Назначение
Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО эталонные (далее по тексту - ТТЭО) предназначены для измерения и масштабного преобразования значения силы переменного и постоянного тока, выработки сигнала измерительной информации в аналоговом и цифровом виде согласно стандарту "IEC 61850-9-2:2011 на русском языке" (далее - IEC 61850-9-2), а так же - в качестве эталонного средства измерения при поверке и калибровке.
Описание
Принцип действия ТТЭО основан на двух физических законах: законе полного тока и эффекте Фарадея. ТТЭО содержит чувствительный элемент (магниточувствительное оптоволокно), в котором происходит преобразование измерительной информации о силе тока в набег фаз поляризованного излучения.
Отклик чувствительного элемента прямо пропорционален величине измеряемого тока и числу витков чувствительного контура.
Сигнал пропорциональный силе тока полученный на выходе оптической схемы ТТЭО преобразуется в цифровую форму. Цифровой код синхронно подается на цифро-аналоговый преобразователь тока (для токовых выходов), цифро-аналоговый преобразователь напряжения (для потенциальных выходов), блок формирования цифровых пакетов данных, а также через дециматор на расположенный на передней панели формирователь пропорциональных амплитуде измеренного тока частотных, импульсных и токовых выходов, а также цифрового кода в протоколе Modbus/Profibus (см. рисунок 1).
ТТЭО представляет собой комплектное устройство, включающее электронный блок (рисунки 3 - 5), подключенные к нему гибкие оптоволоконные чувствительные элементы (рисунок 2), а также блок вторичного преобразования измеренного сигнала в цифровой и аналоговый вид (рисунок 6) и (в вариантном исполнении) резервированный блок питания повышенной надежности (рисунки 7 и 8).
Передача сигнала от чувствительного элемента до измерительного блока осуществляется по оптоволоконному кабелю на расстояние от 20 до 1200 м, что позволяет разместить измерительный блок в помещении с требуемыми условиями эксплуатации.
Для измерения тока гибкий чувствительный элемент должен быть размещен таким образом, чтобы токонесущая шина была внутри замкнутого оптического контура чувствительного элемента, который должен сделать указанное в паспорте на прибор число витков вокруг шины, соответствующее номинальному значению измеряемого тока. При этом должны быть совмещены при помощи штатно поставляемого элемента крепления метки начала и конца чувствительного элемента. Правильная установка гибкого чувствительного элемента прибора ТТЭО показана на рисунке 10 и в паспорте на прибор.
Для обеспечения возможности включения ТТЭО в систему онлайн-мониторинга работоспособности прибор имеет специальный последовательный порт для чтения данных диагностики (доступных так же оператору на дисплее прибора). Порт диагностики работает только в режиме чтения данных и не имеет возможности изменения настроек прибора.
Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО эталонные выполняются в исполнении ТТЭО-Г - трансформатор с чувствительным элементом в виде размыкаемой гибкой петли (рисунок 2).
В исполнении для измерения постоянного тока по заказу может изменяться функция одного из частотных выходов: он может работать в качестве датчика внешнего запускающего импульса для начала измерения.
Внешний вид ТТЭО в зависимости от исполнения приведен на рисунках 2-10.
".
//✓/
п
Место пломбировки от несанкционированного доступа
Рисунок 4 - Электронный блок трансформаторов ТТЭО (вид сзади) и схема пломбировки от несанкционированного доступа
Места пломбировки от несанкционированного доступа
■
I
п п опч1. у п v.to rnm.ifi пп гигл; пд iouvtiui. го гг ^
Рисунок 6 - Электронный блок ЦАП Т для вывода пропорционального аналогового сигнала 1А трансформаторов ТТЭО
| | ш | • | ■ | -» | |
| Q | № » • • | • * « ДД • | | | О |
| О | я | ;ГЗЭ-" _ft | ft_ | -Щ, | с |
Рисунок 7 - Электронный блок резервированного блока питания повышенной надежности (вид спереди)
■ ■ ■
Рисунок 8 - Электронный блок резервированного блока питания повышенной _надежности (вид сзади)_
м=Ж
■ •
Рисунок 10 - Схема правильной установки гибкого чувствительного элемента ТТЭО-Г
Г%-
л
Метки
V -Л. //
$
Ч>"
Условное обозначение трансформатора при поставке:
ТТЭО - 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9,
где:
ТТЭО - Обозначение типа: Трансформатор тока электронный оптический эталонный;
1 - Исполнение прибора: Г (с гибким чувствительным элементом);
2 - Количество измерительных блоков в крейте электронно-оптического блока:
- 1 Один модуль (однофазная сеть или одна линия постоянного тока);
- 2 Два модуля (две фазы или две линии постоянного тока);
- 3 Три модуля (трехфазная сеть или три линии постоянного тока);
3 - Вариант настройки режима отображения на экране электронного блока:
- Без буквы Переменный ток (среднеквадратичное значение);
- П Постоянный ток (среднее значение);
- У Переменный или постоянный ток (выбирается с панели прибора);
4 - Номинальный ток в амперах указывается на один виток чувствительного элемента;
5 - Класс точности прибора;
6 - Диапазон рабочих температур чувствительного элемента:
- УХЛ1 УХЛ1 по ГОСТ 15150-69 (от минус 60 до 40 °С);
- УХЛ 1-Т УХЛ1 по ГОСТ 15150-69 с расширенным температурным диапазоном от минус 60 до 60 °С;
- С Специальный температурный диапазон, указывается в паспорте на прибор (в диапазоне от минус 60 до 60 °С);
- П Для установки в помещениях от минус 10 до 40 °С;
7 - Типы используемых выходов, комбинация из символов:
- А Аналоговый 1 А;
- Ч Вынесенный на переднюю панель блок частотных, импульсных, Modbus/Profibus, слаботочных токовых выходов;
- П Потенциальный выход;
- М Цифровые выходы по стандарту IEC 61850-9-2 с числом выборок 4000 и 12800 в секунду (80 и 256 выборок на период промышленной частоты). Опционально может быть изменена частота дискретизации на одно из значений: 1000, 2000, 16000, 32000, 64000 выборок в секунду;
8 - Тип примененного источника питания:
- 1 Один универсальный вход 220 В постоянного или переменного тока;
- 2 Два универсальных вход 220 В постоянного или переменного тока;
- В Высоконадежный резервированный блок питания;
9 - Признак наличия внешнего проводного термометра для компенсации температурной зависимости:
- Без буквы Измерение в полном диапазоне рабочих температур производится без внешнего датчика, либо с применением встроенного в чувствительный элемент оптического термометра;
- П Проводной термометр, размещаемый в зоне установки чувствительного элемента.
Пример обозначения прибора: ТТЭО-Г - 3 - 80000 - 0,1 - УХЛ1-Т - МА - 2. Трансформатор тока электронный оптический ТТЭО эталонный, трехфазный, номинальный ток 80000 А, имеющий класс точности 0,1, с расширенным температурным диапазоном температур от минус 60 до 60 °С, с аналоговым выходом 1 А и цифровым выходом с двумя универсальными входами питания 220 В постоянного или переменного тока.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) ТТЭО является встроенным и представляет собой набор микропрограмм, предназначенных для обеспечения нормального функционирования аппарата, управления интерфейсом и т.д. По своей структуре ПО ТТЭО разделено на метрологически значимую (таблица 1) и метрологически не значимую части. Встроенное ПО формирования пакета данных по стандарту IEC 61850-9-2 и встроенное ПО индикации состояния на экране устройства является метрологически не значимой частью ПО ТТЭО.
Влияние программного обеспечения учтено при нормировании метрологических и технических характеристик приборов.
Идентификационные данные ПО трансформаторов представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристики метрологически значимого ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Встроенное ПО оптической схемы | Встроенное ПО формирования данных замеров | Встроенное ПО формирования пропорциональных выходов |
| Идентификационное наименование ПО | DSP.bin | FPGA.bin | Measure.bin |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 2.01 | 2.09 | 2.13 |
| Цифровой идентификатор ПО | 4F7F1448ED8B9F4 8E11274EC4FFB20 A8 | D8D78B4767F3140 17C86B7D1F703E CD5 | E0D33FCC52D5C4 8E4F5EB8B2AA9D 639F |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО | md5 | md5 | md5 |
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «высокий» в соответствии с рекомендациями по метрологии Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
приведены в таблицах 2, 3, 4 и 5.
Таблица 2 - Диапазоны и пределы допускаемых погрешностей преобразования силы переменного тока_
| Характеристика | Значение |
| Номинальное напряжение фазное переменного тока, кВ | от 0 до 750 |
| Номинальный первичный ток !ном, А* | от 400 до 190000 |
| Номинальный вторичный ток для аналогового выхода внешнего цифроаналогового преобразователя, А | 1 |
| Классы точности, по ГОСТ 23624-2001 (При коэффициенте искажения синусоидальной кривой не более 30 %) | 0,05; 0,1; 0,2 |
| Номинальная нагрузка на аналоговом выходе внешнего цифро-аналогового преобразователя S^^ (коэффициент мощности cos9=1), В-А | от 1 до 15 |
| Характеристика | Значение |
| Номинальная частота измеряемого тока, Гц | 50 |
| Номинальный коэффициент расширенного первичного тока | от 1,2 до 2,0 для аналоговых выходов от 1,2 до 8,0 для цифровых выходов |
| Коэффициент безопасности внешнего цифро-аналогового преобразователя тока, не менее | 2,0 |
| Количество измеряемых фаз | От 1 до 3 ** |
| Частота дискретизации по выходу "МЭК 61850-9-2", выборок в секунду | 4000, 12800 (стандартно) 1000, 2000, 16000, 32000, 64000 (специальное исполнение) |
| Количество одновременно передаваемых потоков по выходу "МЭК 61850-9-2" с различной частотой дискретизации | 1; 2; 3 (специальное исполнение) |
| Тип входа синхронизации времени | 1PPS оптический (спад/фронт), разъем ST MM 1PPS электрический (спад/фронт), разъем BNC PTP |
| Период удержания частоты при отсутствии внешней синхронизации, с | 20 |
| Примечание: * Значение номинального тока зависит от количества оборотов гибкого чувствительного элемента вокруг токоведущей шины, числа оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента и настроек прибора. Прибор допускает снижение номинального тока относительно указанных значений путем кратного (допускается только целое число витков) увеличения оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента, при этом механические, термические и динамические показатели использованной для таких целей шины должны быть подтверждены соответствующими расчетами при проектировании; ** Количество зависит от варианта исполнения. |
Таблица 3 - Диапазоны и пределы допускаемых погрешностей преобразования силы постоянного тока
| Характеристика | Значение |
| Номинальное напряжение постоянного тока, кВ | от 0 до 1000 |
| Номинальное значение первичной силы постоянного тока !ном, А* | от 200 до 450000 |
| Номинальный вторичный ток для аналогового выхода внешнего цифроаналогового преобразователя, А | 1 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений постоянного тока соответствуют пределам допускаемой относительной погрешности измерения переменного тока приведенным в ГОСТ 23624-2001 для трансформаторов соответствующего класса точности, % | 0,05; 0,1; 0,2; |
| Характеристика | Значение |
| Номинальная нагрузка на аналоговом выходе внешнего цифро-аналогового преобразователя тока, В-А | от 1 до 15 |
| Количество измеряемых линий для постоянного тока | От 1 до 3 ** |
| Частота дискретизации по выходу "МЭК 61850-9-2", выборок в секунду | 4000, 12800 (стандартно) 1000, 2000, 16000, 32000, 64000 (специальное исполнение) |
| Количество одновременно передаваемых потоков по выходу "МЭК 61850-9-2" с различной частотой дискретизации | 1; 2; 3 (специальное исполнение) |
| Тип входа синхронизации времени | 1PPS оптический (спад/фронт), разъем ST MM 1PPS электрический (спад/фронт), разъем BNC PTP |
| Период удержания частоты при отсутствии внешней синхронизации, с, не менее | 20 |
| Примечание: * Значение номинального тока зависит от количества оборотов гибкого чувствительного элемента вокруг токоведущей шины, числа оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента и настроек прибора. Прибор допускает снижение номинального тока относительно указанных значений путем кратного (допускается только целое число витков) увеличения оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента, при этом механические, термические и динамические показатели использованной для таких целей шины должны быть подтверждены соответствующими расчетами при проектировании; ** Количество зависит от варианта исполнения. |
Таблица 4 - Диапазоны и пределы допускаемых погрешностей преобразования силы переменного и постоянного тока для дополнительных измерительных выходов_
| Характеристика | Значение |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений действующего значения переменного или постоянного тока соответствуют пределам допускаемой относительной погрешности измерения переменного тока приведенным в ГОСТ 23624-2001 для трансформаторов соответствующего класса точности, % | 0,05; 0,1; 0,2; |
| Число встроенных потенциального выходов | до 3 * |
| Номинальное напряжение потенциального выхода, В | от 0,05 до 10 |
| Максимальное сопротивление вторичной цепи потенциального выхода, кОм | 400 |
| Число встроенных низкоуровневых токовых выходов | до 3 * |
| Номинальный вторичный ток встроенного низкоуровневого токового выхода, мА | от 4 до 40 |
| Характеристика | Значение |
| Максимальное сопротивление вторичной цепи встроенного низкоуровневого токового выхода, Ом | 50 |
| Число встроенных частотных выходов | до 3 * |
| Номинальный коэффициент преобразования встроенных частотных выходов, Гц/кА | От 1 до 1 000 |
| Минимальное сопротивление вторичной цепи частотных выходов, Ом | 100 |
| Число встроенных Modbus/Profibus выходов | до 3* |
| Период усреднения и обновления данных на низкоуровневых частотных, импульсных, токовых и Modbus портах передней панели, мс | От 100 до 3000 |
| Примечание: * Количество и тип выходов зависит от варианта исполнения. |
| Таблица 5 - Технические характеристики ТТЭО |
| Характеристика | Значение |
| 1 | 2 |
| Диапазон пропускания частот при сохранении класса точности, Гц | от 0 до 9000* |
| Номинальный ток активации, не более | 0,3 % от !ном |
| Рабочие условия применения, °С | Чувствительный элемент | для класса точности 0,05: из диапазона от минус 10 до плюс 40; для класса точности 0,2 и 0,1: из диапазона от минус 60 до плюс 60 |
| Электронные блоки | от минус 10 до плюс 40 |
| Относительная влажность воздуха, % | от 10 до 95 |
| Атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.) | от 60 до 106,7 (от 460 до 800) |
| Группа механического исполнения - М29 по ГОСТ 17516.1-90 | Электронные блоки | Чувствительный элемент |
| М40 | М5 |
| Высота над уровнем моря, м, не более | 1000 |
| Окружающая атмосфера | Не взрывоопасная, не содержащая токопроводящую пыль и агрессивные газы, типа II по ГОСТ 15150-69 |
| Нагрузка от тяжения провода, Н | Не допускается приложение усилий к чувствительному элементу |
| Рабочее положение первичных датчиков тока | Любое |
| Длина соединительного кабеля, м | от 20 до 1200 |
| Длина чувствительного элемента, м | от 1 до 40 |
Примечание:
* Нижняя частота пропускания не ограничена (постоянный ток), верхняя частота - в соответствии со спецификацией договора поставки._
| 1 | 2 |
| Напряжение питания измерительного блока, В | Исполнение с одним источником питания | 220±44 Переменного или постоянного тока без резервирования |
| Исполнение с двумя источниками питания | 220±44 Переменного или постоянного тока с резервированием |
| Исполнение с источником питания для ответственных присоединений | 220±44 Переменного или постоянного тока с резервированием и возможностью горячей замены элементов и резервирования от кратковременных пропаданий напряжения длительностью до 2 секунд |
| Номинальная частота питающей сети, Гц | 50 |
| Потребляемая мощность электронного блока, Вт, не более | 150 |
| Потребляемая мощность электронного блока ЦАП Т, Вт, не более | 200 |
| Г абаритные размеры электронных блоков (ДхШхВ), мм, не более | 390^465x220 (3U + оптический кросс) |
| Масса электронного блока ТТЭО, кг, не более | 12 |
| Масса электронного блока ЦАП Т, кг, не более | 15 |
| Средний срок службы, лет | 25 |
| Наработка на отказ, ч, не менее | 120 000 |
| Примечание: * Наличие и тип выходов зависит от варианта исполнения. |
Знак утверждения типа
наносят на табличку ТТЭО методом механического нанесения или трафаретной печати и на титульные листы паспорта-формуляра типографским способом.
Комплектность
Комплект поставки приведён в таблице 6.
Таблица 6
| Наименование изделия | Кол-во |
| Электронный блок | 1 |
| Цифроаналоговый преобразователь тока | 1 комплект* |
| Наименование изделия | Кол-во |
| Внешний резервированный блок питания с защитой от кратковременного пропадания напряжения и возможностью замены блоков в горячем режиме | 1 комплект* |
| Катушка с оптическим волокном для соединения чувствительного элемента с электронным блоком | 1 комплект* |
| Г ибкий чувствительный элемент | 1 комплект |
| Шкаф с оптической кабельной муфтой | 1 шт.* |
| Методика поверки МП 2203-0294-2015 | 1 шт. |
| Руководство по эксплуатации РЭ 422740-010-69571383-2015 | 1 шт. |
| Паспорт-формуляр 422740-010-69571383-2014 ПС | 1 шт. |
| Примечание: *В соответствии с договором поставки. |
Поверка
осуществляется по документу МП 2203-0294-2015 «Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО эталонные. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» в ноябре 2015 г.
Основные средства поверки: трансформатор тока типа ТТИ-5000.51 (ФИФОЕИ № 55278-13), прибор сравнения типа КНТ-05 (КНТ-03) (ФИФОЕИ № 37854-08 (24719-03)), нановольтметры/микроомметры типа 34420 А (ФИФОЕИ № 47886-11), частотомер типа 53220A (ФИФОЕИ № 51077-12), шунт токовый типа АКИП-7501 (ФИФОЕИ № 49121-12), установка поверочная векторная компарирующая типа "УПВК-МЭ 61850" (ФИФОЕИ № 60987-15).
Знак поверки, в виде оттиска поверительного клейма, наносится на свидетельство о поверке.
Сведения о методах измерений
изложены в руководстве по эксплуатации РЭ 422740-010-69571383-2015.
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к трансформаторам тока электронным оптическим ТТЭО эталонным
ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 «Трансформаторы измерительные. Часть 8. Электронные трансформаторы тока».
ГОСТ 23624-2001 «Трансформаторы тока измерительные лабораторные. Общие технические условия».
ГОСТ Р 8.859-2013 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений коэффициента и угла масштабного преобразования синусоидального тока».
IEC 61850-9-2:2011 на русском языке "Системы автоматизации и сети связи на подстанциях.
Часть 9-2.Схема особого коммуникационного сервиса (SCSM). Значения выборок по ISO/IEC 8802-3"
ТУ 6681-003-69571383-2014 Технические условия «Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО эталонные».
64135-16: Методика поверки МП 2203-0294-2015Скачать917.1 Кб
