О.В. Балашов, заслуженный конструктор РФ

ОАО Московский завод электроизмерительных приборов

Россия в советский период, когда, собственно, и закладывалась российская электроэнергетика, в течение длительного времени находилась в режиме электроэнергетического достатка. Ежегодный прирост объемов выработки электроэнергии в стране приучал к мысли, что если чего-то достаточно в России, то это, конечно, электроэнергии. Низкие цены на электроэнергию и полное государственное субсидирование отрасли привели к иждивенческим настроениям. Поэтому с таким опозданием мы подошли к проблеме сбережения энергетических ресурсов, снижения энергоемкости всех отраслей промышленности и к проблеме повышения точности измерения потребленной энергии.

В целом система организации учета электрической энергии в России мало чем отличалась от принятой в остальном мире. но в некоторых аспектах Россия стояла особняком. Например, до 1996 года в бытовом секторе потребления были допустимы электросчетчики с относительной погрешностью измерения 2,5%, когда во всем остальном мире был принят класс точности 2, В сфере промышленного учета и в сфере распределения больших объемов энергии точность и технические возможности средств учета также оставляли желать лучшего. Отечественная промышленность была не в состоянии решить задачу производства высококачественных средств учета электроэнергии в условиях, когда из-за весьма низкой цены на электроэнергию повышение себестоимости и цены приборов было не оправдано.

В 1990-97 гг. российская приборостроительная промышленность искала новые сферы применения своих производственных мощностей и инженерного потенциала. И неслучайно было обращено внимание на топливно-энергетический комплекс, который оставался вполне жизнеспособным. Многие предприятия заинтересовались производством приборов учета электроэнергии, тепла и газа. В кратчайшие сроки были разработаны и освоены десятки типов электросчетчиков, как индукционных, так и электронных. Этот цикл продолжается и в настоящее время.

Многие предприятия, столкнувшись с производственными проблемами новой для них техники, не пошли дальше опытных партий. В деле производства электросчетчиков продолжают играть первые роли традиционные производители: ЛЭМЗ (Санкт-Петербург”, МЗЭП (Москва), МЭТЗ (Мытищи), ПО Квант (Невинномысск). Появились и новые имена в области производства индукционных счетчиков: Саранский приборостроительный завод, Сибирские приборы и системы (Омск), Контактор (Ульяновск), СП Искра-Урал (Екатеринбург) и другие. Перечень же производителей электронных счетчиков намного больше, электронные счетчики на данный момент производятся в Нижнем Новгороде, Москве, Томске, Красноярске, Перми, Санкт-Петербурге и других городах.

Несмотря на бурный рост производства электронных средств учета электроэнергии, Россия остается страной, где в жилом и мелкомоторном секторе учет в большинстве случаев ведется традиционным способом - путем ручного списывания показаний с индукционного или электронного счетчика. Новые параметры учета электроэнергии (многотарифность, дистанционная передача информации о потреблении, централизованный сбор данных и др.), вошедшие в практику западных энергоснабжающих компаний, до недавнего времени не были востребованы в России. Недоучет электроэнергии в бытовом секторе составляет, по разным оценкам, 10-20%, в том числе и по причине несовершенства системы учета.

Но в последние годы ситуация начала меняться. Внедряются автоматизированные системы учета и управления электроэнергией в промышленности, ведутся работы по внедрению автоматизированных систем коммерческого учета электрической энергии (АСКУЭ) в бытовом секторе энергопотребления. Энергетические компании уже готовы воспользоваться широким спектром информации, которую способны дать электронные средства учета электроэнергии, но не имеют достаточных средств для инвестиций.

Этот сектор находится на стыке социальных и даже политических интересов. Увеличение тарифов, за счет которых можно было бы решить проблему, заведомо не будет популярным. Поэтому энергетическим компаниям достаточно трудно сделать выбор в пользу автоматизированных средств учета. Они вправе ожидать экономически оправданных предложений от отечественных разработчиков и производителей технических и программных средств.
Самый надежный и дешевый счетчик

Следует сделать небольшой экскурс в историю создания счетчика электрической энергии. На основе явления, открытого в 1887 году Галилео Феррарисом, был создан прототип современных индукционных счетчиков - индукционный счетчик Шукерта-Рааба, в котором впервые осуществлен сдвиг фаз на 90° м. электромагнитными потоками, как это сделано в современных индукционных электросчетчиках. Счетчик Шукерта-Рааба появился на свет в 1895 году, и с этого времени нужно вести отсчет жизненного цикла традиционного электромеханического счетчика. В России принцип действия электросчетчиков индукционной системы был сформулирован известным русским электротехником Доливо-Добровольским также в конце XIX века. Уже более ста лет индукционный счетчик исправно служит человеку, постоянно совершенствуясь и идя в ногу со временем.

Основной проблемой электромеханических счетчиков во все времена было трение в движущихся частях. Первым главным элементом улучшения, направленным против трения, были сначала двухкамневые, а затем магнитные опоры, впервые внедренные в 1950 году фирмой Дженерал Электрик (США). Это позволило увеличить срок службы счетчика до 30 лет и более. Современные пластические, электромагнитные и другие материалы, и революционные технологии в других отраслях существенно изменили облик индукционного счетчика и позволили ему перешагнуть из XIX в XXI век.

Примером современного однофазного индукционного электросчетчика может служить счетчик Интегра (J1 , разработанный и сконструированный компанией АББ Митеринг Системз (Великобритания) в 1999 году. Этот счетчик, по информации авторитетного журнала Митеринг Интернэшнл, стал первым электроизмерительным прибором, удостоенным права заявлять межповерочный интервал в 20 лет. Этот параметр позволяет заметно снизить издержки энергокомпаний за счет уменьшения объема обслуживания в цикле эксплуатации.
Однофазные счетчики в России

Как уже было отмечено, российская электроэнергетика не обращала должного внимания на уровень качества электросчетчиков. Лишь только в 1997 году был прекращен выпуск однофазных индукционных электросчетчиков класса точности 2,5 и произошел переход к производству счетчиков исключительно класса точности 2, Определились основные типы электросчетчиков, доминирующих на российском рынке, - это, прежде всего, индукционные счетчики. на данный момент преобладают конструкции индукционных счетчиков, построенные на базовых разработках 60-70-х годов, но модернизированные и с улучшенным дизайном. Основными базовыми моделями являются счетчики СО-2, СО-5, СО-И446 (все - класса точности 2, .

Новые модели индукционных счетчиков класса 2,0, такие как СО-505 (МЗЭП), СО-ИБ (Саранский приборостроительный завод), СО-ЭЭ6706 (ЛЭМЗ), имеют ряд общих особенностей. Дешевизна конструкторского решения не позволяет учитывать в производстве разброс свойств материалов, поэтому требуется индивидуальный подход к каждому счетчику при регулировке. Существенным фактором становится класс точности регулировочного оборудования. К примеру, МЗЭП использует стендовое оборудование класса точности 0,05, чтобы исключить влияние вносимых им погрешностей.

При индивидуальной регулировке на стендах достигаются требуемые результаты, нагрузочная кривая (зависимость относительной погрешности от тока в нагрузке) загоняется, если так можно выразиться, в поле допуска методом приближения. Часто приходится осуществлять возврат к регулировкам, которые уже были проведены. При этом затрачивается много времени, и счетчик становится более дорогим.

Статические (электронные) счетчики электрической энергии имеют более высокую точность и значительно легче в производстве. Сложную функцию аналого-цифрового преобразования выполняют в них микросхемы, которые обеспечивают точность преобразования до нескольких сотых долей прцентажа в широком диапазоне токов. Наиболее популярны микросхемы компаний Аналог Дивайсиз, Сэймс и Томсон, есть неплохие отечественные микросхемы. Они производятся серийно и свободно продаются, а роль производителя счетчиков сводится к тому, чтобы выполнить монтаж электронных компонентов на печатную плату и обеспечить точность регулировки. но при все большей простоте схемы электронного счетчика стоимость его остается заметно большей, чем стоимость индукционного. При этом надежность, выраженная такой интегральной характеристикой, как межповерочный интервал, заметно меньше, чем у индукционного счетчика. МЗЭП производит как индукционные однофазные, так и электронные счетчики, но результаты сбытовой деятельности указывают на явное лидерство индукционных счетчиков в продажах.

В целом следует однозначно констатировать, что на данный момент по надежности, долговечности и относительной дешевизне альтернативы индукционному счетчику в России нет.
Конкуренция в России: стоимость или качество

Для рынка бытовых однофазных электросчетчиков характерен весьма низкий уровень цен. К сожалению, конкуренция на рынке электросчетчиков на данный момент - это конкуренция цен.

Стоит кому-либо из производителей задуматься о конструктивных изменениях, повышающих качество, как тотчас он вступает в конфликт с чисто рыночной задачей - задачей снижения себестоимости счетчика. Большинство моделей электросчетчиков, присутствующих на рынке, можно оценивать как критические, т. е. в этих моделях выбраны все резервы снижения цены, дальнейшее удешевление возможно только за счет потери качества.

В этих условиях сохранение или повышение уровня качества проблематично.

Однофазные индукционные электросчетчики российских производителей пока уступают по качеству и надежности современным моделям ведущих фирм мира, таких как АББ Митеринг Системз, Шлюмберже, Сименс Митеринг, Искраэмеко, прежде всего из-за весьма низких рыночных цен в России. Примерная стоимость индукционных счетчиков ведущих фирм (в долларах США) в сравнении с российскими приведена в таблице.

АББ Митеринг Системз (J1 Великобритания -25

'Шлюмберже (М2Х) Индонезия - 20

Искраэмеко (Е73С) Словения -18

Саранский приборостроительный завод (СО-ИБ) Россия -13

МЗЭП (СО-50 Россия -9

ЛЭМЗ (СО-ЭЭ670 Россия – 8,5

При условии, что ведущие фирмы на данный момент используют не самый дорогой труд в странах третьего мира, основным фактором, определяющим высокое качество и цену их продукции, являются применяемые материалы и более сложные конструкции, содержащие существенно большее количество деталей и узлов.

Не имея достаточных оборотных средств, российские производители вынуждены закупать материалы и комплектующие в малых количествах и часто у разных поставщиков. Особенно это относится к поставке электротехнической стали и алюминиевого проката. К примеру, электротехническая сталь одной марки, но разных пл * , имеет различные характеристики на начальном участке кривой намагничивания. При использовании магнитопроводов из такой стали производитель сталкивается с ситуацией, когда электросчетчик ведет себя нестабильно и его нагрузочная кривая требует корректировки, как вариант, путем уменьшения рабочего зазора. Многие новые производители оказались перед дилеммой: поднять цену в связи с ростом производственных издержек или заведомо идти на снижение качественных показателей.

В мире за последнее время появилось большое количество научно-технических достижений, в том числе революционных. Материалы на основе поликарбонатных смол обладают уникальными св - сверхпрочностью и негорючестью, что важно при производстве счетчиков. Появились пластические материалы, например, хостаформ, обладающие уникальными антифрикционными св. Лидерами в производстве пластмассового сырья являются зарубежные компании Дженерал Электрик Пластике, Байер, Хёхст. Естественно, применение современных материалов удорожает электросчетчик, но другого пути повышения надежности нет.

Интересен опыт развивающихся стран, например, таких как Пакистан и Индия, где стандарты и технические рекомендации содержат требования вплоть до химического состава материалов счетчиков. Пакистанский стандарт имеет обязательное требование по материалам: для корпуса это алюминиевое литье с кожухом из прозрачного поликарбоната, причем уплотнительная прокладка м. ними должна быть обязательно из изопрена. Нижний подшипник должен быть обязательно магнитным. Ни один производитель не может нарушить эти требования и произвольно выбрать материал. Для рынка средств измерений развивающихся стран характерно также обязательное требование, чтобы производитель имел сертификат, подтверждающий наличие у него системы качества и ее соответствие стандарту ИСО 9002.

Российские производители счетчиков, как и любые другие производители в мире, обязаны предъявлять электросчетчики представителям уполномоченных государственных организаций. В России эта функция возложена на представителей Госстандарта. И только эти представители вправе дать продукции зеленый свет. Это внешний контроль, который является стимулятором качества. но скрытые характеристики - сохранность технических параметров материалов и компонентов во времени, износостойкость деталей - поверка не выявляет. При этом на момент выпуска счетчики могут быть приняты государственным поверителем, но спустя некоторое время параметры счетчиков выйдут за пределы требований стандарта. Судя по всему, следовало бы законодательно определить требования, гарантирующие уровень надежности и качества. Опыт решения проблем, которые были выявлены в цикле многолетней эксплуатации электросчетчиков, должен лечь в основу их улучшения и развития.

Одним из основных способов обеспечения надежности и качества продукции является создание на предприятиях систем обеспечения качества и сертификация их на соответствие требованиям международного стандарта ИСО 9001 или российского ГОСТ Р ИСО 9001.
От простого счетчика к автоматизированной системе

Необходимо затронуть весьма актуальный вопрос - предоставление потребителю в бытовом секторе новых услуг, например, многотарифного учета или удобств при оплате электроэнергии.

Наиболее универсальным способом организации многотарифного учета является использование АСКУЭ, при этом легко решается задача безболезненного перехода на любые типы тарифов путем перепрограммирования системы. Можно решать и другие актуальные задачи, например, учет льгот у разных категорий потребителей. Любой из вариантов многотарифного учета потребует переоснащения либо дооснащения парка приборов энергоучета.

Многие развитые страны идут путем построения систем автоматического считывания информации и организации современных систем учета на основе так называемых электронных smart meters - умных счетчиков, имеющих в своем составе циклор, часы реального времени и стандартный интерфейс. Эти счетчики весьма дороги и для бытового сектора энергопотребления малопригодны. Более оправданными с экономической позиции являются системы, построенные на относительно простых счетчиках и групповых контроллерах.

Однако способность работать в системах АСКУЭ - прерогатива не только электронных счетчиков. В ряде стран реализована идея использования наряду с электронными также и индукционных электросчетчиков в качестве датчиков самых современных систем учета, в том числе многотарифных и с возможностью предоплаты. Эта принцип. возможность появляется в результате встраивания в индукционный счетчик телеметрического датчика.

Оригинальным техническим решением является новый индукционный электросчетчик с внешним телеметрическим устройством СО-505Т, который выходит на рынок под зарегистрированной торговой маркой МЗЭП-ТЕЛУС. Счетчик представляет собой интегрированные в одном приборе два отдельных устройства: собственно электросчетчик, в данном случае это индукционный счетчик СО-505, но со специальным вариантом кожуха, и приставка с электронным фотоадаптером. Приставка жестко крепится на кожухе посредством направляющих, а через прозрачное окно в нижней части кожуха происходит считывание метки с диска счетчика.

Характерной особенностью этого решения является то, что внутрь счетчика не устанавливаются никакие электронные устройства, что позволяет индукционному счетчику обеспечить полноценный межповерочный интервал, который равен в этом случае 16 годам.

Подкупает видимая простота решения. но эта простота достигнута за счет сложности электронной части прибора. Электронный фотоадаптер АФ-06 - уникальный инфракрасный оптический прибор. Он легко закрепляется на счетчике взамен клеммной крышки. Счетчик имеет российский патент и появился практически одновременно с премьерой аналогичного английского счетчика Интегра. Обе модели являются на данный момент серьезной альтернативой дорогостоящим электронным счетчикам в случаях, когда организуется дистанционный сбор информации.

Важной особенностью использования счетчика МЗЭП-ТЕЛУС в системах АСКУЭ является тот факт, что монтаж системы может быть произведен в два этапа. Сначала на объекте монтируются метрологические блоки счетчиков СО-505Т, приспособленные к установке фотоадаптеров, и ведется традиционный учет. Впоследствии, - иногда этот срок может исчисляться годами, - на метрологические блоки будут установлены коммуникационные блоки (фотоадаптеры) и можно будет подключать АСКУЭ. средства, потраченные на этапе простой замены счетчика по истечении межповерочного интервала, не пропадают и становятся первым вкладом в установку системы АСКУЭ в жилом доме. Счетчик МЗЭП-ТЕЛУС, позволяет энергоснабжающим компаниям вести разумную инвестиционную политику.

Электросчетчик МЗЭП-ТЕЛУС стал базовым элементом информационно-измерительного комплекса технических средств ИИК ЭМОС-МЗЭП, который при минимальных начальных затратах позволит довольно быстро получить реальный эффект и пользу от внедрения. Причем система может успешно эксплуатироваться и в старом жилом секторе. В настоящее время ИИК ЭМОС-МЗЭП успешно монтируется в жилых домах Москвы, и в других регионах страны.

Эта система позволяет последовательно приближаться к высокоинтеллектуальному уровню, позволяет наращивать функциональные возможности: от инспектирования каждого счетчика в многоквартирном доме из одного места (например, щитовой комнаты) с организацией единой системы учета, квитирования текущей оплаты и предоплаты - до полного перехода к безбумажной системе оплаты посредством электронных носителей информации.
Трехфазные счетчики наиболее близки к полному переходу на электронный принцип

Российские производители электросчетчиков не оставили в стороне также проблемы совершенствования учета электроэнергии в промышленном секторе, коммунальном хозяйстве и прочих местах, где требуется учет электроэнергии в трехфазных сетях с погрешностью не более 2%. В основном все перспективы в области промышленных электросчетчиков на данный момент связываются с развитием новых усовершенствованных электронных счетчиков.

Основные поиски разработчиков на данный момент ведутся в области измерительных датчиков, анализируется принцип. возможность применения воздушных трансформаторов, трансреакторов, датчиков Холла. У трехфазных индукционных счетчиков нет преимущества перед электронными счетчиками в длительности межповерочного интервала (исключение составляют индукционные счетчики с магнитной подвеской подвижной части, которые в России не производятся), поэтому здесь возможен более быстрый переход к электронному принципу.

Российские производители трехфазных счетчиков на данный момент представлены рядом предприятий, среди них следует выделить основные - это МЭТЗ (Мытищи), ПО Квант (Невинномысск), ГРПЗ (Рязань), Нижегородский завод имени М.В. Фрунзе, ЛЭМЗ (Санкт-Петербург) и МЗЭП (Москва). При этом ЛЭМЗ традиционно предлагает трехфазные счетчики индукционного принципа действия и заметно доминирует на рынке трехфазных счетчиков класса точности 2,0.

Трехфазные индукционные счетчики производятся в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 6570-9 Этот стандарт содержит ряд допущений, которые позволяют выпускать счетчики невысокого качества;, низкое качество индукционных счетчиков заставляет сделать вывод об их неперспективности. но делать такой вывод преждевременно.

Характерный пример. Длительное время выпускаются электросчетчики как трансформаторного типа СА4У-672М (5 А), так и прямого включения СА4-678 (10-40 А, 30-75 А, 50-100 А). У этих моделей есть конструктивный недостаток:

при обратном порядке фаз и нагрузке только одного из вращающих элементов током, равным 50% номинального, относительная погрешность существенно превышает 2%. Для преодоления недостатка МЗЭП произвел модернизацию схемы построения трехфазного индукционного счетчика и применил это техническое решение в своих новых моделях СА4У-510 (5 А) и СА4-514 (10-40 А). В исполнении со встроенным электронным фотоадаптером (СА4У-510Т и СА4-514Т) они могут конкурировать по цене с электронными счетчиками при решении задач, связанных с автоматизацией коммерческого учета. Этот пример показателен и демонстрирует неисчерпаемые резервы, заложенные в конструкции индукционных счетчиков.

В серии так называемых интеллектуальных счетчиков, предназначенных для измерений, где требуется высокая точность 0,2% и 0,5%, пока наилучшие технико-экономические показатели у счетчиков серии Альфа производства предприятия АББ ВЭИ Метроника. но продукция других предприятий России в скором времени составит им серьезную конкуренцию, так как разработчики в последнее время получили широкий доступ к зарубежной элементной базе, а потенциал российских специалистов в области программирования хорошо известен. В сравнении с однофазными счетчиками для быта, где, как было отмечено, доминирует цена, при производстве счетчиков для большой энергетики могут быть использованы самые современные достижения в области электроники, информационных технологий, материаловедения, так как в этом случае затраты могут быть оправданы и возвращены за счет снижения коммерческих потерь. все - таки при передаче больших энергий потери из-за неточности средств измерений также будут большими.

В заключение надо отметить следующее: на на данный моментшнем рынке приборов для учета потребленной электроэнергии могут найти место любые электросчетчики, как индукционные, так и электронные. но каждый потребитель должен иметь достоверную информацию об их качестве, метрологической точности и надежности, для того чтобы сделать правильный выбор.

Источник: http://www.mzep.ru