Elektronikus fogyasztásmérők a villamos energia elszámolásban

2005/6. lapszám | netadmin |  8206 |

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...

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 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

---