Устройства сбора и передачи данных TOPAZ IEC DAS

Назначение

Устройства сбора и передачи данных TOPAZ IEC DAS (далее - устройства) предназначены для измерения текущего времени, синхронизации времени с устройствами верхнего и нижнего уровней, а также сбора данных с первичных микропроцессорных устройств в автоматизированных информационно - измерительных системах коммерческого учета электрической энергии и мощности (АИИС КУЭ), автоматизированных системах технического учета электроэнергии и мощности (АСТУЭ), системах комплексного учета энергоресурсов (тепловых ресурсов, воды, газа и т.д.); построения на их основе автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП), систем телемеханики (ТМ), систем сбора и передачи информации (ССПИ), диспетчеризации энергетических объектов, в том числе цифровых подстанций.

Описание

Принцип действия устройств основан на обработке измерительной информации, собираемой с аналоговых/дискретных устройств нижнего уровня, с цифровым интерфейсом, сохранении полученной информации в энергонезависимой памяти и выдачи накопленной информации по запросу. При комплектации устройства платой PTS устройство принимает информацию от глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС/GPS, обрабатывает ее и формирует дополнительный выходной сигнал: 1 Гц (PPS), синхронизированный со шкалой времени UTC (SU), а также дополнительные выходные данные о времени в формате NTP, SNTP, PTP.

Устройства представляют собой прибор, выполненный в металлическом или пластиковом корпусе (в зависимости от исполнения) с разъемами для подключения внешнего питания и интерфейсных кабелей. Устройства являются проектно-компонуемыми, программно-конфигурируемыми изделиями.

Использование различных комбинаций программных опций и аппаратных модулей позволяет применять устройства в качестве коммуникационного шлюза при создании АСУ ТП, ССПИ, ТМ электрических подстанций и электростанций, систем передачи данных в системах АИИС КУЭ и АСТУЭ. На базе контроллеров серии TOPAZ могут создаваться другие автоматизированные системы и комплексы.

Устройства выполняют следующие основные функции:

- сбор данных с устройств нижнего уровня, в том числе устройств ввода аналоговых и дискретных сигналов, счетчиков электроэнергии, устройств релейной защиты, регистраторов аварийных событий и другое, включая сбор осциллограмм с микропроцессорных устройств РЗА, ПА, РАС, ОМП;

- трансляция команд телеуправления;

- дорасчет параметров, принимаемых с устройств нижнего уровня;

- расчет и выдача сигналов оперативных блокировок;

- учет коммуникационного ресурса высоковольтных выключателей;

- обработка пользовательских алгоритмов, в том числе и алгоритмов оперативных программных блокировок;

- поддержка протокола резервирования PRP, HSR;

- многоканальная и многонаправленная конвертация протоколов различных устройств и систем;

- ведение коротких, основных, суточных, месячных и годовых архивов с настраиваемыми интервалом и глубиной архивирования для хранения данных;

- формирование и предоставление на верхний уровень диагностических сигналов о состоянии каналов связи с устройствами нижнего уровня;

- прием, обработка и обмен с верхним уровнем управления стандартными сигналами телемеханики (сигналы телесигнализации, телеизмерения и телеуправления), сбор и регистрация сигналов телемеханики в реальном масштабе времени;

- прием, обработка и обмен с верхним уровнем управления сигналами микропроцессорных защит, сбор и регистрации этих сигналов в реальном масштабе времени;

- прием сигналов спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США) и передача информации о точном времени и сигналов синхронизации в автоматизированные системы;

- возможность работы, как в локальном режиме, так и в режиме обмена информацией с удаленным центром сбора и обработки информации. При работе в локальном режиме устройство осуществляет сбор и архивирование информации в энергонезависимой памяти. При работе в режиме обмена данными, передача последних осуществляется по запросу центрального сервера сбора и обработки информации;

- осуществление как событийной передачи данных, так и передачи данных по запросу согласно спецификации протоколов МЭК;

- возможность построения распределенной АСУ ТП, состоящих из нескольких контроллеров, объединенных в единую информационную сеть.

Синхронизация времени устройств верхнего уровня может осуществляться от системы GPS или ГЛОНАСС (с использованием высокоточного сигнала 1PPS, передаваемого по внутренней шине устройства) и/или средствами протоколов NTP, SNTP, РТР, ГОСТ Р МЭК 60870-5-101/104.

Синхронизация времени устройств нижнего уровня может осуществляться от устройств по выходному сигналу 1PPS; средствами протоколов NTP, SNTP, РТР а также средствами фирменных протоколов подключенных устройств нижнего уровня.

Для конфигурирования устройств используется интерфейс Ethernet и служебный интерфейс USB. Рабочая конфигурация устройства и другие служебные данные хранятся в энергонезависимой памяти.

Поддерживаемые протоколы обмена с устройствами полевого уровня Modbus-TCP, Modbus-RTU, SPABUS, МЭК-60870-5-101/103/104, МЭК 60870-6 (TASE2/ICCP), МЭК 61850-8-1 MMS, МЭК 61850-8-1 GOOSE, МЭК 61850-9-2 LE, МЭК 62056 (DLMS/COSEM), СТАРТ, OPC UA, а также собственные протоколы обмена счетчиков электроэнергии, щитовых приборов, регистраторов и других устройств.

Поддерживаемые протоколы обмена с верхним уровнем управления по протоколам обмена Modbus-TCP, Modbus-RTU, OPC UA, МЭК-60870-5-101/104, МЭК 61850-8-1 MMS МЭК 61850-8-1 GOOSE, МЭК 60870-6 (TASE2/ICCP), DNP3, FT.3.

У стройства выпускаются в следующих типах конструктивов:

- в пластиковом корпусе (IP20 по ГОСТ 14254-96);

- в металлическом корпусе (IP20 по ГОСТ 14254-96);

- крейтовое исполнение 19”, высотой 4U и 6U (IP20 по ГОСТ 14254-96);

- полевое исполнение в металлическом корпусе (IP65 по ГОСТ 14254-96);

- исполнение sH в виде сборки на панели оператора (IP20 по ГОСТ 14254-96).

Устройства комплектуются модулем центрального процессора и опционально следующими встраиваемыми модулями:

- коммуникационные модули (с портами RS-485/RS-422, Ethernet по витой паре и оптическим волокнам);

- модем сотовой связи;

- модуль приемника сигналов точного времени спутниковых систем GPS/ГЛОНАСС;

- модули источника питания с номинальным напряжением 220 В (постоянного / переменного тока);

- модуль дисплея и клавиатуры.

Надежность функционирования устройств обеспечивают:

- встроенный сторожевой таймер (WatchDog);

- процедуры периодической самодиагностики;

- регистрация внутренних событий устройств;

- защита информации от несанкционированного доступа;

- сохранность памяти программ и данных при отключении питания на время до 10 лет.

У стройства могут применяться в различных отраслях промышленности, жилищнокоммунального и сельского хозяйства.

Исполнение и комбинация установленных модулей, интерфейсов связи по каждой модификации устройств кодируется цифровыми и буквенными обозначениями, и приведено в таблице 1.

Таблица 1

Устройства в пластиковом корпусе (IP20 по ГОСТ 14254-96) устанавливаются на монтажную рейку стандарта DIN EN 50022-35. Питание и интерфейс RS-485 подводятся к устройству

по интерфейсной шине, связывающей интерфейсы RS-485 различных модулей в одну сеть. Устройства являются проектно-компонуемыми и, в зависимости от потребностей могут размещаться в одно-, двух-, трех, четырех или пяти юнитовом корпусе.

Устройства в металлическом корпусе (IP20 по ГОСТ 14254-96) устанавливаются на заземленные металлические конструкции. Питание и интерфейс RS-485 модуля подключаются с помощью клеммного блока типа 15EDG.

Устройства крейтового исполнения состоят из модулей, размещаемых в конструктиве. Модули устанавливаются по направляющим салазкам в корпус крейта и крепятся при помощи винтов. Модули соединены между собой и запитаны посредством встроенной объединительной платы.

Полевое исполнение конструктивно выполнено в металлическом корпусе (шкаф). Конструкция допускает размещение устройства на ОРУ.

Исполнение sH представляет собой сборку конструктивно законченных процессорных и коммуникационных модулей на монтажную рейку, установленную на задней, монтажной стороне модуля дисплея и клавиатуры.

Внешний вид конструктивных исполнений устройств с местом нанесения знака поверки приведен на рисунках 1-7.

Рисунок 1 - Внешний вид исполнения ТМ

Рисунок 2 - Внешний вид исполнения МС

Рисунок 3 - Внешний вид крейтового исполнения би(вид спереди)

Рисунок 4 - Внешний вид крейтового исполнения 6U (вид сзади, модули не установлены)

Рисунок 5 - Внешний вид крейтового исполнения 4U (вид спереди)

Рисунок 6 - Внешний вид крейтового исполнения 4U (вид сзади, модули не установлены)

Рисунок 7 - Внешний вид крейтового исполнения с процессором 820 (вид спереди)

Рисунок 8 - Внешний вид крейтового исполнения с процессором 820 (вид сзади)

Рисунок 9 - Внешний вид исполнения sH, вид спереди

Рисунок 10 - Внешний вид исполнения sH, вид сзади

Место нанесения знака поверки

Рисунок 11 - Внешний вид полевого исполнения

Для защиты от несанкционированного доступа и выявления фактов нарушения целостности устройства, в устройствах предусмотрено пломбирование, которое выполняется на ОТК завода-изготовителя и организацией, осуществляющей поверку. Для пломбирования применяются пломбировочные наклейки.

Место нанесения пломбировочной наклейки указаны на рисунках 12-16.

Рисунок 12 - Исполнение ТМ

Рисунок 13 - Исполнение МС

Рисунок 14 - Пломбировка крышки устройств полевого исполнения

Рисунок 15 - Пломбировка устройства крейтового исполнения

Рисунок 16 - Пломбировка устройства крейтового исполнения исполнения с процессором 820

Программное обеспечение

В процессе эксплуатации и настройки устройств используются следующие виды программного обеспечения:

- встроенное программное обеспечение устройства. Встроенное программное обеспечение состоит из операционной системы и программ, с выделенной метрологической частью, обеспечивающих функционирование устройства;

- Web-интерфейс устройства. Является расширением встроенного программного обеспечения устройства. Позволяет выполнять мониторинг работы. Подключение к Web-интерфейсу возможно по каналам Ethernet или с использованием технологии GPRS через сеть мобильного оператора (при наличии в составе GPRS модема);

- утилита опроса устройства DBView. Может использоваться при подключении по каналам Ethernet или через сеть мобильного оператора. Предназначена для выполнения пусконаладочных работ и проверки каналов связи. Утилита опроса DBView входит в дистрибутив ПТК TOPAZ;

- комплекс программ для конфигурирования TOPAZ. Применяется для выполнения расширенного конфигурирования устройства.

Идентификационные данные встроенного программного обеспечения устройств приведены в таблице 2.

Таблица 2

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

Технические характеристики

Метрологические характеристики измерения интервалов времени (хода часов) при отсутствии синхронизации приведены в таблице 3.

Таблица 3

Метрологические характеристики измерения времени при синхронизации с помощью ГЛОНАСС/GPS-npueMHUKa, по Ethernet посредством протоколов NTP, SNTP, РТР приведены в таблице 4.

Таблица 4

Рабочие условия при эксплуатации приведены в таблице 5.

Таблица 5

Общие технические характеристики приведены в таблице 6.

Таблица 6

Продолжение таблицы 6

Знак утверждения типа

наносится на переднюю панель устройств самоклеящейся этикеткой, на титульные листы эксплуатационных документов печатным способом.

Комплектность

Комплектность устройства приведена в таблице 7.

Таблица 7

* Высылается по требованию организаций, производящих поверку.

Поверка

осуществляется по документу ПЛСТ.421457.11.МП «Устройства сбора и передачи данных TOPAZ IEC DAS. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМС» 12.09.2016 года.

Основные средства поверки:

- установка для проверки параметров электрической безопасности GPT-815 (Регистрационный № 46633-11);

- измеритель сопротивления изоляции 1851 IN (Регистрационный № 21507-01);

- аппаратура навигационная потребителей глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS ГеоС-3 (Регистрационный № 53513-13);

- частотомер Tektronix FCA3000 (Регистрационный № 51532-12).

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки наносится на корпус устройства наносится в паспорт или в свидетельство о поверке в виде оттиска.

Сведения о методах измерений

приведены в эксплуатационном документе.

Нормативные документы

ГОСТ 26.205-88 Комплексы и системы синхронизации частоты и времени. Общие технические условия

ГОСТ Р 51841-2001 (МЭК 61131-2-92) Программируемые контроллеры. Общие технические требования и методы испытаний

ГОСТ Р 51840-2001 Программируемые контроллеры. Общие положения и функциональные характеристики

ТУ 4200-011-89466010-2016 Устройства сбора и передачи данных TOPAZ IEC DAS.

Технические условия