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 телемеханикиНастоящая 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 требованияСоздание 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-860УСПД 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. СоставУСПД 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 1 | Вариант 2 | Вариант 3 | Особенности | УСПД для объектов среднего и большого масштаба с возможностью сбора информации о состоянии двухпозиционных объектов (телесигнализации) и информации о текущих значениях параметров (телеизмерений) в шкафном исполнении | УСПД для объектов малого и среднего масштаба без поддержки функций телемеханики в компактном корпусе | УСПД для объектов среднего и большого масштаба с возможностью сбора информации о состоянии двухпозиционных объектов (телесигнализации) в компактном корпусе | Тип контроллера | MIC | MIRage | MIC, MIRage | Модификации процессорного устройства | А, В | А, В | А, В | Расположение клеммного узла | В отдельном отсеке корпуса | Клеммный узел интегрирован в контроллер | В отдельном отсеке корпуса | Конструкция клеммного узла | Блоки полевого интерфейса (БПИ), устанавливаемые на DIN-рейку | Клеммный узел интегрирован в контроллер | Специализированный клеммный узел, расширяемый с помощью блоков полевого интерфейса | Количество портов RS-232 | 1…15 | 1…4 | 1…15, 1…4 | Количество портов RS-485 | 0…16 | 0…3 | 0…16, 0…3 | Возможность использования каналов дискретного ввода (телесигнализации) | Есть | Нет | Есть, нет | Количество дискретных входов для подключения счетчиков с телеметрическими выходами типа “сухой контакт” и сигналов состояния объекта или средств измерений (каналов телесигнализации) | До 100 | – | До 100 | Возможность использования каналов аналогового ввода (телеизмерений) | Есть | Нет | Нет | Количество каналов измерения постоянного напряжения (силы постоянного тока) | До 32 | – | – | Количество каналов измерения сигналов термопреобразователей сопротивления | До 28 | – | – | Масса, кг, не более | 15 | 8 | 10 | Габаритные размеры (ширина/высота/глубина), мм, не более | 380/600/200 | 380/300/150 | 400/300/250 |
- - 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 Характеристики | Модификация процессорного устройства |
---|
A | B | Процессор | XPC860TZP80, 32-разрядный, архитектура PowerPC | Внутренняя тактовая частота, МГц | 80 | Внутренняя системная шина | CXC-bus, 16-разрядная асинхронная | Частота системной шины, МГц | 40 | Объем энергонезависимой памяти SRAM с батарейным питанием, Мбайт | 1 | Энергонезависимое питание SRAM и часов реального времени | До 7 суток | Объем оперативной памяти SDRAM, Мбайт | 16 | 64 | Объем постоянной памяти Flash, Мбайт | 32 | 32 |
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 Наименование | Условное обозначение | Количество каналов |
---|
Субмодули стандарта ModPack | Субмодуль интерфейса RS-485/RS-422/RS-232/RS-422 | PB-TPU | 8 | Субмодуль интерфейса RS-485/RS-422 | PB-485T | 1 | Субмодуль интерфейса RS-232 | PB-232T | 1 | Субмодуль ввода аналоговых унифицированных сигналов с интегрирующим аналого-цифровым преобразователем | PB-V35T | 8 дифференциальных | Субмодуль ввода аналоговых сигналов с быстрым аналого-цифровым преобразователем | PB-VF | 8 дифференциальных | Субмодуль ввода аналоговых сигналов от датчиков термометров сопротивлений | PB-PT100T | 7 | Субмодуль ввода дискретных сигналов 24 В | PB-DIN3T | 20 | Субмодуль вывода дискретных сигналов 24 В | PB-D016T | 16 | Субмодули серии MIRage | Субмодуль интерфейса RS-485 для MIRage-CPU | Mirage-CPU-RS485 | 1 | Субмодуль интерфейса RS-232 для MIRage-CPU | Mirage-CPU-RS232 | 1 | 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 ModPack | Сигналы | Входное (нагрузочное) сопротивление | Пределы допускаемой основной приведенной погрешности, % | Температурный коэффи-циент для (0…70 С) / (–25…0 С), % / С |
---|
На входе | На выходе (количе-ство разрядов АЦП + знак) | PB-V35T | (–5…5) В | 18 бит | 1 ГОм | ±0,1 | 0,003 / 0,01 | (–25…25) мА | PB-V35T в комплекте с БПИ TFCUR | (–25…25) мА | 200 Ом (внешнее сопротивле-ние на полевом интерфейсе) | ±0,15 | (–50…50) мА | PB-VF | (–10…10) В | 12 бит | 1 ГОм | ±0,15 | 0,003 / 0,004 | (–50…50) мА | ±0,2 | PB-PT100T | (0…300) Ом | 19 бит | ±0,1 | 0,005 / 0,01 | (0…600) Ом | 20 бит | (0…1200) Ом | 21 бит | Таблица 5 Тип номинальной статической характеристики термометра сопротивления | Диапазон измерений температуры, °С | Диапазон входного сигнала субмодуля, Ом | Дискретность представления выходного сигнала, °С | Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности, °С | Температур-ный коэффи-циент для (0…70 /°С)/(–25…0/°С),% /°С |
---|
50П | –200…100 | 0…320 | 0,1 | ±0,5 | 0,005/0,01 | 101…350 | ±0,7 | 351…550 | ±1,0 | 551…850 | ±1,5 | 851…1100 | ±1,8 | 100П | –200…100 | 0…320 | 0,1 | ±0,5 | 0,005/0,01 | 101…300 | ±0,7 | 301…600 | ±1,0 | Pt50 | –200…0 | 0…320 | 0,1 | ±0,5 | 0,005/0,01 | 1…250 | ±0,7 | 251…500 | ±1,0 | 501…850 | ±1,5 | Pt100 | –200…100 | 0…320 | 0,1 | ±0,5 | 0,005/0,01 | 101…300 | ±0,7 | 301…600 | ±1,0 | 50М | –200…0 | 0…320 | 0,1 | ±0,4 | 0,005/0,01 | 1…200 | ±0,6 | 100М | –200…50 | 0…320 | 0,1 | ±0,4 | 0,005/0,01 | 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…100 | 0…320 | 0,1 | ±0,5 | 0,005/0,01 | 101…200 | ±0,6 | Cu100 | –50…150 | 0…320 | 0,1 | ±0,5 | 0,005/0,01 | 151…200 | ±0,6 | 100Н | –60…100 | 0…320 | 0,1 | ±0,5 | 0,005/0,01 | 101…180 | ±0,6 | Таблица 6 Тип субмодуля | Диапазон преобразования | Гальваническое разделение | Мощность, отбираемая от источника сигнала на один канал, не более |
---|
Лог. “0” | Лог. “1” | Между каналами модуля | Между входными и внутренними цепями | PB-DIN3T c БПИ TFDIN3 | 0…10 В | 16…30 В | 1000 В между группами каналов | 2500 В | 150 мВА | PB-DIN3T c БПИ TFIN220 | 0…105 В ~0…110 В | 115…280 В ~145…280 В | 4000 В | 4000 В переменного тока частотой 50 Гц | 1,26 ВА | Таблица 7 Тип субмодуля | Диапазон преобразования | Коммутируемая нагрузка | Гальваническое разделение |
---|
Между каналами модуля | Между входными и внутренними цепями | PB-DO16T c БПИ TFDOUT2 | Лог. “0” – нормальное состояние контактов реле. Лог. “1” – инверсное нормальному состояние контактов реле | Максимальное коммутируемое напряжение 30 В, ток – 3 А | 1000 В между группами каналов | 2500 В | PB- DO16T c БПИ TFDOUT2R | Максимальное коммутируемое напряжение 250 В, переменный ток – 3 А, постоянный ток 0,5 А | 4000 В | 4000 В переменного тока частотой 50 Гц | Основные технические характеристикиОсновные 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 счетчикиУСПД 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 Параметр | Значение (описание) |
---|
Количество измерительных каналов УСПД АТ-860 учета приращений электропотребления (выработки) с возможностью ведения архива | До 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 230 | Не чаще 1 раза в мин | Период опроса УСПД AT-860 | Не реже 1 раза в месяц | Типы поддерживаемых интерфейсов опроса счетчиков | RS-232, RS-422, RS-485 | Количество портов RS-232, RS-422/RS-485 комплекса | Определяется 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 комплекса | Допускается 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 связи | Да | Возможность использования модемов для опроса УСПД по выделенным или коммутируемым линиям связи | Да | Возможность использования преобразователей интерфейсов RS-232/ 422/485-Ethernet для построения канала связи при опросе счетчиков | Да | Максимальное удаление счетчиков с интерфейсом RS-485 от УСПД AT-860 | 1200 м | Максимальное удаление счетчиков с телеметрическими выходами типа “сухой контакт” от УСПД AT-860 | 500 м | Частота следования импульсов | Не более 10 Гц | Минимальная длительность импульса | Не менее 25 мс | Амплитуда тока импульсов, принимаемых от счетчиков | 1…15 мА | Номинальное напряжение импульсных сигналов | 24 В | Дискретность привязки результатов измерений счетчиков ко времени | 1 с | Хранение данных при отключении питания УСПД АТ-860 | Не менее 3 лет | Время рестарта при повторном включении питания УСПД AT-860 | Не более 30 с | Синхронизация системного времени | По 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-860 | От 0 до +50 С | Напряжение питания УСПД АТ-860 от сети переменного тока частотой 50±0,4 Гц | 220 В +10%-15% | | Средняя наработка на отказ | Не менее 80 000 ч | Срок службы | Не менее 30 лет | Типы поддерживаемых счетчиков электрической энергии приведены в табл. 9. Таблица 9 Тип счетчика | Производитель | № в государственном реестре СИ | Сертификат соответствия |
---|
Альфа А1 | ООО “Эльстер Метроника” (г. Москва) | 14555-02 | РОСС RU.АЯ46.В62986 | АльфаПлюс | ООО ”Эльстер Метроника” (г. Москва) | 14555-02 | РОСС RU.АЯ46.В62986 | ЕвроАльфа А1300 | ООО “Эльстер Метроника” (г. Москва) | 16666-97 | РОСС RU.МЕ48.В00063 | ЕвроАльфа А1600 | ООО “Эльстер Метроника” (г. Москва) | 16666-97 | РОСС RU.АЯ46.В62985 | СЭТ-4ТМ.02 | ФГУП ”Нижегородский завод им. М.В. Фрунзе” (г. Нижний Новгород) | 20175-01 | РОСС RU.ME34.B08411 | СЭТ-4ТМ.03 | ФГУП ”Нижегородский завод им. М.В. Фрунзе” (г. Нижний Новгород) | 27524-04 | РОСС RU.АЯ74.B07628 | ПСЧ-4ТМ.05 | ФГУП ”Нижегородский завод им. М.В. Фрунзе” (г. Нижний Новгород) | 27779-04 | РОСС RU.АЯ74.B07776 | Меркурий 230 | OOO ”Фирма Инкотекс” (г. Москва) | 23345-04 | POCC 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 характеристикиТочность 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: где p– 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); – единица младшего разряда измеренной средней мощности, выраженная в кВт (кВар); – на основании значений счетчика по мощности, посчитанных в цифровом виде: Предел допускаемой дополнительной погрешности по средней мощности на интервале усреднения, на котором производилась корректировка времени, рассчитывается по формуле: где – t 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: , 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 надежностиПоказатели 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 УСПДПрограммное обеспечение УСПДПрограммное 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. 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 величиныИзмеряемые и регистрируемые УСПД АТ-860 величины приведены в табл. 10. Таблица 10 Измеряемые величины | Способ 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 мин | Чтение из счетчика для основного (коммерческого) и технического интервалов | Показания счетчиков по выданной и потребленной активной и реактивной энергии на заданный момент времени | Расчет по профилям средних мощностей (активной и реактивной) в двух направлениях с учетом начальных показаний счетчика (авточтений) | Параметры электрической энергии | Чтение 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 мА | Преобразование в цифровой код с помощью аналого-цифровых преобразователей субмодулей аналогового ввода | Сигналы термопреобразователей сопротивления | Преобразование 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.
Рис. 2. Интегрирование устройств телемеханики из состава комплекса “ТОРНАДО-ТМ” с АИИС КУЭ на основе УСПД АТ-860 Обеспечение единого времениУСПД 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 счетчиковОпрос 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 системамиУСПД 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). КонструкцияУСПД 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. Рис. 3. Внешний вид УСПД в варианте исполнения 1 СертификацияУСПД 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 внедренияАТ-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 - Регламент коммерческого учета электроэнергии и мощности. Приложение № 11 к договору о присоединении к торговой системе оптового рынка. М.: НП “АТС”, 2006.
- 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.
- Постановление Правительства Российской Федерации № 530 от 31 августа 2006 г. “Об утверждении Правил функционирова-ния розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики”.
- Правила функционирования розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики. Утверждены постановлением Правительства Российской Федерации № 530 от 31 августа 2006 г.
- 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”.
- 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.
|