Трансформаторы тока электронные оптические с цифровым выходом ТТЭО

Назначение

Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО с цифровым выходом (далее по тексту - ТТЭО) предназначены для измерения и масштабного преобразования значения силы переменного (в том числе - с апериодической составляющей) импульсного и постоянного тока и выработки сигнала измерительной информации согласно стандарту "IEC 61850-9-2:2011 на русском языке" (далее - IEC 61850-9-2) для передачи результатов измерений и преобразования на электрические измерительные приборы, в системы коммерческого учета электрической энергии, устройствам измерения (в том числе показателей качества электроэнергии), защиты, автоматики, сигнализации и управления.

Описание

Принцип действия ТТЭО основан на двух физических законах: законе полного тока и эффекте Фарадея. ТТЭО содержит чувствительный элемент (магниточувствительное оптоволокно), в котором происходит преобразование измерительной информации о силе тока в набег фаз поляризованного излучения.

Отклик чувствительного элемента прямо пропорционален величине измеряемого тока и числу витков чувствительного контура.

Сигнал пропорциональный силе тока полученный на выходе оптической схемы ТТЭО преобразуется в цифровую форму. Цифровой код синхронно подается на цифро-аналоговый преобразователь тока (для токовых выходов), цифро-аналоговый преобразователь напряжения (для потенциальных выходов), блок формирования цифровых пакетов данных, а также через дециматор на расположенный на передней панели формирователь пропорциональных амплитуде измеренного тока частотных, импульсных и токовых выходов, а также цифрового кода в протоколе Modbus/ Profibus (см. рисунок 1).

Рисунок 1 - Логическая схема ТТЭО

ТТЭО представляет собой комплектное устройство, включающее электронный блок (рисунки 7 - 9), подключенные к нему оптоволоконные чувствительные элементы (гибкие (рисунок 6), шинные (рисунки 4 и 5) или опорные (рисунки 2 и 3), а также блок вторичного преобразования измеренного сигнала в цифровой и аналоговый вид (рисунок 10) и (в вариантном исполнении) резервированный блок питания повышенной надежности (рисунки 11 и 12).

Передача сигнала от чувствительного элемента до измерительного блока осуществляется по оптоволоконному кабелю на расстояние от 20 до 1200 м, что позволяет разместить измерительный блок в помещении с требуемыми условиями эксплуатации.

Для измерения тока трансформатором в исполнении ТТЭО-Г гибкий чувствительный элемент должен быть размещен таким образом, чтобы токонесущая шина была внутри замкнутого оптического контура чувствительного элемента, который должен сделать указанное в паспорте на прибор число витков вокруг шины, соответствующее номинальному значению измеряемого тока. При этом должны быть совмещены при помощи штатно поставляемого элемента крепления метки начала и конца чувствительного элемента. Правильная установка гибкого чувствительного элемента прибора ТТЭО показана на рисунке 14 и в паспорте на прибор.

Для обеспечения возможности включения ТТЭО в систему онлайн-мониторинга работоспособности трансформатор имеет специальный последовательный порт для чтения данных диагностики (доступных так же оператору на дисплее прибора). Порт диагностики работает только в режиме чтения данных и не имеет возможности изменения настроек прибора.

Положение в пространстве - вертикальное или горизонтальное.

Трансформаторы тока электронные оптические с цифровым выходом ТТЭО выполняются в следующих исполнениях:

1 ТТЭО-110 - трансформатор опорного исполнения с номинальным фазным напряжением 110/^3 кВ (рисунок 2).

2 ТТЭО-220 - трансформатор опорного исполнения с номинальным фазным напряжением 220/^3 кВ (рисунок 3).

3 ТТЭО-Ш - трансформатор шинного исполнения, предназначенный для установки непосредственно на жесткую ошиновку (вариант поставки с штатной шиной) или для пропускания сквозь отверстие гибкой или жесткой ошиновки (рисунки 4 и 5).

4 ТТЭО-Г - трансформатор с чувствительным элементом в виде размыкаемой гибкой петли (рисунок 6).

Внешний вид ТТЭО в зависимости от исполнения приведен на рисунках 2-14.

Рисунок 2 - Высоковольтный изолятор с установленным чувствительным элементом ТТЭО-110

Рисунок 3 - Высоковольтный изолятор с установленным чувствительным элементом ТТЭО-220

Рисунок 4 - Чувствительный элемент ТТЭО-Ш с установленной штатной шиной

Рисунок 5 - Чувствительный элемент ТТЭО-Ш в варианте поставки без штатной шины

Рисунок 6 - Гибкий чувствительный элемент ТТЭО-Г

Место пломбировки от несанкционированного доступа

Рисунок 7 - Электронный блок трансформаторов ТТЭО в исполнении без модуля частотных выходов (вид спереди) и схема пломбировки от несанкционированного доступа

Место пломбировки от несанкционированного доступа

Места пломбировки от несанкционированного доступа

Рисунок 9 - Электронный блок трансформаторов ТТЭО (вид сзади) и схема пломбировки от несанкционированного доступа

Рисунок 8 - Электронный блок трансформаторов ТТЭО в исполнении с модулями частотных выходов (вид спереди)

Рисунок 10 - Электронный блок ЦАП Т для вывода пропорционального аналогового сигнала 1А трансформаторов ТТЭО

Рисунок 11 - Электронный блок резервированного блока питания повышенной надежности (вид спереди)

Рисунок 12 - Электронный блок резервированного блока питания повышенной надежности (вид сзади)

Рисунок 13 - Выносной проводной

измеритель температуры

Рисунок 14 - Схема правильной установки гибкого чувствительного элемента ТТЭО-Г

Рисунок 15 - Чувствительный элемент ТТЭО-Ш с установленной штатной шиной и экранами на напряжения от 35 до 750кВ включительно

Условное обозначение ТТЭО при поставке:

ТТЭО - А - Б - В - Г - Д - Е - Ж - З - И,

где:

ТТЭО - Обозначение типа: Трансформатор Тока Электронный Оптический с цифровым выходом;

А - Исполнение прибора:

- 110 Опорного исполнения с высоковольтными колоннами 110 кВ;

- 220 Опорного исполнения с высоковольтными колоннами 220 кВ;

- Ш Безопорного исполнения (шинный);

- Г С гибким чувствительным элементом;

Б - Количество измерительных блоков в крейте электронно-оптического блока:

- 1 Один модуль (однофазная сеть или одна линия постоянного тока);

- 2 Два модуля (две фазы или две линии постоянного тока);

- 3 Три модуля (трехфазная сеть или три линии постоянного тока);

В - Вариант настройки режима отображения на экране электронного блока:

- Без буквы Переменный ток (среднеквадратичное значение);

- П         Постоянный ток (среднее значение);

Г - Номинальный ток в амперах, для исполнения ТТЭО-Г указывается на один виток чувствительного элемента;

Д - Класс точности прибора и предельная кратность для исполнения релейном классе точности;

Е - Диапазон рабочих температур чувствительного элемента:

- УХЛ1 УХЛ1 по ГОСТ 15150-69 (от минус 60 до 40 °С);

- УХЛ1-Т УХЛ1 по ГОСТ 15150-69 с расширенным температурным диапазоном от минус 60 до 60 °С;

- С Специальный температурный диапазон, указывается в паспорте на прибор;

- П Для установки в помещениях от минус 10 до 40 °С;

Ж - Типы используемых выходов, комбинация из символов:

- А Аналоговый 1 А;

- Ч Вынесенный на переднюю панель блок частотных, импульсных, Modbus/Profibus, слаботочных токовых выходов;

- П Потенциальный выход;

- М Цифровые выходы по стандарту IEC 61850-9-2 с числом выборок 4000 и 12800 в секунду (80 и 256 выборок на период промышленной частоты). Опционально может быть изменена частота дискретизации на одно из значений: 1000, 2000, 16000, 32000, 64000 выборок в секунду;

З - Тип примененного источника питания:

- 1 Один универсальный вход 220 В постоянного или переменного тока;

- 2 Два универсальных входа 220 В постоянного или переменного тока;

- В Высоконадежный резервированный блок питания;

И - Признак наличия внешнего проводного термометра для компенсации температурной зависимости:

- Без буквы Измерение в полном диапазоне рабочих температур производится без внешнего датчика, либо с применением встроенного в чувствительный элемент оптического термометра;

- П           Проводной термометр, размещаемый в зоне установки чувствительного

элемента (рисунок13).

Пример обозначения прибора:

ТТЭО - 110 - 3 - 2000 - 0,2S-5TPE63 - УХЛ1-Т - МА - 2.

Трансформатор тока электронный оптический ТТЭО с цифровым выходом, в опорном исполнении на 110 кВ, трехфазный, номинальный ток 2000 А, имеющий класс точности 0,2S для коммерческого учета и класс точности 5TPE с предельной кратностью 63 для релейной защиты, с расширенным температурным диапазоном температур от минус 60 до 60 °С, с аналоговым выходом 1 А и цифровым выходом с двумя универсальными входами питания 220 В постоянного или переменного тока.

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) ТТЭО является встроенным и представляет собой набор микропрограмм, предназначенных для обеспечения нормального функционирования аппарата, управления интерфейсом и т.д. По своей структуре ПО ТТЭО разделено на метрологически значимую (таблица 1) и метрологически не значимую части. Встроенное ПО формирования пакета данных по стандурту IEC 61850-9-2 и встроенное ПО индикации состояния на экране устройства является метрологически не значимой частью ПО ТТЭО.

Влияние программного обеспечения учтено при нормировании метрологических и технических характеристик приборов.

Идентификационные данные ПО ТТЭО представлены в таблице 1.

Таблица 1- Характеристики метрологически значимого ПО

Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «высокий» в соответствии с рекомендациями по метрологии Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

приведены в таблицах 2, 3, 4 и 5.

Таблица 2 - Диапазоны и пределы допускаемых погрешностей преобразования силы переменного тока

Продолжение таблицы 2

Таблица 3 - Диапазоны и пределы допускаемых погрешностей преобразования силы постоянного тока

Таблица 4 - Диапазоны и пределы допускаемых погрешностей преобразования силы переменного и постоянного тока для измерительных выходов

Таблица 5 - Технические характеристики ТТЭО

Примечание:

* Нижняя частота пропускания не ограничена (постоянный ток), верхняя частота - в соответствии со спецификацией договора поставки.

Продолжение таблицы 5

Знак утверждения типа

наносят на табличку ТТЭО методом механического нанесения или трафаретной печати и на титульные листы паспорта-формуляра типографским способом.

Комплектность

Комплект поставки приведён в таблице 6.

Таблица 6

Поверка

осуществляется по документу МП 2203-0293-2015 «Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО с цифровым выходом. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» в ноябре 2015 г.

Знак поверки, в виде оттиска поверительного клейма, наносится на свидетельство о поверке.

Основные средства поверки: трансформатор тока типа ТТИ-5000.51 (ФИФОЕИ № 55278-13), прибор сравнения типа КНТ-05 (КНТ-03) (ФИФОЕИ № 37854-08 (24719-03)), нановольтметры/микроомметры типа 34420 А (ФИФОЕИ № 47886-11), частотомер типа 53220A (ФИФОЕИ № 51077-12), шунт токовый типа АКИП-7501 (ФИФОЕИ № 49121-12), установка поверочная векторная компарирующая типа "УПВК-МЭ 61850" (ФИФОЕИ № 60987-15).

Сведения о методах измерений

изложены в руководстве по эксплуатации РЭ 422740-009-69571383-2014.

Нормативные документы

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

ГОСТ 7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия».

IEC 61850-9-2:2011 на русском языке "Системы автоматизации и сети связи на подстанциях.

Часть 9-2.Схема особого коммуникационного сервиса (SCSM). Значения выборок по ISO/IEC 8802-3"

ТУ 6681-001-69571383-2014 Технические условия «Трансформаторы тока электронные оптические ТТЭО с цифровым выходом».