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.

Точность измерений на службе у прогресса: рынок многофункциональных цифровых электроизмерительных приборов

В статье описана функциональность и перечислены преимущества цифровых многофункциональных приборов производства ОАО «Электроприбор» (г. Чебоксары).


Elektropribor.png

Тенденция перехода на цифровые технологии в системах сбора и обработки информации, управления и автоматизации подстанций наметилась более 15 лет назад, а в настоящий момент этот процесс стремительно развивается. Практически все ведущие фирмы электроэнергетической отрасли активно работают в этом направлении. В последние годы в России классические стрелочные электроизмерительные приборы стали заменять 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.

Бурное развитие микропроцессорной техники дало конструкторам возможность 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 (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», «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. 


Снижение стоимости одного измерения

Вместо применявшихся раньше 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 RS-485 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 размером индикаторов в 20 мм, выпускают крупногабаритные табло с индикаторами от 100 мм, позволяющими отслеживать ситуацию с расстояния от 40 метров (рис. 1). Модули индикации и крупногабаритные табло не являются средствами измерения и потому периодической поверке не подлежат. 
 
Ris.1.png

Рис. 1. Пример замены стрелочных приборов многофункциональными


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 и мощности. Затраты на оборудование такой ячейки (ремонт, монтажные работы, поддержание обменного фонда) составят около 30 тысяч рублей, и потребуется 8 процедур поверок в год. В случае модернизации типовая ячейка отходящей линии будет содержать лишь одно средство измерения (при необходимости – модуль индикации) и, соответственно, понадобится всего одна метрологическая процедура за 6 лет. Это почти в 50 раз меньше! При этом появляется возможность контролировать еще 25 параметров переменного тока, наблюдение за которыми ранее не осуществлялось, с передачей всех измеренных параметров в цифровую сеть.

Ris.2.png

Рис. 2. Пример модернизации типовой ячейки отходящей линии


Сокращение затрат на поддержание обменного фонда

Совмещение множества измерительных приборов в одном многофункциональном позволяет держать в обменном фонде во много раз меньше оборудования. Функция перепрограммирования диапазонов измерения, которую выполняют многофункциональные приборы, позволяет держать в обменном фонде всего несколько многофункциональных приборов в стандартной комплектации и при необходимости осуществлять замену вышедших из строя приборов, просто настроив резервные приборы под необходимые диапазоны измерений. 


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, так как 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.


Применение в системах телемеханики, АСУ ТП

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 ПАО «ФСК  ЕЭС» и ПАО «Россетти» техническая политика предусматривает передачу данных только по цифровым каналам. Наиболее часто производители многофункциональных приборов (преобразователей) включают в базовую версию (стандартную комплектацию) один интерфейс RS-485. В виде опций можно заказать: еще один RS-485, 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 RS-485 и Ethernet в систему телемеханики или АСУ ТП для регистрации и формирования команды управления (при необходимости). 

Кроме того, если потребуется, приборы могут комплектоваться дискретными, например, релейными выходами. 

Быстродействие самых продвинутых версий многофункциональных приборов не превышает 100 мс. Это полностью соответствует современным требованиям к элементам систем телеизмерения и АСУ ТП.

Ris.3.png

Рис. 3. Пример построения системы сбора и передачи данных


Часы реального времени

Многофункциональные приборы оснащены часами реального времени. При отсутствии внешней синхронизации часы обеспечивают расхождение времени не более 2 с в сутки. Для решений, требующих 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).

Ris.4.png

Рис. 4. Пример интеграции многофункциональных приборов с АСУ ТП


Аттестация в ПАО «Россети»

Многофункциональные приборы, как правило, имеют свидетельства об аттестации в ПАО «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 (рис. 5) и ЩМ96, а также многофункциональный измерительный преобразователь Е900ЭЛ.  ЩМ120 и Е900ЭЛ – это результат работы альянса специалистов в метрологии и телемеханике. Данные приборы совместно разработаны инженерами ОАО «Электроприбор» и ЗАО «Инженерный Центр «Энергосервис» (г. Архангельск) на базе хорошо известного многофункционального преобразователя ЭНИП-2. 

Ris.5.png

Рис. 5. Многофункциональный прибор серии ЩМ120

На ОАО «Электроприбор» выпускается широкая линейка наиболее популярных в энергетике измерительных преобразователей: постоянного и переменного тока и напряжения – Е854ЭЛ и Е856ЭЛ, активной и реактивной мощности – Е849ЭЛ. Запущена в серийное производство серия измерительных преобразователей в узком корпусе: Е1854ЭЛЕ1856ЭЛЕ1858ЭЛ с креплением на DIN-рейку.

Кроме того, в линейке завода представлены:
- светодиодные модули индикации МИ80, МИ120.1, МИ120.2, МИ120.3;
МИ120.4 – монохромная панель с цифровым отображением данных, а также 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 качества электроэнергии и активно обсуждаются вопросы применения приборов с функцией контроля качества электроэнергии. В ответ на многочисленные обращения заказчиков в ОАО «Электроприбор» разработали 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. 6).

Ris.6.png

Рис. 6. Щитовой многофункциональный прибор ЩМК96

ЩМК96предназначен для проведения в непрерывном режиме измерения показателей качества электрической энергии и контроля их соответствия установленным нормам. 

Также хотелось бы перечислить партнеров компании, которые проводят работы по модернизации сетей, модернизируя СИ и оптимизируя затраты на их обслуживание.

1. ОАО «Сетевая Компания» (Республика Татарстан) следует 5-летней программе модернизации подстанций, основные цели которой – перевод в цифровой формат всех измерений и объединение в единую сеть более 400 подстанций на территории республики, а также оптимизация затрат на обслуживание установленных СИ.

В результате реализации этой программы в сеть было объединено более 100  подстанций, из эксплуатации выведено свыше 10 000 аналоговых устройств и, как следствие, в 20 раз сократились затраты на обслуживание.

В итоге после завершения программы модернизации сетевой компанией будут установлены однотипные приборы, что существенно сократит обменный фонд, сделает процесс обслуживания приборов легче, позволит без проблем адаптировать приборы к существующей системе телемеханики, автоматизировать обслуживающие процессы, а также даст возможность решать другие «нестандартные» задачи. 

2. По аналогичному пути пошло подразделение МРСК Урала ОАО «Пермэнерго» после изучения опыта коллег из Татарстана. К настоящему дню оцифровано уже более 30 подстанций.

Замена изношенных аналоговых средств измерений на многофункциональные цифровые, способные передавать сигнал в цифровые сети, с увеличенным межкалибровочным / межповерочным интервалом, является приоритетом ПАО «Россети», прописанным в Единой технической политике энергетической компании (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, управления и автоматизации подстанций. 

Примечание: на рисунках и схемах, представленных в данной статье, приведены решения с применением линейки многофункциональных приборов и преобразователей, а также модулей индикации и крупногабаритного табло, выпускаемых ОАО «Электроприбор», г. Чебоксары.

Н.Г. Яковлева, руководитель отдела маркетинга
тел.: (8352)39-9918,