ПРЕСС-ЦЕНТР

Многофункциональный цифровой измерительный преобразователь нового поколения

Энергетик 11/2005

В последние годы цифровые технологии измерения с прямым вводом от трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН) находят все большее распространение в системах сбора и передачи информации (ССПИ). Без всякого сомнения, сегодня это один из самых прогрессивных методов измерения позволяющий получить хорошую точность и стабильность измерений, минимальную задержку измеряемых параметров, повысить надежность измерительной системы в целом, а также получить функциональность, недоступную для других типов датчиков.

На нашем рынке представлено целая гамма цифровых измерительных преобразователей зарубежных и отечественных производителей различного конструктивного исполнения, функциональной насыщенности, точности и стоимости.

Однако с развитием в нашей стране рынка дополнительных системных услуг (например, АРЧМ) возникает потребность в создании принципиально новых измерительно-управляющих систем с уникальными метрологическими и временными характеристиками, не достижимыми на большинстве стандартных цифровых измерительных преобразователей.

Учитывая рыночные тенденции, а также базируясь на более чем 5-летнем опыте разработки и производства модулей прямого ввода для платформы VMEbus, компанией РТСофт разработан многофункциональный измерительный преобразователь нового поколения МИП-01 (см. Фото 1)

Фото 1. Внешний вид цифрового измерительного преобразователя МИП-01.

Основными особенностями разработанного прибора являются:

Фукциональная и конструктивная законченность. Прибор полностью автономен и может работать в составе любой измерительно-управляющей системы построенной на любом оборудовании. Единственным условием является поддержка системой стандартных сетей, интерфейсов и протоколов, что характерно для большинства современных АСУ ТП.

Расширенные коммуникационные возможности. Измерительный преобразователь имеет три коммуникационных порта для связи с измерительно-управляющей системой Ethernet 100 Мбит (протокол МЭК 870-5-104), RS232 (протокол МЭК 870-5-101), RS485 (протокол МЭК 870-5-101). Для простоты интеграции МИП-01 с другими системами предлагается также программа OPC-сервера, которая может быть установлена на любом устройстве сбора, поддерживающим данную технологию.

Высокое быстродействие. Цикл измерения прибором всех параметров (при заявленной точности) составляет один период промышленной частоты или 20 мс, при этом измерения проводятся на каждом периоде и сразу же доступны по сети Ethernet. Дополнительно при настройке прибора может быть произвольно (в диапазоне от 1 до 50 периодов промышленной частоты) установлен период усреднения измеряемых параметров.

Точная привязка параметров к астрономическому времени. Всем измерениям в МИП-01 присваивается метка времени с точностью 1 миллисекунда. Точная синхронизация встроенных часов прибора ( 20 микросекунд) достигается за счет получения метки времени по сети Ethernet от системы верхнего уровня, а также секундного импульса от приемника GPS.

Высокая точность измерений. Прибор обеспечивает следующие метрологические характеристики:

точность измерения напряжения0,2%
точность измерения тока0,3%
точность измерения мощности0,5%
точность измерения частоты 0,001 Гц
точность измерения угла фазы     1 градус

Устройство выполняет измерения напряжения по трем каналам и тока по четырем каналам (три фазы и ток нулевого провода) с частотой 128 выборок на период промышленной частоты (с автоподстройкой частоты опроса). Полученные данные проходят цифровую фильтрацию для выделения первой гармоники. Все дальнейшие вычисления проводятся только с первыми гармониками промышленной частоты. В результате расчетов МИП-01 каждые 20 миллисекунд формирует следующие параметры:

  • частота по каждой фазе;
  • угол между синусоидой напряжения сети и синусоидой 50 Гц, привязанной к сигналам точного времени;
  • активная мощность, пофазно;
  • суммарная активная мощность;
  • реактивная мощность, пофазно;
  • суммарная реактивная мощность;
  • фазные напряжения;
  • фазные токи;
  • время;
  • диагностическая информация.

Прибор имеет следующие технические характеристики:

Аналоговые входы

7 (три фазы напряжения, три фазы тока
и ток нулевого провода)

Диапазон измерения тока    0,2 6 А
Диапазон измерения напряжения  0 120 В
Дискретные входы  4 входа =24В
ИнтерфейсыEthernet 10/100, RS232, RS485
Рабочий диапазон температур+5 +55 ºС
Электропитание~220 В

Конструктивно МИП-01 выполнен в виде блока 19 дюймового стандарта Евромеханика высотой 1U для установки в стойку. Все разъемы и клеммы преобразователя расположены на передней панели, что позволяет устанавливать его в стойку с двух сторон. Для установки на щит имеется также специальный монтажный комплект.

Перечисленные особенности позволяют строить на базе МИП-01 широкий спектр систем с уникальными техническими характеристиками.

В качестве примера практического применения приборов МИП-01 можно привести систему мониторинга переходных электромеханических процессов Smart-WAMS , которая была разработана при сотрудничестве с ОАО СО-ЦДУ ЕЭС . Основной задачей системы Smart-WAMS является непрерывное измерения основных параметров электрической сети и регистрации переходных процессов, возникающих в результате изменения режимов сети, а также предоставления полученных регистрограмм для отображения и анализа по запросу удаленного компьютера. Структурная схема системы Smart-WAMS представлена на Рис.1.

Рис.1 Структурная схема системы Smart-WAMS

Система представляет собой распределенный комплекс, устанавливаемый на контролируемом объекте (электрическая станция или подстанция) и состоящий из одного или нескольких измерительный преобразователей МИП-01, а также коммуникационного сервера. Все компоненты Smart-WAMS объединены выделенной локальной сетью Ethernet 100 Мбит/сек. Прикладное программное обеспечение коммуникационного сервера работает под управлением Windows XP Embedded и выполняет следующие функции:

  1. сбор информации от всех измерительных преобразователей;
  2. синхронизацию измерительных преобразователей по времени;
  3. запись выбранных данных в циклический буфер заданной глубины;
  4. регистрация аварийных событий по заданным критериям;
  5. обмен данными через OPC сервер;
  6. обмен данными по выделенной и коммутируемой линии связи;

Параметры работы коммуникационного сервера задаются в конфигурационном файле, который может быть загружен по каналу связи. Пользователь может определить:

  1. набор данных для записи в циклический буфер;
  2. набор данных для записи аварийных событий;
  3. время записи циклического буфера;
  4. уставки для определения аварийных событий;
  5. время записи аварийного и предаварийного процесса;
  6. интервал усреднения данных;
  7. параметры коммуникационных портов;
  8. разграничение прав доступа для диспетчера и администратора.


Для удаленного доступа к коммуникационному серверу со стороны диспетчерского пункта используется специальное прикладное программное обеспечение верхнего уровня, которое позволяет:

  1. подготавливать файл конфигурации для коммуникационного сервера;
  2. разграничивать права доступа на получение данных и на перезапись файла конфигурации (режимы оператора и администратора);
  3. принимать выбранные архивы аварийных событий и данные из циклических архивов за выбранный интервал времени;
  4. переводить данные архивные данные из внутреннего формата в формат CSV и COMTRADE для последующего анализа.

В настоящее время измерительный преобразователь МИП-01 успешно прошел межведомственные испытания, которые проводились приемочной комиссией ОАО СО-ЦДУ ЕЭС , испытания на электродинамической модели энергосистемы в ОАО НИИПТ , также к завершению подходят и государственные сертификационные испытания данного прибора. ЗАО РТСофт планирует приступить к массовому внедрению МИП-01 с 1 кв. 2006 года.