений соответствуют нормированной точности счетчика
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Характеристики программного обеспечения счетчиков серии iEM3000
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | Swift.bin |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | v. 1.X.XXX |
| Цифровой идентификатор ПО | — |
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «Средний уровень» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Основные метрологические и технические характеристики счетчиков серии iEM3000
| Наименование параметра | Значение |
| Класс точности по активной энергии: - для iEM31хх: - по ГОСТ 31819.21-2012 - для iEM32хх при номинальном токе 5А: - по ГОСТ 31819.22-2012 - для iEM32хх при номинальном токе 1 А: - по ГОСТ 31819.23-2012 | 1 0,5S 1 |
| Класс точности по реактивной энергии по ГОСТ Р 52425-2005 | 2 |
| Базовый/номинальный (максимальный) ток, А - для iEM31хх: - для iEM32хх: | 10 (63) 5 (6) 1 (6) |
| Номинальное напряжение, В | от 3 x 100/173 до 3 x 277/480 |
| Номинальная частота, Гц | 50 либо 60 - настраивается |
| Максимальное значение коммутируемого тока на контактах реле управления нагрузкой, мА | 50 для цифрового выхода (модель iEM3155 / iEM3255) 15 для импульсного выхода (модель iEM3110/ iEM3210) |
| Диапазон рабочих температур окружающего воздуха, °С | от - 25 до + 55 |
| Постоянная счетчика на импульсном выходе, имп./(кВт^ч) - для iEM3110/3210: - для iEM3155: - для iEM3255: | От 0,01 до 500 От 1 до 1000 От 0,01 до 500 |
| Минимальная длительность импульсов на импульсном выходе, мс | 50 |
| Стартовый ток, мА - для iEM31хх: - для iEM32хх | 40 5 |
| Полная мощность, потребляемая каждой измерительной цепью тока, не более, Вт | 0,4 (для iEM31хх) 0,01 (для iEM32хх) |
| Мощность потребляемая измерительными входами напряжения, не более, В^А | 5 - в однофазном режиме 10 - в 3-х фазном режиме в сумме по входам |
| Максимальная мощность, цепей собственного питания счетчика, не более, ВА | 10 |
| Основная абсолютная погрешность часов при температуре 250C, с/сут | ±2,5 |
| Дополнительная температурная погрешность часов при температуре от минус 250C до плюс 550C, с/сут на 0C | ±0,2 |
| Длительность учёта времени и календаря при отключенном питании, ч, не менее | 72 |
| Наименование параметра | Значение |
| Защита от проникновения пыли и воды | IP20 (корпус), IP40 (лицевая панель) |
| Средний срок службы, лет | 15 |
| Масса, кг, не более | 0,5 |
| Габаритные размеры (длина; ширина; высота), мм, не более | 90; 69; 95 |
| Средняя наработка счетчика до отказа, ч | 235000 |
Знак утверждения типа
наносится на лицевой панели счетчика и титульных листах эксплуатационной документации методом офсетной печати.
Комплектность
Таблица 4
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Счетчик | - | 1 шт. |
| Паспорт | П 208-3002-2013 | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации* | DOCA0005RU-01 | 1 шт. |
| Методика поверки. * | МП 208-3002-2013 с изм. №1 | 1 шт. |
| Коробка упаковочная | - | 1 шт. |
| Программного обеспечение «ION Setup» ** | - | 1 шт. |
| Программное обеспечение «SPM7»** | - | |
| Примечание: *-поставляется по отдельному заказу организациям, которые проводят поверку. ** - программное обеспечение доступное в свободном доступе на сайте изготовителя. |
Поверка
осуществляется по документу МП 208-3002-2013 «Счетчики электрической энергии серии iEM3000. Методика поверки» с изменением №1, утвержденному ФГУП «ВНИИМС» 14 ноября 2016 г.
Основные средства поверки:
установка автоматическая трехфазная для поверки счетчиков электрической энергии HS-6303E, регистрационный № 44220-10;
универсальная пробойная установка УПУ-10:
- испытательное напряжение до 10 кВ,
- погрешность установки напряжения ±5%;
секундомер СДСпр-1, абсолютная погрешность за 30 мин ±0,1 с.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на счетчик и (или) паспорт.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
ГОСТ 31818.11-2012 (МЭК 62052-11:2003) Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний. Часть 11. Счетчики электрической энергии.
ГОСТ 31819.21-2012 (МЭК 62053-21:2003) Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 21. Статические счетчики активной энергии классов точности 1 и 2.
ГОСТ 31819.22-2012 (МЭК 62053-22:2003) 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 (МЭК 62053-23:2003) Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Счетчики статические реактивной энергии
ГОСТ Р МЭК 61107-2001 Обмен данными при считывании показаний счетчиков, тарификации и управления нагрузкой. Прямой локальный обмен данными.
