Назначение
Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО с цифровым выходом (далее по тексту - ТТЭО) предназначены для измерения и масштабного преобразования значения силы переменного (в том числе - с апериодической составляющей) импульсного и постоянного тока и выработки сигнала измерительной информации согласно стандарту "IEC 61850-9-2:2011 на русском языке" (далее - IEC 61850-9-2) для передачи результатов измерений и 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 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).
,
->
<£>
Сигнальный процессор DSP
-
Вход синхронизации 1 РРЬ'РТР
-\
т/
Ж
Цифро-аннгкжиый преобразователь тока (ЦАП Tf
Выход 1А
>
ч Внешняя шинау
| | Оптическая |
| -► | ск&ма |
| | измерения |
Датчик
температуры
чувствительного
элемента
Внутренняя шина передачи результатов измерений в цифровой форме
УиФро-
йаапйюеыЙ
преобразователь
нвпр™еняя
блок формирования пакетов МЭК 61350-9-2
Панель формирователя пропорциональных амплитуде частотных, импульсных и токоеых выходов
Выход МЭК 61850
Выход 0.1 ..10В
Рисунок 1 - Логическая схема ТТЭО
ТТЭО представляет собой комплектное устройство, включающее электронный блок (рисунки 7 - 9), подключенные к нему оптоволоконные чувствительные элементы (гибкие (рисунок 6), шинные (рисунки 4 и 5) или опорные (рисунки 2 и 3), а также блок вторичного преобразования измеренного сигнала в цифровой и аналоговый вид (рисунок 10) и (в вариантном исполнении) резервированный блок питания повышенной надежности (рисунки 11 и 12).
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 трансформатором в исполнении ТТЭО-Г 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 14 и в паспорте на прибор.
Для обеспечения возможности включения ТТЭО в систему онлайн-мониторинга работоспособности трансформатор 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.
Положение в пространстве - вертикальное или горизонтальное.
Трансформаторы тока электронные оптические с цифровым выходом ТТЭО выполняются в следующих исполнениях:
1 ТТЭО-110 - трансформатор опорного исполнения с номинальным фазным напряжением 110/V3 кВ (рисунок 2).
2 ТТЭО-220 - трансформатор опорного исполнения с номинальным фазным напряжением 220/V3 кВ (рисунок 3).
3 ТТЭО-Ш - трансформатор шинного исполнения, предназначенный для установки непосредственно на жесткую ошиновку (вариант поставки с штатной шиной) или для пропускания сквозь отверстие гибкой или жесткой ошиновки (рисунки 4 и 5).
4 ТТЭО-Г - трансформатор с чувствительным элементом в виде размыкаемой гибкой петли (рисунок 6).
Внешний вид ТТЭО в зависимости от исполнения приведен на рисунках 2-14.
Рисунок 7 - Электронный блок трансформаторов ТТЭО в исполнении без модуля частотных выходов (вид спереди) и схема пломбировки от _несанкционированного доступа_
| | ■ ШГЦа | *0«а*1ГТ*0**^#С01 TWO | -■’ | |
| | | | | | ваяв | О |
| | | | 40 | | |
| | * м ^ т- | а: « | -а- | * | V ■ -ч | _ |
Место пломбировки от несанкционированного доступа
Рисунок 9 - Электронный блок трансформаторов ТТЭО (вид сзади) и схема пломбировки от несанкционированного _доступа_
Места пломбировки от несанкционированного доступа
!"/ А 1*0*
I
—ш
■=-ф
—а
ТЛ П ФТ'О. У П V.TO ГППЛЛЙПР пел; ПД iorvtiui. ГО 1Г ■.
Рисунок 10 - Электронный блок ЦАП Т для вывода пропорционального аналогового сигнала 1 А трансформаторов ТТЭО
| Q | ш нш | ЦИПЯШВ ■ИМП »ат • • • • « дд • | я | -ш | о |
| О | Л-- | :£ Г?Ци _* | м_ | -щ, | с |
Рисунок 11 - Электронный блок резервированного блока питания повышенной надежности (вид спереди)
I
гт
Рисунок 12 - Электронный блок резервированного блока питания повышенной
_надежности (вид сзади)_
$
А
Ч>"
Метки
Рисунок 14 - Схема правильной установки гибкого чувствительного элемента ТТЭО-Г
Условное обозначение ТТЭО при поставке:
ТТЭО - А - Б - В - Г - Д - Е - Ж - З - И,
где:
ТТЭО - Обозначение типа: Трансформатор Тока Электронный Оптический с цифровым выходом;
А - Исполнение прибора:
- 110 Опорного исполнения с высоковольтными колоннами 110 кВ;
- 220 Опорного исполнения с высоковольтными колоннами 220 кВ;
- Ш Безопорного исполнения (шинный);
- Г С гибким чувствительным элементом;
Б - 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);
В - Вариант настройки режима отображения на экране электронного блока:
- Без буквы Переменный ток (среднеквадратичное значение);
- П Постоянный ток (среднее значение);
Г - Номинальный ток в амперах, для исполнения ТТЭО-Г указывается на один виток чувствительного элемента;
Д - Класс точности прибора и предельная кратность для исполнения релейном классе точности;
Е - Диапазон рабочих температур чувствительного элемента:
- УХЛ1 УХЛ1 по ГОСТ 15150-69 (от минус 60 до 40 °С);
- УХЛ1-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;
- П Для установки в помещениях от минус 10 до 40 °С;
Ж - 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;
З - Тип примененного источника питания:
- 1 Один универсальный вход 220 В постоянного или переменного тока;
- 2 Два универсальных входа 220 В постоянного или переменного тока;
- В Высоконадежный резервированный блок питания;
И - 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 (рисунок13).
Пример обозначения прибора:
ТТЭО - 110 - 3 - 2000 - 0,2Б-5ТРЕ63 - УХЛ1-Т - МА - 2.
Трансформатор тока электронный оптический ТТЭО с цифровым выходом, в опорном исполнении на 110 кВ, трехфазный, номинальный ток 2000 А, имеющий класс точности 0,2S для коммерческого учета и класс точности 5TPE с предельной кратностью 63 для релейной защиты, 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 стандурту IEC 61850-9-2 и встроенное ПО индикации состояния на экране устройства является метрологически не значимой частью ПО ТТЭО.
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 фазное напряжение переменного тока, кВ ТТЭО-110 ТТЭО-220 ТТЭО-Г и ТТЭО-Ш | 110/V3 кВ |
| 220/V3 кВ |
| от 0 до 750 кВ |
| Номинальный первичный ток !ном, А* ТТЭО-110, ТТЭО-220 и ТТЭО-Ш; ТТЭО-Г | от 100 до 3000 |
| от 300 до 190000 |
| Номинальный вторичный ток для аналогового выхода внешнего цифроаналогового преобразователя, А | 1 |
| Классы точности по ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 | 0,1; 0,2S; 0,5S; 1,0; 5P; 5ТРЕ |
| 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 |
| Количество измеряемых фаз | от 1 до 3 ** |
| Примечание: * Значение номинального тока зависит от количества оборотов гибкого чувствительного элемента вокруг токоведущей шины, числа оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента и настроек прибора. Точное число витков чувствительного элемента для получения заданного номинального тока указывается в паспорте на прибор. 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 ТТЭО-110 ТТЭО-220 ТТЭО-Г и ТТЭО-Ш | 100 кВ |
| 200 кВ |
| 0-1000 кВ |
| Номинальное значение первичной силы постоянного тока 1ном, А* ТТЭО-110, ТТЭО-220 и ТТЭО-Ш; ТТЭО-Г | от 100 до 6000 |
| от 200 до 450000 |
| Номинальный вторичный ток для аналогового выхода внешнего цифро-аналогового преобразователя, А | 1 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений коэффициента масштабного преобразования силы постоянного тока, % | ±0,1; ±0,2; ±0,5; ±1,0 |
| Номинальная нагрузка на аналоговом выходе внешнего цифро-аналогового преобразователя тока, ВА | от 1 до 15 |
| Количество измеряемых линий для постоянного тока | от1 до 3 ** |
| Примечание: * Значение номинального тока зависит от количества оборотов гибкого чувствительного элемента вокруг токоведущей шины, числа оборотов токоведущей шины вокруг чувствительного элемента и настроек прибора. Точное число витков чувствительного элемента для получения заданного номинального тока указывается в паспорте на прибор. 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 измерительных выходов_
| Характеристика | Значение |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений коэффициента масштабного преобразования силы постоянного и переменного тока для дополнительных выходов, % | ±0,1; ±0,2; ±0,5; ±1,0 |
| 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 |
| 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 150 000 |
| Минимальное сопротивление вторичной цепи частотных выходов, Ом | 100 |
| Число встроенных интегрирующих импульсных выходов | до 3 * |
| Номинальное значение интегрирующего импульсного выхода, кАс | от 1 до 400 |
| Минимальное сопротивление вторичной цепи импульсного выхода, Ом | 100 |
| Число встроенных Modbus выходов | до 3 * |
| Период обновления данных на низкоуровневых частотных, импульсных, токовых и Modbus портах передней панели, мс | от 100 до 3000 |
| 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) |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений силы постоянного и переменного тока для выходов " МЭК 61850-9-2", % | ±0,1; ±0,2; ±0,5; ±1,0 для постоянного тока 0,1; 0,2S; 0,5S; 1,0; 5P; 5ТРЕ для переменного тока |
| 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: * Количество и тип выходов зависит от варианта исполнения. |
| Характеристика | Значение |
| 1 | 2 |
| Диапазон пропускания частот при сохранении класса точности, Гц | от 0 до 9000* |
| Номинальное время активации, мкс, не более | 16 |
| Номинальный ток активации, не более | 0,3 % от 1ном |
| Рабочие условия применения, °С | Чувствительный элемент | УХЛ1 (ГОСТ 15150-69) или специальный (в диапазоне от -60 до +60) |
| Электронные блоки | от -10 до +40 |
| Относительная влажность воздуха, % | от 10 до 95 |
| Атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.) | от 60 до 106,7 (от 460 до 800) |
| Г руппа механического исполнения - М29 по ГОСТ 17516.1-90 | Исп. | Электронные блоки | Чувствительный элемент |
| ТТЭО-110 ТТЭО-220 ТТЭО-Ш | М40 | М40 |
| ТТЭО-Г | 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 | Исполнение | Допустимая нагрузка |
| ТТЭО-110 | 2000 |
| ТТЭО-220 | 2000 |
| ТТЭО-Ш | 2000 |
| ТТЭО-Г | Не допускается приложение усилий к чувствительному элементу |
| Рабочее положение первичных датчиков тока | ТТЭО-110 ТТЭО-220 | Вертикальное с отклонением не более 30 градусов |
| ТТЭО-Ш ТТЭО-Г | Любое |
| Длина соединительного кабеля, м | от 20 до 1200 |
| Длина чувствительного элемента для исполнения ТТЭО-Г, 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 (ДхШ*В), мм, не более | 390^465x220 (3U + оптический кросс) |
| Г абаритные размеры высоковольтной колонны ТТЭО-110 (ДхШ*В), мм, не более | 650x355x1900 |
| Г абаритные размеры высоковольтной колонны ТТЭО-220 (ДхШ*В), мм, не более | 660x500x3000 |
| Г абаритные размеры чувствительного элемента ТТЭО-Ш (ДхШ*В), мм, не более | 650x355x400 |
| Масса электронного блока ТТЭО, кг, не более | 12 |
| Масса электронного блока ЦАП Т, кг, не более | 15 |
| Масса высоковольтной колонны ТТЭО-110, кг, не более | 62 |
| Масса высоковольтной колонны ТТЭО-220, кг, не более | 120 |
| Масса чувствительного элемента ТТЭО-Ш, кг, не более | 10 |
| Средний срок службы, лет | 25 |
| Наработка на отказ, ч, не менее | 120000 |
Знак утверждения типа
наносят на табличку ТТЭО методом механического нанесения или трафаретной печати и на титульные листы паспорта-формуляра типографским способом.
Таблица 6
| Наименование изделия | Кол-во |
| Измерительный блок | По числу контуров измерения |
| Цифроаналоговый преобразователь тока | 1 комплект* |
| 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 |
| Высоковольтные колонны для исполнений ТТЭО-110 и ТТЭО-220 | 1 комплект |
| Чувствительный элемент для исполнения ТТЭО-Ш | 1 комплект |
| Г ибкий чувствительный элемент для исполнения ТТЭО-Г | 1 комплект |
| Шкаф с оптической кабельной муфтой | 1 шт.* |
| Руководство по эксплуатации РЭ 422740-009-69571383-2014 | 1 шт. |
| Методика поверки МП 2203-0293-2015 | 1 шт. |
| Паспорт-формуляр 422740-009-69571383-2014 ПС | 1 шт. |
| Примечание: *В соответствии с договором поставки. |
Поверка
осуществляется по документу МП 2203-0293-2015 «Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО с цифровым выходом. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» в ноябре 2015 г.
Знак поверки, в виде оттиска поверительного клейма, наносится на свидетельство о поверке.
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).
Сведения о методах измерений
изложены в руководстве по эксплуатации РЭ 422740-009-69571383-2014.
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к трансформаторам тока электронным оптическим ТТЭО с цифровым выходом
ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 «Трансформаторы измерительные. Часть 8. Электронные трансформаторы тока».
ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия».
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 6681-001-69571383-2014 Технические условия «Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО с цифровым выходом».
63877-16: Методика поверки МП 2203-0293-2015Скачать940.6 Кб
