SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

ЭНИП‑2: новые возможности

В статье рассматриваются новые модификации интеллектуальных электронных устройств ЭНИП‑2 с поддержкой MMS- и GOOSE-протоколов стандарта МЭК 61850–8-1. Наряду с обеспечением быстрых, точных и синхронных измерений параметров режима электрической сети поддержка указанных протоколов цифровой подстанции необходима для использования ЭНИП‑2 в составе автоматизированных систем технологического управления интеллектуальных электрических сетей (Smart Grid).

ЗАО «Инженерный центр «Энергосервис», г. Архангельск

LOGO_энергосервис.png


Статья, опубликованная в прошлом номере журнала ИСУП [1], была посвящена основным особенностям многофункциональных измерительных преобразователей телемеханики ЭНИП‑2 и наиболее распространенным областям их применения. Теперь остановимся на новых модификациях и модулях расширения ЭНИП‑2.

В последнее время основные усилия разработчиков ЗАО «Инженерный центр «Энергосервис» были направлены на поддержку АСУ ТП цифровых подстанций и автоматизированных систем технологического управления (АСТУ) интеллектуальных электрических сетей. В связи с возрастанием темпов сбора технологической информации в АСТУ и АСУ ТП подстанций к интеллектуальным устройствам (ИЭУ) энергосистем предъявляются повышенные требования по быстродействию, точности обработки сигналов и по обеспечению синхронности измерений [1,2]. Другие важнейшие требования к ИЭУ связаны с поддержкой стандарта цифровых подстанций МЭК‑61850 и реализацией необходимого набора функциональных возможностей.

Измерительные преобразователи ЭНИП‑2 обеспечивают высокое качество телеизмерений за счет оригинальных алгоритмов обработки сигналов, высокой точности хода часов точного времени, а также благодаря синхронизированным измерениям параметров режима электрической сети с большого количества устройств, установленных на разных подстанциях.

В новых модификациях ЭНИП‑2 качество обработки сигналов характеризуется следующими показателями:
- высокое быстродействие: 50 мс (доступны также «медленные» измерения со временем усреднения, кратным 200 мс);
- высокая точность обработки сигналов (класс точности 0,2 и 0,5) в широком диапазоне изменения токов (0,01÷2)Iном и напряжений (0,05÷1,5)Uном;
- малая чувствительность к изменению параметров синусоидальных составляющих промышленной частоты тока и напряжения, высших гармоник, свободных составляющих переходных процессов;
- малая чувствительность к изменению частоты в энергосистеме в диапазоне 45÷55 Гц;
- отсутствие колебательного характера переходных процессов в цифровых фильтрах;
- очень малая погрешность измерения реактивной мощности и энергии при максимально возможном уровне высших гармоник в токе и напряжении.

Следует отметить, что реальные метрологические характеристики новых модификаций ЭНИП‑2 значительно превышают заявленные. На рис. 1 приведены относительные погрешности измерения фазных токов. Желтым цветом показана зона заявленных допустимых относительных погрешностей измерений фазных токов.

Рис1.png

Рис. 1. Метрологические характеристики ЭНИП‑2

ЭНИП-2 обеспечивает измерение параметров режима энергосистем на основе среднеквадратических значений и на основе токов и напряжений основной гармоники, выполнение функций телесигнализации, технического учета электроэнергии, замещение щитовых приборов при использовании модулей индикации, мониторинг качества электроэнергии (симметричные со­с­тавляющие токов и напряжений, коэффициент несимметрии токов и напряжений, коэффициент искажения синусоидальности кривой тока, коэффициент гармонических искажений и т.д.).

Функциональные возможности ЭНИП‑2 могут быть расширены за счет дополнительных модулей: блоков телеуправления со встроенными реле, модулей ввода-вывода и различных модулей индикации (светодиодные, черно-белые и цветные сенсорные ЖКИ). В 2012 году разработан дополнительный измерительный модуль для кабельных сетей, основное предназначение которого – выявлять замыкания на землю в сетях 6–35 кВ.

Для выполнения функций замещения щитовых приборов предлагается два конструктивных решения. Одно из них связано с раздельным размещением ЭНИП‑2 и одного или нескольких модулей индикации (рис. 2). При этом ЭНИП‑2 может, например, располагаться на дин-рейке внутри релейного отсека, а модули индикации – на его дверце. Другое конструктивное решение предполагает совмещение ЭНИП‑2 и модуля индикации в единое устройство с установкой на место щитового прибора.

Рис.2_2.png       Рис.2_1.png

Рис. 2. Многофункциональный измерительный преобразователь ЭНИП‑2 и модуль индикации ЭНМИ‑3

Для сбора и передачи телемеханической информации от ЭНИП‑2 могут быть использованы устройства сбора данных ЭНКС‑3 или ЭНКМ‑3, разработанные в Инженерном центре «Энергосервис», а также устройства сбора данных других производителей. Устройство ЭНКМ‑3 обеспечивает передачу технологической информации по сети GSM в режиме GPRS, и его применение целесообразно для необслуживаемых подстанций напряжением 6–35 кВ. С целью снижения затрат на организацию мониторинга подобных подстанций разработано специальное ПО, обеспечивающее доступ и визуализацию данных (мнемосхемы, графики, таблицы и т. д.) с использованием web-интерфейса.

ЭНИП‑2 содержит до трех портов RS‑485, до двух портов Ethernet, USB-порт. Предусмотрена возможность конфигурирования ЭНИП‑2 при использовании USB-порта, по сети Ethernet, а также возможность удаленной конфигурации.

Для промышленной сети RS‑485 предусмотрена поддержка протоколов обмена Modbus RTU и МЭК 608705-101. Для сети Ethernet – Modbus TCP, МЭК 608705‑104 и МЭК 61850-8-1. Дополнительно поддерживаются следующие протоколы локальных сетей: стандартный интернет-протокол для управления устройствами в IP-сетях SNMP (Simple Network Management Protocol) и SNTP (Simple Network Time Protocol) для синхронизации внутренних часов ЭНИП‑2 при использовании сети Ethernet. Стандарт МЭК 61850‑8‑1 в ЭНИП‑2 реализован как в части обмена MMS-сообщениями для вертикальной связи с АСУ ТП подстанции, так и в части обмена GOOSE-сообщениями для горизонтальных связей с другими ИЭУ.

Хотелось бы особо отметить, что стоимость ЭНИП‑2 с поддерж­кой протокола МЭК 61850‑8‑1 сопоставима со стоимостью традиционных многофункциональных измерительных преобразователей телемеханики. Благодаря этому применение шины обработки данных, соответствующей стандарту МЭК‑61850, становится доступным и для подстанций напряжением 6–110 кВ.

На базе ЭНИП‑2 разработаны и подготовлены к серийному производству новые интеллектуальные устройства ЭНИП‑3 с поддержкой технологии векторных измерений: с аналоговыми входами и с цифровыми входами согласно МЭК 61850‑9-2LE. Для передачи данных в ЭНИП‑3 преду­смотрено использование протоколов IEC 60870‑5‑104, IEEE C37.118.2 и IEC 61850‑8-1.


Литература

1. Мокеев А. В. Интеллектуальные электронные устройства ЭНИП‑2 с функциями синхронных измерений параметров режима электрической сети // Информатизация и Системы Управления в Промышленности. – 2012. № 3. – С. 71–72.
2. Гамм А. З. Оценивание состояния ЭЭС на основе интеграции данных SCADA и PMU [Электронный ресурс] / А. З. Гамм, Ю. А. Гришин, И. Н. Колосок // Тез. докл. I междунар. науч.-техн. конф. «Мониторинг параметров электро-энергетической системы» – М.: 2006. – Режим доступа: http://www.wams-conf.ru.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 4(40)_2012

А.В. Мокеев, зам. генерального директора, д. т. н.,
ЗАО «Инженерный центр «Энергосервис», г. Архангельск,
тел.: (8182) 64-6000,
e‑mail: ed@ens.ru,
www.enip2.ru