Dla dostawców i odbiorców energii elektrycznej kluczowe znaczenie mają rozliczenia fi nansowe z tytułu korzystania z tego podstawowego medium. Podstawą do takich rozliczeń są wskazania indywidualnych liczników – całkujących przyrządów pomiarowych. Z tego wynika rynkowa pozycja współczesnych liczników energii elektrycznej.

Fot. 1. Oferta w zakresie liczników energii elektrycznej jest bardzo obszerna. Fot.: LOVATO Fot. 1. Oferta w zakresie liczników energii elektrycznej jest bardzo obszerna. Fot.: LOVATO

Nowoczesne liczniki energii elektrycznej to zaawansowane precyzyjne urządzenia mierniczo-analizująco- komunikacjne, do konstruowania których wykorzystuje się – w sposób oczywisty - mikroprocesory i wyświetlacze LCD, a wytwórcy prześcigają się w rozwiązaniach zwiększających zakres realizowanych przez te przyrządy funkcji.
Podstawą oferty rynkowej są liczniki elektroniczne. W zależności od modelu jest możliwy montaż w instalacjach jedno- oraz trójfazowych. Niektóre modele są w stanie przeprowadzić pomiar innych wielkości elektrycznych, takich jak np. wartości chwilowe prądu i napięcia. Rozbudowane liczniki energii elektrycznej stanowią nieodzowny element instalacji elektrycznych obiektów współdzielonych, takich jak biura, fabryki, sklepy, domy wielorodzinne itp. Urządzenia tego typu wyposaża się w wyjścia impulsowe stosowane np. do systemów zdalnego odczytu, czy też aplikacji przeznaczonych do rozliczania energii elektrycznej. Oferowane są również liczniki współpracujące z instalacjami fotowoltaicznymi.
Pomiar prądu odbywa się z zastosowaniem przekładników pomiarowych. Przeprowadzany jest pomiar i rejestracja energii elektrycznej z uwzględnieniem kilku przedziałów czasowych. Jest również możliwe ręczne zamykanie okresu rozliczeniowego. Przydatne rozwiązanie stanowi pamięć, w której mogą być gromadzone wyniki pomiarów nawet z kilkudziesięciu dni. Do dyspozycji użytkownika są przyciski na płycie czołowej pozwalające na przewijanie informacji na ekranie.
Licznik jest nie tylko w stanie przeprowadzić pomiar, ale także zaprezentować wartości napięcia, prądu, mocy czynnej i częstotliwości. Ważne jest ponadto rejestrowanie nietypowych zdarzeń, np. otwarcia osłony skrzynki zaciskowej licznika czy też oddziaływania polem magnetycznym. Kluczową rolę odgrywa rejestrowanie zaniku napięcia pomiarowego. Pamięć pozwala na przechowywanie informacji dotyczących zaprogramowanych parametrów licznika. Automatycznie przeprowadzana jest identyfikacja zaprogramowanej grupy taryfowej. Do współpracy z urządzeniami wyjściowymi wykorzystać można wyjście przekaźnikowe.
Niejednokrotnie zastosowanie znajduje układ zasilania bateryjnego, dzięki któremu jest możliwy odczyt informacji podczas braku napięcia pomiarowego.

Przesył informacji

Fot. 2. Nowoczesne liczniki energii elektrycznej to urządzenia
inteligentne bazujące na technologii mikroprocesorowej. Fot.: APATOR Fot. 2. Nowoczesne liczniki energii elektrycznej to urządzenia inteligentne bazujące na technologii mikroprocesorowej. Fot.: APATOR Fot. 3. Na uwagę zasługują szerokie możliwości w zakresie przesyłu
danych. Fot.: APATOR Fot. 3. Na uwagę zasługują szerokie możliwości w zakresie przesyłu danych. Fot.: APATOR

Wzrasta znaczenie liczników, które pozwalają nie tylko na pomiar energii elektrycznej, ale również na cyfrową transmisję danych. Bardzo często urządzenia tego typu znajdują zastosowanie w rozliczeniach między zakładami energetycznymi, a także przy kontrolowaniu procesów produkcyjnych. Dodatkowo niektóre modele wyposażono w nadajnik radiowy, który umożliwia przesyłanie danych bezprzewodowo. W warunkach przemysłowych przydatna może być możliwość włączenia licznika do sieci Ethernet. Rozbudowany zestaw funkcji urządzenia obejmuje m.in. wyświetlanie kodu odbiorcy. Oprócz tego na ekranie wyświetlacza użytkownik informowany jest o aktualnej dacie, czasie rzeczywistym oraz dniach świątecznych. Do pamięci zapisywane są podziały doby na strefy czasowe z uwzględnieniem dni wolnych. W sposób automatyczny zamyka się okresy obrachunkowe w podanym dniu miesiąca o określonej godzinie lub na żądanie. Informacje dotyczące wielkości energii czynnej, strefach czasowych i sumarycznej, energii na zakończenie okresu obrachunkowego, daty i czasu zamknięcia okresu obrachunkowego mogą być wyświetlane na przemian. Oprócz tego jest możliwe wyświetlanie mocy maksymalnej uśrednionej, a także mocy kumulowanej. Dostępne na rynku liczniki typu cechują się odpornością na działanie pól magnetycznych. W zakresie interfejsów komunikacyjnych istotną rolę stanowi możliwość wymiany danych w standardzie RS-485/232/Modbus.
Nabyć można sterowniki komunikacyjne, które pozwalają na przesyłanie danych za pomocą sieci GSM/GPRS. Istotną cechą rozwiązań tego typu jest zmienne opóźnienie pomiędzy wysłaniem zapytania a odpowiedzią, przy czym najczęściej wynosi ono około kilku sekund. Za cykliczny odczyt czytników oraz za rejestrowanie danych odpowiada serwer komunikacyjny. W praktyce licznik komunikuje się z siecią GSM na dwa sposoby. Pierwszy z nich stanowi połączenie radiowe za pomocą lokalnej jednostki komunikacyjnej GPRS dołączonej do serwera poprzez łącze RS-232. Inny sposób stanowi przewodowe połączenie łączem stałym z operatorem GSM, udostępniającym usługę GPRS na rzecz klienta. Istotną cechą drugiego rozwiązania jest brak interfejsu radiowego łączącego z serwerem, co nie podnosi kosztu usługi GPRS. Ważne są przy tym krótsze czasy opóźnienia transmisji. Na rynku nabyć można przemysłowe modemy przeznaczone do zdalnego odczytu danych pomiarowych z liczników energii elektrycznej za pomocą sieci telefonicznej PSTN lub złączy dzierżawionych jednoparowych. Tego typu systemy wymiany danych posługują się interfejsem pętli prądowej. Przesłane mogą być zarówno pełne dane w określonym przedziale czasowym jak i informacje o charakterze bieżącym i archiwalnym.

Pomiar energii elektrycznej w przemyśle

Fot. 4. Liczniki energii elektrycznej coraz
częściej stanowią element rozbudowanych
systemów pomiarowych. Fot.: PAFAL Fot. 4. Liczniki energii elektrycznej coraz częściej stanowią element rozbudowanych systemów pomiarowych. Fot.: PAFAL

Odpowiednie liczniki energii elektrycznej znajdują zastosowanie w przemyśle. Liczniki te niejednokrotnie są elementami rozbudowanych systemów automatyki, a więc kluczową rolę odgrywa odpowiedni przesył informacji. W efekcie powstają systemy rejestrujące zużycie energii i umożliwiające kontrolę oraz ingerencję w przebieg procesu. Jest więc możliwa integracja z zakładowymi systemami IT ze zdalnym dostępem do danych za pomocą przeglądarki internetowej i komputera PC czy też urządzeń mobilnych typu smartphone lub IPad.
Dzięki zastosowaniu sterowników logicznych zyskuje się elastyczność pozwalającą na monitorowanie nawet najbardziej złożonych procesów oraz natychmiastową identyfikację stanów krytycznych. Wykrywane mogą być np. kosztowne szczyty poboru mocy oraz możliwości ich wyeliminowania w przyszłości. Ważna jest przejrzysta rejestracja wartości zużycia energii i rozładowanie szczytów zapotrzebowania celem obniżenia kosztów. Pobór mocy jest kontrolowany przez odbiorniki, a w przypadku przekroczenia określonej wartości odbiór może być wyłączony. Przydatne rozwiązanie stanowi prognozowanie kosztów zużycia energii czy też taryfikowanie odbiorów.

Smart metering

Fot. 5. Specjalne liczniki są dostępne pod
kątem aplikacji przemysłowych. Fot.: PRO-MAC Fot. 5. Specjalne liczniki są dostępne pod kątem aplikacji przemysłowych. Fot.: PRO-MAC Fot. 6. Najmniejsze liczniki są wielkości
jednego elementu na szynie
montażowej. Fot.: F&F FILIPOWSKI Fot. 6. Najmniejsze liczniki są wielkości jednego elementu na szynie montażowej. Fot.: F&F FILIPOWSKI

Liczniki elektryczne coraz częściej są elementami szerszych systemów tworzących inteligentny system pomiarowy (ang. Smart Metering – SM). Jest to kompleksowy, zintegrowany system informatyczny, który obejmuje inteligentne liczniki pomiaru zużycia mediów, infrastrukturę telekomunikacyjną, centralną bazę danych, a także system zarządzający.
Systemy Smart Metering są w stanie nadzorować wiele instalacji obejmujących chociażby sieci i urządzenia sieciowe, układy zasilania bezprzerwowego, generatory, systemy załączafrastrukturę telekomunikacyjną, centralną bazę danych, a także system zarządzający. Systemy Smart Metering są w stanie nadzorować wiele instalacji obejmujących chociażby sieci i urządzenia sieciowe, układy zasilania bezprzerwowego, generatory, systemy załączania rezerwy, a także systemy klimatyzacji szaf serwerowych. Niejednokrotnie procesowi nadzorowania poddaje się centrale p. poż., klapy, centrale alarmowe, systemy kontroli dostępu oraz instalacje oświetleniowe. Smart Metering integruje również radiową aparaturę nadawczą. Mówiąc o zaletach wynikających z wdrożenia Smart Metering, należy mieć na uwadze możliwość bieżącego analizowania zużycia energii z jednoczesnym dopasowaniem szeregu działań pozwalających na zmniejszenie kosztów energii. Szereg korzyści zyskuje również operator pomiarów. Stąd też jest możliwa automatyzacja procesu odczytów wskazań mierników, a co za tym idzie, niższe koszty wykonania odczytów. Oprócz tego tworzone są bardziej rozbudowane bazy danych.
Najważniejsze korzyści dotyczą oszczędności w zakresie zużycia energii cieplnej i elektrycznej a więc redukuje się koszty utrzymania obiektu budowlanego. Odpowiednia ilość energii cieplnej jest regulowana przez zawory, które z kolei sterowane są programatorem lub odpowiednim sterownikiem automatyki BMS. Oszczędności w zakresie energii elektrycznej w dużej mierze wynikają z odpowiedniego sterowania oświetleniem. Na uwagę zasługują również aspekty związane z bezpieczeństwem. Wszystkie zagrożenia są bowiem wykrywane automatycznie. System inicjuje odpowiednie środki zaradcze. Istotną rolę odgrywa możliwość automatycznego wyłączania zdefiniowanych odbiorników, takich jak np. żelazko czy też kuchenka, po opuszczeniu budynku lub po określonym czasie. W nowoczesnych systemach automatyki budynkowej przewiduje się również monitoring wejść oraz archiwizowanie obrazów z kamer. Domownicy informowani są przy wyjściu o nie zamkniętych oknach, które mogą być również automatycznie zamykane za pomocą siłowników.

Podsumowanie

Fot. 7. Liczniki energii elektrycznej za pomocą
specjalnych modułów mogą
przesyłać informacje za pomocą
sieci GSM. Fot.: ELGAMA Fot. 7. Liczniki energii elektrycznej za pomocą specjalnych modułów mogą przesyłać informacje za pomocą sieci GSM. Fot.: ELGAMA

Nowoczesne liczniki energii elektrycznej to urządzenia inteligentne. Przy odpowiedniej konfiguracji możliwe jest np. wysyłanie do dostawcy zaktualizowanego stanu zużycia energii elektrycznej wraz ze szczegółami dotyczącymi chociażby bieżącego kosztu, czy też mocy, napięcia i prądu w dowolnej porze. W efekcie zyskuje się szereg możliwości w zakresie poprawy poboru energii elektrycznej. Administrator sieci jest natychmiast informowany o przerwie w dostawie energii elektrycznej. Zwraca się uwagę na dwukierunkowy przesył informacji, czyli od dostawcy do odbiorcy i od odbiorcy do dostawcy. W nowoczesnych licznikach oprogramowanie może być aktualizowane zdalnie.

Damian Żabicki