Назначение
Трансформаторы напряжения электронные ДНЕЭ (далее по тексту - трансформаторы, ДНЕЭ) предназначены для масштабного преобразования высокого значения напряжения переменного тока промышленной частоты 50 Гц с заземленной нейтралью в низкое значение напряжения переменного тока промышленной частоты 50 Гц и передачи результатов преобразования на электрические измерительные приборы, в системы коммерческого учета электрической энергии, устройствам измерения (в том числе показателей качества электроэнергии), защиты, автоматики, сигнализации и управления.
Описание
Принцип действия трансформаторов основан на измерении значения напряжения переменного тока с выхода встроенного высоковольтного емкостного делителя. Измерение напряжения производится при помощи специального выносного модуля, помещаемого в основание колонны емкостного делителя и подключаемого к его средней точке. Соединение выносного модуля и электронно-оптического блока обработки производится волоконнооптическим кабелем, при этом питание электроники выносного модуля осуществляется по гальванически развязанному питающему кабелю, либо посредством оптического излучения, передаваемого по соединительному оптоволоконному кабелю из электронно-оптического блока, тем самым обеспечивается полная гальваническая развязка первичной и вторичной цепей, а также независимость системы измерений от наличия напряжения переменного тока в первичной сети. Выносной модуль формирует цифровой код измеренного сигнала, который дешифруется и привязывается к сетке синхронизации и поступает для дальнейшей обработки электронно-оптическим блоком.
Трансформаторы представляют собой программно-аппаратный комплекс в виде комплектного устройства, включающего электронно-оптический блок, подключенные к нему выносные модули измерения, расположенные в основаниях высоковольтных колонн емкостных делителей. Опционально ДНЕЭ может комплектоваться резервированным блоком питания повышенной надежности.
Передача сигнала от чувствительного элемента (колонны емкостного делителя) до электронно-оптического блока осуществляется по оптоволоконному кабелю, что позволяет разместить измерительный блок в помещении с требуемыми условиями эксплуатации.
Трансформаторы могут выпускаться в резервированном исполнении, при этом к одной колонне высоковольтного емкостного делителя подключаются два независимых выносных модуля, каждый из которых работает со своим электронно-оптическим блоком.
Принцип измерения напряжения в ДНЕЭ основан на синхронном трехканальном измерении напряжения первичной сети после ее масштабного преобразования во внешних измерительных трансформаторах напряжения. Цифровой код подается на блок формирования цифровых данных результатов измерений в формате МЭК 61850-9-2, а также на формирователь пропорциональных амплитуде частотных, импульсных и токовых выходов, а также цифрового кода в цифровых протоколах (Modbus и др.). После обработки интегральные данные об измеренных значениях напряжения и вспомогательная статусная информация могут формироваться в кадры протокола 61850-8-1, SNMP, Modbus и др. и передаваться по сетевым интерфейсам платы МЭК 61850.
Для обеспечения возможности снятия внутренней расширенной диагностики ДНЕЭ имеет специальный ANSI/TIA/EIA-422-B (далее - RS422) порт для чтения данных диагностики, расположенный на передней панели. Порт диагностики работает только в режиме чтения данных и не имеет возможности изменения настроек прибора. Принцип работы ДНЕЭ указан на рисунке 1.
ДНЕЭ может обеспечивать резервирование измерений, при котором в состав ДНЕЭ входит 2 электронно-оптических блока, а также обеспечивается подключение к одному высоковольтному делителю двух выносных модулей, подключенных к своему электронному оптическому блоку (основному и резервному).
Электронно-оптические блоки, выносные модули, и их блоки питания являются унифицированными и не зависят от уровня напряжения трансформатора. В зависимости от уровня рабочего напряжения трансформатора применяются различные колонны высоковольтных делителей. Вид делителя в зависимости от уровня напряжения приведен на рисунке 2.
Рисунок 2 - Вид высоковольтного емкостного делителя в зависимости от уровня напряжения
Электронно-оптический блок ДНЕЭ выполняется в виде единого металлического корпуса, предназначенного для монтажа в стандартную телекоммуникационную стойку 19 дюймов. Высота корпуса может составлять 3U или 4U в зависимости от внутреннего наполнения ДНЕЭ. Внешний вид электронно-оптического блока, с указанием знака утверждения типа и заводского номера, показан на рисунке 3.
Место нанесения знака утверждения типа
Место нанесения заводского номера
Рисунок 3 - Внешний вид электронно-оптического блока, с указанием места нанесения знака утверждения типа, заводского номера
Условное обозначение трансформатора при поставке: ДНЕЭ - А - Б - В - Г - Д - Е, где
| ДНЕЭ | Обозначение типа: Трансформатор напряжения электронный ДНЕЭ |
| А | Исполнение прибора |
| 1 | Стандартное исполнение, все высоковольтные колонны одинаковые, без резервирования |
| 2 | Стандартное исполнение, все высоковольтные колонны одинаковые, с резервированием |
| К | Комбинированное исполнение, допускается применение разных высоковольтных колонн на разных фазах. Параметры фаз указываются через дробь. Без резервирования |
| К2 | Комбинированное исполнение, допускается применение разных высоковольтных колонн на разных фазах. Параметры фаз указываются через дробь. С резервированием |
| Б | 1, 2 или 3 | Количество фаз измерения напряжения |
| В | Линейное напряжение сети, кВ. Для комбинированного исполнения напряжения указываются через дробь |
| Г | Класс точности прибора при измерении напряжения в виде дроби: числитель - класс точности в диапазоне учета, знаменатель - класс точности в релейном диапазоне по ГОСТ Р МЭК 60044-7-2010 |
| Д | Соответствие унифицированным классам точности ПАО «Россети» |
| Без буквы | Стандартный класс точности, указанный в поз. Г |
| УКТ | Где УКТ - Кодировка унифицированного класса точности в соответствии с данным ТУ |
| Е | Диапазон рабочих температур чувствительного элемента |
| КК | Где КК - климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69 (например - УХЛ1) |
| С | Специальный диапазон рабочих температур |
Примеры обозначения:
ДНЕЭ - 1 - 3 - 110 - 0.2/3Р - УХЛ1
Трансформатор напряжения электронный ДНЕЭ, в опорном исполнении на 110 кВ, без резервирования, 3 фазы, имеющий класс точности 0.2 для коммерческого учета и класс точности 3Рдля релейной защиты, с климатическим исполнением УХЛ1.
ДНЕЭ - К - 3 - 110/220/330 - 0.2/3Р - 0.2d - УХЛ1
Трансформатор напряжения электронный ДНЕЭ, в комбинированном исполнении в трех фазах: фаза А в исполнении на 110 кВ, фаза В в исполнении на 220 кВ, фаза C в исполнении на 330 кВ, имеющий класс точности 0,2 для коммерческого учета и класс точности 3P для релейной защиты, соответствующий унифицированному классу точности 0.2d, с климатическим исполнением УХЛ1.
Нанесение знака поверки на трансформаторы не предусмотрено.
Заводской номер трансформатора в виде буквенно-цифрового обозначения, состоящего из арабских цифр и букв латинского алфавита, наносится на самоклеящиеся информационные таблички (шильды) типографским способом. Шильды крепятся на корпусе электронно-оптического блока и основаниях колонн высоковольтных емкостных делителей.
Места пломбировки от несанкционированного доступа показаны на рисунке 4.
Рисунок 4 - Места пломбировки от несанкционированного доступа
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) ДНЕЭ является встроенным и представляет собой набор микропрограмм, предназначенных для обеспечения нормального функционирования аппарата, управления интерфейсом (и т.д.). По своей структуре ПО ДНЕЭ разделено на метрологически значимую (Таблица 1) и метрологически не значимую части (Таблица 2).
Влияние программного обеспечения учтено при нормировании метрологических и технических характеристик приборов.
Идентификационные данные ПО ДНЕЭ представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 - Характеристики метрологически значимого ПО
| Наименование ПО | Идентификационное наименование ПО | Номер версии (идентификационный номер) ПО, не ниже | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
| Встроенное ПО формирования данных замеров | adsp21364_vol t_v2.2.1.ldr | 2.2.1 | a9beaa5e08d809449 bd9b7a4c7d106d7 | md5 |
| Встроенное ПО формирования данных замеров ВМ | dsp_VmMeas_ v18.58.jed | 18.58 | f58c365b85d3c3254 0074705ef80c21a | md5 |
| Встроенное ПО формирования пакета данных МЭК 61850-9-2 | iec61850.img. bin | 6.09 | 0ee0959756c4dbbe 402f1e46f9a3c48e | md5 |
| Таблица 2 - Ха] | рактеристики метрологически не значимого ПО |
| Наименование ПО | Идентификационное наименование ПО | Номер версии (идентификационный номер) ПО, не ниже | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
| Встроенное ПО оптической схемы | sam3x4e_mo_v1.5.1 .bin | 1.5.1 | bcbcdb0c1cd5ec39 57 289ed9bece2bef | md5 |
| Встроенное ПО индикации состояния на экране устройства | sam3x4e_mu_v1.5.3 .bin | 1.5.3 | e94311ce0144c2bd 77ef9386f29b4733 | md5 |
| Встроенное ПО ARM VOLT | sam3x4e_voltage_v 1.5.1.bin | 1.5.1 | bcbcdb0c1cd5ec39 572 89ed9bece2bef | md5 |
| Встроенное ПО FPGA VOLT | xc3s_volt_v2.2.0.bit | 2.2.0 | 00866421383fb89f 7ba fda638b849c7c | md5 |
| Встроенное ПО ARM ВМ | VM_Meas_v1.201.h ex | 1.201 | f30390d00fbc7922 08 0a1bdd0890daa6 | md5 |
Уровень защиты ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «высокий» в соответствии с рекомендациями по метрологии Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Метрологические и технические характеристики ДНЕЭ приведены в таблице 3.
Рабочие условия применения ДНЕЭ приведены в таблице 4.
Таблица 3 - Метрологические и технические характеристики ДНЕЭ________________________
| Наименование характеристики | Значение |
| Номинальное напряжение, кВ | от 0 до 750 |
| Классы точности измерительного ТН на переменном токе по ГОСТ Р МЭК 60044-7-2010 | 0,1; 0,2; 0,5 |
| Классы точности защитного ТН на переменном токе по ГОСТ Р МЭК 60044-7-2010 | 3P |
| Унифицированный класс точности по СТО ПАО «Россети» СТО 34.01-3.2-016-2022 | 0.2d |
| Номинальная частота измеряемого тока, Гц | от 45 до 65 |
| Количество измеряемых фаз напряжения | от 1 до 3 |
| Диапазон измеряемого вторичного напряжения, % от номинального | от 2 до 150, опционально - до 190 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности вспомогательных низкоуровневых выходов, % | ±0,1; ±0,2; ±0,5 |
| Количество вспомогательных низкоуровневых выходов | от 0 до 10 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Тип вспомогательных низкоуровневых выходов | Частотный, импульсный, токовый, потенциальный, сухой контакт |
| Номинальное напряжение вспомогательного потенциального выхода, В | от 0,05 до 10 |
| Максимальное сопротивление вторичной цепи вспомогательного потенциального выхода, кОм | 400 |
| Номинальный вторичный ток вспомогательного низкоуровневого токового выхода, мА | от 4 до 40 |
| Максимальное сопротивление вторичной цепи вспомогательного низкоуровневого токового выхода, Ом | 50 |
| Номинальный коэффициент преобразования вспомогательных частотных выходов, Гц/кВ | от 1 до 150 000 |
| Минимальное сопротивление вторичной цепи вспомогательных частотных выходов, Ом | 100 |
| Номинальное значение вспомогательного интегрирующего импульсного выхода, кВ •с | от 1 до 400 |
| Минимальное сопротивление вторичной цепи вспомогательного импульсного выхода, Ом | 1000 |
| Период обновления данных на вспомогательных низкоуровневых частотных, импульсных, токовых и Modbus портах передней панели, мс | от 0,2 до 3000 |
| Частота дискретизации по выходу «МЭК 61850-9-2», выборок в секунду | от 100 до 64000 |
| Тип входа синхронизации времени | 1PPS оптический (спад/фронт), 1PPS электрический (спад/фронт), PTP |
| Период удержания частоты при отсутствии внешней синхронизации, с, не менее | 60 |
| Точность синхронизации времени по внешнему источнику, мкс | не хуже 1 |
| Диапазон пропускания частот при сохранении класса точности, Г ц | от 15 до 3000 |
| Габаритные размеры высоковольтной колонны исполнения 35 кВ (Д*Ш*В), мм, не более | 435х565х1280 |
| Габаритные размеры высоковольтной колонны исполнения 110 кВ (Д*Ш*В), мм, не более | 435х565х1920 |
| Габаритные размеры высоковольтной колонны исполнения 220 кВ (Д*Ш*В), мм, не более | 570х590х2775 |
| Габаритные размеры высоковольтной колонны исполнения 330 кВ (Д*Ш*В), мм, не более | 850x850x3510 |
| Габаритные размеры высоковольтной колонны исполнения 500 кВ (Д*Ш*В), мм, не более | 1020x1020x4380 |
| Масса электронно-оптического блока ДНЕЭ, кг, не более | 14 |
| Масса высоковольтной колонны исполнения 35 кВ, кг, не более | 110 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Масса высоковольтной колонны исполнения 110 кВ, кг, не более | 120 |
| Масса высоковольтной колонны исполнения 220 кВ, кг, не более | 155 |
| Масса высоковольтной колонны исполнения 330 кВ, кг, не более | 210 |
| Масса высоковольтной колонны исполнения 500 кВ, кг, не более | 420 |
| Средний срок службы, лет | 25 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 250000 |
Таблица 4 - Рабочие условия ДНЕЭ
| Наименование характеристики | Значение |
| Климатическое исполнение элементов ДНЕЭ по ГОСТ 15150-69: - высоковольтная колонна, соединительный кабель и муфта; - электронные блоки | У, УХЛ (ХЛ) или специальное в диапазоне от -60 до +70 °С; УХЛ |
| Категория размещения элементов ДНЕЭ по ГОСТ 15150-69: - высоковольтная колонна, соединительный кабель и муфта; - электронные блоки | 1; 2; 3; 4; 5; 4; 4.1; 4.2 |
| Рабочая температура воздуха при эксплуатации, °С: - высоковольтная колонна, соединительный кабель и муфта: - электронные блоки | в соответствии с климатическим исполнением по ГОСТ 15150-69 или специальная в диапазоне от -60 до +70; в соответствии с климатическим исполнением по ГОСТ 15150-69 |
| Предельная рабочая температура воздуха при эксплуатации, °С: - высоковольтная колонна, соединительный кабель и муфта; - электронные блоки | в соответствии с климатическим исполнением по ГОСТ 15150-69 или специальная в диапазоне от -60 до +70; в соответствии с климатическим исполнением по ГОСТ 15150-69 или специальная в диапазоне от -5 до +50 |
| Предельно допустимая температура воздуха при транспортировке, °С | от -60 до +70 |
| Рабочие значения влажности воздуха | в соответствии с климатическим исполнением по ГОСТ 15150-69 |
| Тип атмосферы по ГОСТ 15150-69: - высоковольтная колонна, соединительный кабель и муфта; - электронные блоки | I; II; III; IV; I, II |
| Наименование характеристики | Значение |
| Воздействие солнечной радиации на элементы ДНЕЭ, не более Вт/м2: - высоковольтная колонна; - электронные блоки и муфта | 1125; не нормируется |
| Верхнее предельное значение скорости ветра, м/с: - высоковольтная колонна; - электронные блоки, соединительный кабель и муфта | 40; не нормируется |
| Толщина гололеда, мм: - высоковольтная колонна; - соединительный кабель и муфта; - электронные блоки | 20; не нормируется; не допускается |
| Конденсация влаги на элементах конструкции: - высоковольтная колонна, соединительный кабель и муфта; - электронные блоки | разрешается; не допускается |
| Высота над уровнем моря, м: - на номинальных классах напряжения; - с пересчетом параметров высоковольтной изоляции | до 1000; свыше 1000 |
| Атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.) | от 60 до 106,7 (от 460 до 800) |
| Группа механического исполнения чувствительных элементов по ГОСТ 17516.1-90 | М6 |
| Группа механического исполнения электронных блоков по ГОСТ 17516.1-90 | М40 или М6 |
| Сейсмостойкость, баллов по шкале MSK64 | 6; 9 |
| Рабочее положение высоковольтной колонны | вертикальное |
Знак утверждения типа
наносят на табличку ДНЕЭ методом механического нанесения или трафаретной печати и на титульные листы паспорта типографским способом.
Комплектность
Комплект поставки ДНЕЭ приведён в таблице 5.
Таблица 5 - Комплект поставки ДНЕЭ
| Наименование | Обозначение | Количество, шт. |
| Трансформатор напряжения электронный ДНЕЭ в составе: | - | 1 |
| Высоковольтная колонна в сборе | - | от 1 до 3х |
| Основание | - | 1 |
| Высоковольтный делитель | - | 1 |
| Оголовок с элементами защиты от коронирования | - | 1, конструктив зависит от исполнения |
| Выносной измерительный модуль напряжения | - | 1 или 2, конструктив зависит от исполнения |
| Кабель подключения выносного измерительного модуля напряжения к средней точке делителя | - | 1 или 2 в зависимости от резервирования |
| Заглушка выхода делителя для подключения резервного выносного измерительного блока напряжения | - | 0 или 1 в зависимости от резервирования |
| Соединительный оптоволоконный кабель | - | 1 или 2 в зависимости от резервирования |
| Соединительный питающий кабель | - | 1 или 2 в зависимости от резервирования |
| Оптическая муфта | - | 1 или 2 в зависимости от резервирования |
| Шкаф оптических муфт | - | 1 |
| Соединительный электрический кабель | - | |
| Соединительный электрический кабель | - | 1 или 2 в зависимости от резервирования |
| Соединительный блок коммутации | - | 1 или 2 в зависимости от резервирования |
| Электронный блок в сборе | - | 1 или 2 в зависимости от резервирования |
| Корпус электронного блока | - | 1 |
| Панель индикации состояния с портами диагностики и сервиса | - | 1 |
| Модуль цифровых интерфейсов и синхронизации 61850 | - | 0 или 1 опционально |
| Интерфейсный модуль | - | 0 или 1 опционально |
| Резервированный блок питания | - | 0 или (опционально) 1 или 2 в зависимости от числа электронных блоков |
| Методика поверки | - | 1 |
| Паспорт | - | 1 |
| Руководство по эксплуатации | РЭ 26.51.43002-695713832021 | 1 |
Нормативные документы
ГОСТ Р МЭК 60044-7-2010 «Трансформаторы измерительные. Часть 7. Электронные трансформаторы напряжения»;
ТУ 26.51.43-002-69571383-2020 Технические условия «Трансформаторы напряжения электронные ДНЕЭ».
