TOPAZ SM – многофункциональное цифровое устройство контроля электроэнергии нового поколения

Электроэнергетика Статья
выбрано
energybase

Фото: tpz.ru

В статье представлены описание, функциональные возможности и технические характеристики трехфазного счетчика электроэнергии TOPAZ SM — высокоточного устройства нового поколения, разработанного специалистами московской компании «ПиЭлСи Технолоджи».

Продуманное использование возможностей цифровизации позволяет включать его в энергетические системы при реализации концепций цифровой подстанции, интеллектуальных электросетей (Smart Grid), интеллектуальных измерений (Smart Metering) и проекта Цифровой РЭС.

Рис. 1. Внешний вид счетчика электроэнергии TOPAZ SM. Фото: tpz.ru

Трехфазный счетчик электроэнергии TOPAZ SM (рис. 1) — это современное высокоточное устройство, предназначенное для учета электрической энергии и измерения параметров и показателей ее качества. Он объеденяет в себе функции приборов автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП), информационно-измерительных систем технического учета электрической энергии (АСКУЭ), автоматизированных систем контроля качества электроэнергии (ККЭ) и цифровых подстанций (ЦПС). TOPAZ SM может работать как классический регистратор, осуществляя коммерческий и технический учет электроэнергии, а также в случаях применения цифровой шины процесса или мультишины использоваться в качестве измерительного преобразователя, осцилографа, преобразователя аналоговых сигналов (ПАС) в системе ЦПС и устройства для ККЭ. Технические характеристики прибора приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики трехфазного счетчика электроэнергии TOPAZ SM

ПараметрЗначение
Вход тока3 канала Iном = 1/5 А; диапазон измерения от 0,01 до 2 Iном
Вход напряжения3 канала Uном = 57,7/220 В; диапазон измерения от 0,1 до 2 Uном
Кол-во портов Ethernet 100 Мб/сДо 4х Tx или Fx
Протоколы резервирования сети EthernetRSTP, PRP
Протоколы синхронизации времениNTP/SNTP, IEEE 1588
Кол-во портов RS-4852
Протоколы обмена даннымиМЭК 61850−8-1 ММS и GOOSE
МЭК 61850−9-2
СПОДЭС
МЭК 60870−5-104−2004
МЭК 60870−5-101−2006
Modbus
Дискретные входы2 гальванически изолированных
Дискретные выходы2 гальванически изолированных
ЭлектропитаниеДо 2х портов 24В DC или 220 В АС/DC
Срок службы30 лет
Наработка на отказНе менее 150 000 ч.

На рис. 2 показана схема использования счетчика в классических системах учета и ККЭ с интеграцией в АСУ ТП через шину подстанции, а на рис. 3 — вариант работы TOPAZ SM как классического счетчика совместно с функциями ККЭ и ПАС. В этом случае устройство, преобразуя аналоговые сигналы, публикует мгновенные значения переданных на аналоговые входы токов и напряжений в виде потока Sampled Values в соответствии с протоколом МЭК 61850−9-2 в сеть с параллельным резервированием PRP.

Рис. 2. Использования счетчика TOPAZ SM в классических системах учета и ККЭ с интеграцией в АСУ ТП. Фото: tpz.ru
Рис. 3. Использования счетчика TOPAZ SM как классического счетчика совместно с функциями ККЭ и ПАС. Фото: tpz.ru

Кроме того, на основе обработки входящих потоков SV, получаемых от сторонних ПАС или цифровых трансформаторов тока (ЦТТ) и напряжения (ЦТН), TOPAZ SM имеет возможность вычислять полный перечь регистрируемых параметров и через шину подстанции передавать результаты измерений в АСКУЭ или в АСУ ТП (рис. 4).

Рис. 4. Использования счетчика TOPAZ SM как цифрового счетчика с интеграцией в АСУ ТП или ЦПС по протоколу МЭК 61850−8-1. Фото: tpz.ru

Особо следует подчеркнуть возможность включения TOPAZ SM в контур цифровых подстанций, разработанных ООО «ПиЭлСи Технолоджи» в рамках комплексного подхода к реализации функционала вторичных подсистем объектов электроэнергетики на базе программно-технического комплекса (ПТК) TOPAZ. При разработке и внедрении ПТК TOPAZ цифровых подстанций на реальных объектах «ПиЭлСи Технолоджи» использует наиболее оптимальную по технико-экономическим показателям оптимизированную архитектуру, занимающую промежуточное положение между двумя прямо-противоположными: децентрализованной и централизованной. Выбранное решение помимо технологических преимуществ позволяет снизить операционные (ОРЕХ) и капитальные (САРЕХ) расходы компаний по отношению к традиционным системам.

Характеристики счетчика электроэнергии TOPAZ SM относительно используемых им функций представлены в табл. 2.

Таблица 2. Функциональные характеристики счетчика TOPAZ SM

ФункцияХарактеристика
Измерения и учет электроэнергии
  • Учет активной и реактивной электроэнергии прямого и обратного направления (класс точности по активной энергии — 0,2S; класс точности по реактивной энергии — 0,5;
  • учет энергии основной частоты, прямой последовательности, энергии потерь;
  • учет всех типов энергии по 4-м тарифам;
  • два профиля мощности с настраиваемым временем интегрирования для каждого типа энергии;
  • поддержка СПОДЭС.
Контроль качества электроэнергии
  • Измерения ПКЭ (более 2300 параметров и показателей) в соответствии с:
    • ГОСТ 31819.22, ГОСТ 31819.23, ГОСТ 31818.11, ГОСТ 32144;
    • ГОСТ 30804.4.30 (класс А), ГОСТ 30804.4.7 (класс I);
    • ГОСТ Р 8.655, ГОСТ 51317.4.15, ГОСТ 33073;
  • соответствие СТО 56947007−29.200.80.180−2014 ФСК ЕЭС;
  • статистическая обработка данных;
  • формирование протоколов испытаний ККЭ в соответствии с ГОСТ 33073 в хls и pdf форматах
Телемеханика
  • Высокоточный измеритель параметров электросети (I, U, P, Q, S, cos ϕ, f, U1, U2, U0, I1, I2, I0…), погрешность измерений 0,2%;
  • запись осциллограмм;
  • возможность расширения модулями дискретного ввода/вывода;
  • широкий набор интерфейсов.
ПАС (Merging Unit)
  • Преобразование аналоговых сигналов тока и напряжения в поток мгновенных значений Sampled Values в соответствии с МЭК 61850−9-2, МЭК 61869−9;
  • поддержка синхронизации по IEEE 1588 (PTPv2);
  • поддерживаемые частоты дискретизации: 80, 96, 256, 288 выборок за 20 мс.

Счетчик TOPAZ SM соответствует всем требованиям российского оператора электрических сетей (ПАО «Россети») и обладает широким набором эксплуатационных возможностей и пользовательских сервисов, которые позволяют использовать его для внедрения в рамках реализации концепций ЦПС, интеллектуалльных электросетей (Smart Grid), интеллектуальных измерений (Smart Metering) и проекта Цифровой РЭС, представляющей собой район электрических сетей с высоким уровнем автоматизации.

Первые цифровые РЭС созданы компанией «Россети Московский регион» в Северо-Западном административном округе Москвы в 2020 году. В соответствии с поставленными задачами они в режиме онлайн обеспечивают удаленный контроль и интеллектуальный учет электроэнергии с реализацией функций автоматического выявления технологических нарушений и самовосстановления.