Тенденция перехода на цифровые технологии в системах сбора и обработки информации, управления и автоматизации подстанций наметилась более 15 лет назад и в настоящее время стремительно развивается. практически все ведущие фирмы электроэнергетической отрасли активно работают в этом направлении.
В последние годы в России классические стрелочные электроизмерительные приборы стали заменяться цифровыми, способными измерять до десятков электрических параметров и передавать их по цифровой линии связи со стандартными протоколами на различные серверы, контроллеры и диспетчерские пункты.
Стремительное развитие микропроцессорной техники предоставило возможность конструкторам объединить функции измерения и контроля состояния оборудования в едином приборе. В результате, даже простой цифровой прибор может быть наделен функциями ввода/вывода дискретных сигналов для сбора всей информации с электрической ячейки.
Рынок многофункциональных электроизмерительных приборов и преобразователей в России представлен изделиями отечественных производителей (ОАО «Электроприбор» г. Чебоксары, ЗАО «Инженерный Центр «Энергосервис» г. Архангельск, ООО «ЗИП-Научприбор», ООО «ЗИП «Юримов» г. Краснодар, ОАО «Приборостроительный завод «Вибратор» и др.) и зарубежных производителей (МНПП «Электроприбор» г. Витебск, «Энерго-Союз» г. Витебск, Satec (Израиль), Lumel (Польша), Janitza (Германия) и др.). В данной статье предпринята попытка обозначить основные преимущества применения цифровых многофункциональных приборов и преобразователей на энергообъектах.
«Оперативный персонал подстанций отмечает следующие основные эксплуатационные преимущества приборов ЩМ120 по сравнению со стрелочными:
Установка приборов ЩМ120 позволила на ряде объектов отказаться от закупки дорогостоящих цифровых измерительных преобразователей для систем телеизмерений, за счет использования встроенной функции измерительного преобразователя».
- наглядность представляемой информации и удобство ее считывания;
- высокую точность отображения информации;
- хорошее быстродействие, удобный и понятный интерфейс;
- большое количество измеряемых параметров электрической сети.
Из отзыва главного метролога
И.Р. МАЗИТОВА,
ОАО «Сетевая Компания», г. Казань
1. Снижение стоимости одного измерения.
Вместо ранее применявшихся аналоговых амперметров, вольтметров и ваттметров, получавших сигналы от аналоговых измерительных преобразователей, сегодня на каждую линию устанавливается один многофункциональный преобразователь или прибор, который измеряет и при необходимости отображает все электрические параметры данной линии. Такая замена приводит к единообразию средств измерений (СИ) на объекте, и в итоге — к их удешевлению при эксплуатации.
Для визуального контроля измеряемых параметров производятся модули индикации (панели индикации), которые по интерфейсу RS485 подключаются к многофункциональным цифровым приборам или измерительным преобразователям. Кроме того, в помощь эксплуатирующему персоналу подстанций, для визуализации наиболее важных измеряемых параметров некоторые производители, кроме модулей индикации с размерами индикаторов в 20 мм. выпускают крупногабаритные табло, с размерами индикаторов от 100 мм, позволяющими отслеживать ситуацию с расстояния от 40 метров (см. рис. 1). Модули индикации и крупногабаритные табло не являются средствами измерения и потому периодической поверке не подлежат.
2. Сокращение затрат на обслуживание приборного парка — калибровку, ремонт, поверку.
Головной болью метрологических служб являются периодические процедуры поверки приборов, особенно аналоговых. Многофункциональные приборы (преобразователи) необходимо поверять 1 раз в 6 лет или 1 раз в 8 лет в зависимости от производителя и типа прибора. Это позволит метрологической службе существенно снизить трудозатраты на проведение периодической поверки приборов.
На рис. 2 приведен пример типовой ячейки отходящей линии 6-10 кВ. На ней установлено 8 показывающих стрелочных приборов для контроля тока, напряжения, мощности. Затраты на оборудование такой ячейки (ремонт, монтажные работы, поддержание обменного фонда) составят около 30 т.р. и потребуется 8 процедур поверок в год. В случае модернизации типовая ячейка отходящей линии будет содержать лишь 1 средство измерения (при необходимости — модуль индикации) и соответственно потребуется всего 1 метрологическая процедура за 6 лет. Это почти в 50 раз меньше! При этом появляется возможность контроля еще за 25 параметрами переменного тока, наблюдение за которыми ранее не осуществлялось, и передачи всех измеренных параметров в цифровую сеть.
3. Сокращение затрат на поддержание обменного фонда.
Совмещение множества измерительных приборов в одном многофункциональном позволяет держать в обменном фонде во много раз меньше приборов. Наличие в многофункциональных приборах функции перепрограммирования диапазонов измерения позволяет держать в обменном фонде несколько многофункциональных приборов в стандартной комплектации и при необходимости осуществлять замену вышедших из строя приборов, просто настроив резервные приборы под необходимые диапазоны измерений.
«Данный прибор находится в промышленной эксплуатации в ПО «НЭС» с 2010 года, нареканий за время работы на данный прибор нет. Сам прибор эргономичен, имеет дружественный интерфейс, удобен в эксплуатации, имеет открытый коммуникационный протокол Modbus для передачи данных через последовательные линии связи RS485. До появления прибора такого класса на фидерах (линиях) 6-10 кВ, производилось лишь измерение лишь токов.
Достоинством ЩМ120 являются:
Из отзыва начальника ОМКЭЭ
- высокая точность измерений: кл. т. 0,2% по току и напряжению;
- автовыбор предела измерений;
- универсальность по габаритным размерам со щитовыми приборами;
- возможность замены одним прибором большого числа (щитовых приборов — амперметр, ваттметр, варметр, вольметр, частотомер, и измерительных преобразователей — тока, напряжения, мощности активной и реактивной, частоты);
- использования в составе телемеханики, в том числе для передачи данных о состоянии выключателей ( телесигнализации);
- возможность программирования коэффициентов Т.Т. и Т.Н.;
- возможность унификации приборного парка и уменьшение обменного фонда СИ;
- межповерочный интервал 1 раз в 6 лет;
- снижение эксплуатационных затрат на метрологическое обслуживание».
М.И. ШЕРШНЕВА,
ПО «Нефтекамские электрические сети»
4. Значительное повышение точности измерения системы в целом.
При использовании аналоговых приборов при малых нагрузках в линиях дежурному персоналу очень сложно определить наличие и величину нагрузки, т.к. у этих приборов конструктивно заложена низкая чувствительность в начальной части измерительной шкалы. Цифровые приборы лишены такого недостатка. Класс точности аналоговых приборов 1,5 и 2,5. Класс точности цифровых многофункциональных приборов (преобразователей) — 0,2 по измеряемым параметрам и 0,5 — по вычисляемым на всем диапазоне измерений.
5. Применение в системах телемеханики, АСУТП.
Наличие в многофункциональных приборах ряда коммуникационных возможностей в виде различных интерфейсов позволяет передавать оперативную информацию на более высокий уровень, а также объединять приборы (преобразователи) в единую цифровую сеть (рис. 3). Принятая в ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «Россетти» техническая политика предусматривает передачу данных только по цифровым каналам. Наиболее часто производители многофункциональных приборов (преобразователей) включают в базовую версию (стандартную комплектацию) один интерфейс RS485. Дополнительно при заказе многофункциональных приборов можно заказать в виде опций: еще один RS485, CAN-порт, интерфейсы Ethernet, аналоговые выходы, дискретные входы и выходы. Это позволяет более гибко использовать приборы для считывания и передачи измеренной информации в системах телемеханики и АСУТП, облегчает сопряжение с распространенными в АСУ ТП энергообъектов SCADA-системами.
Наличие в приборах (преобразователях) дискретных входов позволяет организовать поддержку функции телесигнализации. Прибор принимает дискретные сигналы о состоянии коммутационного оборудования или о состоянии контактов реле и передает по интерфейсам RS485 и Ethernet в систему телемеханики или АСУ ТП для регистрации и формирования команды управления (при необходимости).
При необходимости приборы могут комплектоваться дискретными, например, релейными выходами.
Быстродействие наиболее продвинутых версий многофункциональных приборов не превышает 100 мС. Это полностью соответствует современным требованиям к элементам систем телеизмерения и АСУ ТП.
«...Цифровые многофункциональные приборы типа ЩМ120 показали высокий уровень качества и надежности метрологических параметров, а также значительные преимущества перед применяемыми стрелочными приборами:
Приборы установлены в составе шкафов типа D12P производства ООО «ЭТЗ «Вектор» и уже поставлены на следующие объекты: ПС 110/1 ОкВ «Городская» Владимирэнерго КРУ- ЮкВ, ПС «Сунгирь» КРУ-10кВ, ПС220/35/6кВ Увальная, КРУ-6, ЗкВ; ПС220/35/6кВ Увальная, КРУ-6,6кВ».
- высокий класс точности;
- точность измерений в «начале шкалы»;
- хорошая информативность.
Из отзыва заместителя начальника проектноко-нструкторского
отдела И.В. КОСАЧЕВА,
ООО «ЭТЗ «Вектор», г. Воткинск
6. Часы реального времени.
Многофункциональные приборы оснащаются часами реального времени. При отсутствии внешней синхронизации часы обеспечивают расхождение времени не более 2 с в сутки. При необходимости большей точности поддержания меток времени, предусмотрена возможность подключения через порт RS-485 или Ethernet внешней синхронизации от блока коррекции времени, который может поставляться в комплекте с многофункциональными приборами (рис. 4).
7. Аттестация в ОАО «Россети».
Многофункциональные приборы, как правило, имеют свидетельства об аттестации в ОАО «Россети». Система аттестации в электросетевом комплексе является внутренней системой проверки качества закупаемого оборудования, технологий и материалов, эффективным инструментом реализации Единой технической политики в электросетевом комплексе, направленной на повышение надежности Единой энергетической системы (см. Решение Правления ОАО «Россети» от 31 марта 2014 года № 225пр/2 об утверждении Методики проведения аттестации оборудования, материалов и систем в электросетевом комплексе и Порядок проведения аттестации оборудования, материалов и систем в электросетевом комплексе).
«...Приборы серии ЩМ120 были установлены на подстанции 110/10 кВ «Медведево» филиала «Мариэнерго» ОАО «МРСК Центра и Приволжья». Дежурный персонал подстанции и специалисты-метрологи отмечают удобство в работе, высокую точность, положительно отзываются об их надежности и функциональности. Один многофункциональный прибор заменяет собой шесть устройств — амперметр, вольтметр, ваттметр, варметр, частотомер и измерительный преобразователь системы телеизмерений. Большой межповерочный интервал и высокая надежность приборов позволяют уменьшить затраты на их техническое обслуживание и эксплуатацию».
Из отзыва главного метролога Д.В. ВАХРАНЕВА,
филиал «Мариэнерго»
Замена изношенных аналоговых средств измерений на многофункциональные цифровые, имеющие возможность передачи сигнала в цифровые сети, с увеличенным межкалибровочным / межповерочным интервалом является приоритетом ОАО «Россети», прописанным в Единой технической политике (п.2.12 Положения ОАО «Россетти» О Единой технической политике в электросетевом комплексе (Утверждено Советом директоров ОАО «Россети» (протокол № 138 от 23.10.2013).
Таким образом, применение цифровых многофункциональных средств измерений является одним из современных и эффективных решений в системах сбора и обработки информации, управлении и автоматизации подстанций.
ОАО «Электроприбор»
Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок» №1 (61), январь-февраль 2015 г.
