Новость · 22 декабрь 2014
Преимущества применения многофункциональных цифровых электроизмерительных приборов
В данной статье предпринята попытка обозначить основные преимущества применения цифровых многофункциональных приборов и преобразователей на энергообъектах.
Тенденция перехода на цифровые технологии в системах сбора и
обработки информации, управления и автоматизации подстанций наметилась
более 15 лет назад и в настоящее время охватывает все больше
предприятий. 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.
Быстрое 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» и «Энерго-Союз» (Беларусь, 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 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 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 20‑миллиметровыми индикаторами выпускают крупногабаритные табло с размерами индикаторов от 100 мм, позволяющими отслеживать ситуацию с расстояния от 40 м (рис. 1)*. Модули индикации и крупногабаритные табло не являются средствами измерения и потому периодической поверке не подлежат.
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, 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 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 контролировать еще 25 параметров переменного тока, наблюдение за которыми ранее не осуществлялось, и передавать все измеренные параметры в цифровую сеть.
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 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.
Значительное повышение точности измерения системы в целом
С аналоговыми приборами при малых нагрузках в линиях дежурному персоналу очень сложно определить наличие и величину нагрузки, так как у этих устройств 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 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 RS‑485. Дополнительно при заказе многофункциональных приборов можно заказать в виде опций: 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.
Рис. 3. Пример построения системы сбора и передачи данных
Наличие в приборах (преобразователях) дискретных входов позволяет организовать поддержку функции телесигнализации. Прибор принимает дискретные сигналы о состоянии коммутационного оборудования или контактов реле и передает по интерфейсам RS‑485 и Ethernet в систему телемеханики или АСУ ТП для регистрации и формирования команды управления (если возникнет такая потребность).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.
Часы реального времени
Многофункциональные приборы оснащены часами реального времени. При отсутствии внешней синхронизации часы обеспечивают расхождение времени не более чем на 2 с в сутки. На случай, если возникнет необходимость поддерживать бóльшую точность меток времени, предусмотрена возможность подключения внешней синхронизации через порт RS‑485 или Ethernet от блока коррекции времени, который может поставляться в комплекте с многофункциональными приборами (рис. 4).
Рис. 4. Пример интеграции многофункциональных приборов в АСУ ТП
Аттестация в ОАО «Россети»
Многофункциональные приборы, как правило, имеют свидетельства об аттестации в ОАО «Россети». Аттестация в электросетевом комплексе является внутренней системой проверки качества закупаемого оборудования, технологий и материалов, эффективным инструментом реализации единой технической политики, направленной на повышение надежности Единой энергетической системы (см. Решение Правления ОАО «Россети» от 31 марта 2014 года № 225 пр/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: данные устройства являются совместной разработкой ОАО «Электроприбор» и ЗАО «Инженерный Центр «Энергосервис» (г. Архангельск) и спроектированы на базе использования механизма работы хорошо известного многофункционального преобразователя ЭНИП‑2.
Кроме того, в линейке завода представлены следующие устройства:- светодиодные модули индикации МИ80, МИ120.1, МИ120.2, МИ120.3;- модуль индикации МИ120.4 с монохромной панелью, на которой информация отображается в виде цифр, диаграмм или мнемосхем;- модуль индикации МИ120.5 с жидкокристаллической сенсорной панелью с цветным графическим дисплеем;- серия крупногабаритных информационных табло и табло-часов Т44, Т54 и Т74.Хотелось бы упомянуть тех наших партнеров, которые проводят работы по модернизации сетей, совершенствуя средства измерения и оптимизируя затраты на их обслуживание.
ОАО «Сетевая компания» (Республика Татарстан) имеет 5‑летнюю программу модернизации подстанций, основной целью которой является перевод в цифровой формат всех измерений и объединение в единую сеть более 400 подстанций на территории республики, а также оптимизация затрат на обслуживание установленных средств измерений.
В результате реализации этой программы в сеть было объединено 118 подстанций, из эксплуатации выведено свыше 10 000 аналоговых устройств и, как следствие, затраты на обслуживание сократились в 20 раз.В итоге, после того как «Сетевая компания» завершит программу модернизации, на подстанциях будут установлены однотипные приборы, что существенно сократит обменный фонд, сделает процесс обслуживания приборов легче, позволит без проблем адаптировать их к существующей системе телемеханики, автоматизировать обслуживающие процессы, а также даст возможность решать другие «нестандартные» задачи.
Изучив опыт коллег из Татарстана, по аналогичному пути пошло подразделение МРСК Урала ОАО «Пермэнерго». В результате к настоящему времени оцифровано уже около 30 подстанций.Замена изношенных аналоговых средств измерений на многофункциональные цифровые, имеющие возможность передавать сигнал в цифровые сети, с увеличенным межкалибровочным/межповерочным интервалом, является приоритетной задачей ОАО «Россети», прописанной в Единой технической политике [п. 2.12 Положения ОАО «Россети» 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.___________________________* На рисунках и схемах, представленных в статье, приведены решения с применением линейки многофункциональных приборов и преобразователей, а также модулей индикации и крупногабаритного табло, выпускаемых ОАО «Электроприбор», г. Чебоксары. – Примеч. авт.«Оперативный персонал подстанций отмечает следующие основные эксплуатационные преимущества приборов ЩМ120 по сравнению со стрелочными:
Из отзыва заместителя начальника проектно-конструкторского отдела Косачева И. В. (ООО «ЭТЗ «Вектор», г. Воткинск):«Цифровые многофункциональные приборы типа ЩМ120 показали высокий уровень качества и надежности метрологических параметров, а также значительные преимущества перед применяемыми стрелочными приборами:
Из отзыва главного метролога Вахранева Д.В. (филиал «Мариэнерго»):
«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 приборов, 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».
В.Е. Слесарев, к. э. н., исполнительный директор,
Н. Г. Яковлева, руководитель отдела маркетинга,
ОАО «Электроприбор», г. Чебоксары,тел.: (8352) 399-918,
e‑mail: marketing@elpribor.ru,www.elpribor.ru
Быстрое 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» и «Энерго-Союз» (Беларусь, 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 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 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 20‑миллиметровыми индикаторами выпускают крупногабаритные табло с размерами индикаторов от 100 мм, позволяющими отслеживать ситуацию с расстояния от 40 м (рис. 1)*. Модули индикации и крупногабаритные табло не являются средствами измерения и потому периодической поверке не подлежат.
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, 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 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 контролировать еще 25 параметров переменного тока, наблюдение за которыми ранее не осуществлялось, и передавать все измеренные параметры в цифровую сеть.
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 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.
Значительное повышение точности измерения системы в целом
С аналоговыми приборами при малых нагрузках в линиях дежурному персоналу очень сложно определить наличие и величину нагрузки, так как у этих устройств 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 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 RS‑485. Дополнительно при заказе многофункциональных приборов можно заказать в виде опций: 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.
Рис. 3. Пример построения системы сбора и передачи данных
Наличие в приборах (преобразователях) дискретных входов позволяет организовать поддержку функции телесигнализации. Прибор принимает дискретные сигналы о состоянии коммутационного оборудования или контактов реле и передает по интерфейсам RS‑485 и Ethernet в систему телемеханики или АСУ ТП для регистрации и формирования команды управления (если возникнет такая потребность).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.
Часы реального времени
Многофункциональные приборы оснащены часами реального времени. При отсутствии внешней синхронизации часы обеспечивают расхождение времени не более чем на 2 с в сутки. На случай, если возникнет необходимость поддерживать бóльшую точность меток времени, предусмотрена возможность подключения внешней синхронизации через порт RS‑485 или Ethernet от блока коррекции времени, который может поставляться в комплекте с многофункциональными приборами (рис. 4).
Рис. 4. Пример интеграции многофункциональных приборов в АСУ ТП
Аттестация в ОАО «Россети»
Многофункциональные приборы, как правило, имеют свидетельства об аттестации в ОАО «Россети». Аттестация в электросетевом комплексе является внутренней системой проверки качества закупаемого оборудования, технологий и материалов, эффективным инструментом реализации единой технической политики, направленной на повышение надежности Единой энергетической системы (см. Решение Правления ОАО «Россети» от 31 марта 2014 года № 225 пр/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: данные устройства являются совместной разработкой ОАО «Электроприбор» и ЗАО «Инженерный Центр «Энергосервис» (г. Архангельск) и спроектированы на базе использования механизма работы хорошо известного многофункционального преобразователя ЭНИП‑2.
Кроме того, в линейке завода представлены следующие устройства:- светодиодные модули индикации МИ80, МИ120.1, МИ120.2, МИ120.3;- модуль индикации МИ120.4 с монохромной панелью, на которой информация отображается в виде цифр, диаграмм или мнемосхем;- модуль индикации МИ120.5 с жидкокристаллической сенсорной панелью с цветным графическим дисплеем;- серия крупногабаритных информационных табло и табло-часов Т44, Т54 и Т74.Хотелось бы упомянуть тех наших партнеров, которые проводят работы по модернизации сетей, совершенствуя средства измерения и оптимизируя затраты на их обслуживание.
ОАО «Сетевая компания» (Республика Татарстан) имеет 5‑летнюю программу модернизации подстанций, основной целью которой является перевод в цифровой формат всех измерений и объединение в единую сеть более 400 подстанций на территории республики, а также оптимизация затрат на обслуживание установленных средств измерений.
В результате реализации этой программы в сеть было объединено 118 подстанций, из эксплуатации выведено свыше 10 000 аналоговых устройств и, как следствие, затраты на обслуживание сократились в 20 раз.В итоге, после того как «Сетевая компания» завершит программу модернизации, на подстанциях будут установлены однотипные приборы, что существенно сократит обменный фонд, сделает процесс обслуживания приборов легче, позволит без проблем адаптировать их к существующей системе телемеханики, автоматизировать обслуживающие процессы, а также даст возможность решать другие «нестандартные» задачи.
Изучив опыт коллег из Татарстана, по аналогичному пути пошло подразделение МРСК Урала ОАО «Пермэнерго». В результате к настоящему времени оцифровано уже около 30 подстанций.Замена изношенных аналоговых средств измерений на многофункциональные цифровые, имеющие возможность передавать сигнал в цифровые сети, с увеличенным межкалибровочным/межповерочным интервалом, является приоритетной задачей ОАО «Россети», прописанной в Единой технической политике [п. 2.12 Положения ОАО «Россети» 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.___________________________* На рисунках и схемах, представленных в статье, приведены решения с применением линейки многофункциональных приборов и преобразователей, а также модулей индикации и крупногабаритного табло, выпускаемых ОАО «Электроприбор», г. Чебоксары. – Примеч. авт.«Оперативный персонал подстанций отмечает следующие основные эксплуатационные преимущества приборов ЩМ120 по сравнению со стрелочными:
- 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 заместителя начальника проектно-конструкторского отдела Косачева И. В. (ООО «ЭТЗ «Вектор», г. Воткинск):«Цифровые многофункциональные приборы типа ЩМ120 показали высокий уровень качества и надежности метрологических параметров, а также значительные преимущества перед применяемыми стрелочными приборами:
- высокий класс точности; точность измерений в «начале шкалы»; хорошая информативность.
Из отзыва главного метролога Вахранева Д.В. (филиал «Мариэнерго»):
«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 приборов, 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».
В.Е. Слесарев, к. э. н., исполнительный директор,
Н. Г. Яковлева, руководитель отдела маркетинга,
ОАО «Электроприбор», г. Чебоксары,тел.: (8352) 399-918,
e‑mail: marketing@elpribor.ru,www.elpribor.ru
Автор материала
ОАО "Электроприбор"
Профиль и каталог →щитовые электроизмерительные приборы, измерительные преобразователи, цифровые многофункциональные приборы
Похожие материалы
Новость
ОАО «Электроприбор» – 60 лет: точность, традиции, инновации
60-летний юбилей - это не только показатель стабильности и эффективности деятельности предприятия, это гордость и победа!
20 январь 2020
Новость
ЩМК120С производства ОАО "Электроприбор" совместим с ПО "Пирамида-2000"
Прибор контроля качества электроэнергии и коммерческого учета ЩМК120С успешно прошел испытания на совместимость с ПО "Пирамида-2000".
15 январь 2020
Новость
ОАО "Электроприбор" приглашает на международный форум "Электрические сети - 2019"
ОАО "Электроприбор" приглашает на международный форум "Электрические сети - 2019", который будет проходить в Москве с 3 по 6 декабря 2019 года.
30 ноябрь 2019