Универсальное решение задач телемеханики МИП-02

Энергетика и промышленность России, 9/2008

Для решения задач измерения, сбора, обработки и передачи информации, создания систем телемеханики и обмена технологической информацией (СОТИ) компания «РТСофт» предлагает собственную инновационную разработку – многофункциональный измерительный преобразователь МИП-02. МИП-02 зарегистрирован в государственном реестре средств измерений, 30596-05.

Преобразователи с прямым вводом МИП-02 характеризуются большой функциональностью, высокой точностью измерений, быстродействием, простотой построения систем сбора на их основе и удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к современным измерительным системам.

Многофункциональные измерительные преобразователи МИП-02 представляют собой микропроцессорные измерительные устройства с прямым вводом, которые подключаются непосредственно к измерительным цепям тока и напряжения и обеспечивают измерение всех параметров трехфазной электрической сети. Для связи с верхним уровнем все устройства имеют интерфейс 10/100 Мбит Ethernet, что позволяет легко организовать распределенную систему сбора данных в рамках всего предприятия на базе широко доступного сетевого оборудования. Благодаря возможности подключения спутниковой антенны (GPS или ГЛОНАСС), всем измерениям, включая телесигналы, присваивается метка времени с дискретностью 1 миллисекунда.

МИП-02 выполняют следующие основные функции:

• измерение параметров трехфазной сети;
• ввод дискретных сигналов телесигнализации (ТС);
• ввод нормализованных сигналов тока (±20 мА) и напряжения (±10 В);
• синхронизация внутренних часов от спутниковой антенны;
• присвоение измеренным параметрам меток времени с точностью 1 мс;
• подсчет активной, реактивной и полной мощности;
• регистрация аварийных событий (только для серии 40);
• контроль качества электроэнергии (только для серии 50);
• передача данных на верхний уровень по протоколу IEC 60870-5-104.

Благодаря высокому быстродействию, наличию высокоскоростного интерфейса и возможности передачи данных нескольким клиентам, МИП-02 могут использоваться одновременно для решения нескольких задач. Специальный интерфейс позволяет обновлять встроенное микропрограммное обеспечение устройства без отключения его от измерительных цепей.

Измерение параметров трехфазной сети

В состав МИП-02 входят быстродействующий многоканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровой сигнальный процессор (ЦСП). Оцифровка входных сигналов тока и напряжения от измерительных трансформаторов ведется с частотой 128 отсчетов за период (20 мс). ЦСП осуществляет фильтрацию полученных данных для выделения первой гармоники и вычисляет следующие параметры:

• действующее значение напряжения по каждой фазе;
• действующее значение силы тока по каждой фазе;
• частота напряжения по каждой фазе;
• угол между напряжением и током по каждой фазе (коэффициент мощности);
• фазовый угол напряжения каждой фазы относительно секундного импульса приемника системы GPS или ГЛОНАСС (при подключении спутникового приемника);
• линейные напряжения UAB, UBC, UCA;
• активная, реактивная и полная мощности по каждой фазе;
• суммарные мощности трехфазной сети;
• угол трехфазной нагрузки;
• напряжение нулевой последовательности U0;
• напряжение прямой последовательности U1;
• напряжение обратной последовательности U2;
• ток нулевой последовательности I0;
• ток прямой последовательности I1;
• ток обратной последовательности I2.

При конфигурировании МИП-02 можно задать схему включения («звезда» или «треугольник»), пороги чувствительности, частоту выдачи данных, период усреднения, параметры ввода телесигнализации, коэффициенты трансформаторов тока и напряжения и некоторые другие параметры, необходимые для «привязки» устройства к конкретному месту подключения. Наличие ввода телесигналов позволяет использовать МИП-02 как законченное устройство сбора данных нижнего уровня, собирающее полный объем информации с одного присоединения.

Все модификации МИП имеют диапазон рабочих температур от 5 до 55 ºС.

Варианты исполнений МИП-02

Различные модели и варианты исполнения МИП-02 ориентированы на решение разных задач и предназначены для разных условий применения.

МИП-02-1х

Модель предназначена для использования в системах WAMS (Wide Area Measuring System). Устройства устанавливаются в 19-дюймовую стойку и имеют высоту 1U. Все подключения (включая питание) производятся только на передней панели, что позволяет использовать двухсторонний монтаж. МИП-02-1х имеет четыре дискретных входа +24 В и два дискретных выхода. Существуют две версии устройства, рассчитанные на номинальный ток 1 А и 5 А.

Основная особенность МИП-02-1х состоит в возможности измерения параметров трехфазной сети на интервале от 0,02 до 1,0 с.

МИП-02-2х

Модель МИП-02-2х, как и все последующие модели, ориентирована на применение в системах телемеханики. Основная особенность – возможность дополнительного ввода 24 телесигналов (три группы по 8 телесигналов) с помощью внешних кроссовых устройств. В зависимости от типа кроссового модуля и настроек МИП, ТС могут быть 24 В или 220 В постоянного или переменного тока. Как и предыдущее устройство, МИП-02-2х устанавливается в стойку и имеет две модификации, рассчитанные на номинальный ток 1 А и 5 А.

Интервал измерения параметров электросети составляет от 0,2 до 2,0 с. При подключении спутниковой антенны телесигналам присваивается метка времени с точностью 1 мс. Имеется возможность технического учета электроэнергии.

МИП-02-3х

Устройство предназначено для установки на панель и имеет класс защиты IP54. Ввод 24 ТС уровня 24 В осуществляется без внешних кроссовых модулей. Имеется индикация состояния всех ТС. В остальном функциональность соответствует МИП-02-2х.

МИП-02-30.01

Это простой, компактный и недорогой вариант МИП-02-3х для установки на DIN-рельс или на монтажную панель. Устройство не имеет дискретного ввода и возможности синхронизации от спутниковой антенны. Начиная с этой модели, выбор номинального тока (1 А или 5 А) задается при конфигурировании МИП.

МИП-02-30.01 при невысокой цене имеет отличные метрологические характеристики и высокое быстродействие, что делает его очень привлекательным при построении измерительных систем.

МИП-02-30.02

Более дорогая модификация МИП-02-30.01 с возможностью синхронизации от спутниковой антенны.

МИП-02-4х

МИП-02-40 является развитием модели МИП-02-2х. Устройство рассчитано на два независимых ввода. Исключен канал измерения тока нулевого провода и увеличено количество ТС. Один ввод в моделях МИП-02-41 и МИП-02-42 рассчитан на измерение нормальных режимов работы с перегрузкой 20 %. Второй ввод предназначен для регистрации аварийных событий с 40-кратной перегрузкой по току с номинальными значениями тока 1 А или 5 А.

Вместе с кроссовыми модулями ввода ТС для МИП-02-4х могут использоваться модули ввода нормализованных сигналов тока ±5 мА, 0–20 мА и напряжения 0–10 В, ±10 В.

МИП-02-50

Двухвходовый вариант МИП (аналогичный МИП-02-40), в котором используется PC-совместимый компьютер серии PC-104. Устройство ориентировано на контроль качества электроэнергии.

МИП-02-50.01

Модификация МИП-02-5х на базе компьютера PC-104, рассчитанная на применение в системах WAMS, с расширенными функциями.

Функция телесигнализации

В зависимости от модели преобразователи МИП принимают телесигналы напряжения напрямую или через специальные кроссовые модули. Встроенные схемы приема телесигналов рассчитаны только на напряжение +24 В. Кроссовые модули выпускаются в двух видах, каждый из которых рассчитан на 8 ТС, соединяются с МИП при помощи шлейфа и постоянного и переменного напряжения 24 В и 220 В.

При конфигурировании можно задать следующие параметры:

• индивидуальные настройки для каждого канала дискретного ввода;
• интервал фильтрации (для подавления дребезга);
• постоянное или переменное напряжение (для ввода ТС ~220 В);
• контроль обрыва цепи (для переменного напряжения);
• условие регистрации переключений при изменении перепада напряжения (из 0 в 1, из 1 в 0, оба перехода).

При наличии связи со спутниковой антенной GPS или ГЛОНАСС каждому ТС присваивается метка времени с точностью 1 мс.

Счетчик электроэнергии

Функция технического учета электроэнергии реализована в МИП-02 серий 20, 30, 40 и 50. При конфигурировании можно задать коэффициенты трансформации, интервал измерения и другие параметры. При получении метки времени от сервера или от спутниковой антенны МИП ведет архив передачи электроэнергии в двух направлениях, с привязкой каждой записи к астрономическому времени.

Регистрация аварийных событий (РАС)

Функции РАС реализованы для МИП серий 40 и 50. Эти МИП имеют два ввода, один из которых рассчитан на стандартные напряжения и ток (100 В, 1 А или 5 А), второй предназначен для ввода сигналов с перегрузками.

При регистрации аварийных событий возможен запуск как по внешним дискретным сигналам, так и по задаваемым условиям.

Ввод нормализованных сигналов

Для МИП серии 40 и 50 вместо кроссовых модулей ввода ТС можно подключить кроссовые модули ввода 8 аналоговых нормализованных сигналов (сигналы тока 5 мА, 0–20 мА, сигналы напряжения 0–10 В, 10 В).

Метрологические характеристики

Все модели МИП-02 при измерении параметров трехфазной электрической сети имеют следующие метрологические характеристики:

Диапазон изменения напряжения	6–120 В;
Предел допускаемой основной погрешности напряжения	±0,15 %
Диапазон изменения силы тока	0,01–1,2 А или 0,05–6 А
Предел допускаемой основной погрешности изменения силы тока	±0,2 %
Предел допускаемой основной погрешности измерения активной мощности	±0,2 %
Предел допускаемой основной погрешности измерения полной мощности	±0,2 %
Абсолютная погрешность измерения частоты (при наличии GPS)	±0,001 Гц
Абсолютная погрешность измерения фазового угла (фазы)	±0,1º
Точность измерения электроэнергии	соответствует 0,2 S
Предел основной приведенной погрешности измерения нормализованных сигналов силы тока (±5 мА и 0–20 мА) и напряжения (0–10 В и ±10 В)	±0,12 %

Практическое применение систем СОТИ на базе МИП

Системы СОТИ/ССПИ на базе многофункциональных измерительных преобразователей МИП, разработанные и внедренные специалистами «РТСофт», успешно действуют и получили высокую оценку своей функциональности на объектах ОАО «ОГК-1», ОАО «ОГК-2», ОАО «ОГК-6», ОАО «ТГК-12» и других.