Данная статья рассказывает, как с минимальными издержками организовать высоковольтный учет электроэнергии 6-35кВ.
ТОО «Технологии энергоучета» в содружестве с компаниями «Optimetrik» и «Energoservice» представляет комплексное решение по интеллектуальному высоковольтному учету электроэнергии.

Электронные измерительные трансформаторы Optimetrik.

Для высоковольтного учета электроэнергии используются электронные измерительные трансформаторы тока и напряжения TECV, произведенные компанией «Optimetrik».

Измерительные трансформаторы конструктивно представляют комбинацию маломощных измерительных датчиков тока и напряжения, размещенных в едином полимерном корпусе. Принцип действия основан:

• на работе маломощного трансформатора тока и катушки (пояса) Роговского – для преобразования силы переменного тока
• на базе емкостного делителя напряжения – для преобразования напряжения переменного тока

Электронные измерительные трансформаторы имеют малые габариты и композитный корпус для облегчения веса. Благодаря этому упрощается монтаж данных трансформаторов на объектах.

Различные варианты исполнений обеспечивают легкий монтаж на различных элементах электрической сети:

• модификация TECV-B1 с креплением на шины — для распределительных устройств и подстанций до 20кВ
• модификация TECV-L1 с креплением на провода ВЛ — для воздушных линий до 20кВ
• модификация TECV-C3 с креплением на опоры ВЛ и порталы – для ВЛ и ОРУ 35кВ

В сравнении с обычными измерительными трансформаторами электронные обеспечивают более высокую точность. Это обусловлено следующими причинами:

• Отсутствие эффекта ферромагнитного резонанса
• Отсутствие эффекта остаточного насыщения сердечника
• Более широкий динамический диапазон измерения тока и напряжения

По способу передачи результатов измерений к счетчикам электронные трансформаторы имеют модификации:

• А — с аналоговыми низкоуровневыми интерфейсами (МЭК 61869-6)
• D — с цифровыми интерфейсами (МЭК 61869-9)

Модификация D поддерживает протокол PTPv2 (стандарт IEEE 1588) для точной синхронизации времени с погрешностью не более 1 мкс.

ИСПОЛНЕНИЕ 1: Высоковольтный учет в РУ и на ТП от 6 до 20 кВ

В распределительных устройствах и на трансформаторных подстанциях 6/10 и 15/20 кВ применяются электронные измерительные трансформаторы TECV-B1.

Технические характеристики TECV-B1:

• Вес до 3кг по одной фазе
• Высокоточные измерения тока и напряжения нулевой последовательности
• Устройство отбора мощности от линии с функцией резервирования питания от АКБ
• Расширенный диапазон измерения напряжения для классов 6/10, 15/20 кВ
• Расширенный диапазон измерения тока 0,1/600 А, 0,5/1250 А; 1/3000 А
• Класс точности по току 0,2S; 0,5S; 5P
• Класс точности по напряжению 0,2; 0,5; 3P
• Степень защиты IP67

Благодаря небольшому весу и малым габаритам, TECV-B1 легко встраиваются в существующие ячейки и могут быть закреплены на шинах в вертикальном или горизонтальном положении.

ИСПОЛНЕНИЕ 2: Высоковольтный учет на ВЛ от 6 до 20 кВ

На воздушных линиях от 6 до 20 кВ применяются электронные измерительные трансформаторы TECV-L1. Комплект включает в себя 3 комбинированных электронных трансформаторов тока и напряжения, которые могут устанавливаться как на изолированные, так и неизолированные провода. Никаких усилений проводов не требуется в силу небольшого веса трансформатора – до 4кг. на фазу.

Трансформаторы имеют разъемную конструкцию, что обеспечивает легкую установку на существующие провода без каких-либо демонтажных работ. При установке на неизолированном проводе требуется выполнить следующие действия:

Диэлектрический защитный кожух обеспечивает повышенную безопасность и надежность эксплуатации, предохраняя сами трансформаторы и контактные соединения от влияния осадков и воздействия птиц.

Внешняя защита от коммутационных и грозовых перенапряжений на линии обеспечивается установкой УЗПН на каждую фазу перед измерительными трансформаторами.

Технические характеристики TECV-L1:

• Расширенный диапазон измерения напряжения для классов 6/10, 15/20 кВ
• Расширенный диапазон измерения тока 0,1/1000 А
• Класс точности по току/напряжению 0,2S; 0,5S; 5P / 0,2; 0,5; 3P
• Степень защиты IP67
• Допустимое сечение провода: неизолированный провод марки АС от 35 до 150 кв. мм; изолированный провод марки СИП-3 от 35 до 120 кв. мм.

ИСПОЛНЕНИЕ 3: Высоковольтный учет в сетях до 35 кВ

В электрических сетях 35кВ применяются электронные измерительные трансформаторы TECV-C3. Данные трансформаторы имеют вес до 9 кг. и устанавливаются на любые типы анкерных и промежуточных опор без применения грузоподъёмной техники и без необходимости усиления опор.

Технические характеристики TECV-C3:

• Классы напряжения 6, 10, 15, 20, 27, 35 кВ
• Расширенный диапазон измерения тока от 0,1 до 3000 А
• Класс точности по напряжению 0,2; 0,5; 3P
• Класс точности по току 0,2S; 0,5S; 5P
• Длина пути утечки внешней изоляции для IV степени загрязнения согласно ГОСТ 15150-69
• Степень защиты IP67

Многофункциональное измерительное устройство ESM.

Многофункциональное измерительное устройство ESM имеет аналоговые и цифровые выходы для подключения электронных измерительных трансформаторов обеих модификаций. Устройство имеет модульную конструкцию и обеспечивает как технический, так и коммерческий высоковольтный учет электроэнергии.

Технические характеристики ESM:

• Измерение активной и реактивной электрической энергии в трехфазных сетях переменного тока
• Измерение ПКЭ по классам А и S
• Классы точности:
  • Измерение тока/напряжения 0.2%
  • Измерение активной энергии 0.2S или 0.5S
  • Измерение реактивной энергии 0.5 или 1
• 8 тарифных зон
• Измеряемые параметры:
  • напряжения (фазное, линейное и среднее),
  • токи (фазное и среднее),
  • мощности (активная, реактивная и полная, по фазам и общая),
  • частоты,
  • коэффициенты полезной мощности (по фазам и средний)

Функциональные возможности ESM:

• Формирование протокола проверки качества по ГОСТ 33073-2014
• Запись осциллограмм в формате COMTRADE
• Программируемая логика согласно МЭК 61131-3
• Поддержка точной синхронизации времени 1PPS, PTPv2 IEEE 1588
• Поддержка синхронизированных векторных измерений согласно IEEE C118.1, МЭК 61850-90-5

Функции связи с измерителем:

• Интерфейсы Ethernet, RS-485
• Протоколы обмена МЭК 61850-8-1, СПОДЭС (первой редакции), ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004
• Протоколы обмена IEC 61850-8-1, DLMS/COSEM, IEC 60870-5-104, Modbus

Шкаф высоковольтного учета и устройств связи

Шкаф учета, поставляемый в комплекте с измерительными трансформаторами высоковольтного учета выполнен из высокопрочного композита не поддерживающего горение. ШУ включает многофункциональное измерительное устройство ESM, блок резервного питания, АКБ и модуль связи с антеннами.

При размещении шкафа снаружи, он поставляется в исполнении IP65 и может быть закреплен на опоре с помощью монтажной ленты:

Передача данных с измерительного устройства ESM осуществляется по существующим беспроводным сетям, и мы рекомендуем использовать для этого GSM/4G сеть. В качестве модуля связи может быть использован GSM модем, подключаемый к ESM по RS485, или LTE роутер с подключением по Ethernet.

При расположении системы высоковольтного учета на воздушных линиях питание шкафа учета обеспечивается трехфазным модулем питания, имеющим функцию ИБП.

Для защиты от несанкционированного доступа шкаф учета включает датчик открытия двери и возможность установки дополнительного замка с пломбировкой.

Пример комплектации шкафа учета в исполнении для размещения в помещении РП или ТП:

Программное обеспечение системы высоковольтного учета

Для получения данных с измерительного устройства ESM может быть задействованы следующие программные решения:

1. Мобильный терминал «OptiRM Monitor» — для получения данных по месту расположения системы высоковольтного учета. В этом случае данные могут быть просмотрены с помощью WiFi соединения
2. АСКУЭ «Amivisor» для постоянного считывания данных о потреблении. В этом случае данные, как правило, собираются по GSM каналу связи.
3. Заводская программа конфигурирования «ES конфигуратор» — для параметрирования измерительного устройства ESM и для просмотра расширенного набора параметров. Обмен данными может быть организован по тому же каналу, по которому настроено получение данных в АСКУЭ «Amivisor».
4. Веб-интерфейс ESM.

Мобильный терминал OptiRM Monitor

Мобильный терминал представляет собой смартфон, поставляемый в комплекте с высоковольтной системой учета, с предустановленным приложением OptiRM Monitor:

Приложение позволяет по сети WiFi получать основные параметры электрической энергии от ESM:

• Информация об установленном приборе учёта электроэнергии
• Результаты измерений основных параметров электропотребления (токи, напряжения)
• Данные мгновенной мощности по фазам и мощности прямой последовательности
• Сведения об электропотреблении (Принятая/отданная электроэнергия с разбивкой по тарифам)

АСКУЭ «Amivisor»

АСКУЭ «Amivisor» — это веб-платформа, работающая через веб-браузер, доступная через интернет по адресу: https://amivisor.com/kz/. Также доступна к поставке коробочная версия программы, разворачиваемая на серверном оборудовании заказчика.

Amivisor  обеспечивает постоянный сбор, хранение и анализ следующего набора данных:

• Информация по текущим и архивным показаниям и по потреблению по четырем каналам измерения A+, A-, R+, R- с учетом настроенных тарифных зон
• Информация о профиле мощности – также по четырем каналам измерения
• Информация о параметрах потребления с выводом векторных диаграмм: Токи, линейные и фазные напряжения, полная, активная и реактивная мощности, коэффициенты мощности, углы сдвига фаз между током и напряжением, частота
• Информация о нарушениях показателей качества электроэнергии
• Записи различных журналов счетчика

Также Amivisor обеспечивает синхронизацию встроенных в измерительное устройство часов с точным временем сервера.

Для управления и анализа собранных данных система имеет следующие модули:

• Модуль Оповещений – для рассылки уведомлений о нештатных ситуациях и о нарушениях установок по различным параметрам
• Модуль Расчетов – для ежемесячных расчетов потребления, мощностей покупки и передачи, а также для формирования ведомостей электроснабжения и передачи
• Модуль Балансов – для почасового мониторинга потерь по участкам электрической сети
• Модуль Отчетов – для рассылки отчетов об интервальном потреблении и формирования других отчетов
• Модуль «Тарифный калькулятор» — для расчета стоимости электроэнергии по существующим тарифам и для выявления выгодных схем закупки электроэнергии
• Модуль Интеграции – для взаимодействия со сторонними системами по API и ПОДИС
• Модуль «Личный кабинет потребителя» — для раскрытия информации потребителям электроэнергии

Программа параметрирования «ES конфигуратор»

ПО «ES Конфигуратор» создано для конфигурирования счетчика электроэнергии ESM и работает под ОС Windows

Скачать ПО и всю документацию можно по следующей ссылке:

• https://enip2.ru/software/esconfigurator.zip — Программное обеспечение «ES Конфигуратор»

Подключение прибора ESM с компьютером может быть выполнено через различные интерфейсы:

• USB (длина кабеля не более 1,5м) — Обновление прошивки и конфигурирования при отсутствии основного питания ESM
• COM-1 – Локальное (через преобразователь интерфейсов) или удалённое (через модем) конфигурирование с помощью подключения по интерфейсу RS-485
• LAN1, LAN2 – Подключение при помощи Ethernet коммутаторов
• WLAN — Удалённый сбор данных/конфигурировани

Возможности конфигуратора:

• Измерения: Настройка коэффициентов трансформации по току и напряжению
• Часы: Выбор настроек синхронизации времени
• Учет: Выброр периода усреднения профиля (например, Профиль 1 = 30 мин; Профиль 2 = 5 мин)
• Тарифы: Настройка расписания тарификации
• Качество: Выбор настроек ведения журналов качества электроэнергии
• Порты: Настройка COM-1, СOM-2 TCP-клиент 1, TCP-клиент 2, TCP-клиент 3, TCP-клиент 4.

Веб-интерфейс ESM

При невозможности использования ПО «ES Конфигуратор», например, при отсутствии ЭВМ с операционной системой Windows, частичную настройку прибора учёта можно осуществить с помощью веб-интерфейса с любого доступного устройства, поддерживающего выход в Интернет.

Возможности веб-интерфейса:

• Вывод информации об устройстве и установленных в нём параметрах
• Вывод результатов измерения текущих значений измеряемых параметров тока/напряжения
• Вывод векторной диаграммы с отображением параметров тока/напряжения
• Гармоники: Текущие значения измеряемых параметров гармонических составляющих тока/напряжения
• Конфигурация: Настройка сети подключения к устройству и настройка COM-портов

*****

Ожидайте продолжение данной статьи. В нем мы расскажем о том, как настроить на платформе Amivisor опрос счетчика ESM, чтобы  организовать высоковольтный учет электроэнергии на базе измерительных трансформаторов Optimetrik.

При любых вопросах настройки системы высоковольтного учета электроэнергии обращайтесь к разработчику системы Amivisor — в ТОО «Технологии энергоучета» (участник технопарка Astana Hub).