Современные цифровые средства измерения: проблемы и перспективы

Page 1
background image

Page 2
background image

68

АНАЛИТИКА

СЕТИ  РОССИИ

68

к

а

ч

е

с

т

в

о

 э

л

е

к

т

р

о

э

н

е

р

г

и

и

качество электроэнергии

В

 

 

своём

 

развитии

 

элек

-

троизмерительные

 

при

-

боры

 

прошли

 

эволюцию

 

от

 

простых

 

амперме

-

тров

 

и

 

вольтметров

 

до

 

сложных

 

многофункциональных

 

прибо

-

ров

контролирующих

 

все

 

пара

-

метры

 

сети

 

и

 

нагрузки

На

 

сегод

-

няшний

 

день

 

в

 

эксплуатации

 

на

 

отечественном

 

рынке

 

находятся

 

два

 

основных

 

класса

 

исполнения

 

приборов

 — 

аналоговые

 (

стрелоч

-

ные

и

 

цифровые

.

У

 

стрелочных

 

приборов

 

до

-

вольно

 

долгая

 

и

 

давняя

 

история

Самый

 

первый

 

такой

 

прибор

 

был

 

изобретён

 

ещё

 

во

 

второй

 

поло

-

вине

 XIX 

века

Дойдя

 

до

 

наших

 

дней

такие

 

приборы

 

получили

 

широкое

 

распространение

 

в

 

пер

-

вую

 

очередь

 

благодаря

 

удобству

простоте

 

эксплуатации

 

и

 

устойчи

-

вости

 

к

 

внешним

 

воздействиям

.

Сейчас

 

классические

 

стре

-

лочные

 

приборы

 

стали

 

заменять

 

цифровыми

 

электроизмеритель

-

ными

 

приборами

которые

 

могут

 

измерять

 

до

 

нескольких

 

десят

-

ков

 

электрических

 

параметров

 

и

 

передают

 

их

 

по

 

линии

 

связи

 

по

 

стандартным

 

протоколам

 

на

 

различные

 

серверы

контрол

-

леры

 

и

 

диспетчерские

 

пункты

Цифровые

 

модели

 

имеют

 

ряд

 

существенных

 

преимуществ

Так

показания

 

цифрового

 

при

-

бора

 

характеризуются

 

высоким

 

уровнем

 

точности

 

и

 

чувствитель

-

ностью

широким

 

диапазоном

 

измерений

автоматическим

 

установлением

 

полярности

 

и

 

пре

-

делов

цифровым

 

представлени

-

ем

 

отсчёта

.

Стремительное

 

развитие

 

со

-

временной

 

микропроцессорной

 

техники

 

предоставило

 

возмож

-

ность

 

конструкторам

 

объединить

 

функции

 

контроля

 

и

 

измерения

 

в

 

едином

 

приборе

В

 

резуль

-

тате

 

чего

 

даже

 

самый

 

простой

 

цифровой

 

прибор

 

был

 

наделён

 

функциями

 

ввода

/

вывода

 

до

-

полнительных

 

сигналов

 

для

 

сбо

-

ра

 

всей

 

информации

 

с

 

электри

-

ческой

 

ячейки

Но

 

и

 

это

 

ещё

 

не

 

все

За

 

последние

 

несколько

 

лет

 

появились

 

приборы

которые

 

ста

-

ли

 

фундаментом

  «

умной

 

сети

» — 

smart grid. 

Таким

 

образом

мно

-

гофункциональность

 

цифровых

 

контрольно

-

измерительных

 

при

-

боров

 

вышла

 

на

 

новый

 

уровень

А

 

в

 

связи

 

с

 

необходимостью

 

за

-

мены

 

устаревших

 

стрелочных

 

приборов

 

на

 

первое

 

место

 

встал

 

вопрос

 

об

 

их

 

замене

 

на

 

цифро

-

вые

 

приборы

.

ЗАМЕНА

 

ПРИБОРОВ

ПРОБЛЕМЫ

 

И

 

СПОСОБЫ

 

ИХ

 

РЕШЕНИЯ

Как

 

же

 

выглядит

 

ситуация

 

се

-

годня

Наибольшее

 

количество

 

аналоговых

 

приборов

 

исполь

-

зуется

 

в

 

процессе

 

генерации

преобразования

 

и

 

передачи

 

электрической

 

энергии

Подавля

-

ющее

 

же

 

большинство

 

подстан

-

ций

 

энергетического

 

комплекса

 

РФ

 

построено

 

в

 70—80 

х

 

годах

 

прошлого

 

века

Измерительная

 

часть

 

их

 

оборудования

 

уком

-

плектована

 

преимущественно

 

стрелочными

 

измерительными

 

приборами

Модернизация

 

изме

-

рительного

 

оснащения

 

и

 

перевод

 

основной

 

массы

 

измеряемых

 

Современные 

цифровые средства 

измерения: проблемы и 

перспективы

В настоящее время контрольно-измерительные приборы являются необходи-
мой и неотъемлемой частью практически любого производства. Нет такой обла-
сти техники, в которой не использовались бы измерительные устройства. В дан-
ной статье мы рассмотрим нишу электрических измерений. В современном мире 
происходит постоянное их развитие и совершенствование.

 Анастасия ДЕНИСОВА,

 специалист по маркетингу, ОАО «Электроприбор»


Page 3
background image

69

 2 (23), 

март

апрель

, 2014

69

«

Дежурный

 

персонал

 

подстанции

 

и

 

специалисты

-

метрологи

 

отмеча

-

ют

 

удобство

 

в

 

работе

высокую

 

точность

положительно

 

отзываются

 

об

 

их

 

надёжности

 

и

 

функциональности

Один

 

многофункциональный

 

при

-

бор

 

ЩМ

120 

заменяет

 

собой

 

шесть

 

устройств

 — 

амперметр

вольтметр

ваттметр

варметр

частотомер

 

и

 

измерительный

 

преобразователь

 

си

-

стемы

 

телеизмерений

Большой

 

межповерочный

 

интервал

 

и

 

высокая

 

надёжность

 

приборов

 

позволяют

 

уменьшить

 

затраты

 

на

 

их

 

техническое

 

обслуживание

 

и

 

эксплуатацию

».

Из

 

отзыва

 

филиала

 

ОАО

 «

МРСК

 

Центра

 

и

 

Приволжья

» «

Мариэнерго

», 

г

Йошкар

-

Ола

.

параметров

 

в

 

цифровой

 

формат

 

на

 

таких

 

подстанциях

 

сопряжены

 

с

 

заметными

 

затратами

 

на

 

обслу

-

живание

  (

ремонт

ежегодная

 

по

-

верка

калибровка

содержание

 

обменного

 

фонда

 

и

 

т

д

.). 

Кроме

 

того

показания

 

приборов

 

не

 

дают

 

реальной

 

картины

 

оперативному

 

персоналу

.

Существует

 

много

 

подходов

 

к

 

по

-

вышению

 

наглядности

 

состояния

 

электросетей

 

и

 

изменению

 

описан

-

ной

 

ситуации

которые

 

условно

 

мож

-

но

 

разбить

 

на

 

две

 

большие

 

группы

каждая

 

из

 

которых

 

имеет

 

свои

 

пре

-

имущества

.

Первый

 

вариант

постепенная

 

замена

 

приборного

 

парка

прово

-

димая

 

в

 

рамках

 

плановых

 

ремонт

-

ных

 

работ

Это

 

вариант

когда

 

сни

-

мается

 

старый

 

стрелочный

 

прибор

 

(

вышедший

 

из

 

строя

 

или

 

отрабо

-

тавший

 

свой

 

срок

и

 

на

 

его

 

место

 

устанавливается

 

цифровой

 

прибор

 

со

 

стандартным

 

интерфейсом

Та

-

кой

 

способ

 

имеет

 

право

 

на

 

жизнь

 

в

 

тех

 

случаях

когда

 

всем

 

очевид

-

но

 

далеко

 

не

 

полное

 

соответствие

 

оснащённости

 

подстанций

 

совре

-

менным

 

требованиям

 

к

 

наглядно

-

сти

 

состояния

 

электросетей

 

и

 

в

 

то

 

же

 

время

 

не

 

выделяется

 

значимых

 

средств

 

на

 

их

 

переоснащение

Второй

 

вариант

чаще

 

прием

-

лем

 

в

 

условиях

 

проектирования

 

новых

 

объектов

 

или

 

кардинальной

 

реконструкции

 

старых

Его

 

суть

 

заключается

 

в

 

установке

 

одного

 

многофункционального

 

прибора

 

и

 

подключении

 

к

 

нему

 

ряда

 

ин

-

дикаторных

 

панелей

которые

 

в

 

удобном

 

для

 

заказчика

 

виде

 

будут

 

отображать

 

необходимые

 

величи

-

ны

.

Преимущества

 

таких

 

вариантов

 

модернизации

 

налицо

:

• 

повышается

 

точность

 

изме

-

рений

Стрелочные

 

щитовые

 

приборы

 

имеют

 

класс

 1,5 

и

 

не

 

предназначены

 

для

 

измерения

 

переменного

 

тока

 

в

 

начале

 

шка

-

лы

 (20—30% 

и

 

менее

). 

Цифро

-

вые

 

приборы

 

имеют

 

класс

 

точ

-

ности

 0,5, 

в

 

том

 

числе

 

в

 

начале

 

диапазона

 

измерения

;

• 

в

 

цифровых

 

приборах

 

полностью

 

сохранено

 

посадочное

 

место

 

и

 

способы

 

крепежа

 

стрелочных

 

приборов

что

 

исключает

 

необ

-

ходимость

 

слесарной

 

доработки

 

щитов

• 

новые

 

многофункциональные

 

преобразователи

 

и

 

приборы

 

име

-

ют

 

высокое

 

быстродействие

 — 

100 

мс

а

 

различные

 

каналы

 

коммуникации

 RS, Ethernet, USB, 

CAN 

делают

 

прибор

 

универсаль

-

ным

 

для

 

применения

 

в

 

области

 

телемеханики

;


Page 4
background image

70

СЕТИ РОССИИ

• 

в

 

случае

 

с

 

использованием

 

многофункционального

 

прибора

 

периодической

 

поверке

 

или

 

калибровке

 

подлежит

 

лишь

 

одно

 

изделие

 

раз

 

в

 6 

лет

 (!), 

инди

-

каторные

 

панели

 

не

 

являются

 

средствами

 

измерений

 (

СИ

).

Однако

 

для

 

действительного

 

ре

-

зультата

 

мало

 

просто

 

заменить

 

стре

-

лочные

 

приборы

 

на

 

цифровые

необ

-

ходимо

 

убедиться

что

 

выбранные

 

СИ

 

будут

 

без

 

затрат

 

интегрироваться

 

в

 

су

-

ществующую

 

систему

а

 

оснащение

 

метрологической

 

службы

 

позволит

 

проводить

 

регулярные

 

калибровки

В

 

большинстве

 

случаев

к

 

сожа

-

лению

во

 

главу

 

угла

 

ставится

 

закуп

-

ка

 

цифровых

 

приборов

и

  «

невиди

-

мая

» 

часть

 

вопросов

связанных

 

с

 

заменой

 

приборов

так

 

и

 

остаётся

 

без

 

внимания

Решение

 

этих

 

вопросов

 

одно

 — 

подготовка

 

системной

 

программы

 

по

 

обновлению

 

приборного

 

парка

в

 

котором

 

предусмотрены

 

все

  «

не

-

видимые

» 

вопросы

.

Наиболее

 

подходящим

 

вариан

-

том

 

в

 

этом

 

случае

 

будет

 

выбор

 

уни

-

версального

 

многофункционально

-

го

 

устройства

 

для

 

измерения

 

всех

 

основных

 

параметров

 

трёхфазной

 

трёх

или

 

четырёхпроводной

 

элек

-

трической

 

сети

В

 

подобных

 

многофункциональ

-

ных

 

устройствах

кроме

 

метрологи

-

ческих

 

функций

 

по

 

точному

 

измере

-

нию

 

данных

 

параметров

должны

 

быть

 

реализованы

 

следующие

 

ком

-

муникационные

 

функции

:

• 

дискретные

 

входы

 — 

для

 

осу

-

ществления

 

функций

 

телесигна

-

лизации

;

• 

дискретные

 

выходы

 — 

для

 

реше

-

ния

 

задач

 

по

 

телеуправлению

 

через

 

внешний

 

блок

 

по

 

интер

-

фейсу

 CAN;

• 

стандартные

 

типы

 

интерфейсов

 RS485 ModBus RTU — 

до

 

каналов

;

 Ethernet, 

пр

. 10Base-T 

ГОСТ

 

Р

 

МЭК

 60870-5-104-2004;

 CAN;

 USB 

2.0;

 

журнал

 

регистрации

 

собы

-

тий

;

 

возможность

 

изменения

 

ко

-

эффициентов

 

трансформа

-

ции

;

 

часы

 

реального

 

времени

 

(RTC), 

учёт

 

хронометриче

-

ских

 

данных

 (

текущее

 

время

дата

и

 

т

.

д

.

ПРАКТИКА

 

ПРИМЕНЕНИЯ

 

ЦИФРОВЫХ

 

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ

 

УСТРОЙСТВ

За

 

несколько

 

лет

 

многофункцио

-

нальные

 

средства

 

измерения

 

полу

-

чили

 

широкое

 

распространение

 

как

 

на

 

объектах

 

ОАО

  «

Холдинга

 

МРСК

» 

(

ОАО

  «

Россети

»), 

ОАО

  «

ФСК

 

ЕС

», 

так

 

и

 

у

 

ведущих

 

производителей

 

энерго

-

оборудования

.

В

 

качестве

 

примеров

 

можно

 

привести

 

несколько

 

предприятий

 — 

представителей

 

энергетической

 

от

-

расли

, — 

которые

 

проводят

 

работы

 

по

 

модернизации

 

сетей

 

системно

 

и

 

ставят

 

перед

 

собой

 

цель

 

не

 

про

-

сто

 

закупать

 

цифровые

 

приборы

а

 

именно

 

модернизацию

 

средств

 

из

-

мерений

 

и

 

оптимизацию

 

затрат

 

на

 

их

 

обслуживание

.

ОАО

 «

Сетевая

 

компания

», 

Татар

-

стан

имеет

 5-

летнюю

 

программу

 

модернизации

 

подстанций

ос

-

новными

 

целями

 

которой

 

являет

-

ся

 

перевод

 

в

 

цифровой

 

формат

 

всех

 

измерений

 

и

 

объединение

 

в

 

единую

 

сеть

 

более

 400 

подстан

-

ций

 

на

 

территории

 

республики

а

 

также

 

оптимизация

 

затрат

 

на

 

обслуживание

 

установленных

 

СИ

.

Результатом

 

реализации

 

этой

 

программы

 

в

 2010—2013 

гг

стало

 

объединение

 

в

 

сеть

 118 

подстан

-

ций

вывод

 

из

 

эксплуатации

 

более

 

10 000 

аналоговых

 

устройств

 

и

как

 

следствие

сокращение

 

затрат

 

на

 

обслуживание

 

в

 20 

раз

.

По

 

аналогичному

 

пути

 

пошло

 

подразделение

 

МРСК

 

Урала

 — 

ОАО

 «

Пермэнерго

» — 

после

 

изуче

-

ния

 

опыта

 

коллег

 

из

 

Татарстана

на

 

сегодняшний

 

день

 

оцифро

-

вано

 

уже

 

около

 30 

подстанций

Анализируя

 

положительный

 

опыт

 

системных

 

программ

 

по

 

обновле

-

нию

 

приборного

 

парка

становят

-

ся

 

очевидными

 

следующие

 

пре

-

имущества

• 

существенно

 

сокращается

 

ко

-

личество

 

измерительного

 

обо

-

рудования

что

 

приводит

 

к

 

повы

-

шению

 

надёжности

 

и

 

качества

 

системы

 

в

 

целом

 

и

как

 

след

-

ствие

к

 

сокращению

 

обменного

 

фонда

;

• 

такая

 

модернизация

 

подкрепле

-

на

 

типовым

 

проектным

 

реше

-

нием

;

• 

использование

 

однотипного

 

обо

-

рудования

 

позволит

 

облегчить

 

его

 

метрологическое

 

обслужива

-

ние

 

за

 

счёт

 

оснащения

 

им

 

лабо

-

раторий

В

 

последнее

 

десятилетие

 

в

 

на

-

шей

 

стране

 

вводятся

 

новые

 

стан

-

дарты

 

качества

 

электроэнергии

а

 

значит

к

 

современным

 

средствам

 

измерений

 

предъявляются

 

все

 

но

-

вые

 

требования

.

Продолжением

 

уже

 

существу

-

ющих

 

простых

 

цифровых

 

и

 

много

-

функциональных

 

приборов

 

ста

-

новятся

 

приборы

позволяющие

 

автоматически

 

контролировать

 

ос

-

новные

 

показатели

 

качества

 

элек

-

троэнергии

  (

ПКЭ

и

 

сопоставлять

 

их

 

с

 

нормативными

 

значениями

 — 

анализаторы

 

ПКЭ

Внедрение

 

системы

 

непрерыв

-

ного

 

мониторинга

 

ПКЭ

 — 

важное

 

условие

 

обеспечения

 

безопасности

 

не

 

только

 

для

 

электроэнергетики

 

России

но

 

и

 

для

 

личных

 

нужд

 

пред

-

приятий

 

и

 

организаций

заинтере

-

сованных

 

в

 

выявлении

 

источников

 

электромагнитных

 

помех

 

и

 

других

 

факторов

приводящих

 

к

 

нестабиль

-

ной

 

работе

 

электроустановок

 

и

 

по

-

вышению

 

расхода

 

электроэнергии

Ввиду

 

этого

 

актуальным

 

становится

 

вопрос

 

выбора

 

качественного

 

и

 

удобного

 

в

 

эксплуатации

 

прибора

позволяющего

 

контролировать

 

дан

-

ные

 

показатели

.

Необходимо

 

отметить

что

 

при

 

поиске

 

и

 

выборе

 

типового

 

много

-

функционального

 

устройства

 

для

 

модернизации

 

подстанций

 

следу

-

ет

 

обращать

 

внимание

 

не

 

только

 

на

 

уже

 

производимые

 

приборы

позволяющие

 

контролировать

 

па

-

раметры

 

качества

 

сети

но

 

и

 

на

 

производителей

гарантирующих

 

увеличение

 

функционала

 

такой

 

линейки

 

приборов

Отдавая

 

пред

-

почтение

 

заводам

-

разработчикам

 

и

 

производителям

 

средств

 

измере

-

ний

 

как

 

поставщикам

 

электроизме

-

рительного

 

оборудования

потре

-

бители

 

снижают

 

риски

 

получения

 

приборов

 

ненадлежащего

 

каче

-

ства

Кроме

 

того

такие

 

прямые

 

связи

  «

производитель

 — 

конечный

 

потребитель

» 

необходимы

 

обеим

 

сторонам

так

 

как

 

в

 

результате

 

со

-

вместной

 

работы

 

конечный

 

потре

-

битель

 

наряду

 

с

 

экономической

 

вы

-

годой

 

получает

 

именно

 

то

 

изделие

которое

 

действительно

 

решает

 

его

 

проблемы

и

 

может

 

использовать

 

завод

 

в

 

качестве

 

площадки

 

для

 

об

-

мена

 

опытом

.


Оригинал статьи: Современные цифровые средства измерения: проблемы и перспективы

Читать онлайн

В настоящее время контрольно-измерительные приборы являются необходимой и неотъемлемой частью практически любого производства. Нет такой области техники, в которой не использовались бы измерительные устройства. В данной статье мы рассмотрим нишу электрических измерений. В современном мире происходит постоянное их развитие и совершенствование.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 2(83), март-апрель 2024

Анализ нагрузочных режимов и регулировочной способности по напряжению распредсети при оптимизации секционирования на ее участках

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Диагностика и мониторинг
Яхин Ш.Р. Пигалин А.А. Галиев И.Ф. Маклецов А.М.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»