Преимущества применения многофункциональных цифровых электроизмерительных приборов

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 приборами, которые могут 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.

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 20мм. выпускают крупногабаритные табло, с размерами индикаторов от 100мм., позволяющими отслеживать ситуацию с расстояния от 40 метров. 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.

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.

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 АСУ ТП, 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 100мС. Это полностью соответствует современным требованиям к элементам систем телеизмерения и АСУ ТП.

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.

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).

ОАО «Электроприбор» г. Чебоксары серийно производит многофункциональные приборы серии ЩМ120 и ЩМ96, а также многофункциональный измерительный преобразователь Е900ЭЛ. ЩМ120 и Е900ЭЛ – это результат работы альянса специалистов в метрологии и телемеханике, являются совместной разработкой ОАО «Электроприбор» с ЗАО «Инженерный Центр «Энергосервис» г.Архангельск на базе использования механизма работы хорошо известного многофункционального преобразователя ЭНИП-2.

Кроме того, в линейке завода представлены модули индикации МИ80, МИ120.1, МИ120.2, МИ120.3 - светодиодные, МИ120.4 – монохромная панель с цифровым отображением, в виде диаграмм или мнемосхем, МИ120.5 -жидкокристаллическая сенсорная панель с цветным графическим дисплеем, серия крупногабаритных информационных табло и табло-часы Т44, Т54 и Т74.

В последнее десятилетие в нашей стране вводятся новые стандарты к качеству электроэнергии, активно обсуждаются вопросы применения приборов с функцией контроля качества электроэнергии. По многочисленным обращениям заказчиков в ОАО «Электроприбор» разработан новый прибор с широкой гаммой измерения и контроля параметров электрической сети по классу А (соответствует ГОСТ 30804.4.30-2013, ГОСТ 32144-2013) – щитовой многофункциональный прибор измерения и контроля показателей качества электроэнергии ЩМК96 (рис.5). ЩМК96 предназначен для проведения в непрерывном режиме измерения показателей качества электрической энергии и контроля их соответствия установленным нормам. Параллельно данный прибор способен интегрироваться в системы телеизмерений, производя одновременную передачу данных независимо по нескольким направлениям по интерфейсу Ethernet.

Системы контроля качества электрический энергии становятся на порядок ближе к потребителю. Благодаря современной технологии производства и качеству применяемых материалов и комплектующих главными преимуществами ЩМК 96 станут щитовое исполнение с минимальными размерами в своем классе (96х96мм по передней панели) и демократичная цена. Старт продаж запланирован на май 2015г., а уже сегодня можно сделать заявку на предварительное тестирование разработки.

Так же хотелось бы привести примеры тех наших партнеров, которые проводят работы по модернизации сетей через модернизацию СИ и оптимизацию затрат на их обслуживание:

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.

Далее приведены отзывы специалистов уже применяющих многофункциональные приборы :

«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».

«…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: ПС110/10 кВ «Городская» Владимирэнерго КРУ-10кВ, ПС «Сунгирь» КРУ -10кВ, ПС220/35/6кВ Увальная, КРУ-6,3кВ; ПС220/35/6 кВ Увальная, КРУ-6,6кВ»

«…Приборы серии ЩМ120 были установлены на подстанции 110/10кВ «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»