Назначение
Устройства микропроцессорные серии ЭКРА ТН1000 (далее - устройства) предназначены для измерений цифровых сигналов по стандарту МЭК 61850-9-2 с последующим вычислением параметров переменного тока, активной и реактивной электрической энергии в соответствии с ГОСТ 31818.11-2012, ГОСТ 31819.22-2012 и ГОСТ 31819.23-2012, активной и реактивной электрической мощности, показателей качества электрической энергии (далее ПКЭ) в соответствии с ГОСТ 30804.4.30, ГОСТ 32144-2013, ГОСТ 30804.4.7-2013, ГОСТ Р 8.655-2009, ГОСТ 330732014, ГОСТ Р 51317.4.15, а также для измерений времени в шкале времени UTC (SU).
Описание
Принцип действия устройств заключается в обработке сигналов силы и напряжения переменного тока, поступающих в цифровом виде, с последующим вычислением параметров и передачей полученных значений по цифровым интерфейсам RS-485, Ethernet.
Устройства поддерживают следующие протоколы связи для интеграции в локальную сеть: Modbus RTU/TCP, МЭК 60870-5-104, МЭК 61850-8-1, МЭК 61850-9-2.
Устройства поддерживают синхронизацию времени по протоколам SNTP, 1PPS, PTPv2. В соответствии с выбранным типом интерфейса и протокола обмена обеспечивается программная поддержка синхронизации времени внутренних часов устройства. Синхронизация осуществляется по каждому компоненту ЭКРА ТН1000 отдельно.
Конструктивно устройства выполняются в виде блочного каркаса.
В состав устройства входят:
- сенсорная панель;
- блок сервера SCADA;
- модуль с функцией релейной защиты и автоматики (далее - РЗА) и функцией контроллера присоединения (далее - КП);
- устройства измерительные многофункциональные ESM (Рег. № 66884-17, далее -счетчики), в количестве до 4 штук;
- модули индикации ЭНМИ-5 в количестве до 4 штук.
Для отображения показаний счетчиков используются модули индикации. На один счетчик предназначен один модуль индикации. Возможен демонтаж каждого счетчика по отдельности без модуля индикации с целью замены. Для осуществления поверки устройства (и счетчиков в отдельности) предусмотрены импульсные и оптические выходы.
Устройства обеспечивают:
- функции релейной защиты и автоматики/функции контроллера присоединения;
- технологические функции;
- общесистемные функции;
- функции автоматизированной системы управления;
- функцию измерения электрических параметров сети переменного тока, которая осуществляет измерение текущих электрических параметров присоединения и технологического оборудования с использованием цифровых сигналов.
Устройства поставляются в составе серверного шкафа и предназначены для применения на электрических станциях и подстанциях. Могут применяться в качестве:
- счетчиков электрической энергии для учета активной энергии в соответствии с требованиями, установленными в ГОСТ 31819.22-2012, по классам точности 0,2S или 0,5S, учета реактивной энергии в соответствии с требованиями, установленными в ГОСТ 31819.23-2012 по классам точности 0,5 или 1 в прямом и обратном направлениях;
- средств измерений ПКЭ в соответствии с ГОСТ 30804.4.30-2013, ГОСТ 30804.4.7-2013.
Структурная схема централизованного интеллектуального электронного устройства максимального исполнения представлена на рисунке 1.
ЭКРА ТН1000 - 37 17 - 06 01 УХЛ 4
Категория размещения по ГОСТ 15150-69
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69
Исполнение: 01
Исполнение по составу функций:
06 - централизованное интеллектуальное электронное устройство (ЦИЭУ)
Конструктивное исполнение: панельный компьютер
Функциональное назначение:
7 - промышленный компьютер
Порядковый номер разработки (серия)
ПАО «Транснефть»
ООО НПП «ЭКРА» - предприятие-изготовитель
Общий вид устройств с обозначением мест пломбирования от несанкционированного доступа и нанесения знака поверки представлен на рисунке 2 (для одного счетчика). Пломбирование остальных счетчиков аналогично представленному на рисунке 2 с учетом количества счетчиков.
Схема пломбирования от несанкционированного доступа
Программное обеспечение
Место нанесения знака поверки
В ЭКРА ТН1000 используется программное обеспечение (ПО) входящих в его состав счетчиков ESM.
Встроенное ПО реализует следующие базовые функции счетчиков: прием данных по протоколу в соответствии со стандартом МЭК 61850-9-2 и обработка результатов измерений. Встроенное ПО является метрологически значимым.
Идентификационные данные встроенного ПО приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО счетчиков
Идентификационные данные (признаки) | Значение |
Идентификационное наименование ПО | ESM. SVMeter.mhx |
Номер версии (идентификационный номер ПО), не ниже | 1.0.0.0 |
Цифровой идентификатор ПО | - |
ПО защищены от несанкционированного доступа и внесения изменений.
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Для настройки модулей счетчиков и считывания результатов измерений предназначено ПО «ES конфигуратор». Данное ПО не является метрологически значимым.
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики устройств представлены в таблицах 2 - 7 и определяются имеющимися в их составе измерительными устройствами (счетчиками).
Номинальные значения измеряемых входных сигналов тока и напряжения должны соответствовать первичным значениям и определяться потоком данных SV согласно стандарту МЭК 61850-9-2.
Номинальное значение напряжения переменного тока, иНОМ, В 100
Номинальное значение силы переменного тока, /ном, А 1; 5
Номинальное значение частоты переменного тока, ./ном, Гц 50
Диапазон дополнительного программируемого масштабного коэффициента для номинальных значений силы и напряжения электрического тока: от 0,01 до 106.
Поддерживаемые потоки данных SV80 (80 выборок за период промышленной частоты, частота дискретизации 4000 Гц), SV256 (256 выборок за период промышленной частоты, частота дискретизации 12800 Гц), SV320 (320 выборок за период промышленной частоты, частота дискретизации 16000 Гц).
Таблица 2 - Основные метрологические характеристики устройств
Измеряемый параметр | Диапазон измерений (значение) | Пределы допускаемой основной погрешности (абсолютной Д1), относительной 5, %, приведенной у2), %) |
Параметры электрической энергии |
Активная фазная (трехфазная) энергия WP, активная трехфазная энергия основной частоты ЖР(1), активная энергия прямой последовательности WP1, кВт ч | от 0,01/ном до 2,0/ном; от 0,2- Цном до 2,0- Цном | ±0,4 (5) для 0,01/ном < / < 0,05/ном; 0,8 <|^р|< 17) ±0,2 (5) для 0,05/ном < / < 2,0/ном; 0,8 <|^р|< 17) ±0,5 (5) для 0,02/ном < / < 0,1/ном; 0,5 <|^р|< 0,87) ±0,3 (5) для 0,1/ном < / < 2,0/ном; 0,5 <|Кр|< 0,87) ±0,5 (5) для 0,1/ном < / < 2,0/ном; 0,25 <|Кр|< 0,57) |
Реактивная фазная (трехфазная) энергия Wq, реактивная трехфазная энергия основной частоты Wq(1), реактивная энергия прямой последовательности Wq1, кварч | от 0,02/ном до 2,07ном; от 0,2- Цном до 2,0- Цном | ±0,8 (5) для 0,02/ном < / < 0,05/ном; 0,8 <|sin ф|< 1 ±0,5 (5) для 0,05/ном < / < 2,0/ном; 0,8 <lsin ф|< 1 ±0,8 (5) для 0,05/ном < / < 0,1/ном; 0,5 <lsin ф|< 0,8 ±0,5 (5) для 0,1/ном < / < 2,0/ном; 0,5 <lsin ф|< 0,8 ±0,8 (5) для 0,1/ном < / < 2,0/ном; 0,25 <lsin ф|< 0,5 |
Измеряемый параметр | Диапазон измерений (значение) | Пределы допускаемой основной погрешности (абсолютной Д1), относительной 5, %, приведенной у2), %) |
Параметры напряжения и силы переменного тока |
Среднеквадратическое значение фазного (линейного) напряжения U, В3) | от 0,1-Uhgm до 2,0-Uhgm | ±(0,1 + 0,01-|Uhgm/U - 1|) (5) |
Среднеквадратическое значение напряжения прямой последовательности U1, В | от 0,1-Uhgm до 2,0-Uhgm | ±(0,1 + 0,01-|Uhgm/U - 1|) (5) |
Среднеквадратическое значение напряжения обратной U2, нулевой U0 последовательности, В | от 0 до 2,0-Uhgm | ±0,1 (y) |
Положительное отклонение фазного (линейного) напряжения 5U(+), % | от 0 до 100 | ±0,1 (А) |
Отрицательное отклонение фазного (линейного) напряжения 5U(-), % | от 0 до 90 | ±0,1 (А) |
Установившееся отклонение фазного (линейного) напряжения 5Uy, % | от -90 до +100 | ±0,1 (А) |
Среднеквадратическое значение n-ой гармонической составляющей фазного (линейного) напряжения U(n)4) (n = от 2 до 50), В | от 0 до Uhgm | ±0,0005-Uhgm (А) для U(n) < 0,01- Uhgm ±5 (5) для U(n) > 0,01- Uhgm |
Коэффициент n-ой гармонической составляющей фазного (линейного) напряжения КщП) (n = от 2 до 50), % | от 0 до 100 | ±0,05 (А) для Ku(n) < 1 % ±5 (5) для Ku(n) > 1 % |
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения Ки, % | от 0 до 100 | ±0,05 (А) для Ки < 1 % ±5 (5) для Ки > 1 % |
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К2и, % | от 0 до 20 | ±0,15 (А) |
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К0и, % | от 0 до 20 | ±0,15 (А) |
Измеряемый параметр | Диапазон измерений (значение) | Пределы допускаемой основной погрешности (абсолютной Д1), относительной 5, %, приведенной y2), %) |
Среднеквадратическое значение m-ой интергармонической составляющей фазного (линейного) напряжения Uisg(m) (m = от 0,5 до 49,5), В | от 0 до 0,15-Uhgm | ±0,005-Uhgm (А) для UiSg(m) < 0,01- Uhgm ±5 (5) для UiSg(m) > 0,01- Uhgm |
Угол фазового сдвига между фазными напряжениями основной частоты фи, градус | от -180 до +180 | ±0,1 (А) |
Частота переменного тока /, Гц | от 42,5 до 57,5 | ±0,01 (А) |
Отклонение частоты А/, Гц | от -7,5 до +7,5 | ±0,01 (А) |
Среднеквадратическое значение силы переменного тока I, А5) | от 0,01-Ihgm до 2,0-Ihgm | ±(0,1 + 0,005 -|Ihgm/I - 1|) (5) |
Среднеквадратическое значение силы переменного тока прямой последовательности I1 основной частоты, А | от 0,01-Ihgm до 2,0-Ihgm | ±(0,1 + 0,005 -|Ihgm/I - 1|) (5) |
Среднеквадратическое значение силы переменного тока обратной I2, нулевой I0 последовательности основной частоты, А | от 0 до 2,0-Ihgm | ±0,1 (y) |
Среднеквадратическое значение n-ой гармонической составляющей силы переменного тока I(n), А | от 0 до Ihgm | ±0,0005 Ihgm (А) для I(n) < 0,01-Ihgm ±5 (5) для I (n) > 0,01-Ihgm |
Коэффициент n-ой гармонической составляющей тока (пофазно) КкП), % | от 0 до 100 | ±0,05 (А) для К1(П) < 1 % ±5 (5) для Кад > 1 % |
Коэффициент искажения синусоидальности кривой тока К % | от 0 до 100 | ±0,05 (А) для К < 1 % ±5 (5) для К > 1 % |
Коэффициент несимметрии тока по обратной последовательности К21, % | от 0 до 20 | ±0,15 (А) |
Коэффициент несимметрии тока по нулевой последовательности К01, % | от 0 до 20 | ±0,15 (А) |
Измеряемый параметр | Диапазон измерений (значение) | Пределы допускаемой основной погрешности (абсолютной Д1), относительной 5, %, приведенной у2), %) |
Среднеквадратическое значение m-ой интергармонической составляющей фазного тока Iisg(m)(m = от 0,5 до 49,5), А | от 0 до 0,15/ном | ±0,005-/ном (Д) для /isg(m) < 0,017ноМ ±5 (5) для /isg(m) > 0,01/ноМ |
Угол фазового сдвига между фазными токами основной частоты ф1, градус | от -180 до +180 | ±0,1 (Д) для 0,1/ном < / < 2,0/ном ±0,5 (Д) для 0,01/ном < / < 0,1/ном |
Угол фазового сдвига между фазным напряжением и током основной частоты фш^), градус | от -180 до +180 | ±0,1 (Д) для 0,1/ном < / < 2,0/ном ±1 (Д) для 0,01/ном < / < 0,1/ном |
Угол фазового сдвига между фазным напряжением и током прямой фши, обратной фи212, нулевой фиою последовательности, градус | от -180 до +180 | ±1,5 (Д) для 0,1/ном < / < 2,0/ном ±5 (Д) для 0,01/ном < / < 0,1/ном |
Угол фазового сдвига между n-ми гармоническими составляющими фазного напряжения и тока фивд, градус | от -180 до +180 | ±5 (Д) |
Параметры провалов и перенапряжений, фликера |
Длительность провала напряжения Д^п, с | от 0,01 до 60 | ±0,01 (Д) |
Г лубина провала напряжения 5Ua, % | от 0 до 100 | ±0,2 (Д) |
Длительность прерывания напряжения Д^прер, с | от 0,02 до 60 | ±0,1 (Д) |
Длительность временного перенапряжения ДГпер, с | от 0,01 до 60 | ±0,01 (Д) |
Коэффициент временного перенапряжения Кпер, отн.ед. | от 1,0 до 2,0 | ±0,002 (Д) |
Кратковременная PSt и длительная PLt доза фликера, отн.ед. | от 0,2 до 10 | ±5 (5) |
Параметры электрической мощности |
Коэффициент мощности (пофазно и средний) KP, отн.ед. 6)’ 7) | от -1 до +1 | ±0,01 (Д) |
Измеряемый параметр | Диапазон измерений (значение) | Пределы допускаемой основной погрешности (абсолютной А1), относительной 5, %, приведенной у2), %) |
Активная фазная и трехфазная мощность P, активная фазная и трехфазная мощность основной частоты P(1), Вт | от 0,01/ном до 2,0/ном; от 0,2- Uhom до 2,0- Цном; 0,25 <Kp|< 17) | ±0,4 (5) для 0,01/ном < / < 0,05/ном; 0,8 <|Kp|< 17) ±0,2 (5) для 0,05/ном < / < 2,0/ном; 0,8 <|Kp|< 17) ±0,5 (5) для 0,02/ном < / < 0,1 ./ном; 0,5 <|Kp|< 0,87) ±0,3 (5) для 0,1/ном < / < 2,07ном; 0,5 <|Kp|< 0,87) ±0,5 (5) для 0,1/ном < / < 2,07ном; 0,25 <|Kp|< 0,57) |
Активная мощность прямой P1(1), нулевой Po(i), обратной P2(1) последовательности, Вт | от 0,01/ном до 2,0/ном; от 0,2- Uhom до 2,0- Uhom | ±0,5 (5) |
Активная фазная и трехфазная мощность n-ой гармонической составляющей P(n), Вт | от 0,01/ном до /ном; от 0,1- Uhom до Uhom; 0,5 <|Kp|< 17) | ±5,0 (5) |
Реактивная фазная и трехфазная мощность Q, реактивная фазная и трехфазная мощность основной частоты Q(1), вар | от 0,02/ном до 2,0-/ном; от 0,2- Uhom до 2,0- Uhom; 0,25 <|s/w ^|< 1 | ±0,8 (5) для 0,02/ном < / < 0,05/ном; 0,8 <|s/w ^|< 1 ±0,5 (5) для 0,05/ном < / < 2,0/ном; 0,8 <|s/w ^|< 1 ±0,8 (5) для 0,05/ном < / < 0,1/ном; 0,5 <|s/w ^|< 0,8 ±0,5 (5) для 0,1/ном < / < 2,0/ном; 0,5 <|s/w ^|< 0,8 ±0,8 (5) для 0,1/ном < / < 2,0/ном; 0,25 <|s/w ^|< 0,5 |
Реактивная мощность прямой Q1(1), нулевой Q0(1), обратной Q2(1) последовательности, вар | от 0,02/ном до 2,0-/ном; от 0,2- Uhom до 2,0- Uhom | ±0,8 (5) |
Реактивная фазная и трехфазная мощность n-ой гармонической составляющей Q(n), вар | от 0,01/ном до /ном; от 0,1- Uhom до Uhom; 0,5 <|s/w ^|< 1 | ±5,0 (5) |
Пределы допускаемой основной погрешности (абсолютной Д1), относительной 5, %, приведенной y2), %)
Диапазон измерений (значение)
Измеряемый параметр
Полная фазная и трехфазная мощность S, полная фазная и трехфазная мощность основной частоты S(1), В -А_
от 0,01-Ihgm до 2,0-Ihgm; от 0,2- Uhgm до 2,0- Uhgm
±0,5 (5)
Полная мощность прямой S1(1), нулевой S0(1), обратной S2(1) последовательности, В • А
от 0,01-Ihgm до 2,0-Ihgm; от 0,2- Uhgm до 2,0- Uhgm
±0,5 (5)
Полная фазная и трехфазная мощность n-ой гармонической составляющей S(n), В -А_
от 0,01-Ihgm до Ihgm; от 0,1- Uhgm до Uhgm
±5,0 (5)
Примечания
1) Единицы измерения абсолютной погрешности при измерении параметров должны соответствовать:
- при измерении напряжения переменного тока - В;
- при измерении силы переменного тока - А;
- при измерении частоты переменного тока - Гц;
- при измерении углов фазового сдвига - градус;
- при измерении длительности провалов и перенапряжений - с;
- при измерении отклонений и коэффициентов - %, отн.ед..
2) При расчете приведенной погрешности в качестве нормирующего значения принимается номинальное.
3) К среднеквадратическому значению напряжения относят среднеквадратическое значение напряжения основной частоты U(1), среднеквадратическое значение напряжения с учетом всех спектральных составляющих входного сигнала U, среднее значение среднеквадратического значения напряжения U^ (определяется путем расчета среднего арифметического среднеквадратических значений).
4) Дополнительно измеряется максимальное значение характеристики за период времени согласно ГОСТ 33073.
5) К среднеквадратическому значению силы переменного тока относят среднеквадратическое значение силы переменного тока основной частоты I(1), среднеквадратическое значение силы переменного тока с учетом всех спектральных составляющих входного сигнала I, среднее значение среднеквадратического значения силы переменного тока !ср (определяется путем расчета среднего арифметического среднеквадратических значений).
6) Кр = cos ф при синусоидальном сигнале.
_7) Коэффициент мощности КР = P/S._
Пределы допускаемой дополнительной погрешности при измерении параметров напряжения и силы переменного тока, параметров провалов и перенапряжений, фликера, параметров электрической мощности, вызванной изменением температуры окружающей среды на каждые 10 °С от нормальных условий, не превышают 0,5 пределов допускаемой основной погрешности измерений.
Таблица 4 - Средний температурный коэффициент в температурных поддиапазонах от 0 до плюс 40 °С при измерении активной электрической энергии прямого и обратного направлений
Значение силы переменного тока | Коэффициент cos ф (при индуктивной или емкостной нагрузке) | Средний температурный коэффициент при измерении активной электрической энергии, %/°С |
0,05/ном < / < 2,00/ном | 1 | ±0,03 |
0,10/ном < / < 2,00/ном | 0,5 | ±0,05 |
Таблица 5 - Средний температурный коэффициент в температурных поддиапазонах от 0 до плюс 40 °С при измерении реактивной электрической энергии прямого и обратного направлений_
Значение силы переменного тока | Коэффициент sin ф (при индуктивной или емкостной нагрузке) | Средний температурный коэффициент при измерении реактивной электрической энергии, %/°С |
0,05/ном < / < 2,00/ном | 1 | ±0,03 |
0,10/ном < / < 2,00/ном | 0,5 | ±0,05 |
Таблица 6 - Метрологические характеристики устройств при измерении в | ремени |
Наименование характеристики | Значение |
Ход внутренних часов при наличии внешней синхронизации по протоколам SNTP, 1PPS, PTPv2, мс | ±1 |
Ход внутренних часов при отсутствии внешней синхронизации, с/сутки | ±0,3 |
Таблица 7 - Технические характеристики устройств |
Наименование характеристики | Значение |
Номинальное напряжение питания постоянного тока, В | 220 |
Габаритные размеры (длинахвысотахширина), мм, не более: - со счетчиками в составе | 519x456,2x296 |
Масса, кг, не более: - со счетчиками в составе | 20,3 |
нормальные условия измерений: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность воздуха, %, не более | от +15 до +35 от 45 до 80 |
Рабочие условия измерений: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность воздуха при температуре окружающей среды +25 °С, %, не более | от 0 до +40 80 |
Средняя наработка на отказ, ч | 125000 |
Срок службы, лет, не менее | 30 |
Знак утверждения типа
наносится на заднюю панель устройств способом наклейки и на титульные листы руководства по эксплуатации и паспорта типографским способом.
Комплектность
Комплектность устройств представлена в таблице 7.
Таблица 7 - Комплектность устройств
Наименование | Обозначение | Количество |
Устройство микропроцессорное серии ЭКРА ТН1000 | - | 1 шт.1) |
Протокол приемо-сдаточных испытаний | - | 1 экз. |
Руководство по эксплуатации | ЭКРА.656131.024 РЭ | 1 экз. 2) |
Паспорт | - | 1 экз. |
Методика поверки | ИЦРМ-МП-142-18 | 1 экз. 2) |
ПО для наладки и эксплуатации и программная документация (руководство оператора) | - | 1 экз. 2) |
Примечания 1) типоисполнение в соответствии с заказом. 2) поставляется в один адрес (при первой поставке) и/или в соответствии с договором |
Поверка
осуществляется по документу ИЦРМ-МП-142-18 «Устройства микропроцессорные серии ЭКРА ТН1000. Методика поверки», утвержденному ООО «ИЦРМ» 22.11.2018 г.
Основные средства поверки:
- калибратор цифровых сигналов КЦ61850 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 66142-16);
- сервер синхронизации времени ССВ-1Г (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде 58301-14).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке и (или) на корпус устройств.
Сведения о методах измерений
отсутствуют.
Нормативные документы
ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия
ГОСТ 14014-91 Приборы и преобразователи измерительные цифровые напряжения, тока, сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний
ГОСТ 31818.11-2012 (IEC 62052-11:2003) Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний. Часть 11. Счетчики электрической энергии
ГОСТ 31819.22-2012 (IEC 62053-22:2003) Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 22. Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и 0,5S
ГОСТ 31819.23-2012 (IEC 62053-23:2003) Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Статические счетчики реактивной энергии
ГОСТ 30804.4.30-2013 (IEC 61000-4-30:2008) Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии
ГОСТ 30804.4.7-2013 (IEC 61000-4-7:2009) Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств
ГОСТ Р 8.655-2009 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Средства измерений показателей качества электрической энергии. общие технические требования
ГОСТ Р 51317.4.15-2012 (МЭК 61000-4-15:2010) Совместимость технических средств электромагнитная. Фликерметр. Функциональные и конструктивные требования
ЭКРА.656131.024 ТУ Устройства микропроцессорные серии ЭКРА ТН1000. Технические условия