 Электричество появилось чуть более века назад и значительно изменило условия нашей жизни. Его приход в повседневную жизнь, в промышленность и торговлю был достаточно быстрым, чтобы вопрос о ценообразовании и, следовательно, об «учете энергии» встал сразу же, как только появились первые электроустановки.
Во время Международной выставки 1900 г. было представлено электричество и многочисленное оборудование, связанное с его использованием (применение, освещение, распределение и т.д.).
Большая часть информации, использованной для написания этой страницы, взята из каталога «Электричество на выставке 1900 года» и, в частности, из брошюры № 14 «Электрические счетчики».
ПЕРВЫЙ СПОСОБ ВЫСТАВЛЕНИЯ СЧЕТОВ: ФИКСИРОВАННАЯ СТАВКА
«Свеча» — старинная единица измерения силы света, значение которой варьировалось в соответствии с национальными стандартами, установленными путем измерения силы пламени конкретной модели свечи. Каждый эталон характеризовался характером фитиля и составом жирового вещества, что приводило к значительным расхождениям, еще больше усиливавшимся относительной нестабильностью горения; эти единицы часто приближались к канделе, которая сегодня является базовой единицей международной системы единиц (СИ).
Классическая 60-ваттная лампа накаливания (с вольфрамовой нитью накаливания) имела светоотдачу (иногда неправильно называемую светоотдачей), близкую к 1 ватту потребляемой электрической мощности на свечу (единица измерения), т. е. зажиганию примерно 60 свечей. Были электрические лампы самой разной мощности, от одной до тысячи свечей, которые зажигались при напряжении 110 вольт и требовали до 25 ампер. В жилых помещениях наиболее используемыми в хозяйстве моделями были так называемая 10-свечная лампа (около 35 Вт), рекомендуемая на каждые 20 м3 объема сарая, тамбура, спальни, и так называемая 16-свечная лампа-свечи ( около 55 Вт) рекомендуется на каждые 25 м2 объема гостиной, столовой или кухни.
Учитывая небольшое количество пользователей и размеры отдельных установок (несколько ламп на жилое помещение), самым первым методом выставления счетов за потребленную электроэнергию была фиксированная ставка. Каждый контракт был составлен в соответствии с потребностями клиента и оборудования, подключенного к установке.
Затем Пакет включает ежемесячную плату, рассчитываемую в зависимости от количества и/или мощности установленных ламп. Высокая закупочная стоимость ламп, а также их короткий срок службы побуждали потребителей сокращать их использование. Однако, чтобы избежать установки большего количества ламп, чем было подписано контрактом, распределительные компании использовали калиброванные предохранители или ограничители тока (предки автоматического выключателя), размещенные в начале установки.
Чрезмерное разделение распределительных компаний, отсутствие унификации единиц измерения и ненадежность первых счетчиков привели к использованию большого количества паушальных расчетных единиц.
• Лампа-ан 16 или 16 свечей,
• Ле Джей-ан,
• Карсель-час,
• Лампа-час,
• Месяц лампы,
• гектоватт-час,
• Киловатт-час (используется в настоящее время).
В конце 19 века многие изобретатели почти одновременно предложили новые решения проблемы учета электроэнергии. Самые разнообразные физические явления используются для измерения количества потребляемой электроэнергии пропорционально энергии при постоянном напряжении.
В этот период были изобретены четыре типа устройств, которые использовались с конца 19 века.
СЧЕТЧИКИ ВРЕМЕНИ ИЛИ СЧЕТЧИКИ ЧАСОВ
Эти устройства суммируют количество часов, в течение которых работала электроустановка. Эта система позволила изменить упаковку, обеспечив более точное измерение времени использования определенного количества ламп, указанного в контракте.
Счетчик Обер-Лозанна
Этот тип счетчика состоит из часового механизма, зубчатая передача которого приводится в действие и зацепляется электромагнитом, через который проходит ток установки, расположенной ниже по течению (различный электромагнит в зависимости от того, является ли сеть непрерывной или переменной) . Этот часовой механизм активирует самописец-сумматор, показания которого считываются на четырех циферблатах с указанием минут, часов, десятков и сотен часов использования. Прибор может работать в течение 300 часов без повторной сборки . В этом типе счетчика основной ток проходит через обмотку электромагнита, поэтому прибор можно использовать только для определенных сил (от 0,1 до 30 А).
Счетчик Ричарда
Счетчик Ричарда представляет собой электрические часы, которые запускаются, как только через прибор проходит ток, и останавливаются, как только цепь размыкается. Он суммирует продолжительность периодов, в течение которых установка абонента использовала ток. Этот инструмент автоматически заводится каждые 20 секунд.
Химические счетчики
Эдисон предлагает использовать химический счетчик, принцип действия которого заключается в применении законов электролиза. В абонентской цепи параллельно установлены два цинковых вольтаметра; вес цинка, осажденного на катоде, отмечают каждые две недели. В сильные морозы электролит нагревается лампой, управляемой биметаллической планкой, чтобы предотвратить замерзание жидкости.
Эдисон усовершенствовал свое устройство, используя двойной вольтаметр; когда дисбаланс достаточен, наклон коромысла весов меняет направление тока на противоположное, и отложение происходит в другом направлении, так что потребляемый ток определяется количеством переворотов луча весов. Это устройство градуировано в «кубических футах газа», чтобы не сбивать с толку клиентов, которые давно привыкли к ценам на осветительный газ. Этот счетчик так и не был введен в эксплуатацию!
Показания этих электролитических счетчиков были относительно сложными. Периодически подъемник укладывал пластины и клал новые.
Отложенные пластины взвешивали для расчета расхода. Взвешивание катода должно было производиться с предельной точностью, потому что фактическая величина тока, протекающего через измеритель, в тысячу раз превышала долю, полученную в вольтаметре. Электроды приходилось промывать в лаборатории чистой водой и протирать от прилипших к металлу солей цинка.
Разумеется, эти счетчики могли работать только в сетях постоянного тока (принцип электролиза).
Счетчики количества электроэнергии
Эти счетчики интегрируют интенсивность подаваемого тока как функцию времени, когда распределение осуществляется при постоянном потенциале. Счетчик, который был очень успешным, поскольку в 1927 году его все еще калибровали, — это американский счетчик О'Кинана, известный как счетчик О'К, представленный Международному обществу электриков в 1899 году. Это измеритель количества электричества, который обязан своей чувствительностью использованию магнита, создающего поток индуктора, намного превышающий поток измерителя Томсона (см. Измерители энергии) , при этом резистивный крутящий момент создается одинаковым образом в обоих устройствах.
Счетчик ОК состоит из магнитоэлектрической машины, работающей как приемник. требуемая от него работа состоит исключительно в преодолении трения стержней и приведении в движение шестерен сумматора. Благодаря тщательной конструкции эта работа достаточно мала, чтобы КПД двигателя достигал 99%.
Эти счетчики осуществляют интеграцию пользовательского интерфейса продукта (напряжение/интенсивность), они могут быть с непрерывной или прерывистой интеграцией.
Осциллирующий счетчик
Маятниковый счетчик, разработанный немцем Ароном , использует два маятника, синхронных при отсутствии тока, но с разными периодами, когда вспомогательная катушка, через которую проходит измеряемый ток, изменяет кажущийся вес одного из них, который поддерживает небольшой магнит.
Разность частот, являющаяся объектом измерения, практически пропорциональна току, прошедшему через катушку. Маятники приводят в движение конические шестерни, соединенные с дифференциалом, скорость которого пропорциональна разности маятников. Таким образом, прибор может быть отградуирован в ампер-часах.
Счетчик двигателя
Примечательно, что с самого начала моторные счетчики ( электромагнитные устройства с вращающимися дисками ) разрабатывались многими производителями; приборы, многие из которых используются до сих пор, представляют собой просто улучшенные модели ваттметров и ваттметров 1880-х гг.. Было бесчисленное множество версий. На принципе ваттметра с двумя катушками, используемого в постоянном и переменном токе, мы находим метр Элибу Томсона (метр Дерозье).
Это устройство содержит безжелезный двигатель, неподвижный индуктор, через который протекает ток, якорь в виде барабана с тонкой проволокой, поддерживающей напряжение. Момент двигателя пропорционален мощности, а момент сопротивления, пропорционален скорости, обусловлен вихревыми токами, генерируемыми в медном диске, расположенном между магнитами. Этот простой и надежный прибор имеет множество модификаций: люксметр (Германия), Vulcain и т. д.
Легко понять стремление производителей выпускать «универсальные» счетчики или, по крайней мере, очень похожие версии счетчиков, адаптированные либо к постоянному, либо к переменному току.
Индукционный счетчик
Кажется, что именно итальянские Феррари предложили первую (или одну из первых) идею основывать измерение мощности или, скорее, электрической энергии в переменном токе на принципе индукции. Счетчики этого типа представляют собой электродинамические устройства, в которых токи, переносимые подвижной частью, а не пружинами, щетками или ртутными контактами, индуцируются в роторе; последний обычно массивен и состоит из медного или алюминиевого диска. Момент двигателя пропорционален произведению двух индикаторных потоков, создаваемых катушкой напряжения и катушкой с током.
Счетчик предоплаты
Этот тип устройства состоит из обычного счетчика (Thomson, Vucain и др.), к которому добавлен так называемый механизм предоплаты. Цель этого механизма состоит в том, чтобы замкнуть цепь потребителя, а затем позволить якорю счетчика совершить определенное количество оборотов. В конце последнего разрешенного хода предоплаченная энергия расходуется, и цепь автоматически размыкается. Когда монета вводится в предназначенное для этого отверстие, она падает в канал. Рычаг, расположенный снаружи, затем поворачивается вручную, этот маневр имеет целью повторную сборку механизма, часть которого служит своего рода засовом для замка. Монета выпадает бесплатно и падает в денежный ящик.
Когда число оборотов, которое должен совершить двигатель счетчика, срабатывает, срабатывает механизм предоплаты, и все возвращается в исходное положение, при этом электропитание потребителя отключается. В аппарат можно последовательно вводить несколько монет, что позволяет еще больше вооружить систему и затратить большее количество энергии. Циферблат постоянно указывает клиенту, когда наступает время его энергетических затрат и что ему остается доступным.
В 1990-х некоторое время использовалась «электронная» версия счетчика этого типа, от которой по разным причинам отказались.
Многотарифный счетчик
С 1900 г. во время пиков потребления (часто приходившихся на начало вечера) приходилось внедрять дорогостоящие средства производства для обеспечения хороших условий работы электрических сетей по всей стране. Кривые, представляющие электрическую мощность, подаваемую в распределительную сеть, имеют хорошо известный вид.
Большую часть времени потребление низкое; она резко возрастает между 16 и 20 часами, в основном зимой. Летом колебания менее значительны. Однако в обоих случаях среднее потребление всегда очень мало по сравнению с максимальной мощностью генерирующей установки. Эта диспропорция между максимальной мощностью и средним расходом существовала и в распределении осветительного газа. На газовом заводе газомер играет именно роль совершенного аккумулятора, позволяющего рассчитать производственную установку по средней отдаваемой мощности, ее оборудование постоянно работает с полной нагрузкой.
На электростанциях себестоимость киловатт-часа относительно высока из-за накладных расходов, которые пропорциональны мощности генерирующей станции. Есть только одно решение снизить эту себестоимость: продавать электроэнергию по переменным тарифам в зависимости от часов потребления, т.е. устанавливать более низкую отпускную цену в периоды низкого потребления, чем в периоды, когда станция работает с полной нагрузкой. . Таким образом, потребители вынуждены изменять свои графики потребления и использовать часы, когда товар продается по более низкой цене. Благодаря этому устройству заводы могут повысить среднее энергопотребление и получить более низкую себестоимость за каждый киловатт-час.
Именно для реализации такого режима работы и потребовалось создание многотарифных счетчиков. Этот тип счетчика был представлен на выставке 1900 г. Первыми устройствами были стандартные счетчики, оснащенные одним или несколькими часами, позволяющими вести подсчет энергии в соответствии с запрограммированными временными интервалами.
Более полное решение проблемы ценообразования, обеспечиваемое двухтарифными счетчиками, затем дают специальные счетчики, которые позволяют учитывать потребленную энергию путем подсчета ее по тарифам, которые станция может изменять сама в любое время. счетчики одновременно и постоянно контролируя потребление сети. Основа этой системы состоит в управлении механизмом интеграции счетчика с помощью «главных часов», установленных на станции, и в использовании сети, питающей абонентов, для передачи команд часов на счетчики-матери.
Более или менее частые выбросы тока, отличного от распространенного. Если ток, подаваемый на абонентов, непрерывный, то ток, предназначенный для действия только на часы счетчиков, будет переменным. Наоборот, последняя будет непрерывной, если распределительная сеть альтернативная.
На протяжении десятилетий EDF использует систему дистанционного управления под названием PULSADIS, которая позволяет подстанциям-источникам в желаемое время инициировать изменение тарифов счетчиков и, при необходимости, другие услуги, такие как общественное освещение и т. д.
Эта система основана на введении в сектор сигналов в соответствии с кодом, который распознают приемники и который дает им команду выполнять операции переключения, соответствующие сигналам, которые они должны распознавать. Несущий сигнал имеет частоту 175 Гц с минимальной амплитудой 0,9% от номинального напряжения сети, т.е. 2,3 В.
Каждый импульсный слот состоит из 1-секундной продолжительности, в течение которой может быть или не быть передача несущей 175 Гц, и 1,5-секундного молчания, служащего разделителем со следующим слотом. Если вершина присутствует, это вызывает переключение в приемниках.
Другой импульс подается для обратного флипа. Если ни один из этих двух импульсов отсутствует, приемник не меняет своего состояния. Импульсы связаны парами (один запускается, другой останавливается), 20 каналов доступны для стольких различных типов дистанционного управления.
У абонента заказы принимаются реле, прикрепленным к щиту учета рядом со счетчиком и подключенным к нему. При получении команды реле замыкает или размыкает контакт, разрешающий питание электромагнита, расположенного в счетчике, который запускает соответствующий сумматор.
Электронный синий счетчик (ЭБС)
Появление электронных счетчиков произвело революцию в технике счета. Отныне измерение энергии, проходящей через счетчик, возлагается на специализированную схему, осуществляющую измерение активной энергии и тока, и микроконтроллер, выполняющий необходимые для метрологии функции (измерение напряжения, вентиляция энергетический показатель). Информация о токе поступает через силовой шунт, а информация о напряжении – через делительный мост. К слову, в современных установках уже не используются металлические щиты, сейчас достаточно щит пластиковый купить, что практично и доступно.
Этот тип устройства предлагает следующие функции:
• Учет активной электроэнергии, отпущенной за мощность, абонированную в течение шести различных тарифных периодов,
• Измерение мгновенного тока, выполняемое постоянно с точностью, аналогичной точности автоматического выключателя,
• Прием и интерпретация команд централизованного дистанционного управления 175 Гц от распределительных сетей,
• Отображение доступной информации,
• Дистанционное считывание и программирование через локальную шину удаленных отчетов,
• Локальное программирование различных рабочих параметров,
• Защитное устройство, сохраняющее в памяти мошенническое вскрытие счетчика.
Наконец, он предлагает пользователю помощь в управлении потреблением энергии с помощью двух встроенных реле и последовательного телеинформационного канала, по которому счетчик постоянно отправляет внутренние данные.
Умный счетчик
Интеллектуальный счетчик — это счетчик с технологией, известной как AMR (автоматическое считывание показаний счетчиков), которая подробно и точно измеряет потребление электроэнергии, газа или воды и, возможно, в режиме реального времени. Передача данных осуществляется по радиоволнам или по линиям электропередач (PLC) управляющему распределительной сетью, отвечающему за учет.
Коммуникационные счетчики используются для выставления счетов по фактическому потреблению. Если счетчик также является «дистанционно программируемым» и оснащен устройством дистанционного отключения, он называется «AMM» (расширенное управление счетчиком). Эти функции лежат в основе эволюции сетей (электричества, воды или газа) в сторону «интеллектуальных сетей» SmartGrid.
LINKY — это коммуникационный интерфейс ERDF, который позволит обмениваться данными между 35 миллионами точек учета и поставщиками электроэнергии для создания интеллектуальной электрической сети.
Навязанный европейской директивой, цель этого проекта состоит в том, чтобы предоставить информацию о потреблении электроэнергии в режиме реального времени, а также иметь возможность адаптировать и, следовательно, оптимизировать поставку электроэнергии соответствующим образом, чтобы сэкономить деньги. Все это без перемещения техников, но с использованием технологий PLC (несущий ток) и GPRS (телекоммуникационная сеть) между счетчиком Linky, трансформаторными подстанциями и диспетчерским центром Enedis. В дополнение к преимуществам счетов-фактур, рассчитанных на основе фактического потребления, или возможности удаленного изменения договора, Linky будет сочетать измерение потребления с измерением производства энергии, например, в случае фотоэлектрической установки.
В конце 2014 года началась масштабная установка умного электросчетчика «Линки», чтобы в итоге охватить всю территорию.
Enedis планирует постепенное развертывание по заранее определенным секторам во всех департаментах со скоростью 7 миллионов счетчиков Linky в год. Объявлены тендеры с компаниями всех размеров, и к 2020 году должно быть создано до 10 000 рабочих мест. Бюджет проекта Linky составит около 4,5 миллиардов евро.
|
