Elektronikus fogyasztásmérők a villamos energia elszámolásban
2005/6. lapszám | netadmin | 8059 |
Figylem! Ez a cikk 21 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Elektronikus fogyasztásmérők a villamos energia elszámolásban Megmérni valamit, megtudni valamiről, hogy az valójában "mennyi", ma már nemcsak vágya az emberiségnek, hanem nélkülözhetetlenül hozzátartozik mindennapi életünkhöz. Így van ez a...
Megmérni valamit, megtudni valamiről, hogy az valójában "mennyi",
ma már nemcsak
vágya az emberiségnek, hanem nélkülözhetetlenül hozzátartozik mindennapi életünkhöz.
Így van ez a villamos energia esetében is. A felhasználástól
függően tudnunk kell, hogy mennyi villamos energiát használtunk el, vagy éppen
ellenkezőleg, mennyit termeltünk. Mekkora a fogyasztási helyünk pillanatnyi
hatásos teljesítményfelvétele, ezzel egy időben mekkora és milyen jellegű (induktív
vagy kapacitív) a meddő teljesítménytartalom. Többfázisú mérés esetén mekkora
az egyes ágakban folyó áramok erőssége, ezzel meghatározva, hogy milyen a hálózatunk
aszimmetriája, hogy alakulnak a fázisszögek vagy esetleg milyen a vételezési
pont felharmonikus-tartalma… és még sorolhatnám tovább a különböző villamos
jellemzőket.
Természetesen mindig a felhasználás célja határozza meg, hogy egy csatlakozási
(vételezési vagy eladási) ponton a számtalan villamos jellemző közül melyeket
kell megmérnünk. A legegyszerűbb esetben elegendő csak a mennyiségét megmérni
a csatlakozási ponton átfolyt villamos energiának. Ez történik például a lakossági
elszámolású fogyasztási helyeken, ahol a számlában az elfogyasztott villamos
energiának csak a hatásos összetevője jelenik meg.
Ennél jóval összetettebb az ipari fogyasztási helyek számlája. Itt a hatásos
mellett a meddő összetevők is számlázásra kerülnek. Sőt, különböző időszakokban
más és más lehet a villamos energia ára, ezért az összenergiának időszaki tarifális
bontására (leggyakrabban: csúcs- és völgyidőszak) is szükség van. Ezen túlmenően
a vételezési pont teljesítményfelvételét jellemzően a számlában megjelenik az
úgynevezett legnagyobb negyedórás átlagteljesítmény is tarifális bontásban.
Természetesen a most említett, egyébként leggyakoribb villamosenergia-elszámolási
módok mellett az áramszolgáltatók több változatot is használnak, a példákkal
arra szerettem volna rámutatni, hogy a különböző fogyasztásmérőknek milyen igényeket
kell kielégíteniük.
A fogyasztói csoportok nagyságát és a csoportoknál alkalmazható különböző fogyasztásmérő
típusok eloszlását egy piramissal lehet a legjobban szemléltetni.
A piramis szélessége arányos az adott fogyasztói csoportban használt fogyasztásmérők
számával. Minél szélesebb a piramis, annál több a csoportban alkalmazott fogyasztási
pont.
Ugyanakkor a piramis magassága arányos a felhasználási helyeken használt fogyasztásmérővel
szemben támasztott követelményekkel. Minél magasabban vagyunk a piramison, annál
összetettebb, nagyobb tudású és pontosabb fogyasztásmérőt kell alkalmazni. Látható,
hogy a piramis alján, a nagy tömegű felhasználásban viszonylag egyszerű mérési
igényeket kielégítő, alacsonyabb osztálypontosságú fogyasztásmérőket alkalmaznak.
Például lakossági fogyasztók esetében ide tartoznak az egy- vagy háromfázisú
fogyasztásmérők, 2.0-ás osztálypontossággal.
Feljebb
haladva a közepes fogyasztóknál már nem csak egyetlen energia összetevőt kell
mérni, ezért összetettebb fogyasztásmérőt kell alkalmazni, általában 1.0 osztálypontossággal.
A nagyfogyasztók esetében már mindenképpen 1.0 vagy 0.5 pontossági osztályú,
többfunkciós fogyasztásmérőket használnak a villamosenergia-elszámolás összetettsége
és a vételezési ponton átfolyó villamos energia nagy mennyisége miatt.
A piramis csúcsán a legnagyobb egységteljesítményű mérési pontok találhatók,
mint például az erőművek vagy elosztóhálózati alállomások. Ezeken a mérési pontokon
nagy áttételű mérőváltókat használnak a nagy egységteljesítmények miatt, ezért
mindenképpen követelmény a nagy pontosság. Az itt alkalmazott fogyasztásmérők
0.5 vagy 0.2-es pontosságúak, számuk viszont a legkevesebb.
Az eddigiekben még nem tettem különbséget a hagyományos Ferraris- rendszerű
és a korszerű elektronikus fogyasztásmérők között, de gondolom a fentiek alapján
mindenkiben körvonalazódik az elektronikus fogyasztásmérők térhódítása.
A piramisra visszatekintve ma a kisfogyasztói mérési helyeken legnagyobb részt
Ferraris mérőket találhatunk. Ennek több oka van: az elektronikus fogyasztásmérés,
főleg a kisfogyasztók esetében, csak néhány éves múltra tekint vissza. A már
régóta meglévő fogyasztási helyek szinte kizárólag Ferraris mérőkkel lettek
felszerelve. Ráadásul ezeknek a mérőknek 15 év az újrahitelesítési érvényességük,
ezen belül csak indokolt esetben cseréli az áramszolgáltató a mérőket. A Ferraris
mérők pontossága megfelelő, sőt az egyre korszerűsödő gyártástechnológiáknak
köszönhetően egyre jobb, áruk a nagy tömegű beszerzések miatt még mindig alacsonyabb
elektronikus társaikénál. Azonban a szolgáltatásuk korlátozott, tulajdonképpen
az egytarifás egynemű mérésen és helyszíni leolvasáson túlmenő igényeket csak
költséges eljárásokkal és segédberendezésekkel lehet velük megvalósítani. Talán
ez az a pont, ami miatt az elektronikus kisfogyasztói mérők is létjogosultságot
nyernek.
Például a ‘90-es évek közepén már voltak olyan próbálkozások, amikor Ferraris
mérők impulzuskimenetére illesztett rádiós adatgyűjtőkből ugyancsak rádiós kéziterminál
segítségével egy egész lépcsőház adatát 1-2 perc alatt ki lehetett olvasni,
anélkül, hogy a lakókat a leolvasók zavarták volna. Manapság az elektronikus
mérőkben, még a kisfogyasztói mérőkben is egyszerűbben megvalósíthatók az ilyen
igények. Már léteznek olyan lakossági elektronikus fogyasztásmérők, amelyek
a mérőbe beillesztett PLC vagy GSM/GPRS egységek segítségével távleolvashatóak,
illetve ugyanezen egységek által vagy egy beépített HFK vevő segítségével tarifájuk
is vezérelhető.
Más a helyzet a közép- és nagyfogyasztói, valamint az elosztóhálózati vételezési
pontok fogyasztásmérői esetén. Itt a mérési feladat összetettsége, a felhasználói
igények, a pontosság és az ár hamar találkoztak az elektronikus fogyasztásmérésben
rejlő lehetőségekkel. Ezeknek köszönhetően már az 1970-es évek elején megjelentek
az első elektromechanikus, majd az 1990-es évektől az első teljesen elektronikus
működésű fogyasztásmérők.
Az elektromechanikus, elektronikus fogyasztásmérőkben a mérési folyamat első
lépéseként a mérendő villamos jellemzőket az érzékelők más jellegű, az eredeti
jellel arányos, a továbbiakban feldolgozható fizikai mennyiséggé alakítják át
(2. ábra). Ezután az így keletkezett, még analóg jelet egy analóg-digital átalakítón
vezetik keresztül. Így az AD átalakító kimenetén tulajdonképpen az eredeti mérendő
villamos jellemzőkkel arányos digitális jeleket kapunk. Innentől a mérőn belül
minden feldolgozás digitális formában történik. Digitálisan végzik el a mérők
pontossági beszabályozását, úgyszintén digitálisan történik a teljesítmények,
energiák számítása, valamint tarifákra bontása, kimeneti impulzusok generálása,
kapcsolási programok végrehajtása… minden feldolgozás az adatmegjelenítésig.
Tulajdonképpen ezekben a fogyasztásmérőkben az adatfeldolgozó rész egy célproceszszoros
számítógép, amely egy előre specifikált program alapján működik. Ezt a programot
egy számítógép segítségével állítják össze, majd letöltik a fogyasztásmérőbe,
amely azután az így elkészített paraméterlista adataiból számolja ki a ténylegesen
átfolyt villamos energiát és egyéb szükséges villamos jellemzőt. Tulajdonképpen
ez a belső program vezérli a fogyasztásmérő teljes működését. A lakossági elek-tronikus
fogyasztásmérők egy úgynevezett nem változtatható, csak a gyártáskor specifikált
program alapján működnek.
Ezeknél
a mérőknél még a gyártás előtt kell rögzíteni, hogy a felhasználó (általában
áramszolgáltató) milyen paraméterek alapján szeretné használni a fogyasztásmérőjét,
mert gyártás után már nincs lehetőség annak módosítására. Az ipari elektronikus
fogyasztásmérők viszont már olyan működésűek, hogy vezérlőprogramjuk a gyártás
után is, megfelelő konfiguráló szoftver segítségével bármikor átparaméterezhető.
Paraméterlistájuk sokkal összetettebb és bonyolultabb ugyan, mint kisfogyasztói
társaiké, de ezáltal sokkal könnyebb a mérési pont feladatait, a felhasználó
igényeit összehangolni a fogyasztásmérőben rejlő lehetőségekkel. Többek között
be lehet állítani a mérés mérőváltóinak szorzóját, a kimenő impulzusok fajtáját,
egyenértékét, tarifakapcsolási programokat… és még nagyon hosszú lenne a lista.
Természetesen a mérőkhöz kifejlesztett konfiguráló szoftverek segítik a felhasználót
a paraméterek helyes beállításában, sőt fejlettebb változataikkal szerviz- és
kiolvasási funkciókat is végre lehet hajtani helyszínen, de akár távúton is.
Az adatfeldolgozáson túl a mérésnek és így a fogyasztásmérőknek nagyon fontos
része az adatmegjelenítés. A legelső elektromechanikus fogyasztásmérőkön a regiszteradatok
megjelenítése a Ferraris mérők analógiájára léptetőmotoros működtetésű számdobsoron
történt. Ennek az adatmegjelenítésnek talán két nagy előnye van: a mérő állása
kikapcsolt vagy leszerelt állapotban is látható, illetve a mérő esetleges meghibásodása
esetén is az utolsó mérőállás kiolvasható. Azonban a funkciók és követelmények
bővülésével ez a megjelenítési mód már nem tudott lépést tartani. Elegendő csak
arra gondolni, hogy például minden tarifához külön-külön számdobsort kellene
használni. A negyedórás átlagteljesítmény megjelenítése az úgynevezett "maximérőkön"
körbeforgó mutatós kijelzővel történt, ahol ráadásul a hóvégi visszaállítást
is meg kellett oldani. Nem is beszélve a nagyfogyasztóknál alkalmazott teljesítmény-görbék
(akár több független görbe) regisztrálásáról… A napjainkban használt elektronikus
fogyasztásmérők adatmegjelenítése több csatornára osztható. A fogyasztásmérők
helyszíni leolvasására öszszetett LCD kijelzőt használnak (3. ábra). Ezek a
kijelzők a fogyasztásmérők összes adatát képesek megjeleníteni az egyszerű regiszter-állásokon
túl, teljesítmény-görbe és eseménynapló adatain keresztül, az átfolyó energia
térnegyedbeli elhelyezkedését is mutatják vektorosan. Ezeken túlmenően egy összetett
LCD kijelzőről a fogyasztásmérő pillanatnyi állapotáról is tájékoztatást lehet
kapni, úgynevezett státuszjelek segítségével. Mindig lehet látni, hogy a mérőkörök
feszültség alatt vannak-e vagy pedig valamelyik mérőköri kismegszakító leoldott,
melyik tarifa aktív stb.
Természetesen a lakossági célú elektronikus fogyasztásmérők kijelzőjén sokkal
kevesebb információ található, mint precíziós nagyfogyasztói társaién, de még
mindig sokkal több információt közölnek, mint a Ferraris mérők. Például egy
háztartási elektronikus mérő kijelzőjén a regiszter-állásokon túl nyilak mutatják
az átfolyó energia pillanatnyi irányát, villogó indikátor-jel jelzi, ha rossz
a fázissorrend, látni lehet az egy- vagy többfázisú fordított bekötést, és az
is leolvasható, hogy fázisszakadás esetén,
ez konkrétan melyik fázisban történt. Vannak olyan lakossági elek-tronikus fogyasztásmérők,
amelyeken a pillanatnyi teljesítmény is kijelzésre kerül logaritmusskálán. Az
elektronikus fogyasztásmérők, főleg az ipari és elosztóhálózati mérők adatkiolvasása
számítógéppel is történhet. Ezt az adatok nagy mennyisége is indokolttá teszi.
A számítógépes kiolvasás történhet a helyszínen vagy távúton. A helyszíni kiolvasást
optikai csatoló vagy RS232, illetve RS485 csatlakozású direkt összeköttetésen
keresztül lehet elvégezni. A távleolvasás csatornái között tulajdonképpen a
mai korszerű kommunikáció összes csatornája megtalálható. Kezdetben csak a normál
postai telefonhálózatra csatlakoztatott modemes kapcsolat segítségével lehetett
a fogyasztásmérőket leolvasni. Ezt, az alkalmazások számát tekintve, mára már
jóval megelőzte a GSM-kommunikációjú leolvasás. Újdonságként pedig már megjelent
az olcsóbb és gyorsabb GPRS-alapú, valamint a helyi LAN-számítógépes hálózaton
keresztül történő leolvasás, egészen az internetes hozzáférésig. Miron Lajos
