Электросчетчики: устройство, принцип работы и история развития

Электросчетчики: измерение потребления электроэнергии домом или бизнесом. Учет кВтч для выставления счетов и мониторинга поставщиком электроэнергии.

28 мин чтения

100%

Источник: Electricity meter — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Устройство, используемое для измерения потребления электроэнергии.

Электрический счетчик, счетчик электроэнергии, электроизмеритель, измеритель энергии или счетчик киловатт-часов – это устройство, которое измеряет количество потребленной электрической энергии жилым домом, предприятием или электроприбором. Электрический счетчик или измеритель энергии измеряет общую мощность, потребленную за определенный промежуток времени. Энергоснабжающие компании используют электрические счетчики, установленные в помещениях потребителей, для выставления счетов и мониторинга. Обычно они калибруются в единицах тарификации, наиболее распространенной из которых является киловатт-час (кВт⋅ч). Показания счетчиков обычно снимаются один раз в течение каждого расчетного периода. Если требуется экономия энергии в определенные периоды, некоторые счетчики могут измерять мощность потребления (спрос), то есть максимальное использование энергии за определенный интервал. Тарификация по времени суток позволяет изменять тарифы на электроэнергию в течение дня, регистрируя потребление в периоды пиковой нагрузки с высокими тарифами и в периоды вне пиковой нагрузки с более низкими тарифами. Кроме того, в некоторых регионах счетчики оснащены реле для снижения нагрузки в периоды пиковой нагрузки.

Прямое течение

По мере распространения коммерческого использования электрической энергии в 1880-х годах становилось все более важным наличие электросчетчика, аналогичного существовавшим в то время газовым счетчикам, для корректного выставления счетов клиентам, а не за фиксированное количество ламп в месяц. Счетчики постоянного тока измеряли заряд в ампер-часах. Поскольку напряжение электроснабжения должно было оставаться практически постоянным, показания счетчика были пропорциональны фактически потребленной энергии. Например, если счетчик зарегистрировал потребление 100 ампер-часов при напряжении 200 вольт, то было поставлено 20 киловатт-часов энергии. Было разработано множество экспериментальных типов счетчиков. Томас Эдисон первоначально работал над электромеханическим счетчиком постоянного тока (DC) с прямым отсчетом, но в итоге разработал электрохимическую систему учета, которая использовала электролитическую ячейку для суммирования потребления тока. Периодически пластины извлекались и взвешивались, после чего клиенту выставлялся счет. Электрохимический счетчик был трудоемким в обслуживании и не пользовался популярностью у клиентов. Одним из ранних типов электрохимических счетчиков, использовавшихся в Великобритании, был счетчик "Reason". Он состоял из вертикально установленной стеклянной конструкции с резервуаром ртути в верхней части. При отборе тока из сети электрохимическая реакция переносила ртуть в нижнюю часть колонны. Как и все другие счетчики постоянного тока, он регистрировал ампер-часы. Когда запас ртути в резервуаре исчерпывался, цепь размыкалась. Поэтому потребителю необходимо было оплатить дополнительную поставку электроэнергии, после чего агент поставщика отсоединял счетчик от крепления и переворачивал его, возвращая ртуть в резервуар и восстанавливая электроснабжение. На практике потребитель вызывал агента компании-поставщика до полного прекращения подачи электроэнергии и оплачивал только фактически потребленное количество, определяемое по шкале. Затем агент сбрасывал счетчик на ноль, переворачивая его. В 1885 году Ferranti предложила счетчик с ртутным двигателем и регистром, аналогичным газовым счетчикам; его преимуществом было то, что потребитель мог легко считывать показания счетчика и проверять потребление. Первым точным счетчиком, регистрирующим потребление электроэнергии, был счетчик постоянного тока Германа Арона, запатентованный им в 1883 году. Хьюго Хирст из British General Electric Company начал коммерческое внедрение счетчика в Великобритании с 1888 года. Счетчик Арона регистрировал общий заряд, потребленный за определенный период времени, и отображал его на серии циферблатов, как в часах.

As commercial use of electric energy spread in the 1880s, it became increasingly important that an electric energy meter, similar to the then existing gas meters, was required to properly bill customers, instead of billing for a fixed number of lamps per month. DC meters measured charge in ampere hours. Since the voltage of the supply should remain substantially constant, the reading of the meter was proportional to actual energy consumed. For example, if a meter recorded that 100 ampere hours had been consumed on a 200 volt supply, then 20 kilowatt hours of energy had been supplied. Many experimental types of meter were developed. Thomas Edison at first worked on a direct current (DC) electromechanical meter with a direct reading register, but instead developed an electrochemical metering system, which used an electrolytic cell to totalise current consumption. At periodic intervals the plates were removed and weighed, and the customer billed. The electrochemical meter was labor intensive to read and not well received by customers. An early type of electrochemical meter used in the United Kingdom was the 'Reason' meter. This consisted of a vertically mounted glass structure with a mercury reservoir at the top of the meter. As current was drawn from the supply, electrochemical action transferred the mercury to the bottom of the column. Like all other DC meters, it recorded ampere hours. Once the mercury pool was exhausted, the meter became an open circuit. It was therefore necessary for the consumer to pay for a further supply of electricity, whereupon, the supplier's agent would unlock the meter from its mounting and invert it restoring the mercury to the reservoir and the supply. In practice the consumer would get the supply company's agent in before the supply ran out and pay only for the charge consumed as read from the scale. The agent would then reset the meter to zero by inverting it. In 1885 Ferranti offered a mercury motor meter with a register similar to gas meters; this had the advantage that the consumer could easily read the meter and verify consumption. The first accurate, recording electricity consumption meter was a DC meter by Hermann Aron, who patented it in 1883. Hugo Hirst of the British General Electric Company introduced it commercially into Great Britain from 1888. Aron's meter recorded the total charge used over time, and showed it on a series of clock dials.

Переключающийся ток

Первый образец киловатт-часового счетчика переменного тока, изготовленный на основе патента венгра Отто Блати и названный в его честь, был представлен компанией Ganz Works на Франкфуртской ярмарке осенью 1889 года, а первый индукционный киловатт-часовой счетчик был уже выпущен на рынок заводом в конце того же года. Это были первые ватт-часовые счетчики переменного тока, известные как счетчики Блати. Современные киловатт-часовые счетчики переменного тока работают по тому же принципу, что и первоначальное изобретение Блати. Также около 1889 года Элиху Томсон из американской компании General Electric разработал регистрирующий ваттметр (ватт-часовый счетчик), основанный на бесжелезном коммутаторном двигателе. Этот счетчик устранил недостатки электрохимического типа и мог работать как на переменном, так и на постоянном токе. В 1894 году Оливер Шалленбергер из Westinghouse Electric Corporation применил принцип индукции, ранее использовавшийся только в ампер-часовых счетчиках переменного тока, для создания ватт-часового счетчика современной электромеханической конструкции, использующего индукционный диск, скорость вращения которого была пропорциональна мощности в цепи. Счетчик Блати был аналогичен счетчикам Шалленбергера и Томсона, поскольку все они являются двухфазными моторными счетчиками. Вольт-амперы измеряют всю мощность, проходящую через распределительную сеть, включая реактивную и активную. Это равно произведению среднеквадратического напряжения и силы тока. Искажение электрического тока нагрузками измеряется различными способами. Коэффициент мощности – это отношение активной (или реальной) мощности к вольт-амперам. Емкостная нагрузка имеет опережающий коэффициент мощности, а индуктивная – отстающий. Чисто резистивная нагрузка (например, лампа накаливания, обогреватель или чайник) имеет коэффициент мощности, равный 1. Гармоники тока – это мера искажения формы волны. Например, электронные нагрузки, такие как блоки питания компьютеров, потребляют ток в момент пика напряжения для заполнения своих внутренних накопителей. Это может привести к значительному падению напряжения вблизи пика напряжения, что проявляется в виде уплощения формы волны напряжения. Это уплощение вызывает нечетные гармоники, которые недопустимы при превышении определенных пределов, поскольку они не только неэффективны, но и могут мешать работе другого оборудования. Нормы выбросов гармоник установлены законом в ЕС и других странах и должны соответствовать определенным пределам. Помимо учета на основе количества потребленной энергии, существуют и другие типы учета. В первые дни электрификации использовались счетчики, измеряющие количество заряда (в кулонах), известные как ампер-часовые счетчики. Они зависели от стабильности напряжения питания для точного измерения потребления энергии, что было маловероятно для большинства источников питания. Наиболее распространенным применением было использование специальных счетчиков для контроля состояния заряда/разряда больших аккумуляторов. Некоторые счетчики измеряли только продолжительность протекания заряда, не измеряя величину напряжения или тока. Они подходят только для постоянных нагрузок и сегодня используются редко.

The first specimen of the AC kilowatt hour meter produced on the basis of Hungarian Ottó Bláthy's patent and named after him was presented by the Ganz Works at the Frankfurt Fair in the autumn of 1889, and the first induction kilowatt hour meter was already marketed by the factory at the end of the same year. These were the first alternating current watt hour meters, known by the name of Bláthy meters. The AC kilowatt hour meters used at present operate on the same principle as Bláthy's original invention. Also around 1889, Elihu Thomson of the American General Electric company developed a recording watt meter (watt hour meter) based on an ironless commutator motor. This meter overcame the disadvantages of the electrochemical type and could operate on either alternating or direct current. In 1894 Oliver Shallenberger of the Westinghouse Electric Corporation applied the induction principle previously used only in AC ampere hour meters to produce a watt hour meter of the modern electromechanical form, using an induction disk whose rotational speed was made proportional to the power in the circuit. The Bláthy meter was similar to Shallenberger and Thomson meter in that they are two phase motor meter. Volt amperes measures all power passed through a distribution network, including reactive and actual. This is equal to the product of root mean square volts and amperes. Distortion of the electric current by loads is measured in several ways. Power factor is the ratio of resistive (or real) power to volt amperes. A capacitive load has a leading power factor, and an inductive load has a lagging power factor. A purely resistive load (such as a filament lamp, heater or kettle) exhibits a power factor of 1. Current harmonics are a measure of distortion of the wave form. For example, electronic loads such as computer power supplies draw their current at the voltage peak to fill their internal storage elements. This can lead to a significant voltage drop near the supply voltage peak which shows as a flattening of the voltage waveform. This flattening causes odd harmonics which are not permissible if they exceed specific limits, as they are not only wasteful, but may interfere with the operation of other equipment. Harmonic emissions are mandated by law in EU and other countries to fall within specified limits. In addition to metering based on the amount of energy used, other types of metering are available. Meters which measured the amount of charge (coulombs) used, known as ampere hour meters, were used in the early days of electrification. These were dependent upon the supply voltage remaining constant for accurate measurement of energy usage, which was not a likely circumstance with most supplies. The most common application was in relation to special purpose meters to monitor charge / discharge status of large batteries. Some meters measured only the length of time for which charge flowed, with no measurement of the magnitude of voltage or current being made. These are only suited for constant load applications and are rarely used today.

Операция

Электросчетчики работают, непрерывно измеряя мгновенное напряжение (в вольтах) и силу тока (в амперах) для определения потребленной энергии (в джоулях, киловатт-часах и т.д.). Счетчики для небольших потребителей (например, для частных домов) могут подключаться непосредственно в цепь между источником питания и потребителем. Для больших нагрузок, превышающих примерно 200 ампер, используются трансформаторы тока, позволяющие разместить счетчик не непосредственно в цепи питающих проводников. Счетчики делятся на две основные категории: электромеханические и электронные.

Электронная

Электронные счетчики отображают потребленную энергию на ЖК- или светодиодном дисплее, а некоторые также могут передавать показания на удаленные пункты. Помимо измерения потребленной энергии, электронные счетчики могут регистрировать и другие параметры нагрузки и электроснабжения, такие как мгновенная и максимальная мощность потребления, напряжения, коэффициент мощности и потребляемая реактивная мощность и т.п. Они также могут поддерживать тарификацию по времени суток, например, фиксируя объем потребленной энергии в часы пиковой и непиковой нагрузки. Счетчик состоит из источника питания, измерительного модуля, блока обработки и связи (например, микроконтроллера) и дополнительных модулей, таких как часы реального времени (RTC), жидкокристаллический дисплей, инфракрасные порты/модули связи и т.д. Измерительный модуль принимает на вход сигналы напряжения и тока, содержит эталон напряжения, схемы выборки и квантования, а также аналого-цифровой преобразователь для получения цифровых эквивалентов всех входных сигналов. Эти сигналы затем обрабатываются цифровым сигнальным процессором для вычисления различных измерительных параметров. Основным источником долгосрочных ошибок в счетчике является дрейф предварительного усилителя, за которым следует точность эталонного напряжения. Оба этих параметра также зависят от температуры и значительно изменяются при эксплуатации счетчиков на открытом воздухе. Характеризация и компенсация этих факторов – важная часть разработки счетчиков. Блок обработки и связи отвечает за вычисление производных величин на основе цифровых значений, генерируемых измерительным модулем, а также за обмен данными по различным протоколам и взаимодействие с другими дополнительными модулями, подключенными к нему как подчиненные устройства. RTC и другие дополнительные модули подключаются к блоку обработки и связи как подчиненные устройства для выполнения различных функций ввода/вывода. В современных счетчиках большинство, если не все, эти компоненты, такие как RTC, контроллер ЖК-дисплея, датчик температуры, память и аналого-цифровые преобразователи, интегрированы в микропроцессор.

Методы связи

Удаленное считывание счетчиков – практический пример телеметрии. Это позволяет сэкономить на затратах на выезд счетчика и исключить связанные с этим ошибки, а также проводить больше измерений и удаленно настраивать параметры. Многие современные интеллектуальные счетчики оснащены выключателем для отключения или восстановления подачи электроэнергии. Исторически, ротационные счетчики могли передавать данные о потреблении удаленно, используя пару электрических контактов, подключенных к линии KYZ. Интерфейс KYZ представляет собой контакт типа "переключающийся", выдаваемый счетчиком. В интерфейсе KYZ провода Y и Z являются контактами переключателя, которые замыкаются на K при измерении определенного количества энергии. При замыкании одного контакта другой размыкается, что обеспечивает точность подсчета. Каждое изменение состояния контакта считается одним импульсом. Частота импульсов указывает на величину потребляемой мощности. Количество импульсов указывает на потребленную энергию. При использовании в электромеханическом счетчике реле меняет состояние при каждом полном или полуобороте диска счетчика. Каждое изменение состояния называется "импульсом". Выходы KYZ исторически подключались к "суммирующим реле", которые подавали сигнал на "суммирующий прибор", позволяя считывать показания множества счетчиков одновременно в одном месте. Выходы KYZ также являются классическим способом подключения счетчиков электроэнергии к программируемым логическим контроллерам (ПЛК), системам отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК) или другим системам управления. Некоторые современные счетчики также имеют контакты, которые предупреждают о приближении к более высокому тарифу на электроэнергию, что способствует управлению спросом. Стандарт EN 62053-31 (ранее DIN 43864) определяет интерфейс S0, который представляет собой гальванически изолированный выход с открытым коллектором. Напряжение и ток ограничены 27 В и 27 мА соответственно. Каждое измеренное количество электроэнергии генерирует один импульс длительностью 32 100 мс. Константа счетчика (импульсов на кВтч) на некоторых счетчиках программируется, но чаще всего фиксирована на уровне 1000–10000 импульсов на кВтч. Другие счетчики реализуют аналогичный импульсный интерфейс, но с использованием инфракрасного светодиода вместо электрического соединения. Этот интерфейс также используется в других типах счетчиков, например, в водомерах. Многие счетчики, предназначенные для полуавтоматического считывания, имеют последовательный порт, который передает данные через инфракрасный светодиод, расположенный на лицевой панели счетчика. В некоторых многоквартирных домах используется аналогичный протокол, но в проводной шине с использованием последовательного тока для подключения всех счетчиков к единому разъему. Этот разъем часто расположен в более доступном месте. В Европейском Союзе наиболее распространенным инфракрасным протоколом является "FLAG" – упрощенный поднабор режима C стандарта IEC 61107. В Соединенных Штатах и Канаде предпочтительным инфракрасным протоколом является ANSI C12.18. Некоторые промышленные счетчики используют протоколы для ПЛК, такие как Modbus или DNP3. Одним из протоколов, предлагаемых для этой цели, является DLMS/COSEM, который может работать по любой среде передачи данных, включая последовательные порты. Данные могут передаваться по Zigbee, Wi-Fi, телефонным линиям или по самим линиям электропередач. Некоторые счетчики могут считываться через Интернет. Также широко используются и другие современные протоколы, такие как OSGP (Open Smart Grid Protocol). Электронные счетчики теперь также используют радиосвязь малой мощности, GSM, GPRS, Bluetooth, IrDA, а также проводную связь RS 485. Счетчики могут хранить полные профили потребления с отметками времени и передавать их по нажатию кнопки. Данные о нагрузке, хранящиеся в профилях, точно отражают потребности потребителя. Эти данные о профиле нагрузки обрабатываются коммунальными службами для целей выставления счетов и планирования. AMR (автоматическое считывание счетчиков) и RMR (удаленное считывание счетчиков) описывают различные системы, позволяющие удаленно проверять показания счетчиков без необходимости выезда контролера. Электронный счетчик может передавать свои показания по телефонной линии или по радиосвязи в центральный офис для выставления счетов.

Remote meter reading is a practical example of telemetry. It saves the cost of a human meter reader and the resulting mistakes, but it also allows more measurements, and remote provisioning. Many smart meters now include a switch to interrupt or restore service. Historically, rotating meters could report their metered information remotely, using a pair of electrical contacts attached to a KYZ line. A KYZ interface is a Form C contact supplied from the meter. In a KYZ interface, the Y and Z wires are switch contacts, shorted to K for a measured amount of energy. When one contact closes the other opens to provide count accuracy security. Each contact change of state is considered one pulse. The frequency of pulses indicates the power demand. The number of pulses indicates energy metered. When incorporated into an electromechanical meter, the relay changes state with each full or half rotation of the meter disc. Each state change is called a "pulse." KYZ outputs were historically attached to "totaliser relays" feeding a "totaliser" so that many meters could be read all at once in one place. KYZ outputs are also the classic way of attaching electricity meters to programmable logic controllers, HVACs or other control systems. Some modern meters also supply a contact closure that warns when the meter detects a demand near a higher electricity tariff, to improve demand side management. EN 62053 31 (formerly DIN 43864) defines the S0 interface, which is a galvanically isolated open collector output. Voltage and current are limited to 27 V and 27 mA, respectively. Each metered amount of electrical energy produces one impulse with a length of 32 100 ms. The meter constant (pulses per kWh) is programmable on some meters, but often fixed to 1000 10000 pulses per kWh. Other meters implement a similar pulse interface, but with an infrared LED instead of an electrical connection. The interface is also used on other kinds of meters, like water meters. Many meters designed for semi automated reading have a serial port that communicates by infrared LED through the faceplate of the meter. In some multi unit buildings, a similar protocol is used, but in a wired bus using a serial current loop to connect all the meters to a single plug. The plug is often near a more easily accessible point. In the European Union, the most common infrared and protocol is "FLAG", a simplified subset of mode C of IEC 61107. In the United States and Canada, the favored infrared protocol is ANSI C12.18. Some industrial meters use protocols for programmable logic controllers, like Modbus or DNP3. One protocol proposed for this purpose is DLMS/COSEM which can operate over any medium, including serial ports. The data can be transmitted by Zigbee, Wi Fi, telephone lines or over the power lines themselves. Some meters can be read over the internet. Other more modern protocols are also becoming widely used, like OSGP (Open Smart Grid Protocol). Electronic meters now also use low power radio, GSM, GPRS, Bluetooth, IrDA, as well as RS 485 wired link. The meters can store the entire usage profiles with timestamps and relay them at the click of a button. The demand readings stored with the profiles accurately indicate the load requirements of the customer. This load profile data is processed at the utilities for billing and planning purposes. AMR (Automatic Meter Reading) and RMR (Remote Meter Reading) describe various systems that allow meters to be checked remotely, without the need to send a meter reader. An electronic meter can transmit its readings by telephone line or radio to a central billing office.

Коммерческое использование

В крупных коммерческих и промышленных помещениях могут использоваться электронные счетчики, регистрирующие потребление электроэнергии интервалами не более получаса. Это обусловлено тем, что в большинстве электросетей наблюдаются пики потребления в течение дня, и энергоснабжающая компания может заинтересована в предоставлении крупных потребителям ценовых стимулов для снижения нагрузки в эти периоды. Эти пики потребления часто приходятся на время приемов пищи или, как известно, на моменты показа рекламных роликов во время популярных телепередач.

Мониторинг энергопотребления в домашних условиях

Потенциально эффективным способом снижения потребления энергии в домохозяйствах является предоставление пользователям удобной обратной связи в реальном времени, чтобы они могли изменить свое поведение в отношении энергопотребления. В последнее время стали доступны недорогие устройства отображения данных об энергопотреблении, которые могут измерять энергию (в ватт-часах), мгновенную мощность (в ваттах), а также напряжение в сети, ток, время работы, активную мощность, фиксировать пиковую мощность и пиковый ток, и иметь часы с ручной настройкой. На дисплее может графически отображаться потребление энергии за неделю. Исследование, проведенное компанией Hydro One с использованием потребительского счетчика в 500 домах провинции Онтарио, показало среднее снижение общего потребления электроэнергии на 6,5% по сравнению с контрольной группой аналогичного размера. Впоследствии Hydro One предложила бесплатные мониторы энергопотребления 30 000 клиентам, основываясь на успехе пилотного проекта. Проекты, такие как Google PowerMeter, получают данные от интеллектуального счетчика и делают их более доступными для пользователей, чтобы стимулировать энергосбережение. Розетные счетчики электроэнергии (или счетчики нагрузки) измеряют энергию, потребляемую отдельными приборами. На рынке представлено множество моделей, но все они работают по одному и тому же принципу. Счетчик подключается к розетке, а измеряемый прибор – к счетчику. Такие счетчики могут помочь в экономии энергии, выявляя основных потребителей или устройства, потребляющие избыточную энергию в режиме ожидания. Для исследовательских целей можно также использовать веб-ресурсы, если достаточно приблизительной оценки потребления энергии. Электросчетчик часто можно взять напрокат в местных органах энергоснабжения или в местной публичной библиотеке.

Многократный тариф

Розничные продавцы электроэнергии могут захотеть взимать с клиентов различные тарифы в разное время суток, чтобы точнее отражать затраты на генерацию и передачу электроэнергии. Поскольку, как правило, нерентабельно накапливать значительные объемы электроэнергии в периоды низкого спроса для использования в периоды высокого спроса, затраты существенно меняются в зависимости от времени суток. Низкозатратные генерирующие мощности (базовой нагрузки), такие как атомные электростанции, могут запускаться в течение многих часов, что приводит к избытку электроэнергии в периоды низкого спроса, в то время как высокозатратные, но гибкие генерирующие мощности (например, газовые турбины) должны быть постоянно готовы к немедленному реагированию на пиковый спрос (оперативный резерв), возможно, работая всего несколько минут в день, что очень дорого. Некоторые многотарифные счетчики используют разные тарифы для разных объемов потребления. Обычно это промышленные счетчики. Бытовые счетчики с переменным тарифом обычно поддерживают два-три тарифа ("пиковый", "непиковый" и "полупиковый"), и в таких установках может использоваться простой электромеханический переключатель времени. Исторически они часто использовались совместно с электрическими накопительными обогревателями или системами накопления горячей воды. Использование нескольких тарифов упрощается счетчиками времени использования (TOU), которые включают в себя или подключаются к переключателю времени и имеют несколько счетчиков. Переключение между тарифами может осуществляться посредством импульсного управления или радиоактивируемого переключателя. В принципе, можно использовать и герметичный переключатель времени, но он считается более уязвимым к несанкционированному вмешательству с целью получения более дешевой электроэнергии. Радиоактивируемое переключение широко распространено в Великобритании, где ночной информационный сигнал передается на длинных волнах BBC Radio 4, 198 кГц. Время непикового потребления обычно составляет семь часов с полуночи до 7:00 утра по Гринвичу/БСТ, и это предназначено для питания накопительных обогревателей и водонагревателей. В Великобритании такие тарифы обычно называются "Экономия 7", "Белый счетчик" или "Двойной тариф". Популярность этих тарифов в последние годы снизилась, по крайней мере на внутреннем рынке, из-за (реальных или кажущихся) недостатков накопительных обогревателей и значительно более низкой стоимости природного газа за кВтч (обычно в 3-5 раз ниже). Тем не менее, значительное количество домовладений не имеет доступа к газоснабжению, многие из них находятся за пределами газовой сети, а модернизация до радиаторной системы может быть дорогостоящей. Также доступен счетчик "Экономия 10", который предоставляет 10 часов дешевой электроэнергии в непиковое время, распределенных по трем временным интервалам в течение 24-часового периода. Это позволяет несколько раз включать накопительные обогреватели или оптимально распределять время работы системы водяного электрического отопления по более низкой цене. Большинство счетчиков, использующих тариф "Экономия 7", переключают всю электроснабжающую мощность на более дешевый тариф в течение 7-часового ночного периода, а не только цепь накопительного обогревателя. Недостатком этого является то, что дневной тариф за кВтч значительно выше, а фиксированные платежи иногда также выше. Например, по состоянию на июль 2017 года обычная ("одноставочный") электроэнергия в районе Лондона стоила 17,14 пенсов за кВтч по стандартному тарифу EDF Energy (исторический поставщик электроэнергии в Лондоне после приватизации), с фиксированным платежом в 18,90 пенсов в день. Соответствующие затраты по тарифу "Экономия 7" составляют 21,34 пенсов за кВтч в период пикового потребления и 7,83 пенсов за кВтч в период непикового потребления, а фиксированный платеж составляет 18,90 пенсов в день. Таймеры, установленные на стиральных машинах, сушилках, посудомоечных машинах и водонагревателях, можно настроить так, чтобы они включались только в период непикового потребления.

Electricity retailers may wish to charge customers different tariffs at different times of the day to better reflect the costs of generation and transmission. Since it is typically not cost effective to store significant amounts of electricity during a period of low demand for use during a period of high demand, costs will vary significantly depending on the time of day. Low cost generation capacity (baseload) such as nuclear can take many hours to start, meaning a surplus in times of low demand, whereas high cost but flexible generating capacity (such as gas turbines) must be kept available to respond at a moment's notice (spinning reserve) to peak demand, perhaps being used for a few minutes per day, which is very expensive. Some multiple tariff meters use different tariffs for different amounts of demand. These are usually industrial meters. Domestic variable rate meters generally permit two to three tariffs ("peak", "off peak" and "shoulder") and in such installations a simple electromechanical time switch may be used. Historically, these have often been used in conjunction with electrical storage heaters or hot water storage systems. Multiple tariffs are made easier by time of use (TOU) meters which incorporate or are connected to a time switch and which have multiple registers. Switching between the tariffs may happen via ripple control, or via a radio activated switch. In principle, a sealed time switch can also be used, but is considered more vulnerable to tampering to obtain cheaper electricity. Radio activated switching is common in the UK, with a nightly data signal sent within the longwave carrier of BBC Radio 4, 198 kHz. The time of off peak charging is usually seven hours between midnight and 7:00am GMT/BST, and this is designed to power storage heaters and immersion heaters. In the UK, such tariffs are typically branded Economy 7, White Meter or Dual Rate. The popularity of such tariffs has declined in recent years, at least in the domestic market, because of the (perceived or real) deficiencies of storage heaters and the comparatively much lower cost of natural gas per kWh (typically a factor of 3 5 times lower). Nevertheless, a sizeable number of properties do not have the option of gas, with many in rural areas being outside the gas supply network, and others being expensive upfront to upgrade to a radiator system. An Economy 10 meter is also available, which gives 10 hours of cheap off peak electricity spread out over three timeslots throughout a 24 hour period. This allows multiple top up boosts to storage heaters, or a good spread of times to run a wet electric heating system on a cheaper electricity rate. Most meters using Economy 7 switch the entire electricity supply to the cheaper rate during the 7 hour night time period, not just the storage heater circuit. The downside of this is that the daytime rate per kWh is significantly higher, and that standing charges are sometimes higher. For example, as of July 2017, normal ("single rate") electricity costs 17.14p per kWh in the London region on the standard default tariff for EDF Energy (the post privatisation incumbent electricity supplier in London), with a standing charge of 18.90p per day. The equivalent Economy 7 costs are 21.34p per kWh during the peak usage period with 7.83p per kWh during the off peak usage period, and a standing charge of 18.90p per day. Timer switches installed on washing machines, tumble dryers, dishwashers and immersion heaters may be set so that they only switch on during the off peak usage period.

Умные счетчики

Умные счетчики идут дальше простого АМР (автоматического снятия показаний счетчиков). Они предлагают дополнительные функции, включая показания в реальном времени или близком к реальному, уведомления об отключениях электроэнергии и мониторинг качества электроэнергии. Они позволяют организациям, устанавливающим тарифы, вводить различные цены на потребление в зависимости от времени суток и сезона. Другой тип умных счетчиков использует неинвазивный мониторинг нагрузки для автоматического определения количества и типа электроприборов в жилом помещении, объема потребляемой каждым энергии и времени ее потребления. Электроэнергетические компании используют этот счетчик для проведения обследований энергопотребления, что позволяет избежать необходимости устанавливать таймеры на все приборы в доме для определения их энергопотребления.

Счетчики предоплаты

Стандартная бизнес-модель розничной продажи электроэнергии предполагает выставление счетов клиенту электроэнергетической компанией за количество энергии, потребленной в предыдущем месяце или квартале. В некоторых странах, если поставщик считает, что клиент может не оплатить счет, может быть установлен предоплаченный счетчик. Это требует от клиента внесения предоплаты перед использованием электроэнергии. Если доступный кредит исчерпан, подача электроэнергии отключается реле. В Великобритании механические монетоприемные предоплаченные счетчики были распространены как в частном арендованном жилье, так и среди бытовых потребителей электроэнергии, обслуживаемых национализированным сектором электроэнергетики. К их недостаткам относились необходимость регулярных посещений для изъятия наличных и риск кражи наличных из счетчиков как со стороны клиентов, так и злоумышленников. Первые автоматизированные предоплаченные счетчики были внедрены компанией London Electricity совместно с компанией Schlumberger Metering, базирующейся в Феликсстоу, Великобритания. Первоначально они назывались Key Meters, а затем были переименованы в Budget Meters. Они позволили избежать 60 000 отключений за неуплату в год и многих недостатков предоплаты наличными. Они также пользовались популярностью у клиентов, которым был удобен способ оплаты, особенно при краткосрочной аренде. В течение первых нескольких лет после внедрения по всей Великобритании было установлено более 1 миллиона таких счетчиков. Современные твердотельные электросчетчики в сочетании со смарт-картами устранили эти недостатки, и такие счетчики обычно используются для клиентов, считающихся имеющими низкий кредитный рейтинг. В Великобритании клиенты могут использовать такие организации, как Post Office Ltd или сеть PayPoint, где на перезаряжаемые токены (карты Quantum для природного газа или пластиковые "ключи" для электроэнергии) можно зачислить любую сумму, имеющуюся у клиента. В Южной Африке, Судане и Северной Ирландии предоплаченные счетчики перезаряжаются путем ввода уникального закодированного двадцатизначного номера с помощью клавиатуры. Это делает токены, которые могут быть доставлены в электронном виде или напечатаны на чеке в точке продажи, очень дешевыми в производстве. Во всем мире, особенно в развивающихся странах, проводятся эксперименты по тестированию систем предоплаты. В некоторых случаях предоплаченные счетчики не были приняты клиентами. Существуют различные организации, такие как ассоциация Standard Transfer Specification (STS), которые продвигают общие стандарты для систем предоплаты среди производителей. Предоплаченные счетчики, использующие стандарт STS, применяются во многих странах.

The standard business model of electricity retailing involves the electricity company billing the customer for the amount of energy used in the previous month or quarter. In some countries, if the retailer believes that the customer may not pay the bill, a prepayment meter may be installed. This requires the customer to make advance payment before electricity can be used. If the available credit is exhausted then the supply of electricity is cut off by a relay. In the UK, mechanical prepayment coin meters used to be common, both in private rented accommodation and residential customers of the electricity boards, the nationalised electricity sector. Disadvantages of these included the need for regular visits to remove the cash, and risk of theft of the cash in the meters by both customers and burglars. The first automated pre payment meters were introduced by London Electricity, in conjunction with the Schlumberger Metering based in Felixstowe, UK. They were initially called Key Meters and later renamed Budget Meters. They avoided the 60,000 disconnections for non payment per annum and the many disadvantages of cash prepayment. They were also popular with customers who wanted a convenient payment method, especially in short term tenancies. well over 1 million such meters were installed across the Uk in the first few years after introduction. Modern solid state electricity meters, in conjunction with smart cards, have removed these disadvantages and such meters are commonly used for customers considered to be a poor credit risk. In the UK, customers can use organisations such as the Post Office Ltd or PayPoint network, where rechargeable tokens (Quantum cards for natural gas, or plastic "keys" for electricity) can be loaded with whatever money the customer has available. In South Africa, Sudan and Northern Ireland prepaid meters are recharged by entering a unique, encoded twenty digit number using a keypad. This makes the tokens, which may be electronically delivered or printed on a slip of paper at point of purchase, very cheap to produce. Around the world, experiments are going on, especially in developing countries, to test pre payment systems. In some cases, prepayment meters have not been accepted by customers. There are various groups, such as the Standard Transfer Specification (STS) association, which promote common standards for prepayment metering systems across manufacturers. Prepaid meters using the STS standard are used in many countries.

Время измерения

Измерение времени суток (TOD), также известное как время использования (TOU) или сезонное время суток (SToD), предполагает разделение дня, месяца и года на тарифные периоды с более высокими тарифами в периоды пиковой нагрузки и низкими тарифами в периоды внепиковой нагрузки. Это может использоваться для автоматического управления потреблением со стороны потребителя (что приводит к автоматическому управлению нагрузкой), однако часто ответственность за управление собственным потреблением или оплату по соответствующим тарифам лежит на самом потребителе (добровольное управление нагрузкой). Это также позволяет энергоснабжающим компаниям соответствующим образом планировать свою передающую инфраструктуру. См. также управление спросом (DSM). Тарифы TOD обычно разделяются на несколько сегментов, включая пиковый, внепиковый, полупиковый (или переходный) и критический пик. Типичным является пиковый период в течение дня (только в будние дни), например, с 13:00 до 21:00 с понедельника по пятницу летом и с 6:30 до 12:00 и с 17:00 до 21:00 зимой. Более сложные схемы включают использование критических пиков, возникающих в периоды высокого спроса. Время пикового спроса/стоимости будет варьироваться на разных рынках мира. Крупные коммерческие потребители могут закупать электроэнергию почасово, используя либо прогнозные цены, либо цены в реальном времени. Некоторые энергоснабжающие компании позволяют бытовым потребителям платить почасовые тарифы, как, например, в штате Иллинойс, где используется ценообразование на следующий день.

Измерение экспорта электроэнергии

Многие потребители электроэнергии устанавливают собственное оборудование для выработки электроэнергии, будь то из экономических соображений, для обеспечения резервирования или по экологическим причинам. Когда потребитель вырабатывает больше электроэнергии, чем необходимо для собственного потребления, излишки могут направляться обратно в энергосистему. Потребители, экспортирующие электроэнергию в "сеть", как правило, должны иметь специальное оборудование и устройства защиты для обеспечения безопасности компонентов энергосистемы (а также собственного оборудования) в случае неисправностей (например, коротких замыканий) или проведения технического обслуживания энергосистемы (например, при наличии напряжения на поврежденной линии, идущей от объекта потребителя, экспортирующего электроэнергию). Учет экспортируемой энергии в простейшем случае может осуществляться счетчиком, вращающимся в обратную сторону в периоды чистого экспорта, тем самым уменьшая зарегистрированное потребление энергии потребителем на величину экспортированной энергии. Фактически, это приводит к тому, что потребителю выплачивается за экспорт по полной розничной цене электроэнергии. Если стандартный счетчик не оснащен храповым механизмом или эквивалентным устройством, он будет точно регистрировать поток мощности в обоих направлениях, просто вращаясь в обратную сторону при экспорте электроэнергии. Если это разрешено законом, энергоснабжающие компании поддерживают прибыльную разницу между ценой энергии, поставляемой потребителю, и тарифом, начисляемым за электроэнергию, генерируемую потребителем и возвращаемую в сеть. В последнее время источники электроэнергии для направления в сеть обычно представляют собой возобновляемые источники (например, ветряные турбины, фотоэлектрические панели) или газовые или паровые турбины, которые часто используются в системах когенерации. Другим потенциальным источником электроэнергии для направления в сеть, который рассматривается, являются аккумуляторы гибридных автомобилей (системы электроснабжения от автомобиля к сети). Для этого требуется "интеллектуальная сеть", которая включает в себя счетчики, измеряющие электроэнергию через коммуникационные сети, обеспечивающие удаленное управление и предоставляющие потребителям возможности выбора времени и тарифов. Системы "от автомобиля к сети" могут быть установлены на парковках и в гаражах на рабочих местах, а также на перехватывающих парковках, и могут помочь водителям заряжать свои аккумуляторы дома ночью, когда тарифы на электроэнергию ниже, и получать кредиты на свои счета за продажу избыточной электроэнергии обратно в сеть в часы пикового спроса.

Many electricity customers are installing their own electricity generating equipment, whether for reasons of economy, redundancy or environmental reasons. When a customer is generating more electricity than required for his own use, the surplus may be exported back to the power grid. Customers that generate back into the "grid" usually must have special equipment and safety devices to protect the grid components (as well as the customer's own) in case of faults (electrical short circuits) or maintenance of the grid (say voltage on a downed line coming from an exporting customers facility). This exported energy may be accounted for in the simplest case by the meter running backwards during periods of net export, thus reducing the customer's recorded energy usage by the amount exported. This in effect results in the customer being paid for his/her exports at the full retail price of electricity. Unless equipped with a ratchet or equivalent, a standard meter will accurately record power flow in each direction by simply running backwards when power is exported. Where allowed by law, utilities maintain a profitable margin between the price of energy delivered to the consumer and the rate credited for consumer generated energy that flows back to the grid. Lately, upload sources typically originate from renewable sources (e. g., wind turbines, photovoltaic cells), or gas or steam turbines, which are often found in cogeneration systems. Another potential upload source that has been proposed is plug in hybrid car batteries (vehicle to grid power systems). This requires a "smart grid," which includes meters that measure electricity via communication networks that require remote control and give customers timing and pricing options. Vehicle to grid systems could be installed at workplace parking lots and garages and at park and rides and could help drivers charge their batteries at home at night when off peak power prices are cheaper, and receive bill crediting for selling excess electricity back to the grid during high demand hours.

Местоположение

Местоположение электрического счетчика варьируется в зависимости от конкретной установки. Возможные места включают в себя установку на столбе, обслуживающем объект, в уличном шкафу (ящике для счетчиков) или внутри помещения рядом с распределительным щитом/автоматическими выключателями. Электроэнергетические компании могут отдавать предпочтение внешнему расположению, так как это позволяет снимать показания счетчика без необходимости доступа в помещение, однако внешние счетчики могут быть более уязвимы для вандализма. Токовые трансформаторы позволяют размещать счетчик удаленно от токоведущих проводников. Это часто встречается в крупных установках. Например, подстанция, обслуживающая крупного потребителя, может иметь измерительное оборудование, установленное в шкафу, без необходимости прокладки в него тяжелых кабелей.

Уравнение отпуска клиентов и измерения

Поскольку электрические стандарты различаются в разных регионах, "подключения к потребителю" от сети также различаются в зависимости от стандартов и типа установки. Существует несколько распространенных типов соединений между сетью и потребителем. Для каждого типа используется свое уравнение измерения. Теорема Блонделя утверждает, что для любой системы с N токопроводящими проводниками достаточно N-1 измерительных элементов для измерения электрической энергии. Это указывает на то, что для трехфазной системы с тремя проводами требуется иное измерение, чем для трехфазной системы с четырьмя проводами (с нейтралью). В Европе, Азии, Африке и большинстве других стран однофазное питание обычно используется для жилых и небольших коммерческих потребителей. Однофазное распределение менее затратно, поскольку один набор трансформаторов на подстанции обычно обслуживает большую территорию с относительно высоким напряжением (обычно 230 В) и без локальных трансформаторов. У них простое уравнение измерения: мощность = напряжение x ток, где напряжение измеряется от нейтрального провода к фазовому. В Соединенных Штатах, Канаде и некоторых частях Центральной и Южной Америки аналогичные потребители обычно обслуживаются трехпроводной однофазной системой. Трехпроводная однофазная система требует локальных трансформаторов, часто всего один на десять домов, но обеспечивает более низкое и безопасное напряжение в розетке (обычно 120 В) и предоставляет потребителям два напряжения: нейтраль-фаза (обычно 120 В) и фаза-фаза (обычно 240 В). Кроме того, в трехпроводных системах нейтральный проводник обычно подключен к нулевой стороне обмотки генератора, что обеспечивает заземление, безопасность которого можно легко проверить. У этих счетчиков уравнение измерения: мощность = 0,5 x напряжение x (ток фазы A – ток фазы B), где напряжение измеряется между фазными проводами. Промышленное питание обычно подается как трехфазное. Существует две формы: трехпроводная или четырехпроводная с системной нейтралью. В "трехпроводной" или "трехпроводной дельте" нейтрали нет, но заземление используется в качестве защитного заземления. Напряжение между тремя фазами существует только относительно друг друга. Этот метод распределения требует на один провод меньше, стоит дешевле и распространен в Азии, Африке и многих частях Европы. В регионах, где сочетаются жилые дома и легкая промышленность, это часто является единственным методом распределения. Счетчик для этого типа обычно измеряет две обмотки относительно третьей и суммирует мощность. Одним из недостатков этой системы является то, что при обрыве защитного заземления его сложно обнаружить прямым измерением, поскольку ни одна фаза не имеет напряжения относительно земли. В четырехпроводной трехфазной системе, иногда называемой "четырехпроводной звездой", защитное заземление соединено с нейтральным проводом, который физически подключен к нулевой стороне напряжения трех обмоток генератора или трансформатора. Поскольку все фазы питания в этой системе отсчитываются относительно нейтрали, при ее отключении это можно напрямую измерить. В Соединенных Штатах Национальный электротехнический кодекс требует, чтобы нейтрали были именно такого типа. В этой системе счетчики мощности измеряют и суммируют все три фазы относительно нейтрали. В Северной Америке часто встречаются счетчики электроэнергии, подключаемые к стандартизированной розетке снаружи здания. Это позволяет заменить счетчик, не нарушая проводку к розетке и не беспокоя жильцов. Некоторые розетки могут иметь байпас, пока счетчик снят для обслуживания. Количество электроэнергии, потребленной без учета в течение этого короткого времени, считается незначительным по сравнению с неудобствами, которые отключение электроснабжения может доставить потребителю. Большинство электронных счетчиков в Северной Америке используют последовательный протокол ANSI C12.18. Во многих других странах клеммы подключения питания и нагрузки находятся в корпусе счетчика. Кабели подключаются непосредственно к счетчику. В некоторых районах счетчик находится снаружи, часто на столбе. В других он находится внутри здания, в нише. Если он находится внутри, он может использовать общее соединение данных с другими счетчиками. Если оно существует, общее соединение часто представляет собой небольшой разъем рядом с почтовым ящиком. Соединение часто EIA 485 или инфракрасное с последовательным протоколом, таким как IEC 62056. В 2014 году сетевые подключения к счетчикам быстро меняются. Наиболее распространенные схемы, по-видимому, сочетают существующий национальный стандарт для данных (например, ANSI C12.19 или IEC 62056), работающий через Интернет-протокол, с небольшой платой для связи по линиям электропередач или цифровым радио для мобильной сети, или ISM-диапазона.

Since electrical standards vary in different regions, "customer drops" from the grid to the customer also vary depending on the standards and the type of installation. There are several common types of connections between a grid and a customer. Each type has a different metering equation. Blondel's theorem states that for any system with N current carrying conductors, that N 1 measuring elements are sufficient to measure electrical energy. This indicates that different metering is needed, for example, for a three phase three wire system than for a three phase four wire (with neutral) system. In Europe, Asia, Africa and most other locations, single phase is common for residential and small commercial customers. Single phase distribution is less expensive, because one set of transformers in a substation normally serve a large area with relatively high voltages (usually 230 V) and no local transformers. These have a simple metering equation: Watts = volts x amps, with volts measured from the neutral to the phase wire. In the United States, Canada, and parts of Central and South America similar customers are normally served by three wire single phase. Three wire single phase requires local transformers, as few as one per ten residences, but provides lower, safer voltages at the socket (usually 120 V), and provides two voltages to customers: neutral to phase (usually 120 V), and phase to phase (usually 240 V). Additionally, three wire customers normally have neutral wired to the zero side of the generator's windings, which gives earthing that can be easily measured to be safe. These meters have a metering equation of Watts = 0.5 x volts x (amps of phase A − amps of phase B), with volts measured between the phase wires. Industrial power is normally supplied as three phase power. There are two forms: three wire, or four wire with a system neutral. In "three wire" or "three wire delta", there is no neutral but an earth ground is the safety ground. The three phases have voltage only relative to each other. This distribution method has one fewer wire, is less expensive, and is common in Asia, Africa, and many parts of Europe. In regions that mix residences and light industry, it is common for this to be the only distribution method. A meter for this type normally measures two of the windings relative to the third winding, and adds the watts. One disadvantage of this system is that if the safety earth fails, it is difficult to discover this by direct measurement, because no phase has a voltage relative to earth. In the four wire three phase system, sometimes called "four wire wye", the safety ground is connected to a neutral wire that is physically connected to the zero voltage side of the three windings of the generator or transformer. Since all power phases are relative to the neutral in this system, if the neutral is disconnected, it can be directly measured. In the United States, the National Electrical Code requires neutrals to be of this type. In this system, power meters measure and sum all three phases relative to the neutral. In North America, it is common for electricity meters to plug into a standardised socket outdoors, on the side of a building. This allows the meter to be replaced without disturbing the wires to the socket, or the occupant of the building. Some sockets may have a bypass while the meter is removed for service. The amount of electricity used without being recorded during this small time is considered insignificant when compared to the inconvenience which might be caused to the customer by cutting off the electricity supply. Most electronic meters in North America use a serial protocol, ANSI C12.18. In many other countries the supply and load terminals are in the meter housing itself. Cables are connected directly to the meter. In some areas the meter is outside, often on a utility pole. In others, it is inside the building in a niche. If inside, it may share a data connection with other meters. If it exists, the shared connection is often a small plug near the post box. The connection is often EIA 485 or infrared with a serial protocol such as IEC 62056. In 2014, networking to meters is rapidly changing. The most common schemes seem to combine an existing national standard for data (e. g. ANSI C12.19 or IEC 62056) operating via the Internet Protocol with a small circuit board for powerline communication, or a digital radio for a mobile phone network, or an ISM band.

Точность

Для регистрации потребляемой энергии требуется использование электросчетчиков с допустимой степенью точности. Любая значительная ошибка в зарегистрированной энергии может повлечь за собой убытки для поставщика электроэнергии или необоснованный счет потребителю. Требования к точности обычно устанавливаются законодательно для места установки счетчика. Законодательные нормы также могут предусматривать порядок действий в случае оспаривания точности. В Соединенном Королевстве любой установленный электросчетчик должен точно регистрировать потребленную энергию, однако допускается недоучет не более 3,5% и переучет не более 2,5%. Оспариваемые счетчики первоначально проверяются с помощью контрольного счетчика, работающего параллельно с оспариваемым. В качестве крайней меры оспариваемый счетчик подвергается полной проверке как на месте установки, так и в специализированной калибровочной лаборатории. Примерно в 93% случаев оспариваемые счетчики признаются исправными. Возврат средств за оплаченную, но не потребленную электроэнергию (но не наоборот) производится только в том случае, если лаборатория сможет оценить продолжительность некорректной регистрации показаний. Это отличается от ситуации с газовыми счетчиками, где при обнаружении недоучета предполагается, что он происходил на протяжении всего периода газоснабжения потребителя. Сумма возмещения ограничена шестилетним периодом.

Недопустимые манипуляции и безопасность

Счетчиками можно манипулировать, чтобы занизить показания, фактически позволяя использовать электроэнергию, не оплачивая ее. Это воровство или мошенничество может быть опасным и незаконным. Электроэнергетические компании часто устанавливают счетчики с дистанционной передачей данных специально для удаленного обнаружения несанкционированного вмешательства и выявления кражи электроэнергии. Переход на интеллектуальные счетчики электроэнергии помогает предотвратить кражу электроэнергии. При обнаружении вмешательства стандартной, и легальной в большинстве штатов США, тактикой является перевод потребителя на тариф "при вмешательстве", который рассчитывается исходя из максимального расчетного тока счетчика. При цене 0,095 доллара США за кВт·ч стандартный жилой счетчик на 50 А может привести к юридически обоснованному сбору платы в размере около 5000,00 долларов США в месяц. Сотрудники, снимающие показания со счетчиков, обучены выявлять признаки вмешательства, а в случае с обычными механическими счетчиками максимальная ставка может взиматься каждый период выставления счетов до устранения вмешательства или отключения электроснабжения. Распространенным способом вмешательства в механические дисковые счетчики является прикрепление магнитов к внешней стороне счетчика. Сильные магниты насыщают магнитные поля внутри счетчика, из-за чего моторная часть механического счетчика перестает работать. Магниты меньшей мощности могут увеличить сопротивление внутреннему диску счетчика. Магниты также могут насыщать трансформаторы тока или силовые трансформаторы в электронных счетчиках, хотя существуют и меры противодействия. Определенные комбинации емкостной и индуктивной нагрузки могут взаимодействовать с катушками и массой ротора, вызывая уменьшение или обратное вращение. Все эти эффекты могут быть обнаружены электроэнергетической компанией, и многие современные счетчики способны их обнаруживать или компенсировать. Владелец счетчика обычно обеспечивает защиту счетчика от несанкционированного вмешательства. Механизмы и соединения счетчиков учета электроэнергии опломбированы. Счетчики также могут измерять реактивную мощность (отраженную нагрузку), нейтральный и постоянный токи (которые обычно увеличиваются при несанкционированном вмешательстве), окружающие магнитные поля и т.д. Даже простые механические счетчики могут иметь механические флажки, которые срабатывают при магнитном вмешательстве или воздействии больших постоянных токов. Новые компьютеризированные счетчики обычно оснащены средствами защиты от вмешательства. Счетчики с автоматическим считыванием показаний (AMR) часто имеют датчики, которые могут сообщать об открытии крышки счетчика, магнитных аномалиях, изменении времени, приклеенных кнопках, перевернутой установке, переключенных фазах и т.д. Некоторые способы вмешательства позволяют полностью или частично обходить счетчик. Безопасные способы такого вмешательства обычно увеличивают нейтральный ток в счетчике. Большинство однофазных жилых счетчиков в США не способны обнаруживать нейтральный ток. Однако современные счетчики, устойчивые к вмешательству, могут обнаруживать его и выставлять счет по стандартным тарифам. Отсоединение нейтрального провода счетчика небезопасно, поскольку короткие замыкания могут проходить через людей или оборудование вместо заземления к генератору или земле. Сопротивление "фантомной" петли заземления часто значительно выше, чем у металлического нейтрального соединения. Даже если заземление безопасно, измерение на подстанции может предупредить оператора о вмешательстве. Подстанции, узлы соединения и трансформаторы обычно оснащены высокоточными счетчиками для обслуживаемой территории. Электроэнергетические компании обычно расследуют расхождения между суммой выставленных счетов и суммой произведенной электроэнергии, чтобы выявить и устранить проблемы с распределением электроэнергии. Эти расследования являются эффективным способом выявления несанкционированного вмешательства. Кражи электроэнергии в США часто связаны с незаконным выращиванием марихуаны в помещениях. Сотрудники правоохранительных органов, занимающиеся борьбой с наркотиками, связывают аномально высокое потребление электроэнергии с освещением, необходимым для таких операций. Незаконные производители марихуаны, осведомленные об этом, особенно мотивированы на кражу электроэнергии, чтобы скрыть ее использование.

Meters can be manipulated to make them under register, effectively allowing power use without paying for it. This theft or fraud can be dangerous as well as dishonest. Power companies often install remote reporting meters specifically to enable remote detection of tampering, and specifically to discover energy theft. The change to smart power meters is useful to stop energy theft. When tampering is detected, the normal tactic, legal in most areas of the United States, is to switch the subscriber to a "tampering" tariff charged at the meter's maximum designed current. At US$0.095/kWh, a standard residential 50 A meter causes a legally collectible charge of about US$5,000.00 per month. Meter readers are trained to spot signs of tampering, and with crude mechanical meters, the maximum rate may be charged each billing period until the tamper is removed, or the service is disconnected. A common method of tampering on mechanical disk meters is to attach magnets to the outside of the meter. Strong magnets saturate the magnetic fields in the meter so that the motor portion of a mechanical meter does not operate. Lower power magnets can add to the drag resistance of the internal disk resistance magnets. Magnets can also saturate current transformers or power supply transformers in electronic meters, though countermeasures are common. Some combinations of capacitive and inductive load can interact with the coils and mass of a rotor and cause reduced or reverse motion. All of these effects can be detected by the electric company, and many modern meters can detect or compensate for them. The owner of the meter normally secures the meter against tampering. Revenue meters' mechanisms and connections are sealed. Meters may also measure VAR hours (the reflected load), neutral and DC currents (elevated by most electrical tampering), ambient magnetic fields, etc. Even simple mechanical meters can have mechanical flags that are dropped by magnetic tampering or large DC currents. Newer computerised meters usually have counter measures against tampering. AMR (Automated Meter Reading) meters often have sensors that can report opening of the meter cover, magnetic anomalies, extra clock setting, glued buttons, inverted installation, reversed or switched phases etc. Some tampers bypass the meter, wholly or in part. Safe tampers of this type normally increase the neutral current at the meter. Most split phase residential meters in the United States are unable to detect neutral currents. However, modern tamper resistant meters can detect and bill it at standard rates. Disconnecting a meter's neutral connector is unsafe because shorts can then pass through people or equipment rather than a metallic ground to the generator or earth. A phantom loop connection via an earth ground is often much higher resistance than the metallic neutral connector. Even if an earth ground is safe, metering at the substation can alert the operator to tampering. Substations, inter ties, and transformers normally have a high accuracy meter for the area served. Power companies normally investigate discrepancies between the total billed and the total generated, in order to find and fix power distribution problems. These investigations are an effective method to discover tampering. Power thefts in the United States are often connected with indoor marijuana grow operations. Narcotics detectives associate abnormally high power usage with the lighting such operations require. Indoor marijuana growers aware of this are particularly motivated to steal electricity simply to conceal their usage of it.

Регламентация и законодательство

После дерегулирования рынков электроснабжения во многих странах, компания, ответственная за электросчетчик, может быть неочевидной. В зависимости от существующих соглашений, счетчик может принадлежать оператору счетчиков, электросетевой организации, поставщику электроэнергии или, для некоторых крупных потребителей, непосредственно потребителю. Компания, осуществляющая снятие показаний со счетчика, не всегда является его владельцем. В настоящее время снятие показаний часто передается на аутсорсинг, и в некоторых регионах один и тот же сотрудник может одновременно снимать показания с газовых, водяных и электрических счетчиков. Внедрение интеллектуальных счетчиков в жилых районах вызвало дополнительные вопросы конфиденциальности, которые могут затронуть обычных потребителей. Эти счетчики часто способны фиксировать потребление энергии каждые 15, 30 или 60 минут. Некоторые модели оснащены одним или двумя инфракрасными светодиодами на передней панели: один используется для тестирования и выполняет функцию эквивалента отметки времени на старых механических счетчиках, а другой является частью двухстороннего инфракрасного коммуникационного порта для считывания и программирования счетчика. Эти инфракрасные светодиоды видны с помощью некоторых приборов ночного видения и определенных видеокамер, способных регистрировать инфракрасное излучение. Их можно использовать для наблюдения, раскрывая информацию о вещах и поведении людей. Например, можно определить, когда потребитель отсутствует в течение длительного времени. Неинтрузивный мониторинг нагрузки предоставляет еще более подробную информацию о том, какие электроприборы есть у людей и как они используют их в повседневной жизни. Более детальный и актуальный анализ этой проблемы был проведен Лабораторией безопасности штата Иллинойс.