Новости – Цифровые измерительные трансформаторы

Опубликовано: 30.12.2019

Уважаемые коллеги, ООО НПО “Цифровые измерительные трансформаторы” поздравляет Вас с Новым 2020 годом! Желаем Вам счастья, здоровья, семейного благополучия и  успехов в трудовой деятельности. Добра, мира, любви!

Опубликовано: 22.12.2019

Уважаемые коллеги, ООО НПО “Цифровые измерительные трансформаторы” поздравляет Вас с  днем Энергетика! Желаем, чтобы все неудачи ликвидировались со скоростью отключения коротких замыканий. Чтобы любовь в Ваших глазах искрилась, словно электрическая дуга. А здоровье было таким же крепким, как плотины Сибирских ГЭС.

Опубликовано: 25.11.2019

В конце октября, в ЯНАО, на одной из подстанции ПАО “Газпром нефть” был введен в эксплуатацию комплект цифровых комбинированных трансформаторов тока и напряжения 6 кВ (ЦТТН-6 кВ)  производства ООО НПО “ЦИТ”. Комплект трансформаторов установлен на открытом-распределительном устройстве в цепи вводного присоединения КРУН 6 кВ, в самом КРУН установлен цифровой мультифункциональный электрический счетчик ARIS EM 45 […]

Опубликовано: 10.11.2019

ООО НПО “ЦИТ” завершило монтаж комплекта комбинированных цифровых измерительных трансформаторов тока и напряжения в бетонной ячейке ЗРУ-6 кВ на ПС “Костромская-1” (ПАО “МРСК Центра”). Информация об измеренных показаниях передается в ОПУ. На ОПУ установлен счетчик электрической энергии с поддержкой МЭК 61850 – ESM-SV (ООО “Инженерный центр “Энергосервис” г. Архангельск), данные в счетчик передаются со специализированного […]

Опубликовано: 20.10.2019

Успешно завершены совместные испытания цифровых измерительных трансформаторов тока и напряжения ЦТТН и терминалов релейной защиты и автоматики производства АО “РАДИУС Автоматика”. В ходе испытаний была проверена совместимость оборудования при организации шины процесса, где источником информации выступал цифровой трансформатор тока и напряжения ЦТТН-6(10) кВ, а в качестве приемного устройства выступал терминал Сириус-2МЛ-02. Информация об измеренных значениях […]

Опубликовано: 25.04.2019

В штаб-квартире компании «Россети» прошли с 15.04.19  по 18.04.19 «Партнерские дни» для российских и зарубежных производителей электротехнической продукции. В течение четырех дней руководители компании ПАО «Россети» отвечали на вопросы изготовителей. Кроме того, в дни форума в офисе «Россетей» были представлены  выставочные экспозиции с образцами приборов и устройств, применяемых в электроэнергетике. ООО НПО «ЦИТ» организовала модель цифровой […]

Опубликовано: 10.03.2019

ООО НПО “ЦИТ” провело установку комплекта цифровых комбинированных трансформаторов тока и напряжения на испытательном полигоне АО “НТЦ ФСК ЕЭС”. Трансформаторы установлены на улице в сети с напряжением 6 кВ, измеренная информация передается в счетчик электрической энергии с поддержкой МЭК 61850 – ЩМК120СП (ЗАО “ИТЦ Континуум” и ОАО “Электроприбор”)  кроме значений электрической энергии устройство рассчитывает показатели […]

Опубликовано: 23.02.2019

Пусть в Вашей жизни, коллега, сбудутся все мужские мечты! Чтобы Вы построили дом, в котором Вас ждут две теплых вещи: ужин и объятия любимой; чтобы посадили возле дома сад, в котором будут счастливо играть Ваши сыновья и дочери; чтобы любимое дело приносило Вам огромный доход!

Опубликовано: 17.12.2018

       ООО НПО «ЦИТ» совместно с ИГЭУ в очередной раз приняло участие в  международном форуме-выставке «Электрические сети 2018» (МФЭС-2018), который впервые проводился при поддержке ПАО «Россети». Как всегда, данное мероприятие стало важным и актуальным отраслевым событием 2018 года.   За время работы МФЭС (с 4 по 7 декабря 2018 года) мероприятие посетили более […]

Опубликовано: 20.11.2018

ООО НПО “ЦИТ” получило заключение об успешном завершении опытно-промышленной эксплуатации (ОПЭ) комплекта комбинированных цифровых трансформаторов тока и напряжения ЦТТН-6 кВ, установленных в ячейке ЗРУ 6 кВ на ПС “Ивановская-2”. Измеряемые комплектом трансформаторов токи и напряжения передавались в устройство учета электрической энергии ESM-SV (ООО “ИЦ “Энергосервис” г. Архангельск) оборудованное цифровым интерфейсом с поддержкой МЭК 61850-9.2. Установленный […]

Опубликовано: 01.11.2018

ООО НПО «ЦИТ» совместно с Ивановским Государственным энергетическим университетом приняло участие в 7-м Московском международном форуме  «Открытые инновации» Ежегодный форум «Открытые инновации» проводится в Москве с 2012 года под эгидой Правительства Российской Федерации и среди участников формирования инновационной экосистемы по праву считается уникальной дискуссионной площадкой. Основная цель Форума — развитие и коммерциализация новейших технологий, популяризация мировых […]

Опубликовано: 08.10.2018

ООО НПО «ЦИТ» приняло участие в международной конференции «Цифровая экономика-региональный аспект» (ЦЭРА-2018), которая проводится с целью обсуждения опыта, проблем и перспектив создания экосреды развития цифровой экономики на региональном уровне. Конференция состоялась 29 сентября 2018 года в городе     Ульяновске на базе ОГАУК «Ленинский мемориал». К участию были приглашены международные и российские эксперты, представители федеральных органов исполнительной власти, главы городов и […]

Опубликовано: 10.09.2018

Трансформаторы тока и напряжения комбинированные цифровые (ЦТТН – 6 – 110 кВ) получили декларацию соответствия Евразийского экономического союза требованиям регламента Таможенного союза ТР ТС 004/2001 «О безопасности низковольтного оборудования» и ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств».

Опубликовано: 10.09.2018

ООО НПО «ЦИТ» приняло участие в областном форуме «Развитие территории – развитие бизнеса», который является региональным этапом национальной премии «Бизнес успех». Достижения компании были высоко оценены властями региона и по результатам конкурсного отбора ООО НПО «ЦИТ» оказалась лидером в одной из номинаций. (http://bsaward.ru/news/detail.php?news_ID=480743)

Опубликовано: 10.09.2018

ООО НПО «ЦИТ» провело установку ЦТТН 6 кВ в составе пункта технического учета электроэнергии. В качестве  устройства, осуществляющего визуализацию рассчитываемых значений, применяется собственная разработка компании – SVM – 1 (Устройство для мониторинга показателей цифровых трансформаторов, выдающих информацию в формате протокола МЭК 61850-9.2). Комплект ЦТТН установлен на ОРУ, в сети собственных нужд подстанции. ЦТТН и шкаф […]

Опубликовано: 21.06.2018

Целью  мероприятия является продвижение высокотехнологичной продукции предприятий, действующих в российских регионах,  помощь компаниям-экспортерам в выходе на внешние рынки, в перспективе – заключение соглашений о сотрудничестве и контрактов на поставку  продукции, а также определение новых задач, решений, возможностей в сфере ипортозамещения. В ЧИСЛЕ УЧАСТНИКОВ ФОРУМА и выставки были представители Администрации Президента РФ, Правительства РФ, главы субъектов РФ, […]

Опубликовано: 21.06.2018

Startup Village это самая масштабная стартап-конференция в России и странах СНГ для технологических предпринимателей, организуемая Фондом «Сколково» совместно с партнерами. Startup Village является уникальной площадкой, на которой основатели стартапов и инноваторы встречаются с успешными предпринимателями, инвесторами, крупными технологическими корпорациями и представителями власти для обсуждения технологических трендов, идей и формирования нового поколения российских предпринимателей. Мероприятие носит международный характер и ежегодно собирает представителей более 20 стран. […]

Опубликовано: 22.05.2018

В рамках заключенного с филиалом ПАО «МРСК Центра и Приволжья» – «Ивэнерго» договора об опытной эксплуатации была произведена установка цифрового узла учета электроэнергии 6(10) кВ. Высоковольтный модуль укомплектован тремя цифровыми трансформаторами тока и напряжения (ЦТТН – 6 кВ), выдающими сигнал в цифровом формате МЭК 61850-9-2. Данные устройства были разработаны при непосредственной поддержке партнеров ООО НПО […]

Опубликовано: 22.05.2018

ООО НПО «ЦИТ» совместно с Ивановским Государственным энергетическим университетом приняло участие в 46-й Международной выставке «Изобретения – Женева 2018», проходившей с 11 по 15 апреля в г. Женева, Швейцария. По результатам выставки было получены дипломы федеральной службы по интеллектуальной собственности за следующие разработки: -«Цифровой трансформатор тока и напряжения» -«Высоковольтное цифровое устройство для измерения тока» Представленные […]

Опубликовано: 22.05.2018

LLC SPA “DMT” together with the Ivanovo State Power University took part in the 46th exhibition “Inventions – Geneva 2018”, held from 11 to 15 April in Geneva, Switzerland. According to the results of the exhibition, diplomas of the Federal service for intellectual property were obtained for the following developments: -«Digital current and voltage transformer» […]

История – Цифровые измерительные трансформаторы

Разработки и исследования в области измерения электромагнитных величин были начаты коллективом задолго до создания фирмы – более 20 лет назад под руководством Владимира Николаевича Гречухина на базе Ивановского государственного энергетического университета была развернута работа по исследованию и созданию новых типов устройств измерения тока и напряжения. Огромный потенциал, скрытый в этой области, желание изобрести что-то новое, привели к инновационным разработкам молодых ученых. Первыми разработками членов коллектива были датчики тока на магнитотранзисторах, позволяющие измерять как переменный, так и постоянный ток без искажений и насыщения. Также коллектив вел исследования и разработки с применением магнитотранзисторов в области создания элементов устройств релейной защиты и автоматики, датчиков магнитного поля Земли, датчиков частоты вращения и др.

Вместе с развитием электроники и появлением микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики у коллектива появилась идея объединить магнитотранзистрный датчик тока с микропроцессорным устройством оцифровки и передачи цифровой информации – создать цифровой трансформатор тока. Первые публикации авторов на тему создания цифровых трансформаторов были уже в 1997-1998 годах, задолго до формирования концепций, направленных на создание “цифровых подстанций” и интеллектуальных сетей Smart Grid. Работы по созданию цифровых трансформаторов в то время выполнялись практически на голом энтузиазме без должного финансирования, несмотря на это в 2006 г. был создан первый образец цифрового комбинированного трансформатора тока и напряжения на номинальное напряжение 220 кВ. Далее в 2010 г. в ИГЭУ создается научно-образовательный центр “Высоковольтные цифровые измерительные трансформаторы тока и напряжения”, первым директором которого был Владимир Николаевич Гречухин.

Работы получили импульс в 2013-2014 годах после победы в конкурсе Министерства образования и науки РФ в рамках реализации федерально-целевой программы России. Одновременно с этим коллектив представлял свои решения на различных конкурсах инноваций, где неоднократно становился финалистом и победителем. Русские инновации, Энергопрорыв, международные выставки в Париже, Пловдиве, Женеве, Москве, мероприятия проводимые инновационным центром Сколково, Фондом содействия инновациям и Агентством стратегических инициатив. Выходы в финал и победы в конкурсах Startup tour, Startup Village и GenerationS открыли перспективу создания компании для коммерциализации своих разработок. В итоге в 2015 году коллективом проекта было принято решение об организации компании, резидента инновационного фонда Сколково – ООО Научно-производственное объединение «Цифровые измерительные трансформаторы» (ООО НПО «ЦИТ»). На сегодняшний день ООО НПО “ЦИТ” это динамично развивающаяся, научно-производственная компания, в штате которой трудятся десятки людей, среди которых есть различные специалисты, опытные инженеры и кандидаты наук. Кроме этого к работе привлекаются студенты, магистры и аспиранты ИГЭУ, перенимающие опыт от старшего поколения. Производимые ООО НПО “ЦИТ” устройства уже доказали свою работоспособность и теперь устанавливаются на самых различных подстанциях нашей большой энергосистемы.

Пункты коммерческого учета электроэнергии – Цифровые измерительные трансформаторы

Преимущества применения ПКУ на базе ЦТТН:

• Соответствуют инновационной концепции развития электроэнергетики по направлению «Цифровая подстанция»;

• Первичные преобразователи имеют высокий класс точности измерений – 0.2s по току и 0.2 по напряжению;

• Возможно расширение функционала ПКУ путем установки дополнительных плат

• Совместимы как с традиционными, так и с передовыми МП приборами учета электроэнергии;

• ЦТТН, входящие в состав ПКУ, не подвержены явлениям феррорезонанса;

• Для передачи данных имеется возможность использования оптических кабелей связи, а также GSM-модемов;

• ЦТТН, входящие в состав ПКУ, взрыво и пожаробезопасны;

• Имеют малую массу и габариты.

Принцип действия и конструктивные особенности  ЦТТН

Принцип действия измерительных трансформаторов, входящих в состав ПКУ, состоит в следующем: измерение силы переменного и постоянного тока осуществляется с применением нескольких первичных преобразователей силы тока, выполненных на основе реализации законов полного тока и электромагнитной индукции, закона Ома и гальваномагнитных эффектов. Измерение может осуществляется одновременно преобразователями, выполненными на различных физических принципах (определяется видом исполнения трансформатора). Измерение напряжения переменного и постоянного тока осуществляется с применением делителей напряжения. Далее, при использовании аналогового сигнала, информация передается устройству, осуществляющему коммерческий учет электроэнергии.

В случае использования цифрового сигнала, в ПКУ применяется электронный блок, размещаемый на вторичной стороне. Этот блок преобразует выходные сигналы соответствующих первичных преобразователей в цифровой сигнал в формате протокола IEC 61850-9-2LE (протокол передачи может быть изменен либо дополнен другим протоколом по требованию заказчика),далее выполняет формирование пакетов данных и передает их устройству, осуществляющему коммерческий учет электроэнергии.

Основными элементами ПКУ являются:

• высоковольтный модуль;
• низковольтный модуль;
• соединительные кабели;
• монтажный комплект для крепления модулей и соединительных кабелей на опору или в отдельном местоположении.

В случае необходимости синхронизация электронных блоков с системой точного времени осуществляется по внешнему стробирующему сигналу 1PPS или данным синхронизации по протоколу PTP. Выбор типа синхронизации производится по требованию заказчика.

Метрологические проблемы при внедрении электронных устройств измерения тока и напряжения в высоковольтных сетях

В 2010 году разработку электронных трансформаторов напряжения и тока оригинальной конструкции начали и уральские инженеры [1], и уже в начале своей деятельности разработчики столкнулись с метрологическими проблемами внедрения электронных трансформаторов в существующие системы измерения, учета электроэнергии и защиты.

Насколько сложно внести в Государственный реестр средств измерений, и в дальнейшем повсеместно внедрять новые типы оптических и электронных трансформаторов? Рассмотрим по порядку.

С 1999 по 2002 год в Европе были разработаны и приняты стандарты МЭК 60044-7 и МЭК 60044-8 на электронные трансформаторы напряжения и тока соответственно. В России в 2010 году утверждаются (с датой введения в действие с 01 июля 2012 года) два стандарта, выполненные на основе аутентичных переводов на русский язык вышеуказанных стандартов:

• ГОСТ Р МЭК 60044-7-2010 «Трансформаторы измерительные. Часть 7. Электронные трансформаторы напряжения»;
• ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 «Трансформаторы измерительные. Часть 8. Электронные трансформаторы тока».

При рассмотрении этих стандартов видно, что многие пункты «сырые» или находятся в стадии разработки. Конечно же, надо сделать скидку на то, что электронные трансформаторы в России не выпускаются и не внедряются массово, а существуют только в виде опытных образцов или находятся в единичных экземплярах в опытно-промышленной эксплуатации. Рассмотрим, насколько электронные трансформаторы, выполненные по этим стандартам, соответствуют существующим Российским нормам.

Электронный трансформатор напряжения

Вторичное напряжение, вторичные нагрузки и допускаемые погрешности классов точности соответствуют Российским нормам. Правда, в стандарте на электронные трансформаторы тока (ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010) есть указание о цифровом выходе для электронного трансформатора напряжения, соответствующем МЭК 61850, что характеризует качество подготовки этих документов в целом. Прочие несоответствия этого стандарта и других Российских норм прослеживаются в классах напряжений (в частности, для напряжений выше 220 кВ), некоторых технических характеристиках и в методах испытаний.

Электронный трансформатор тока

Выход электронного трансформатора тока по ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 предполагается аналоговый по напряжению, а также цифровой по МЭК 61850. Несоответствие этого стандарта и других Российских норм прослеживается также в классах напряжений (в частности, для напряжений выше 220 кВ), и в отсутствии некоторых широко употребляемых стандартных номинальных токов (в частности 80, 800, 1200 А), некоторых технических характеристиках и в методах испытаний.

1. Не все Государственные метрологические центры способны произвести поверку электронных трансформаторов тока и напряжения, имеющих цифровой выход. И правда, кто сейчас из производителей и потребителей высоковольтного оборудования может похвастаться тем, что имеет оборудование для поверки электронных измерительных трансформаторов с выходом в стандарте МЭК 61850? По нашим данным, в июне 2014 года предприятие «Марс-Энерго» (г. Санкт-Петербург) представило первый в России программно-аппаратный комплекс для этих целей. Но ввиду того, что электронные трансформаторы с цифровым выходом находятся в опытно-промышленной эксплуатации в единичных экземплярах, целесообразность приобретения этого поверочного оборудования стремиться к нулю.
2. На настоящее время какого-либо Государственного Стандарта – методики поверки для электронных трансформаторов не разработано. Для поверки электромагнитных трансформаторов тока и напряжения повсеместно пользуются стандартными методиками поверки, выполненными на основе ГОСТ 8.216-2011 для трансформаторов напряжения и ГОСТ 8.217-2003 для трансформаторов тока. Естественно, для электронных трансформаторов должна применяться своя методика поверки. Возможно, что из-за отсутствия стандартной методики поверки электронных трансформаторов, большинство производителей высоковольтной аппаратуры не спешат браться за разработку и изготовление, а эксплуатирующие организации – за внедрение электронных трансформаторов в электрические сети. Получается замкнутый круг – нет стандарта и методики, потому что нет производства и эксплуатации, а производства и эксплуатации нет, потому что нет стандарта и методики.
3. Еще одна достаточно серьезная метрологическая проблема, которая практически не обсуждается разработчиками электронных трансформаторов – как влияет на точность измерения тока и напряжения воздействие магнитных и электрических полей соседних фаз? Первичная поверка любого трансформатора производится в лабораторных условиях, при приложении напряжения или протекании тока только одной фазы. В реальных электроустановках на датчики магнитного и электрического поля будут наложены внешние магнитные и электрические поля соседних фаз. Приведем пример для измерения тока. В Советском Союзе были проведены исследования [4], которые показали, что трансформатор тока с сердечником в μ раз (μ – относительная магнитная проницаемость материала сердечника) менее подвержен влиянию внешних магнитных полей, чем трансформатор тока без сердечника – будь то катушка Роговского или другой датчик магнитного поля. Стоит пояснить, что относительная магнитная проницаемость μ даже самой плохой электротехнической стали достигает нескольких тысяч. При применении в качестве первичного датчика тока катушки Роговского, магнитооптического датчика тока (например, ячейка Фарадея) влияние магнитного поля соседних фаз будет минимум в тысячу раз выше, чем в электромагнитном трансформаторе тока! То есть для электронных трансформаторов, имеющих в качестве первичного датчика тока катушку Роговского, ячейки Фарадея или датчика Холла, поверку следует проводить в трехфазной схеме токов, что повлечет за собой значительное усложнение испытательного оборудования, и создание отличных от стандартных методик проведения поверки.

Наличие цифровых выходов у электронного трансформатора делает невозможным его подключение непосредственно к серийному счетчику электроэнергии.

Для непосредственного подключения потребуется счетчик с цифровыми входами, но по данным на начало 2014 года, в России не выпускался серийно такой счетчик, внесённый в Государственный Реестр Средств Измерений. Ввиду этого, применение электронных трансформаторов, потребует от конечного потребителя применения вместо простого подключения (рисунок 1) применения неких цифровых программно-аппаратных комплексов сопряжения с серийным счетчиком электроэнергии (рисунок 2). Только в одном случае цифровые выходы будут иметь положительное значение – если в точке измерения реализована архитектура «цифровой подстанции» по стандарту МЭК 61850. Но процесс построения «цифровой» подстанции, анонсированный уже более 6 лет назад, до сих пор не имеет примеров реального полноценного внедрения на территории РФ. При этом, авторы выражают сомнение в том, что удастся в короткие сроки «оцифровать» десятки тысяч подстанций Российской энергосистемы.

Рисунок 1. Блок-схема организации системы учета и защиты высоковольтной линии с применением электромагнитных трансформаторов.

 

Рисунок 2. Блок-схема организации системы учета и защиты высоковольтной линии с применением цифровых трансформаторов по ГОСТ Р МЭК 60044-7 и ГОСТ Р МЭК 60044-8, стандартного счетчика электроэнергии и терминала защиты.

Для внедрения электронных трансформаторов требуется устранение описанных проблем. Но прямое решение проблем в «лоб» потребуются значительные средства на разработку методик, создание новых комплексов для поверки, программно-аппаратных комплексов сопряжения, что повлечет за собой большие финансовые затраты производителя, который заложит их в цену, что сделает электронные трансформаторы недоступными для эксплуатации еще на долгие годы. Для компромиссного решения этих проблем электронные трансформаторы должны иметь экранированный от внешних воздействий первичный датчик тока и напряжения, и иметь выходы, идентичные электромагнитным трансформаторам.

Первая часть решается просто – введение экранирования первичного датчика тока и напряжения, или применения в их качестве малогабаритных трансформаторов со сталью.

Вторая часть решения будет сложнее и, конечно же, усложнит конструкцию цифрового трансформатора, ведь придется имитировать работу электромагнитного трансформатора с помощью аналоговой силовой электроники, проще говоря, усилителей. На современном этапе развития электроники реализовать это будет несложно. Но для поверки конечного потребителя это решит массу проблем, ведь не будет сложностей с проведением поверки с помощью стандартного метрологического оборудования и подключением такого трансформатора к обыкновенному счетчику (рисунок 3). Кроме этого, переконвертировать такой сигнал в стандарт МЭК 61850 будет проще – для стандартных электромагнитных трансформаторов напряжения и тока созданы программно-аппаратные комплексы. Таким образом, получается электронный трансформатор с малой массой, габаритами и минимальным обслуживанием, при этом он может поверяться стандартными средствами метрологии и по стандартным методикам, он подойдет под замену электромагнитных трансформаторов, а в связке с конвертером МЭК 61850 будет встроен в систему «цифровой подстанции».

Рисунок 3. Блок-схема организации системы учета и защиты высоковольтной линии с применением цифровых трансформаторов с аналоговыми усилителями, стандартного счетчика электроэнергии и терминала защиты.

Для реализации описанной архитектуры электронного трансформатора были проведены опытно-конструкторские работы и большой объем исследовательских работ. В результате были разработаны электронные трансформаторы тока и напряжения класса 110 кВ, объединенные в одном корпусе, получившее коммерческое обозначение i-TOR-110.

Решение объединить 2 прибора в одном корпусе пошло только на пользу – были объединены изоляционные конструкции, корпусные детали, блоки питания первичных преобразователей. Масса одного устройства i-TOR-110, на номинальный ток до 1000 А не превышает 60 кг, а вторичного конвертера с аналоговыми усилителями – не превышает 5 кг. Ввиду относительно небольшой массы появилась возможность не только поставить его на опорных конструкциях подстанции, но и повесить на подходящей опоре ЛЭП вместо стандартного подвесного изолятора. Для снижения воздействия внешних электрических и магнитных полей в качестве первичного датчика тока применен малогабаритный трансформатор тока, а для напряжения – экранированный делитель напряжения. Для потребителя сложности с подключением прибора к счетчику или системе учета электроэнергии никаких – выходная силовая электроника полностью имитирует работу электромагнитного трансформатора тока и напряжения. Ввиду того, что устройство i-TOR-110 электронное, они изначально были рассчитано и спроектировано под коммерческие классы измерения – 0,2S для тока и 0,2 для напряжения.

Рисунок 4. Узел коммерческого учёта на базе i-TOR-110 подстанционного исполнения.

Процесс поверки устройства i-TOR-110 полностью аналогичен поверке традиционных электромагнитных трансформаторов тока и напряжения, с применением стандартного оборудования и методик поверки. Внедрение цифровых трансформаторов в сетях 110 кВ и выше в настоящее время осложнено проблемами проведения поверки и интеграции в существующие системы измерения. Современная метрологическая база не готова к массовому внедрению новых цифровых трансформаторов и их метрологическому обеспечению. В связи с этим, многим энергетикам неочевидна необходимость перехода на новые аппараты. Предложенные в статье решения позволяют снять многие противоречия и облегчить переход отечественных электросетей к новым принципам организации коммерческого учёта и интеллектуальной защиты.

1. Журнал «Энергоэксперт» № 4 за 2012 г. Оптико-электронный трансформатор тока и напряжения оригинальной конструкции.
2. ГОСТ Р МЭК 60044-7-2010 Трансформаторы измерительные. Часть 7. Электронные трансформаторы напряжения.
3. ГОСТ Р МЭК 60044-8-2010 Трансформаторы измерительные. Часть 8. Электронные трансформаторы тока.
4. Трансформаторы тока / В. В. Афанасьев, Н. М. Адоньев, В. М. Кибель и др. – 2-е изд., – Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1989 г., пар. 2-7, стр. 81 – 93.

Перспективы применения электронных измерительных трансформаторов в электроэнергетике. Часть1

1. Электронные измерительные трансформаторы – это абсолютно не новая идея. Активному продвижению данных аппаратов на рынке мешало, во-первых, отсутствие спроса на цифровой аппарат. Зачем нужно получать «цифру» с первичного источника, если затем ее придется переводить в аналоговый сигнал? И во-вторых, развитие уровня автоматизации на электросетевых объектах. Архитектура автоматизации на подстанции выстраивалась отдельно для системы учета, для системы РЗА, для телемеханики. Все направления имели на измерительных трансформаторах свои обмотки, и всех это положение дел устраивало. Сейчас же мы имеем возможность наблюдать за процессом интеграции всех подсистем АСУ в единый модуль. В этом случае и требования к первичному оборудованию начинают трансформироваться под современный уровень развития автоматизации. Поэтому считаю, что применение электронных измерительных трансформаторов будет расти, они станут вытеснять традиционные электромагнитные. Прежде всего, как мне видится, ЭИТ станут появляться там, где высок уровень автоматизации, – это центры питания ПАО «ФСК ЕЭС» и крупные электростанции.

2. Среди факторов, препятствующих широкому внедрению ЭИТ на объектах электросетевого комплекса, могу назвать следующие:

• Отсутствие наработанного опыта применения ЭИТ на объектах. Недостаток информации, позволяющей грамотно оценить риски от внедрения данных аппаратов. Несмотря на то, что сам метод измерения тока, напряжения, используемый в ЭИТ, известен достаточно давно, опытные образцы трансформаторов появились лишь недавно. Идет постоянная доработка, модернизация оборудования. Это ведет к некоему скепсису при оценке со стороны сетевой организации возможностей применения ЭИТ на объекте.
• Отсутствие типовых решений, позволяющих проектировщику применять ЭИТ при проектировании новых объектов или реконструкции существующих. Я хочу сказать не только о первичных схемах, а в большей степени о вторичных схемах, о переходе от традиционного построения подсистем АСУТП к новой архитектуре, позволяющей избежать прокладки многокилометровых кабельных линий на объекте, снизить технические потери, повысить точность измерений и в конечном итоге обеспечить создание гибкой системы, управляемой единой SCADA.
• Отсутствие нормативной базы, позволяющей применять ЭИТ. Традиционно система РЗА строилась с резервированием, в частности, одна обмотка измерительного трансформатора использовалась для работы основной защиты, вторая – для резервной. С применением ЭИТ данная схема перестает работать. Если нет обмоток, то как обеспечить резервирование? Это не единственный вопрос несоответствия нового оборудования действующим нормам.
• Большие затраты, связанные с заменой традиционных ИТ на ЭИТ при реконструкции объекта. Я говорю о том, что даже при простой замене одного типа трансформаторов тока на другой потребуется дополнительно поменять (установить) устройства релейной защиты, способные работать с цифровым сигналом в требуемом стандарте, сервер телемеханики со всеми дополнительными шлюзами и маршрутизаторами, систему гарантированного электропитания (требования по надежности становятся выше), оборудование АИСКУЭ, проложить новые ВОК. Затраты намного больше, чем стоит сам ЭИТ.
• Безусловно, стоимость электронного трансформатора. Сейчас стоимость отечественного ЭИТ на порядок (!) превышает стоимость электромагнитного трансформатора. Получается замкнутый круг. Энергетики не покупают ЭИТ, в частности, из-за их высокой стоимости, а производители не могут снизить стоимость, т.к. объем продаж низок и себестоимость продукции высока.

3. Как было отмечено выше, в настоящее время есть сдерживающие факторы, влияющие на широкое применение ЭИТ. В этих условиях очень интересной выглядит идея перехода на «цифру» для подстанции с применением merging unit (MU) – устройств, преобразующих аналоговый сигнал в цифру с дискретностью, достаточной для работы устройств РЗА, телеизмерений либо для АИСКУЭ. Использование MU – это шаг на пути создания цифровой подстанции.

4. Отвечая на данный вопрос, лучше отталкиваться не от техники, а от экономики. Любая инновационная разработка в первое время стоит дороже своих аналогов. Поэтому применять их можно и нужно там, где разница в цене будет не так существенна, т.е. на высоких классах напряжения. Что в настоящее время и происходит. ЭИТ в основном устанавливаются на классе 110 кВ и выше. По мере наработки опыта, привыкания к новому оборудованию будут появляться ЭИТ на более низких классах напряжения. Что касается выбора между видами ЭИТ, то мне кажется, что комбинированный ТТ и ТН будет менее надежен, нежели два устройства по отдельности. Понимаю это так, что чем более сложный в функциональном смысле аппарат, тем более вероятен его выход из строя, тем ниже его надежность в общем понимании математической теории надежности.

5. Считаю, что не электронные измерительные трансформаторы влияют на вторичные схемы подстанций, а архитектура, построение АСУТП подстанций будет влиять на необходимость, массовость и скорость внедрения ЭИТ на объектах. Первична все-таки АСУТП на подстанции. Именно эта система задает требования к отдельным своим устройствам: по функционалу, по линиям связи, по надежности приема-передачи информации и т.п. Все элементы, составляющие АСУТП, должны подчиняться неким единым установленным требованиям. В том числе существуют и требования к ЭИТ. Это прежде всего самодиагностика, позволяющая уйти от искажения измерений, вызванного старением оптического волокна, это высокая точность измерений, позволяющая работать в системах коммерческого учета, это возможность выдачи информации без дополнительных обработок в формате используемого протокола и, безусловно, срок службы, который не должен быть менее 30–40 лет сегодня.

6. Я не могу ответить на такой простой вопрос. Во-первых, потому что я не знаю, что такое массовое внедрение. Первоначально использовались силовые трансформаторы 10/0,4 кВ с масляной изоляцией. Затем появились трансформаторы с воздушной изоляцией. Сейчас всё чаще устанавливают силовые трансформаторы с литой изоляцией. Вопрос: это массовое внедрение? Думаю, что нет. Просто каждое оборудование должно подходить для своего случая. Вполне допускаю, что массового внедрения ЭИТ не произойдет в обозримом будущем. И это может быть связано с тем, что появятся иные устройства, позволяющие выполнять те же самые функции, что и ТТ (ТН), но гораздо безопаснее, компактнее, дешевле. Некие датчики, позволяющие дистанционно измерять ток, напряжение, параметры, определяющие качество электроэнергии. Во-вторых, планировка подстанции в современных условиях, особенно в крупных городах – это целое искусство. Подстанции из открытых превращаются в закрытые, первичное оборудование, поставляемое различными производителями, превращается в КРУЭ одного производителя, все отдельно стоящие аппараты (ТТ, ТН, ОПН, разъединители), по сути, превращаются лишь в опцию этого КРУЭ. И поэтому предположить, каким образом будет развиваться процесс внедрения ЭИТ, не представляется возможным

Вопрос №36. Аналоговые и цифровые измерительные приборы. Измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Общая схема цифровых измерительных приборов. В цифровых измерительных приборах (ЦИП) обязательно выполняются следующие операции: квантование измеряемой величины по уровню, ее дискретизация по времени и кодирование, т.е. преобразование в цифровой код. Большинство современных ЦИП имеют выход, позволяющий передавать измерительную информацию в компьютер, и одна из их важнейших функций – использование в качестве промежуточных измерительных преобразователей аналоговых величин в цифровой код в информационно-измерительных и автоматизированных системах контроля и управления с цифровой обработкой информации.

В настоящее время элементной базой ЦИП являются аналоговые и цифровые интегральные микросхемы, что позволяет достигнуть высокого быстродействия и малых габаритных размеров приборов. Применение интегральных микросхем средней и большой степеней интеграции расширило функциональные возможности ЦИП и их надежность при одновременном снижении энергозатрат. Перспективным направлением развития ЦИП является применение микропроцессоров, которые обеспечивают управление процессом измерения, самодиагностику, автоматическую градуировку по заданной программе, а также первичную обработку результатов измерения (линеаризацию функции преобразования,коррекцию погрешностей, сжатиеданных).

Таким образом, ЦИП наиболее полно удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым в настоящее время к измерительной аппаратуре, — высокая точность и быстродействие, автоматизация процессов измерения и обработки информации.

Обобщенная структурная схема ЦИП приведена на рис.4.21. Она содержит входной аналоговый преобразователь АП, аналого-цифровой преобразователь АЦП, образцовую меру М, цифровое средство отображения информации ЦСОИ и устройство управления УУ.

 

Рис.4.21

Аналоговый преобразователь преобразует измеряемую величину в функционально с ней связанную аналоговую величину , более удобную для преобразования в цифровой код. В качестве АП используются усилители, делите ли, фильтры, преобразователи неэлектрических величин в электрические и т. п.. АП является важнейшим элементом измерительного прибора, поскольку именно он определяет чувствительность, динамический диапазон и частотный диапазон прибора.

Аналого-цифровой преобразователь выполняет операции квантованияпо уровню и по времени аналоговой величины, сравнения ее с мерой и кодирование результатов. При этом на выходе вырабатывается дискретный сигнал ДС, который преобразуется ЦСОИ в цифровой отсчет или в виде кода вводится в компьютер.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения предназначены для уменьшения первичных токов и напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики. Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяет унифицировать конструкцию приборов и реле.