Система информационно-измерительная в составе группового регулятора активной и реактивной мощности Усть-Илимской ГЭС

Назначение

Система информационно-измерительная в составе группового регулятора активной и реактивной мощности Усть-Илимской ГЭС (далее ИИС) предназначена для: - измерения унифицированных токовых сигналов, пропорциональных уровню верхнего или нижнего бьефов, и преобразования их в значение уровня верхнего и нижнего бьефов;

- измерения унифицированных токовых сигналов, пропорциональных силе постоянного тока ротора гидроагрегатов, и преобразования в значение силы тока ротора;

- измерения активной и реактивной мощности, вырабатываемой генераторами гидроагрегатов;

- измерения силы тока, напряжения и частоты переменного тока на шинах генераторов гидроагрегатов и на шинах открытого распределительного устройства (ОРУ) и линиях электропередачи (ЛЭП);

- измерения времени в шкале времени UTC.

Описание

ИИС представляет собой многофункциональную трехуровневую систему с централизованным управлением и распределенной функцией измерений.

Средства измерений и связующие компоненты образуют 79 измерительных каналов, объединенных в систему с трехуровневой иерархической структурой. Перечень измерительных каналов (ИК) и состав первого уровня приведен в таблицах 1 и 2.

Первый уровень ИИС состоит из измерительных трансформаторов тока и напряжения, измерителей электрических величин SIMEAS P, преобразователей измерительных многофункциональных МИП-02.

Второй уровень состоит из устройств распределенного ввода вывода ET200 с модулями ввода аналогового сигнала 6ES7-331-7NF10-0AB0, для измерения сигналов тока ротора, установленных в шкафу ГРАРМ на агрегатном щите управления (АЩУ), и двух контроллеров программируемых SIMATIC S7-400 (основного и резервного), с модулями ввода аналогового сигнала 6ES7-331-7NF10-0AB0 для измерения сигналов уровней бьефов, установленные на центральном пульте управления (ЦПУ).

Третий уровень состоит из промышленных компьютеров HP Proliant DL 180G5, работающих под управлением операционной системы Windows ХР и SCADA системы InTouch, выполняющих функции сервера сбора данных. На этих же компьютерах организованы автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов.

В ИИС для измерения каждого параметра генерации электроэнергии используется по два измерительных канала - основной и резервный.

Принцип действия ИК унифицированных токовых сигналов, заключается в преобразовании унифицированных аналоговых сигналов, пропорциональных силе тока ротора и уровню бьефа, в диапазоне от 4 до 20 мА в цифровой код модулем аналогового ввода 6ES7NF10-0AAB0. Результат преобразования передается по сети PROFIBUS DP в контроллер SIMATIC S7-400. В контроллере происходит математическая обработка полученных цифровых кодов - расчет значения силы тока ротора и уровня бьефа на основе известной пропорциональности - соотношение диапазона измерений преобразователей силы тока ротора и уровня бьефа к диапазону унифицированного

лист № 2 всего листов 9 токового сигнала. Результаты расчета по сети Ethernet передаются в АРМ и отображаются на мнемосхемах с помощью SCADA системы InTouch.

Принцип действия ИК напряжения (U), силы тока (I), частоты (f), активной (Р) и реактивной мощности (Q) (далее ИК электрических величин) заключается в масштабном преобразовании первичных токов и напряжений измерительными трансформаторами тока и напряжения и измерении преобразованных значений измерителем электрических величин SIMEAS P или многофункциональным измерительным преобразователем МИП-02. В SIMEAS P и МИП-02 происходит аналого-цифровое преобразование токов и напряжений и вычисление на их основе частоты переменного тока, активной и реактивной электрической мощности. Измерители SIMEAS P и МИП-02 рассчитывают значения первичных токов и напряжений, умножая измеренные значения на коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов. Результаты вычисления напряжения, силы тока, частоты, активной и реактивной мощности передаются в контроллер по сети PROFIBUS DP с использованием устройств распределенного ввода вывода ET200.

Для измерения времени в шкале времени UTC используются GPS приемники меток времени, подключенные к контроллерам и измерителям МИП-02. Синхронизация шкалы времени контроллера, АРМ и измерителей МИП-02 осуществляется непрерывно.

Таблица 1 - Перечень измерительных каналов унифицированных токовых сигналов

аблица 2 - Перечень измерительных каналов электрических величин

всего листов 9

Допускается замена измерительных трансформаторов на трансформаторы утвержденных типов с аналогичными метрологическими характеристиками.

Программное обеспечение

Специальное программное обеспечение ИИС представляет собой проект, состоящий из набора блоков с программным кодом и связей между ними. Метрологически значимая часть программного обеспечения состоит из блока проекта PARAM_MON, в котором хранятся настройки ИИС (алгоритмы обработки аналоговых сигналов, связи между модулями аналогового ввода и контроллером). По проекту программируется контроллер с помощью программного обеспечения среды разработки проектов SIMATIC Manager версии 6.

Влияние программного обеспечения на метрологические характеристики учтено при нормировании погрешностей измерительных каналов. Дополнительная погрешность из-за округления при отображении результатов измерений не превышает 'А единицы младшего разряда результата измерений.

Уровень защиты метрологически значимой части программного соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010

Идентификация метрологически значимой части программного обеспечения осуществляется копированием из памяти контроллера SIMATIC S7-400 блока PARAM_MON в новый проект и созданием из этого блока файла metrology.awl, а затем расчета его цифрового идентификатора по алгоритму MD5.

Таблица 3 - Идентификационные данные метрологически значимой части программного обеспечения

Технические характеристики

Количество измерительных каналов унифицированных токовых сигналов ........................36

Диапазон измерений унифицированных токовых сигналов................................от 4 до 20 мА

Пределы допускаемой приведенной погрешности измерительных каналов унифицированных токовых сигналов.................................................................................+0,1%

Количество измерительных каналов электрических величин ................................................ 43

Диапазон измерения силы переменного тока................................................от 0,05 до 1,2 Iном1

Диапазон измерения напряжения.............................................................от 0,8 Uном до 1,2 Uном2

Диапазон измерений частоты переменного тока .................................................от 45 до 52 Гц

Пределы допускаемой относительной погрешности измерительных каналов электрических величин при измерении силы переменного тока:

в диапазоне от 0,05 Iном до 0,2 Iном.....................................................±(1,75-5I/I1а + 0,21/I) %,

в диапазоне свыше 0,2 Iном до 1 Iном..............................................±(0,8-0,3I/Iffl + 0,21ffl /I) %,

в диапазоне свыше Iном до 1,2 Iном...............................................................................± (0,5 + 0,21ffl /I) %.

Пределы допускаемой относительной погрешности измерительных каналов электрических величин при измерении переменного напряжения (8U) и частоты (df ) переменного тока указаны в таблице 4.

Границы допускаемых относительных погрешностей измерительных каналов электрических величин при измерении активной (дР)и реактивной (d(Q) мощности в зависимости от значений измеряемого тока (I, % от Iном) и коэффициента мощности (cos ф) при доверительной вероятности 0,95 приведены в таблице 5

Пределы допускаемого значения поправки часов контроллера и АРМ.............................±1 с

Ведение базы данных с результатами измерений ............................................ автоматическое

Глубина хранения результатов измерений в базе данных не менее, мес................................3

Ведение журналов событий ................................................................................ автоматическое

Таблица 4 - Пределы допускаемой относительной погрешности измерительных каналов электрических величин при измерении переменного напряжения (8U) и частоты (df )

Таблица 5 - Границы допускаемых относительных погрешностей измерительных каналов электрических величин при измерении активной (8P )и реактивной (d(Q) мощности

Рабочие условия применения технических средств:

температура окружающего воздуха (кроме трансформаторов тока и трансформаторов

напряжения), °С.........................................................................................................от 0 до плюс 40

температура окружающего воздуха (только для трансформаторов тока и трансформаторов напряжения), °С...........................................................................................от минус 45 до плюс 40

частота сети питания, Гц ............................................................................................от 49,5 до 50,5

напряжение сети питания, В.........................................................................................от 198 до 242

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульный лист документа 23584736.42

5220.859 РЭ «Система информационно-измерительная в составе группового регулятора активной и реактивной мощности Усть-Илимской ГЭС. Руководство по эксплуатации».

Комплектность

23584736.42 5220.859 Д1 «Система информационно-измерительная в составе группового регулятора активной и реактивной мощности Усть-Илимской ГЭС. Методика поверки

Поверка

Поверка осуществляется по документу 23584736.425220.859 Д1 «Система информационно-измерительная в составе группового регулятора активной и реактивной мощности Усть-Илимской ГЭС. Методика поверки, утвержденной ФГУП «СНИИМ» в июне 2012 г. Основное поверочное оборудование - тайм-сервер NTP, входящий в состав эталонов времени и частоты ВНИИФТРИ или СНИИМ; Мультиметр APPA-1O9N; вольтамперфазометр «Парма ВАФ-А»; измеритель комплексных сопротивлений «Вымпел»; Калибратор переменного тока «Ресурс-К2».

Сведения о методах измерений

Методика измерений приведена в документе 23584736.42 5220.859 РЭ «Система информационно-измерительная в составе группового регулятора активной и реактивной мощности Усть-Илимской ГЭС. Руководство по эксплуатации».

Нормативные документы

ГОСТ Р 8.596-2002 Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные

положения

ГОСТ 22261-94

ГОСТ 7746-2001

ГОСТ 1983-2001

Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия

Трансформаторы тока. Общие технические условия

Трансформаторы напряжения. Общие технические условия

Рекомендации к применению

Вне сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений.