Устройство сбора и передачи данных АТ-860 на базе контроллеров MIC и MIRage

Ю.О. РЕЗНИК, С.Ю. СОЛОВЬЁВ, (ООО “АВИАТЭКС”),О.В. СЕРДЮКОВ, Р.В. НЕСТУЛЯ (ЗАО “МСТ”)

Устройство сбора и передачи данных АТ-860 на базе контроллеров MIC и MIRage: интегрированное решение для учета энергоресурсов и телемеханики

Настоящая публикация открывает серию статей, посвященных ПТК “ТопИнфо-АТ” – совместной разработке компаний “Авиатэкс” (г. Москва) и “Модульные Системы Торнадо” (ЗАО “МСТ”, г. Новосибирск). В статье рассматривается устрой-ство сбора и передачи данных (УСПД) АТ-860 – УСПД нового поколения, совмещающее функции традиционного концентрато-ра данных систем коммерческого учета и функции контролируемого пункта (КП) систем телемеханики. Приведены назначе-ние, область применения, состав, конструкция, основные технические характеристики, принципы функционирования, сведения о сертификации, результаты и перспективы внедрения.

The paper starts a series of articles dedicated to TopInfo-AT DCS – a common product of Aviatex (Moscow) and Modular Systems Tornado (Novosibirsk, Russia). It presents AT-860 – a new generation data acquisition and communication device combining the func-tions of a traditional data hub for custody transfer systems and a controlled point of telemechanics systems. Destination, application field, architecture, components, key performance attributes, operation prin ciples, certification data, application results and prospect are included.

 

Предпосылки создания и основные системные требования

Создание единого информационного пространства современного предприятия требует не только автоматизации финансово-хозяйственной, оперативной и производственной деятельности, но и интеграции всех компонентов информационной инфраструктуры во взаимодействующий комплекс дополняющих друг друга систем. В свя-зи с очередным этапом формирования оптового рынка [1, 2] и началом создания розничного рынка электроэнергии [3, 4] для предприятий различных отраслей промышленности в настоящее время задача оперативного управления энергозатратами, сочетающая учет потребления/отпуска энергоресурсов с функциями диспетчерского и автоматического управления [5], становится не просто одним из актуальных инструментов повышения эффективности, а насущной потребностью выживания предприятия.

Наряду с учетом электроэнергии все большую необходимость приобретает учет других видов энергии (тепла, газа, воды и т.д.). Наибольшая проработка нормативных требований к системам учета в силу исторических причин характерна для электроэнергетики, поэтому их можно рассматривать в качестве основных системных предпосылок для создания интегрированных систем учета энергоресурсов.

  • - надежность оборудования и программного обеспечения (должна быть положительная статистика использо-вания данных решений в ответственных приложениях);
  • - опыт, компетенция и статус компании-разработчика/поставщика (сложные комплексные системы не могут быть разработаны “на пустом месте”);
  • - совместимость со стандартными протоколами и распространенными устройствами (выбор данного решения не должен вынуждать конечных пользователей отказываться от принятых программно-аппаратных средств других произ-водителей);
  • - простота внедрения, обслуживания и модернизации (программные и аппаратные средства должны быть в максимальной степени ориентированы на удобство для пользователей на различных этапах жизненного цикла системы);
  • - возможность расширения функциональности системы путем включения в состав нового оборудования и ПО (должна быть возможна поддержка новых приборов учета).

Эти требования положены в основу разработки ПТК “ТопИнфо-АТ”. Комплекс является совместным проектом компаний “Авиатэкс” и ЗАО “Модульные Системы Торнадо”.

Компания “Авиатэкс” работает на рынке систем контроля и учета электрической энергии с 1997 г., выполняя проектирование, внедрение, сопровождение и модернизацию систем учета энергоресурсов на базе различных технических средств. Программное обеспечение “ТопСмарт” и “АльфаСмарт” для широко известного УСПД RTU-314 является раз-работкой ООО “Авиатэкс”.

Компания “Модульные Системы Торнадо” с 1992 г. занимается разработкой, производством и внедрением полномасштабных автоматизированных систем управления технологическими процессами для различных промышлен-ных объектов.

Соединение опыта компаний в областях их компетенции является залогом создания конкурентоспособного продукта – ПТК “ТопИнфо”, двумя основными компонентами которого являются УСПД АТ-860 и программное обес-печение “ТопИнфо”. В настоящей статье рассматривается УСПД АТ-860.

Назначение и область применения УСПД АТ-860

УСПД АТ-860 предназначено для сбора результатов измерений от счетчиков с цифровыми интерфейсами и им-пульсными выходами типа “сухой контакт”, сбора сигналов состояния объекта или средств измерений (телесигнали-зации), обработки результатов измерений, синхронизации времени в счетчиках электроэнергии, передающих ин-формацию в данное УСПД, а также выполнения функций КП телемеханики.

УСПД AT-860 является составной частью ПТК “ТопИнфо-АТ”, в свою очередь предназначенного для построе-ния автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета электрической энергии (АИИС КУЭ). УСПД AT-860 обладает переменным составом функциональных блоков, реализующих требуемые конфигурации каналов измерений и конкретные функции и задачи.

Функции УСПД AT-860:

  • - сбор результатов измерений от счетчиков электрической энергии с цифровыми интерфейсами и от счетчиков электрической энергии с телеметрическими импульсными выходами типа “сухой контакт”;
  • - обработка результатов измерений в соответствии с параметрированием УСПД;
  • - предоставление интерфейса доступа к собранной информации;
  • - синхронизация времени как в самом УСПД, так и в счетчиках электроэнергии, передающих информацию в данное УСПД;
  • - самодиагностика с фиксацией в журнале событий;
  • - ввод, вывод и обработка сигналов телемеханики.

УСПД может быть использовано на объектах энергетики, промышленных предприятиях, а также в других организациях, осуществляющих самостоятельные взаиморасчеты с поставщиками или потребителями электроэнергии.

Состав

УСПД АТ-860 является специализированным промконтроллером, в состав которого входят следующие техни-ческие средства:

  • - программируемый контроллер типа MIC или MIRage;
  • - источник (источники) вторичного электропитания;
  • - клеммное оборудование;

Таблица 1

Параметр (характеристика)Значение (описание) для варианта исполнения
Вариант 1Вариант 2Вариант 3
ОсобенностиУСПД для объектов среднего и большого масштаба с возможностью сбора информации о состоянии двухпозиционных объектов (телесигнализации) и информации о текущих значениях параметров (телеизмерений) в шкафном исполненииУСПД для объектов малого и среднего масштаба без поддержки функций телемеханики в компактном корпусеУСПД для объектов среднего и большого масштаба с возможностью сбора информации о состоянии двухпозиционных объектов (телесигнализации) в компактном корпусе
Тип контроллераMICMIRageMIC, MIRage
Модификации процессорного устройстваА, ВА, ВА, В
Расположение клеммного узлаВ отдельном отсеке корпусаКлеммный узел интегрирован в контроллерВ отдельном отсеке корпуса
Конструкция клеммного узлаБлоки полевого интерфейса (БПИ), устанавливаемые на DIN-рейкуКлеммный узел интегрирован в контроллерСпециализированный клеммный узел, расширяемый с помощью блоков полевого интерфейса
Количество портов RS-2321…151…41…15, 1…4
Количество портов RS-4850…160…30…16, 0…3
Возможность использования каналов дискретного ввода (телесигнализации)ЕстьНетЕсть, нет
Количество дискретных входов для подключения счетчиков с телеметрическими выходами типа “сухой контакт” и сигналов состояния объекта или средств измерений (каналов телесигнализации)До 100До 100
Возможность использования каналов аналогового ввода (телеизмерений)ЕстьНетНет
Количество каналов измерения постоянного напряжения (силы постоянного тока)До 32
Количество каналов измерения сигналов термопреобразователей сопротивленияДо 28
Масса, кг, не более15810
Габаритные размеры (ширина/высота/глубина), мм, не более380/600/200380/300/150400/300/250
  • - одно- или двухобъемный корпус.

Контроллер MIC имеет модульную конструкцию на основе крейта ASM3-MIC стандарта “Евромеханика” формата 3U, в которой установлены блок питания, процессорное устройство MIC-860, модули-носители MIC-CB субмодулей стан-дарта ModPack. Контроллер MIRage содержит процессорное устройство MIRage-CPU и модуль-носитель MIRage-CPU-Ext интерфейсных субмодулей.

Варианты исполнения УСПД АТ-860 приведены в табл. 1.

Процессорные устройства MIC-860 и MIRage-CPU выполнены на единых программно-технических средствах; харак-теристики модификаций процессорных устройств приведены в табл. 2.

Таблица 2

ХарактеристикиМодификация процессорного устройства
AB
ПроцессорXPC860TZP80, 32-разрядный, архитектура PowerPC
Внутренняя тактовая частота, МГц80
Внутренняя системная шинаCXC-bus, 16-разрядная асинхронная
Частота системной шины, МГц40
Объем энергонезависимой памяти SRAM с батарейным питанием, Мбайт1
Энергонезависимое питание SRAM и часов реального времениДо 7 суток
Объем оперативной памяти SDRAM, Мбайт1664
Объем постоянной памяти Flash, Мбайт3232

Субмодули обеспечивают построение требуемой конфигурации коммуникационных каналов, а также могут быть ис-пользованы для реализации каналов телемеханики непосредственно в УСПД. Перечень используемых субмодулей при веден в табл. 3.

Таблица 3

НаименованиеУсловное обозначениеКоличество каналов
Субмодули стандарта ModPack
Субмодуль интерфейса RS-485/RS-422/RS-232/RS-422PB-TPU8
Субмодуль интерфейса RS-485/RS-422PB-485T1
Субмодуль интерфейса RS-232PB-232T1
Субмодуль ввода аналоговых унифицированных сигналов с интегрирующим аналого-цифровым преобразователемPB-V35T8 дифференциальных
Субмодуль ввода аналоговых сигналов с быстрым аналого-цифровым преобразователемPB-VF8 дифференциальных
Субмодуль ввода аналоговых сигналов от датчиков термометров сопротивленийPB-PT100T7
Субмодуль ввода дискретных сигналов 24 ВPB-DIN3T20
Субмодуль вывода дискретных сигналов 24 ВPB-D016T16
Субмодули серии MIRage
Субмодуль интерфейса RS-485 для MIRage-CPUMirage-CPU-RS4851
Субмодуль интерфейса RS-232 для MIRage-CPUMirage-CPU-RS2321

Характеристики субмодулей аналогового ввода сигналов постоянного напряжения и тока приведены в табл. 4, харак-теристики каналов измерения сигналов термопреобразователей сопротивления на основе модуля MIRage-FPT – в табл. 5, характеристики субмодулей дискретного ввода – в табл. 6, характеристики субмодулей дискретного вывода – в табл. 7.

Таблица 4

Субмодули стандарта ModPackСигналыВходное (нагрузочное) сопротивлениеПределы допускаемой основной приведенной погрешности, %Температурный коэффи-циент для (0…70 С) / (–25…0 С), % / С
На входеНа выходе (количе-ство разрядов АЦП + знак)
PB-V35T(–5…5) В18 бит1 ГОм±0,10,003 / 0,01
(–25…25) мА
PB-V35T в комплекте с БПИ TFCUR(–25…25) мА200 Ом (внешнее сопротивле-ние на полевом интерфейсе)±0,15
(–50…50) мА
PB-VF(–10…10) В12 бит1 ГОм±0,150,003 / 0,004
(–50…50) мА±0,2
PB-PT100T(0…300) Ом19 бит±0,10,005 / 0,01
(0…600) Ом20 бит
(0…1200) Ом21 бит

Таблица 5

Тип номинальной статической характеристики термометра сопротивленияДиапазон измерений температуры, °СДиапазон входного сигнала субмодуля, ОмДискретность представления выходного сигнала, °СПределы допускаемой основной абсолютной погрешности, °СТемператур-ный коэффи-циент для (0…70 /°С)/(–25…0/°С),% /°С
50П–200…1000…3200,1±0,50,005/0,01
101…350±0,7
351…550±1,0
551…850±1,5
851…1100±1,8
100П–200…1000…3200,1±0,50,005/0,01
101…300±0,7
301…600±1,0
Pt50–200…00…3200,1±0,50,005/0,01
1…250±0,7
251…500±1,0
501…850±1,5
Pt100–200…1000…3200,1±0,50,005/0,01
101…300±0,7
301…600±1,0
50М–200…00…3200,1±0,40,005/0,01
1…200±0,6
100М–200…500…3200,1±0,40,005/0,01
51…200±0,6
–50…100±0,5
101…200±0,6
–50…150±0,5
151…200±0,6
–60…100±0,5
101…180±0,6
Cu50–50…1000…3200,1±0,50,005/0,01
101…200±0,6
Cu100–50…1500…3200,1±0,50,005/0,01
151…200±0,6
100Н–60…1000…3200,1±0,50,005/0,01
101…180±0,6

Таблица 6

Тип субмодуляДиапазон преобразованияГальваническое разделениеМощность, отбираемая от источника сигнала на один канал, не более
Лог. “0”Лог. “1”Между каналами модуляМежду входными и внутренними цепями
PB-DIN3T c БПИ TFDIN30…10 В16…30 В1000 В между группами каналов2500 В150 мВА
PB-DIN3T c БПИ TFIN2200…105 В ~0…110 В 115…280 В ~145…280 В 4000 В4000 В переменного тока частотой 50 Гц1,26 ВА

Таблица 7

Тип субмодуляДиапазон преобразованияКоммутируемая нагрузкаГальваническое разделение
Между каналами модуляМежду входными и внутренними цепями
PB-DO16T c БПИ TFDOUT2Лог. “0” – нормальное состояние контактов реле. Лог. “1” – инверсное нормальному состояние контактов релеМаксимальное коммутируемое напряжение 30 В, ток – 3 А1000 В между группами каналов2500 В
PB- DO16T c БПИ TFDOUT2RМаксимальное коммутируемое напряжение 250 В, переменный ток – 3 А, постоянный ток 0,5 А4000 В4000 В переменного тока частотой 50 Гц

Основные технические характеристики

Основные характеристики УСПД AT-860 приведены в табл. 8.

Для защиты измерительных данных и параметров УСПД AT-860 от несанкционированных изменений предусмотре-на механическая и программная защита. УСПД AT-860 осуществляет самодиагностику и фиксирует все случаи неис-правности в журнале событий, хранящемся в энергонезависимой памяти, в частности, автоматическое тестирование работоспособности производится при каждом включении питания.

УСПД AT-860 предназначено для эксплуатации в непрерывном режиме при температуре окружающего воздуха в диапазоне 0…+50 С и относительной влажности окружающего воздуха до 95 % при температуре 35 ?С без конденса-ции влаги на элементах конструкции. В специальном исполнении возможен расширенный диапазон рабочих тем-ператур от –40 до +70 С. Охлаждение УСПД осуществляется за счет естественной конвекции.

Поддерживаемые счетчики

УСПД AT-860 рассчитано на работу с многофункциональными микропроцессорными счетчиками электрической энергии с цифровыми интерфейсами и со счетчиками с телеметрическими импульсными выходами ти-па “сухой контакт”.

Таблица 8

ПараметрЗначение (описание)
Количество измерительных каналов УСПД АТ-860 учета приращений электропотребления (выработки) с возможностью ведения архиваДо 1024 (4x256)
Глубина архива измерительного канала УСПД АТ-860 учета приращений электропотребления (выработки)Не менее 35 суток хранения данных о 30-мин приращениях (не менее 1680 записей); задается при конфигурировании УСПД
Количество подключаемых счетчиков электрической энергии До 256 двунаправленных счетчиков активной и реактивной энергии
Период опроса счетчиков Альфа, ЕвроАльфа, АльфаПлюс, СЭТ-4ТМ.02, СЭТ-4ТМ.03, ПСЧ-4ТМ.05, Меркурий 230Не чаще 1 раза в мин
Период опроса УСПД AT-860Не реже 1 раза в месяц
Типы поддерживаемых интерфейсов опроса счетчиковRS-232, RS-422, RS-485
Количество портов RS-232, RS-422/RS-485 комплексаОпределяется количеством встроенных портов УСПД и количеством портов используемых преобразователей интерфейсов RS-232-Ethernet и преобразователей интерфейсов RS-422/485-Ethernet
Наличие порта Ethernet в УСПД АТ-860 Да
Наличие терминального порта RS-232 в УСПД АТ-860 Да
Количество цифровых счетчиков, подключаемых к одному порту RS-422/RS-485 комплексаДопускается до 31; рекомендуется не более 16 (определяется параметрами опроса счетчиков и географическими особенностями объекта)
Возможность использования модемов для опроса счетчиков по выделенным или коммутируемым линиям связиДа
Возможность использования модемов для опроса УСПД по выделенным или коммутируемым линиям связиДа
Возможность использования преобразователей интерфейсов RS-232/ 422/485-Ethernet для построения канала связи при опросе счетчиковДа
Максимальное удаление счетчиков с интерфейсом RS-485 от УСПД AT-8601200 м
Максимальное удаление счетчиков с телеметрическими выходами типа “сухой контакт” от УСПД AT-860500 м
Частота следования импульсовНе более 10 Гц
Минимальная длительность импульсаНе менее 25 мс
Амплитуда тока импульсов, принимаемых от счетчиков1…15 мА
Номинальное напряжение импульсных сигналов24 В
Дискретность привязки результатов измерений счетчиков ко времени1 с
Хранение данных при отключении питания УСПД АТ-860Не менее 3 лет
Время рестарта при повторном включении питания УСПД AT-860Не более 30 с
Синхронизация системного времениПо сигналам точного времени от УССВ на основе GPS-приемника либо по протоколу NTP через Internet или от локального NTP-сервера
Диапазон рабочих температур УСПД АТ-860От 0 до +50 С
Напряжение питания УСПД АТ-860 от сети переменного тока частотой 50±0,4 Гц220 В +10%-15% 
Средняя наработка на отказНе менее 80 000 ч
Срок службыНе менее 30 лет

Типы поддерживаемых счетчиков электрической энергии приведены в табл. 9.

Таблица 9

Тип счетчикаПроизводитель№ в государственном реестре СИСертификат соответствия
Альфа А1ООО “Эльстер Метроника” (г. Москва)14555-02РОСС RU.АЯ46.В62986
АльфаПлюсООО ”Эльстер Метроника” (г. Москва)14555-02РОСС RU.АЯ46.В62986
ЕвроАльфа А1300ООО “Эльстер Метроника” (г. Москва)16666-97РОСС RU.МЕ48.В00063
ЕвроАльфа А1600ООО “Эльстер Метроника” (г. Москва)16666-97РОСС RU.АЯ46.В62985
СЭТ-4ТМ.02ФГУП ”Нижегородский завод им. М.В. Фрунзе” (г. Нижний Новгород)20175-01РОСС RU.ME34.B08411
СЭТ-4ТМ.03ФГУП ”Нижегородский завод им. М.В. Фрунзе” (г. Нижний Новгород)27524-04РОСС RU.АЯ74.B07628
ПСЧ-4ТМ.05ФГУП ”Нижегородский завод им. М.В. Фрунзе” (г. Нижний Новгород)27779-04РОСС RU.АЯ74.B07776
Меркурий 230OOO ”Фирма Инкотекс” (г. Москва)23345-04POCC RU.АЯ74.В12696

Телеметрические выходы импульсных счетчиков должны обеспечивать следующие характеристики:

  • - в состоянии “замкнуто” сопротивление выходной цепи не более 100 Ом при амплитуде тока не менее 2,5 мА;
  • - в состоянии “разомкнуто” сопротивление выходной цепи не менее 5 кОм при остаточной амплитуде тока (при отсутствии сигнала) не более 1 мА;
  • - длительность импульсов не менее 25 мс при частоте следования не более 10 Гц.

Расчетная вероятность пропуска единичного импульса составляет не более 10–3 при частоте следования входных импульсов менее 10 Гц и скважности импульсов от 0,1 до 0,9.

Метрологические характеристики

Точность привязки показаний счетчиков ко времени – 1 с.

Относительная точность внутренних часов УСПД – 10–5.

Предел допускаемой относительной погрешности измерительных каналов по электрической энергии определяется классами точности применяемых счетчиков.

Предел допускаемого значения относительной погрешности счета импульсов – ±0,1 %.

Предел допускаемой относительной погрешности измерительных каналов для электрической энергии за сутки и за расчетный период в условиях эксплуатации (при подаче не менее 10 000 импульсов) – ±0,02 %.

Предел допускаемой дополнительной абсолютной погрешности по электроэнергии, получаемой за счет математиче-ской обработки измерительной информации, поступающей от счетчиков, составляет 1 единицу младшего разряда изме-ренного (учтенного) значения.

Предел допускаемой относительной погрешности по средней мощности для любого измерительного канала на ин-тервалах усреднения мощности, на которых не производилась корректировка времени, рассчитывается по следующим формулам:

– на основании значений мощности, полученных с импульсных выходов счетчика:

Image

где Imagep– предел допускаемой относительной погрешности по мощности; э– предел допускаемой относительной погрешности счетчика по электроэнергии; си– предел допускаемой относительной погрешности счета импульсов; P – величина измеренной средней мощности, выраженная в кВт (кВар); Image– единица младшего разряда измеренной средней мощности, выраженная в кВт (кВар);

– на основании значений счетчика по мощности, посчитанных в цифровом виде:

Image

 

Предел допускаемой дополнительной погрешности по средней мощности на интервале усреднения, на котором производилась корректировка времени, рассчитывается по формуле:Image

где – Imaget величина произведенной корректировки значения текущего времени в счетчике (в часах); tинт – величина интервала усреднения (в часах).

 

Предел допускаемой погрешности по времени в каждой точке учета – ±5 с (при наличии связи со счетчиком).

Пределы допускаемой относительной погрешности при измерении электроэнергии в измерительных каналах УСПД, получаемой за счет математической обработки и подсчета количества импульсов от счетчиков с телеметри-ческими выходами типа “сухой контакт” для учета электроэнергии за сутки и за расчетный период в условиях экс-плуатации (при подаче не менее 10 000 импульсов) составляют ±0,01 %.

Пределы допускаемой абсолютной погрешности при измерении электроэнергии, получаемой за счет математи-ческой обработки измерительной информации, поступающей от счетчиков, составляют ±1 единицу младшего раз-ряда измеренного значения.

Пределы допускаемой погрешности по измерительным каналам ввода в УСПД аналоговых сигналов телемеха-ники (погрешности каналов телеизмерений m и m) рассчитываются по формулам:

Image,

Image

где m – пределы допускаемой приведенной погрешности используемого субмодуля ввода аналогового сигнала или измерительного преобразователя; m– пределы допускаемой абсолютной погрешности используемого субмодуля ввода аналогового сигнала или измерительного преобразователя аналогового сигнала; – цена младшего разряда результата аналого-цифрового преобразования, выраженная в единицах измеряемой величины; xвx max, xвx min – максимальное и минимальное значения входного сигнала измерительного канала соответственно.

Показатели надежности

Показатели надежности УСПД AT-860 в целом определяются соответствующими показателями и количеством со-ставляющих технических средств устройства:

  • - средняя наработка на отказ – в соответствии с НД на комплектующие изделия;
  • - средний срок службы – 30 лет;
  • - среднее время восстановления работоспособного состояния после отключения (питания) или сбоя – не более 30 с;
  • - среднее время восстановления при отказе (заменой неисправного устройства) без учета времени, затрачивае-мого на прибытие ремонтного персонала, – не более 1 ч.

Принципы функционирования УСПД

Программное обеспечение УСПД

Программное обеспечение (ПО) УСПД АТ-860 состоит из системного и прикладного.

Системное ПО УСПД АТ-860 – многозадачная ОС РВ для встраиваемых приложений OS-9 компании Microware Systems. ОС OS-9 выполняет задачи в соответствии с приоритетами, обеспечивает гибкое взаимодействие между программными модулями, осуществляет динамическое распределение памяти, использует развитые средства меж-задачного взаимодействия и быстрые процедуры обслуживания прерываний с гарантированным временем реакции.

Прикладное ПО УСПД АТ-860 состоит из двух основных частей:

  • - ПО коммерческого и технического учета электроэнергии;
  • - ПО телемеханики.

Прикладное ПО реализовано в виде программных модулей, обеспечивающих выполнение функций коммерче-ского и технического учета электроэнергии и решающих следующие задачи:

  • - программную поддержку коммуникационных, дискретных и аналоговых субмодулей – драйверов устройств ввода/вывода;
  • - реализацию коммуникационной среды, поддерживающей обмен данными по интерфейсам Ethernet, RS-485/RS-422, RS-232, а также с использованием Hayes-совместимых модемов для выделенных и коммутируемых линий связи, радиомодемов и GSM-модемов по различным протоколам;
  • - реализацию протоколов микропроцессорных счетчиков электрической энергии Альфа, ЕвроАльфа, АльфаП-люс, СЭТ-4ТМ.02, СЭТ-4ТМ.03, ПСЧ-4ТМ.05, Меркурий 230;
  • - управление режимами работы УСПД – конфигурирование, штатное функционирование;
  • - опрос микропроцессорных счетчиков электрической энергии по цифровым интерфейсам – чтение заводских параметров счетчиков, конфигурационных параметров счетчиков, массивов накопленной энергии, профилей сред-них мощностей на интервале/интервалах усреднения счетчика, параметров электрической сети, внутренних журна-лов событий счетчиков и другой доступной для данного типа счетчика информации;
  • - опрос счетчиков электрической энергии с телеметрическими выходами типа “сухой контакт”;
  • - обработку результатов измерений;
  • - ведение архивов результатов измерений с привязкой к календарному времени в энергонезависимой памяти контроллера;
  • - ввод, обработку и регистрацию дискретных сигналов состояния объекта и средств измерения;
  • - ведение журнала событий в энергонезависимой памяти контроллера – фиксация событий о конфигурирова-нии и переконфигурировании УСПД, изменении расчетных коэффициентов, заменах счетчиков, включении и от-ключении питания УСПД, ошибках в УСПД, включении и отключении питания счетчиков, ошибках опроса счет-чиков и др.;
  • - синхронизацию времени в УСПД и в счетчиках электрической энергии, передающих информацию в данное УСПД.

Структурная схема прикладного ПО УСПД AT-860 в части реализации функций коммерческого и технического учета электрической энергии приведена на рис. 1.

Image

Рис. 1. Структурная схема ПО УСПД АТ-860 в части коммерческого и технического учета электроэнергии

Конфигурирование программных средств учета электроэнергии УСПД АТ-860 осуществляется из ПО “ТопИнфо”.

Программные модули, обеспечивающие выполнение функций телемеханики, решают следующие задачи:

  • - cбор информации о состоянии двухпозиционных объектов (ТС);
  • - сбор информации о текущих значениях параметров (ТИТ);
  • - сбор интегральных значений параметров (ТИИ);
  • - сбор информации с температурных датчиков (термосопротивлений);
  • - телеуправление двух- и многопозиционными объектами (ТУ);
  • - вывод сигналов телерегулирования (при поддержке данной функции протоколом телемеханики);
  • - присвоение меток времени сигналам ТИТ и ТС;
  • - первичную обработку информации (масштабирование, цифровая фильтрация сигналов, аппроксимация нели-нейной характеристики датчиков);
  • - передачу телеинформации по различным каналам связи (ВЧ-уплотненные, физические, коммутируемые телефон-ные линии, радиоканал, цифровые каналы связи) в различных направлениях и с разными протоколами связи (МЭК 870-5-101, МЭК 870-5-104, Гранит, ТМ-120, ТМ-800);
  • - обмен информацией с оперативно-информационным комплексом (ОИК);
  • - обмен информацией с АСУТП объектов и со средствами автономных систем контроля и управления (устрой-ства РЗА и др.);
  • - выполнение функций локальной автоматики и технологических блокировок.

Конфигурирование программных средств телемеханики осуществляется с помощью встроенного web-сервера УСПД.

Измеряемые и вычисляемые величины

Измеряемые и регистрируемые УСПД АТ-860 величины приведены в табл. 10.

Таблица 10

Измеряемые величиныСпособ формирования
Показания счетчиков по выданной и потребленной активной и реактивной энергии на зафиксированный в счетчике момент времени (авточтения)Чтение из счетчика
Средняя выданная и потребленная активная и реактивная мощности на интервале усреднения 1, 3, 5, 10, 15, 30, 60 минЧтение из счетчика для основного (коммерческого) и технического интервалов
Показания счетчиков по выданной и потребленной активной и реактивной энергии на заданный момент времениРасчет по профилям средних мощностей (активной и реактивной) в двух направлениях с учетом начальных показаний счетчика (авточтений)
Параметры электрической энергииЧтение результатов измерений из счетчиков (при измерении счетчиком соответствующих величин)
Измерительная информация с датчиков и измерительных преобразователей, представленная аналоговыми сигналами постоянного напряжения в диапазонах 0…5 В, 0…10 В, ±5 В, ±10 В и сигналами постоянного тока в диапазоне 20 мАПреобразование в цифровой код с помощью аналого-цифровых преобразователей субмодулей аналогового ввода
Сигналы термопреобразователей сопротивленияПреобразование в цифровой код с помощью аналого-цифровых преобразователей субмодулей аналогового ввода

УСПД АТ-860 поддерживает чтение и регистрацию следующих параметров электрической сети (при возможно-сти их чтения из счетчика):

  • - активной мощности суммарной;
  • - активной мощности по фазам;
  • - реактивной мощности суммарной;
  • - реактивной мощности по фазам;
  • - полной мощности суммарной;
  • - полной мощности по фазам;
  • - напряжения по фазам;
  • - тока по фазам;
  • - межфазного напряжения;
  • - суммарного коэффициента мощности;
  • - коэффициента мощности по фазам;
  • - угла суммарного коэффициента мощности;
  • - угла коэффициента мощности по фазам;
  • - угла напряжения по фазам;
  • - угла тока по фазам;
  • - коэффициента гармонических искажений напряжения по фазам;
  • - коэффициента гармонических искажений напряжения по фазам;
  • - коэффициента гармонических искажений тока по фазам;
  • - частоты по фазам;
  • - амплитуды напряжения второй гармоники;
  • - амплитуды тока второй гармоники.

Image

Рис. 2. Интегрирование устройств телемеханики из состава комплекса “ТОРНАДО-ТМ” с АИИС КУЭ на основе УСПД АТ-860

Обеспечение единого времени

УСПД AT-860 имеет встроенные средства ведения времени, являющиеся составной частью системы единого времени ПТК “ТопИнфо-АТ”. Внутренние часы УСПД всегда работают в непрерывном стандартном локальном (зимнем) времени, на основе которого осуществляется опрос счетчиков, присвоение меток времени результатам измерений, коррекция внутренних часов счетчиков. Счетчики электрической энергии могут быть запрограммиро-ваны как с автоматическим переводом сезонного времени “зима-лето”, так и без него. Коррекция времени УСПД осуществляется от устройства синхронизации системного времени (УССВ) на основе GPS-приемника или с верхне-го уровня (АРМ), синхронизируемого по сигналам системы GPS.

Опрос счетчиков

Опрос счетчиков может осуществляться с использованием следующих каналов связи:

  • - по линиям интерфейса RS-232 или RS-485 (RS-422), подключенным к соответствующим портам УСПД, а также с помощью преобразователей интерфейсов в различных сочетаниях;
  • - с использованием модемов по выделенным или коммутируемым телефонным линиям, GSM-модемов, радио-модемов;
  • - по сети Ethernet с помощью преобразователей интерфейсов Ethernet-RS-232/RS-422/RS-485 [6].

В линиях интерфейса могут использоваться волоконно-оптические каналы связи с применением соответствую-щих преобразователей.

Настройки опроса счетчиков задаются в ПО “ТопИнфо”.

Интеграция со смежными системами

УСПД АТ-860 обладает следующими возможностями интеграции со смежными системами:

  • - ПО верхнего уровня “ТопИнфо” включает программные модули, обеспечивающие взаимодействие с распро-страненными УСПД типа RTU-325 компании “Эльстер Метроника”; дальнейшее расширение возможностей УСПД АТ-860 заключается в использовании программного комплекса “АльфаЦЕНТР” (“Эльстер Метроника”) в качестве ПО верхнего уровня – работа в этом направлении близка к завершению;
  • - к УСПД АТ-860 могут быть подключены блоки распределенного ввода/вывода (телеуправления “ТОРНАДО-БТУ”, телесигнализации “ТОРНАДО-БТС” и телеизмерения “ТОРНАДО-БТИ”), а также устройства контролируемого пункта “ТОРНАДО-КП” из состава комплексов телемеханики “ТОРНАДО-ТМ”.

Возможности интегрирования устройств телемеханики из состава комплекса “ТОРНАДО-ТМ” с АИИС КУЭ на основе УСПД АТ-860 представлены на рис. 2. Количественный выбор (замена) программно-аппаратных средств позволяет построить комплекс с тем или иным приоритетом (телемеханики или электроучета).

Конструкция

УСПД АТ-860 выполнено в едином корпусе, обеспечивающем возможность одностороннего обслуживания. Конструкция корпуса предназначена для настенного крепления или установки в шкафу потребителя. Степень за-щиты от проникновения пыли и воды соответствует группе IP 65 по ГОСТ 14254-96.

Корпус УСПД в исполнениях 1 и 3 состоит из двух отсеков – верхнего и нижнего, имеющих раздельные крыш-ки. В верхнем отсеке размещены электронные блоки изделия, в нижнем – клеммный узел. Верхний отсек УСПД пломбируется заводом-изготовителем. Подводимые к УСПД интерфейсные и питающие кабели кроссированы в нижнем отсеке корпуса и пломбируются энергоснабжающей организацией. Ввод кабелей в отсек осуществляется через кабельные вводы с необходимой степенью защиты IP.

Вариант 2 выполнен в однообъемном корпусе, пломба завода-изготови-теля наносится на крепежный винт внутренней защитной крышки контроллера MIRage. Внешний вид УСПД в варианте исполнения 1 приведен на рис. 3.

Image

Рис. 3. Внешний вид УСПД в варианте исполнения 1

Сертификация

УСПД АТ-860 сертифицировано в составе ПТК “ТопИнфо-АТ”. ПТК “ТопИнфо-АТ” внесен в Государственный реестр средств измерений под № 32931-06 и сертифицирован на соответствие обязательным требованиям ГОСТ Р.

Результаты и перспективы внедрения

АТ-860 – сертифицированное УСПД, сочетающее учет электроэнергии с полноценной телемеханикой и обладающее широкими возможностями интегрирования в комплексы различного назначения с различным набором оборудования. АТ-860 выпускается в нескольких исполнениях, позволяющих модифицировать набор аппаратных средств УСПД в зависимости от масштабов задачи.

Пилотный проект системы учета на базе УСПД АТ-860 внедрен на ЗАО “Дедовский хлеб”.

Перспективой для ПТК “ТопИнфо” является его интегрирование с системами учета других энергоресурсов – тепла, воды, газа. Экспериментальные образцы макетов таких комплексов уже функционируют на столах разработ-чиков компании.

Юрий Овшиевич Резник – директор по проектам ООО "АВИАТЭКС",

Сергей Юрьевич Соловьев – канд. техн. наук, начальник отдела разработок ООО “АВИАТЭКС”.

Телефон/факс (499) 195-94-92.

E-mail: Этот e-mail защищен от спам-ботов. Для его просмотра в вашем браузере должна быть включена поддержка Java-script

http://www.aviatex.ru

Олег Викторович Сердюков – канд. техн. наук, технический директор, Роман Владимирович Нестуля – канд. физ.-мат. наук, ведущий инженер направления АСДУ компании “Модульные Системы Торнадо”

(ЗАО “МСТ”).

Телефоны/факсы: (383) 339-93-52, 330-20-39.

E-mail: Этот e-mail защищен от спам-ботов. Для его просмотра в вашем браузере должна быть включена поддержка Java-script

http://www.tornado.nsk.ru

http://www.telemexanika.ru

Список литературы

  1. Регламент коммерческого учета электроэнергии и мощности. Приложение № 11 к договору о присоединении к торговой системе оптового рынка. М.: НП “АТС”, 2006.
  2. Автоматизированные информационно-измерительные системы коммерческого учета электрической энергии (мощности). Технические требования. Приложение 11.1 к Положению о порядке получения статуса субъекта оптового рынка и ведения реестра субъектов оптового рынка. М.: НП “АТС”, 2006.
  3. Постановление Правительства Российской Федерации № 530 от 31 августа 2006 г. “Об утверждении Правил функционирова-ния розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики”.
  4. Правила функционирования розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики. Утверждены постановлением Правительства Российской Федерации № 530 от 31 августа 2006 г.
  5. Приказ ОАО РАО “ЕЭС России” № 603 от 09 сентября 2005 г. “О приведении систем телемеханики и связи на генерирующих предприятиях электроэнергетики, входящих в состав холдинга ОАО РАО “ЕЭС России”, в соответствие с требованиями балансирующего рынка”.
  6. Резник Ю.О., Баскаков И.Д., Волокитин Д.А., Маслов А.В., Соловьев С.Ю., Колодезный А.Ю. Применение преобразователей семей-ства Network Enabler NE-4100 компании MOXA // Промышленные АСУ и контроллеры. 2005. № 4.