Home Статьи Телемеханика Телемеханика с прямым вводом (измерительные входа типа АС)
Телемеханика с прямым вводом (измерительные входа типа АС) PDF Печать
Статьи
05.01.2009 16:21
Черницкий В.Н. - Elkomtech S.A.

    В настоящее время на рынке оборудования телемеханики предлагается большой спектр устройств и комплексов, позволяющих решать задачи телемеханизации энергетических объектов на разных уровнях иерархии. В данном материале содержится общая информация о телемеханике, обладающей измерительными входами АС. Прежде чем приступить к изложению, приведу некоторые определения и сокращения, которые будут использоваться в дальнейшем тексте:

  1. ТТ - измерительный трансформатор тока;
  2. ТН - измерительный трансформатор напряжения;
  3. ИП - измерительный преобразователь постоянного тока;
  4. АС - переменный ток;
  5. DC - постоянный ток;
  6. Измерительный тракт - совокупность элементов, участвующих в измерении параметра;
  7. АЦП - аналогово-цифровой преобразователь;
  8. ТИТ - ТелеИзмерения Текущие;
  9. КП - устройство телемеханики контролируемого пункта или RTU.

Классическая схема измерения текущих параметров электрической сети.

    Несколько слов о классической схеме измерения, для того, чтобы при сопоставлениях можно было ссылаться на данный раздел.
    Измерительный тракт (классика), в общем случае, состоит из следующих элементов:

- для ТИТ напряжения - ТН, ИП напряжения, АЦП устройства КП;
- для ТИТ тока - ТТ, ИП тока, АЦП устройства КП;
- для ТИТ мощности - ТТ и ТН, ИП мощности, АЦП устройства КП.

    На уровне электрических сигналов в измерительном тракте происходят следующие процессы:
    - ТН и ТТ понижают величину электрических параметров сети согласно номинальному коэффициенту трансформации. При этом номинальное значение напряжения на вторичной обмотке ТН составляет 100В или 57,7В, для ТТ - 1А или 5А. Вторичные цепи ТТ и ТН подключаются к различным видам ИП;
    - ИП, в самом простейшем случае, является элементом, преобразующим переменный ток в сигнал постоянного тока, пропорциональный входному сигналу. Иными словами, происходит преобразование АС в DC. Стандарт DC определяется модификацией ИП и составляет 0..5мА, -5..0..5мА и т.д.;
    - сигнал постоянного тока подводится к АЦП устройства КП и далее преобразуется в цифровой код;
    - цифровое значение параметра передается КП на диспетчерский пункт и затем происходит умножение полученного значения на масштабный коэффициент, с целью представления параметра в абсолютных величинах (А, кВ, Ватт, МВатт и т.п.)

Поверка измерений

    В условиях эксплуатации подобной схемы измерения, выполняют периодическую поверку ИП в метрологических лабораториях, АЦП при регламентных работах в устройстве КП, нормативный срок проверки ТТ - раз в два года.

Погрешность

    На класс точности всего тракта (или погрешность всего тракта) измерения будут влиять три составляющие - это класс точности ТТ (0,5), ИП (0,45) и АЦП (1,5).

Нагрузка вторичных цепей ТТ и ТН.

    На многих подстанциях вторичные цепи ТТ и ТН сильно перегружены ввиду того, что подключено много различных приборов. Для получения измерений типа I,U,P/Q требуются соответствующее количество ИП.

    Для примера, рассмотрим схему распредустройства с двойной системой шин. Для замера параметров режима отходящей линии необходимо три ИП - для тока, линейного напряжения и перетоков. Если таких линий 10, то цепи напряжения от ТН должны быть 10 раз скроссированы между ИП U и ИП P/Q. Таким образом, чем больше присоединений тем, больше нагрузка во вторичных цепях шинных ТН при отсутствии линейных ТН. Почти аналогично можно рассуждать в отношении токовых цепей.

Схема измерения текущих параметров электрической сети с использованием телемеханики, оснащенной входами типа АС (прямой ввод).

    Измерительный тракт с прямым вводом состоит из следующих элементов:

    для ТИТ напряжения - ТН, нормирующий трансформатор напряжения, АЦП устройства КП

схема

    Нормирующий трансформатор U согласует уровень сигнала с входом АЦП. Адаптация к входному напряжению 100В или 57,7В осуществляется с помощью перемычки. АЦП преобразует мгновенные значения входного синусоидального сигнала в цифровой код. Затем процессор платы измерения рассчитывает действующее значение по следующей формуле:

формула

    для ТИТ тока - ТТ, разделительный трансформатор, нормирующий трансформатор по току, АЦП устройства КП

схема
    Разделительный трансформатор предназначен для исключения возможности случайного разрыва вторичных цепей ТТ при обслуживании устройства телемеханики. Представляет из себя кольцевой ферритовый сердечник с небольшим количеством витков на первичной и вторичной обмотках. Размыкание вторичной обмотки этого трансформатора не вызывает опасных перенапряжений, и такой режим может быть длительным, при подключенной первичной обмотке к действующему ТТ. Разделительный трансформатор является выносным, так как не установлен внутри шкафа КП. Монтируется либо рядом - на панели телемеханики, либо в другом удобном месте. Разделительный трансформатор имеет два варианта исполнения - 1А или 5А.

    Нормирующий трансформатор I согласует уровень сигнала с входом АЦП. Адаптация к номиналу тока 1А или 5А осуществляется с помощью перемычки. АЦП преобразует мгновенные значения входного синусоидального сигнала в цифровой код. Затем процессор платы измерения рассчитывает действующее значение по следующей формуле:

формула

    для ТИТ мощности - P и Q рассчитываются по соответствующим мгновенным значениям U и I.

    Расчет мощности предусматривает два варианта измерения:

- схема Арона (для сетей с изолированной нейтралью),
- трехфазная схема измерения (для сетей с глухозаземленной нейтралью >=110кВ).

    Схема Арона предполагает наличие двух линейных напряжений (например, АВ и СВ) и двух линейных токов Ia и Iс.
    Трехфазная схема измерения предполагает наличие трех фазных напряжений и трех фазных токов. Формулы расчета мощности выглядят следующим образом:

формула, формула

 Примечание: Если к устройству подведены три фазных напряжения, то вычисляются любые линейные напряжения АВ, ВС, СА.

    Таким образом, к телемеханике, оснащенной входами АС, подводятся только вторичные цепи напряжения и тока, причем на входе АЦП присутствует синусоидальный сигнал.
    Такой метод позволяет точно измерять также искаженные процессы (несинусоидальные - наличие гармоник).

схемасхема

Поверка измерений

    Поверка тракта измерения требует другой методики по сравнению с классикой. Смысл заключается в том, что с помощью аппаратуры, используемой службами РЗА (устройства проверки защит), последовательно подавать на входа АС токи или напряжения в зависимости от типа входа и считывать измеренные показания. Способ считывания зависит от конкретного исполнения устройства КП - это может быть тестер, дисплей на корпусе устройства или что-то другое. Для удобства подключения независимого источника поверки измерительного тракта к входам АС целесообразно устанавливать на панели телемеханики испытательные блоки.

Погрешность

    По сравнению с классикой в измерительном тракте отсутствует элемент - ИП. Все звенья тракта, кроме АЦП являются пассивными, поэтому необходимо учесть погрешность только нормирующего трансформатора, которая, в свою очередь, состоит из двух частей - амплитудная и фазовая погрешности. Первая минимизируется путем задания точного коэффициента трансформации (до сотых долей), вторая компенсируется программным способом.

    Очевидно, что точность расчетных параметров P, Q будет несколько хуже. В общем случае, для 10-битового измерения класс точности:

- по входу АС составляет меньше 0,5;
- для вычисляемой величины меньше 1.

Нагрузка вторичных цепей ТТ и ТН.

    При использовании сосредоточенной телемеханики с прямым вводом нагрузка во вторичных цепях ТТ и ТН будет ниже. Для примера можно еще раз рассмотреть двойную систему шин с двумя шинными ТН.

    Для того, чтобы получить все параметры режима по отходящим линиям (I,U,P,Q) необходимо подвести к устройству фазные напряжения от двух ТН и по три фазных тока от каждой линии.

Условные измерения в станции телемеханики Ex-MST

    Условным измерением может быть любое измерение, если оно связано с каким-либо дискретным сигналом (ТС). Например, ток линии электропередачи:

а) рассчитывается и передаётся в канал связи, если выключатель ЛЭП - включен;
б) не рассчитывается и не передаётся в канал связи, если выключатель ЛЭП - отключен.

    Таким образом, измерение тока является условным. Применение условных измерений объясняется следующими соображениями:

- разгрузка канала связи от передачи пустой информации при низких скоростях обмена,
- необходимость использования разных измерительных входов АС при изменении конфигурации электрической сети.

    Рассмотрим реализацию условных измерений, на двух наиболее часто встречающихся схемах сети.

схема

    При составлении баланса мощности в точке А, необходимо измерить мощность всех присоединений узла. Что касается ЛЭП, измерить соответствующие перетоки мощности не составляет труда. Отбор мощности силовым трансформатором можно определить, используя условные измерения.

Прямой метод измерения

    В устройство MST вводятся от измерительных трансформаторов цепи напряжения и тока линий, а также токовые цепи обмотки ВН силового трансформатора. Кроме того, для телесигнализации положения выключателей, подведены соответствующие контакты В1 и В2. Необходимо лишь программно указать логику измерения мощности трансформатора по стороне ВН:

- P= f (I тр-ра, Uтн2 ), при этом f - функция, если В1 отключен, использовать входа напряжения от ЛЭП 2;
- P= f ( I тр-ра, Uтн1), если В2 отключен, использовать входа напряжения от ЛЭП 1.

схема

    Если распредустройство имеет шинные трансформаторы напряжения и не фиксированные присоединения, которые переводятся на любую секцию, то прямой метод предполагает ввод напряжений от двух шинных ТН, тока линии и контактов-повторителей положения шинных разъединителей.
    Далее описываются условия измерения:

- если Р1 замкнут, использовать для расчета мощности входа напряжения ТН1,
- если Р2 замкнут, использовать для расчета мощности входа напряжения ТН2.

Обновлено 10.01.2009 14:59
 
© 2017 telemex.info. Все права защищены.
Joomla! — свободное программное обеспечение, распространяемое по лицензии GNU/GPL.