Назначение
Точки автоматизированные коммерческого учета электроэнергии 6(10) кВ АТКУЭ (далее - АТКУЭ) предназначены для масштабного преобразования и измерений напряжения и силы переменного тока, активной, реактивной и полной электрической мощности, активной и реактивной электрической энергии прямого и обратного направлений, частоты переменного тока основной гармоники, коэффициента мощности соБф в электрических сетях переменного тока на номинальные напряжения 6 и 10 кВ с номинальной частотой 50 Гц, а также измерений текущего времени.
Описание
Принцип действия АТКУЭ состоит в следующем: при помощи первичных преобразователей, выполненных на основе реализации законов Ома, полного тока, электромагнитной индукции и гальваномагнитных эффектов, осуществляется масштабное преобразование величины напряжения и силы переменного тока первичной сети. Далее, в измерительно-коммуникационном блоке АТКУЭ, осуществляется аналогово-цифровое преобразование значений величин, поступающих с выходов первичных преобразователей. Оцифрованные значения напряжения и силы переменного тока используются в алгоритмах, заложенных в программном обеспечении измерительно-коммуникационного блока. В соответствии с заданными алгоритмами осуществляется расчет мощностей, параметров электрической энергии, а также выполнение функций релейной защиты и автоматики (далее -РЗА) (определение направления повреждения, определение напряжения смещения нейтрали энергосистемы в месте установки АТКУЭ и выполнение других функций автоматики и управления). Значения, полученные в результате измерений и выполнения алгоритмов, записываются в соответствующие журналы, хранящиеся в энергонезависимой памяти АТКУЭ с целью их дальнейшей передачи по беспроводным каналам связи (с использованием технологий GSM/GPRS/Wi-Fi) при помощи выбранного протокола передачи данных. АТКУЭ также отображает значение передаваемой электроэнергии с помощью светодиода, размещенного на внешней стороне корпуса АТКУЭ, при этом частота следования световых импульсов прямо пропорциональна количеству передаваемой электроэнергии.
Конструктивно АТКУЭ состоит из следующих компонентов:
- первичных преобразователей, которые содержат в себе преобразователь силы переменного тока, первичный преобразователь напряжения переменного тока и балластно -защитное устройство блока питания;
- измерительно-коммуникационного блока на стороне низкого напряжения, который содержит в себе измерительно-коммуникационный модуль и трехфазный блок питания.
Первичные преобразователи силы переменного тока представляют собой состоящие из двух частей модифицированную катушку Роговского, катушку Роговского на замкнутом сердечнике, малогабаритный трансформатор тока и датчик постоянного тока (опция). Малогабаритный трансформатор тока и катушка Роговского на замкнутом сердечнике используется в исполнении АТКУЭ с первичными преобразователями тока и напряжения неразъемной конструкции, предназначенными для монтажа в разрыв проводника тока первичной сети. Для контроля исправности преобразователей применимо их дублирование. Первичные преобразователи силы переменного тока обеспечивают гальваническую развязку и преобразование тока в первичной цепи во вторичный сигнал для дальнейшего его преобразования и обработки в измерительно-коммуникационном блоке АТКУЭ в соответствии с заложенными алгоритмами.
Первичный преобразователь напряжения переменного тока представляет собой делитель напряжения, содержащий высоковольтное и низковольтное плечи. Первичный преобразователь напряжения переменного тока обеспечивает преобразование высокого напряжения переменного тока в низкое напряжение переменного тока для дальнейшего его преобразования и обработки в измерительно-коммуникационном блоке АТКУЭ в соответствии с заложенными алгоритмами.
Балластно-защитное устройство блока питания представляет собой делитель напряжения, с одной стороны подключенный к первичному проводу, а с другой стороны подключенный к трехфазному блоку питания АТКУЭ. Балластно-защитное устройство совместно с блоком питания обеспечивает преобразование высокого напряжения переменного тока в значение напряжения переменного тока, пригодное для передачи мощности от первичного провода электронным компонентам измерительно-коммуникационного блока. Возможно изготовление первичных преобразователей без балластно-защитного устройства, в этом случае питание измерительно-коммуникационного блока должно осуществляться от внешнего источника питания постоянного тока напряжением от 100 до 370 В или переменного тока частотой 50 Гц и напряжением от 85 до 265 В, мощностью не менее 5 Вт.
Измерительно-коммуникационный блок представляет собой герметичный корпус, внутри которого размещены электронные компоненты АТКУЭ (печатные платы), а также трехфазный блок питания. Измерительно-коммуникационный блок обеспечивает преобразование и обработку сигналов, поступающих с выходов первичных преобразователей, в соответствии с заложенными алгоритмами. Данные, полученные в результате выполнения алгоритмов, передаются по беспроводным каналам связи (основной канал организуется по стандарту GSM/GPRS, резервный - Wi-Fi). Для осуществления поверки измерительно -коммуникационный блок АТКУЭ содержит электрический импульсный выход. Частота следования импульсов пропорциональна величине потребляемой энергии, количество импульсов на каждый кВт ч или кВар ч задается постоянной АТКУЭ, которая приведена в паспорте на АТКУЭ. Значение постоянной АТКУЭ возможно считать программным способом. Вид энергии (активная, реактивная) и фаза, по которой работает импульсный выход, задается программно. Электрические характеристики импульсного выхода соответствуют требованиям ГОСТ 31819.22-2012 и ГОСТ 31819.23-2012. В состав измерительно-коммуникационного блока может входить модуль приема ГЛОНАСС/GPS-сигналов, который позволяет синхронизировать внутренние часы реального времени. Синхронизация внутренних часов также может осуществляться по каналу GSM/GPRS от внешнего сервера точного времени по протоколу NTP. Выбор источника синхронизации осуществляется программно. Ход внутренних часов в случае отключения основного источника питания, а также контроль внешних воздействий осуществляется при помощи встроенной батареи. В случае необходимости АТКУЭ может не комплектоваться батареей питания, и при включении АТКУЭ установка точного времени будет осуществляться с помощью модуля приема ГЛОНАСС/GPS-сигналов.
Лист № 3 Всего листов 12
Антенны GSM/GPRS, Wi-Fi, ГЛОНАСС/GPS АТКУЭ при размещении измерительнокоммуникационного блока на открытом воздухе расположены на внешней поверхности его корпуса. В случае размещения измерительно-коммуникационного блока под радионепрозрачным навесом, в помещении или корпусе комплектного устройства, антенны устанавливаются на открытом воздухе и с помощью внешних кабелей связи подключаются к соответствующим разъемам на корпусе измерительно-коммуникационного блока.
Информационная модель АТКУЭ и формат передаваемых данных соответствуют требованиям IEC 62056 (DLMS/COSEM), СПОДЭС. Для передачи информации о работе функций РЗА используется протокол согласно МЭК-60870-5-104.
АТКУЭ предназначены для наружной установки непосредственно на провода воздушной линии электропередачи (далее - ВЛЭП), в помещениях или корпусах комплектных устройств в трехфазных трехпроводных электрических сетях переменного тока частотой 50 Гц напряжением 6 и 10 кВ.
АТКУЭ комплектуются первичными преобразователями разъемной или неразъемной конструкции. Первичные преобразователи разъемной конструкции предназначены для монтажа на ВЛЭП без разрыва электрической цепи. Первичные преобразователи неразъемной конструкции могут применяться в составе комплектных устройств и устанавливаются в разрыв электрической цепи.
АТКУЭ выполняет следующие функции:
- учет активной и реактивной электрической энергии в однофазном и трехфазном режимах;
- релейная защита и автоматика (определение смещения нейтрали, определение направления повреждения и др.);
- функции самодиагностики;
- ведение журнала событий;
- расчет показателей качества электрической энергии в соответствии с ГОСТ 30804.4.30-2013 (опционально). Интервал интегрирования активной и реактивной электрической мощности выбирается программно и задается из ряда значений - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30 и 60 мин.
Контролируемые параметры АТКУЭ:
- значения напряжения и силы переменного тока прямой, обратной и нулевой последовательности;
- значения углов между напряжениями и токами.
Измеряемые параметры АТКУЭ:
- значения силы переменного тока;
- значения напряжения переменного тока;
- значения активной и реактивной электрической энергии прямого и обратного направлений;
- значения активной, реактивной и полной электрической мощности;
- значения частоты основной гармоники сети;
- коэффициент мощности.
АТКУЭ поддерживает многотарифный учет активной электрической энергии по временным зонам. Тарификатор АТКУЭ имеет следующие характеристики:
- количество тарифов - 8;
- дискретность тарифной зоны в сутках - 30 мин;
- количество типов дней - 8;
- количество типов недель - 8;
- количество сезонов - 50.
Глубина хранения данных по профилю нагрузки по активной и реактивной электрической энергии с нарастающим итогом - 124 дня (при выбранной дискретности сохранения данных по профилю нагрузки 30 мин.).
АТКУЭ выпускают в модификациях, отличающихся исполнением по классу
Лист № 4 Всего листов 12
напряжения, максимальным и номинальным током, конструктивным исполнением первичных преобразователей, исполнением источника питания, способом размещения антенн, климатическим исполнением и категорией размещения.
Структура условного обозначения АТКУЭ:
АТКУЭ - А - Б - В - Г - Д - Е - Ж
Расшифровка структуры условного обозначения АТКУЭ представлена в таблице 1.
Таблица 1 - Расшифровка структуры условного обозначения АТКУЭ
| Условное обозначение | Расшифровка обозначения |
| АТКУЭ | Обозначение типа: Точка автоматизированная коммерческого учета электроэнергии |
| А | Исполнение АТКУЭ по классу напряжения |
| 6 | 6 кВ |
| 10 | 10 кВ |
| Б | Номинальный ток и максимальный ток /ном / /макс, А |
| В | Исполнение первичных преобразователей |
| П | Подвесное исполнение |
| О | Опорное исполнение |
| Г | Источник питания |
| ПП | Первичный провод 6 или 10 кВ |
| ВИ | Внешний источник питания постоянного тока напряжением от 100 до 370 В или переменного тока частотой 50 Гц напряжением от 85 до 265 В |
| Д | Способ размещения антенн |
| К | Антенны установлены на корпусе измерительно -коммуникационного блока |
| В | Используются выносные антенны, подключаемые с помощью внешнего кабеля связи к разъемам на измерительно-коммуникационном блоке |
| Е | Необходимость комплектования модулем ГЛОНАСС/GPS |
| 1 | АТКУЭ комплектуется модулем ГЛОНАСС/GPS |
| 0 | АТКУЭ не комплектуется модулем ГЛОНАСС/GPS, синхронизация внутренних часов осуществляется только от внешнего сервера точного времени |
| Ж | Климатическое исполнение и категория размещения |
| У1 по ГОСТ 15150-69 | Для работы на открытом воздухе (от -40 до +70 °С) |
| У2 по ГОСТ 15150-69 | Для работы в помещении (от -40 до +40 °С) |
Серийный номер АТКУЭ наносится на паспортную табличку, размещенную на крышке измерительно-коммуникационного блока, изготовленную любым технологическим способом в виде цифрового кода.
Общий вид АТКУЭ представлен на рисунках 1 - 3. Нанесение знака поверки на АТКУЭ в обязательном порядке не предусмотрено. Пломбирование АТКУЭ не предусмотрено.
Программное обеспечение
Встроенное программное обеспечение (далее - ПО) АТКУЭ представляет собой набор микропрограмм, предназначенных для обеспечения нормального функционирования АТКУЭ, расчета параметров электрической сети и их архивирования, передачи и приема информации по различным каналам связи, выполнения функций самодиагностики и управления интерфейсом.
ПО подразделяется на метрологически значимую и незначимую части. Метрологически
Лист № 7 Всего листов 12
значимая часть ПО остается неизменной в течение всего срока службы АТКУЭ. Метрологически незначимая часть ПО АТКУЭ может обновляться как локально, так и удаленно. Возможность настройки метрологически незначимой части ПО АТКУЭ ограничивается уровнями прав доступа.
Метрологические характеристики АТКУЭ нормированы с учетом влияния ПО.
Уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Идентификационные данные метрологически значимой части встроенного ПО АТКУЭ приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Характеристики метрологически значимой части ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | ATKUE mp |
| Номер версии (идентификационный номер ПО) | 1.0.0 |
| Цифровой идентификатор ПО (CRC16) | 0xb873 |
Технические характеристики
Таблица 3 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Номинальные значения напряжения переменного тока U/ном, кВ: - для исполнения АТКУЭ по классу напряжения 6 - для исполнения АТКУЭ по классу напряжения 10 | 6/V3 10/V3 |
| Наибольшие рабочие напряжения, кВ: - для исполнения АТКУЭ по классу напряжения 6 - для исполнения АТКУЭ по классу напряжения 10 | 7,2 12,0 |
| Диапазон измерений среднеквадратических значений напряжения переменного тока, В | от 0,8 ином до 1,2 ином ) |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений среднеквадратических значений напряжения переменного тока в диапазоне от 0,8^Цном до 1,2^Цном для класса точности 0,2 по САПМ.411733.001 ТУ, % | ±0,2 1) |
| Номинальные значения силы переменного тока /ном, А | 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750 |
| Максимальное значение силы переменного тока /макс, А 2) | от 1,0^/ном до 8^/ном |
| Диапазон измерений среднеквадратических значений силы переменного тока, А | от 0,01 /ном до /макс ) |
| Пределы допускаемых относительных погрешностей измерений среднеквадратических значений силы переменного тока в диапазоне от 0,01/ном до /макс для класса точности 0,2S по САПМ.411733.001 ТУ, % | приведены в таблице 4 1) |
| Класс точности при измерении активной электрической энергии 3) | 0,5S |
| Класс точности при измерении реактивной электрической энергии 4) | 1,0 |
| Постоянные АТКУЭ, имп./(кВтч), имп./(кВарч) 5) | от 200 до 100 000 |
| Пределы допускаемых относительных погрешностей измерений активной электрической мощности для АТКУЭ класса точности 0,5S по САПМ.411733.001 ТУ, % | приведены в таблице 5 1) |
| Наименование характеристики | Значение |
| Пределы допускаемых относительных погрешностей измерений реактивной электрической мощности для АТКУЭ класса точности 1,0 по САПМ.411733.001 ТУ, % | приведены в таблице 6 1) |
| Пределы допускаемых относительных погрешностей измерений полной электрической мощности для АТКУЭ класса точности 0,5 S по САПМ.411733.001 ТУ, % | приведены в таблице 5 1) |
| Диапазон измерений частоты переменного тока основной гармоники, Гц | от 42,5 до 57,5 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений частоты переменного тока основной гармоники, Гц | ±0,01 |
| Диапазоны измерений коэффициента мощности соБф | от -1 до -0,25; от 0,25 до 1 1} |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений коэффициента мощности соБф | ±0,01 1} |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений текущего времени, при отсутствии синхронизации, с/сут | ±1,0 |
| 1) При номинальной частоте 50 Гц. 2) Не более 750 А. 3) Пределы допускаемых относительных погрешностей измерений активной электрической энергии прямого и обратного направлений для АТКУЭ класса точности 0,5 S по САПМ.411733.001 ТУ приведены в таблице 5. 4) Пределы допускаемых относительных погрешностей измерений реактивной электрической энергии прямого и обратного направлений для АТКУЭ класса точности 1,0 по САПМ.411733.001 ТУ приведены в таблице 6. 5) Значение, выражающее соотношение между электрической энергией, зарегистрированной АТКУЭ, и соответствующей величиной на испытательном выходе АТКУЭ. |
Таблица 4 - Пределы допускаемых относительных погрешностей измерений среднеквадратических значений силы переменного тока_
| Класс точности | Значение силы переменного тока, А | Пределы допускаемых относительных погрешностей измерений среднеквадратических значений силы переменного тока, % |
| 0,2S | 0,01/ном < I < 0,05 /ном | ±0,75 |
| 0,05 /ном < I < 0,2 /ном | ±0,35 |
| 0,2'/ном < I < /ном | ±0,2 |
| /ном < I < /макс | ±0,2 |
Таблица 5 - Пределы допускаемых относительных погрешностей измерений активной электрической энергии прямого и обратного направлений, активной и полной электрической мощности для АТКУЭ класса точности 0,5 S по САПМ.411733.001 ТУ
| Значение силы переменного тока, А | Коэффициент мощности cos9 | Пределы допускаемых относительных погрешностей измерений активной электрической энергии прямого и обратного направлений и мощности, % |
| 0,01/ном < I < 0,05/ном | 1,00 | ±1,0 |
| 0,05 /ном < / < /макс | ±0,5 |
| 0,02/ном < I < 0,10/ном | 0,50 (при индуктивной нагрузке) и 0,80 (при емкостной нагрузке) | ±1,0 |
| 0,10 /ном < / < /макс | ±0,6 |
| 0,10 /ном < / < /макс | 0,25 (при индуктивной нагрузке) и 0,50 (при емкостной нагрузке) | ±1,0 |
| Таблица 6 - Пределы допускаемых относительных погрешнос электрической энергии прямого и обратного направлений и мощности для АТКУЭ класса точности 1,0 по САПМ.411733.001 | тей измерений реактивной реактивной электрической ГУ |
| Значение силы переменного тока, А | Коэффициент sin9 (при индуктивной или емкостной нагрузке) | Пределы допускаемых относительных погрешностей измерений реактивной электрической энергии прямого и обратного направлений и мощности, % |
| 0,02/ном < I < 0,05/ном | 1,00 | ±1,5 |
| 0,05 /ном < I < /макс | ±1,0 |
| 0,05 /ном < I < 0,10 /ном | 0,50 | ±1,5 |
| 0,10 /ном < I < /макс | ±1,0 |
| 0,10 /ном < I < /макс | 0,25 | ±1,5* |
* Пределы допускаемой относительной погрешности измерений реактивной
| Наименование характеристики | Значение |
| Максимальное значение напряжения переменного тока, В | 2, 1 ином |
| Параметры электрического питания измерительнокоммуникационного блока: 1) - напряжение постоянного тока, В - напряжение переменного тока, В - частота переменного тока, Г ц | от 100 до 370 от 85 до 265 50 |
| Мощность, потребляемая измерительно-коммуникационным блоком, Вт (ВА), не более | 5 |
| Количество тарифов | 8 |
| Количество электрических испытательных выходов с параметрами по ГОСТ IEC 62053-31-2012 | 1 |
| Габаритные размеры первичных преобразователей АТКУЭ (длинахширинахвысота), мм, не более | 290х155х365 |
| Габаритные размеры измерительно-коммуникационного блока, (ширинахвысотахглубина), мм, не более | 265х200х105 |
| Масса первичных преобразователей, кг, не более | 6,5 |
| Масса измерительно-коммуникационного блока, кг, не более | 6 |
| Группа условий эксплуатации по ГОСТ 17516.1-90 | М1 |
| Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 | У1, У2 |
| Степень защиты оболочки по ГОСТ 14254-2015: - первичных преобразователей - измерительно-коммуникационного блока | IP65 IP55 |
| Срок службы литиевой батареи, лет, не менее | 16 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 290000 |
| Средний срок службы, лет | 30 |
| 1) При изготовлении первичных преобразователей без балластнокоммуникационного блока. |
Знак утверждения типа
наносится на паспортную табличку, размещенную на крышке измерительнокоммуникационного блока, изготовленную любым технологическим способом и на титульный лист паспорта и руководства по эксплуатации типографским способом.
Таблица 8 - Комплектность АТКУЭ
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Точка автоматизированная коммерческого учета электроэнергии 6(10) кВ АТКУЭ в составе: | - | 1 шт. |
| - первичные преобразователи силы и напряжения переменного тока | - | 3 шт. |
| - измерительно-коммуникационной блок | - | 1 шт. |
| Установочный комплект | - | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации | САПМ.411733.001 РЭ | 1 экз. |
| Паспорт | САПМ.411733.001 ПС | 1 экз. |
| Упаковка | - | 1 шт. |
Сведения о методах измерений
приведены в разделе 1.4.1 «Методы измерений» руководства по эксплуатации.
Нормативные документы
ГОСТ Р МЭК 60044-7-2010 «Трансформаторы измерительные. Часть 7. Электронные трансформаторы напряжения»
ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 «Трансформаторы измерительные. Часть 8. Электронные трансформаторы тока»
ГОСТ 56750-2015 «Аппаратура для измерений электрической энергии переменного тока. Частные требования. Счетчики электрической энергии с аналоговыми входами, подключаемые к маломощным датчикам, используемым в качестве трансформаторов напряжения и тока»
ГОСТ 30804.4.30-2013 (IEC 61000-4-30:2008) «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии»
САПМ.411733.001 ТУ «Точки автоматизированные коммерческого учета электроэнергии 6(10) кВ АТКУЭ. Технические условия»
83537-21: Методика поверки САПМ.411733.001 МПСкачать18.0 Мб