Назначение
Модули измерительные параметров электрической энергии и мощности TOPAZ ТМ PM7- Pr (далее - модули) предназначены для измерений и учета активной и реактивной энергии в двух направлениях, напряжения (фазного и линейного), силы тока (Ia, Ib, Ic и 3Io), cos ф и мощности в 3-х и 4-х проводных цепях переменного тока промышленной частоты.
Описание
Модули представляют собой аналого-цифровые измерительные приборы, собранные на основе специализированной микросхемы. Модули измеряют действительные значения переменных: силу тока по каждой фазе (Ia, Ib, Ic); силу тока нулевой последовательности (3Io); фазное (Ua, Ub, Uc) и линейное (Uab, Ubc, Uac) напряжение; активную, реактивную и полную мощность/энергию по фазам и суммарное значение; частоту сети; коэффициент мощности cos ф по каждой фазе.
Принцип действия модулей основан на преобразовании входных сигналов тока и напряжения трёхфазной сети из аналогового представления в цифровое с помощью микросхемы. В качестве датчиков тока используются трансформаторы тока или микроомные шунты, в качестве датчиков напряжения - резистивные делители. По выборкам мгновенных значений напряжений и токов в каждой фазе, производится вычисление значений полной (S), активной (Р) и реактивной (Q) мощности.
Из накопленных значений активной и реактивной энергий каждой фазы формируется четыре составляющих: активная прямая, активная обратная, реактивная прямая, реактивная обратная. Направление энергии определяется знаком активной энергии.
Значения энергии ведутся в отдельных счетчиках (4 составляющих в каждой фазе) и в суммарном режиме, где полученные значения энергии, суммируются по фазам, и прибавляются к общим счетчикам энергии. Также предоставляется просуммированная по всем фазам, с учетом направления, активная мощность. Значения cos ф рассчитывается из значений активной и реактивной энергий в фазах.
По измеренным значениям активной (не зависимо от направления) и реактивной энергии прямого и обратного направления формируются импульсы телеметрии на конфигурируемом испытательном выходе модуля.
Все измеренные значения привязываются к значению минуты реального времени и в протоколах по ГОСТ Р МЭК 60870-5-101-2006, Modbus RTU или CAN Open могут быть переданы по интерфейсу связи RS-485/CAN. Функция синхронизации встроенных часов реализована в протоколе по ГОСТ Р МЭК 60870-5-101-2006.
Накопленные значения электроэнергии и заложенные коэффициенты, такие как поправочные коэффициенты, для вычисления токов, напряжений и энергии для каждой фазы, режим работы, а так же скорость и адрес модуля в локальной сети, сохраняются в энергонезависимой памяти EEPROM.
При пропадании напряжения питания модули сохраняют все данные на момент отключения электроэнергии и переходят в режим хранения данных.
При отсутствии электропитания сохранение данных обеспечивается в течение 40 лет.
Модуль устанавливается на монтажную рейку стандарта DIN EN 50022-35. Питание и интерфейс RS-485/CAN модуля подсоединяются по системной, установленной на монтажной рейке.
Использование открытых протоколов позволяет использовать модули, как в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) и телемеханики (ТМ), как построенных на базе комплекса TOPAZ, так и других производителей.
Область применения: предприятия энергетики и промышленности.
Внешний вид модуля приведен на рисунке 1. Конструкция предусматривает возможность опломбирования корпуса модулей специальной наклейкой. Вид и место нанесения этикетки контроля вскрытия приведено на рисунке 2.
Рисунок 1 - Внешний вид модуля
Рисунок 2 - Место нанесения этикетки контроля вскрытия
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) не влияет на метрологические характеристики модулей.
Измерительная часть модуля выполнена в виде специализированной микросхемы электросчетчика, которая и обеспечивает соответствующие метрологические характеристики. Алгоритмы измерения и расчета электроэнергии записываются в микросхему на этапе её изготовления на заводе производителя (производитель Analog Devices) и их изменение невозможно.
Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений осуществляется благодаря функциональной возможности управляющего микроконтроллера включить аппаратную защиту от вычитывания памяти программ и памяти данных. Это позволяет защитить модуль от вычитывания (и частичного изменения) ПО и калибровочных таблиц.
Таблица 1 - Идентификационные данные встроенного ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | tm pm7 6.0 2.0.2.1.hex |
| Номер версии (идентификационный номер ПО) | v.2.0 |
| Цифровой идентификатор ПО | a67ee5bb93832313b37aa83efa8bbbbf |
| Другие идентификационные данные | MD5 |
Таблица 2 - Идентификационные данные внешнего ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | «HW ITDS Конфигуратор» |
| Номер версии (идентификационный номер ПО) | не ниже v. 1.1.032. |
| Цифровой идентификатор ПО | a67ee5bb93832313b37aa83efa8bbbbf |
| Другие идентификационные данные | - |
Уровень защиты ПО модулей от непреднамеренных и преднамеренных изменений «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики модулей приведены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| 1 | 2 |
| Класс точности по активной энергии по ГОСТ 31819.22-2012 | 0,2 S |
| Класс точности по реактивной энергии по ГОСТ 31819.23-2012 | 1,0 |
| Номинальное напряжение (ином), В* фазное/линейное | 3x57,7/100 3x230/400 |
| Номинальное значение силы тока (1ном), А | 1 или 5 |
| Максимальное значение силы тока (la, Ib, Ic), А | 7,5 |
| Максимальное значение силы тока (3Io), А | 5 |
| Номинальное значение частоты, Гц | 50 |
| Время начального запуска, с, не более | 2 |
| Диапазон рабочих напряжений, В | от 0,3-UhoM до 1,2-UhoM |
| Диапазон рабочей частоты, Гц | от 40 до 60 |
| Стартовый ток, А | 0,001Лом |
| Диапазон измерений напряжения, фазное/линейное | от 0,3^Цном до 1,2’Цном |
| Диапазон измерений силы тока (la, Ib, Ic), А | от 0,01Лом до 1,5-1ноМ |
| Диапазон измерений силы тока (3Io), А | от 0,01 до 5,0 |
| Диапазон измерений частоты сети, Гц | от 40 до 60 |
| Диапазон измерений cos ф | для емкостной нагрузки | от 0 (емк.) до 1,0 |
| для индуктивной нагрузки | от 0 (инд.) до 1,0 |
| Передаточное число, имп./кВт-ч (имп./квар-ч) | 1'ном = 3x57,7/100, 1ном= 1А | 2500 |
| 1'ном = 3x57,7/100, 1ном= 5А | 5000 |
| ином = 3x230/400, 1ном= 1А | 5000 |
| ином = 3x230/400, 1ном= 5 А | 1000 |
Продолжение таблицы 3
| 1 | 2 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности при измерении напряжения и силы тока, % | ±0,2 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности при измерении частоты, Гц | ±0,01 |
| Пределы допускаемой основной приведенной погрешности при измерении cos ф к верхнему пределу диапазона, % | ±2,0 |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности от изменения температуры на ±10 °С при измерении напряжения и силы тока, % | ±0,1 |
| Пределы допускаемой дополнительной приведённой погрешности от изменения температуры на ±10 °С при измерении cos ф к верхнему пределу диапазона, % | ±0,5 |
| Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности встроенных часов, с/сут** | ±8,6 |
| Примечание: а) основная и дополнительные погрешности по измерению мощности равны соответствующим погрешностям по измерению энергии; б) * - модули выполнены в единой элементной базе. Номиналы значений напряжения и силы тока задаются при параметрировании модуля; в) ** - модули не содержат встроенного элемента питания и без наличия внешнего питания встроенные часы не работают, а показания обнуляются. |
Таблица 4 - Технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| 1 | 2 |
| Напряжение питания, В | 24 (от 15 до 30) |
| Ток потребления (при напряжении питания 24 В), мА, не более | 150 |
| Наличие цифрового интерфейса | RS-485/CAN |
| Скорость обмена данными по интерфейсу RS-485/CAN, бит/с | 38400; 57600; 115200 |
| Протокол обмена по интерфейсу RS-485/CAN | МЭК 870-5-101 Modbus RTU CANOpen |
| Входное сопротивление по цепям напряжения, МОм | 1,0 |
| Потребляемая мощность, В •А, не более: - цепь напряжения (на каждую фазу) - цепь тока (на каждую фазу) | 0,1 0,3 |
| Характеристика испытательного входа | Максимальное напряжение, В Максимальный ток, мА Выходное сопротивление | 24 (разомкнуто) 20 (замкнуто) свыше 50 кОм (разомкнуто) до 200 Ом (замкнуто) |
| Коммутируемое напряжение канала импульсного выхода, В, не более | 24 |
| Максимальный длительный ток канала импульсного выхода, мА | 100 |
| Габаритные размеры (длинахширинахвысота), мм | 114,5Х99Х45 |
| Масса, кг, не более | 0,5 |
| Длительность хранения информации при отключении питания, лет | 40 |
Продолжение таблицы 4
| 1 | 2 |
| Диапазон рабочих температур, оС | от -40 до +70 |
| Диапазон температур хранения и транспортировки, оС | от -40 до +80 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 40 |
| Средняя наработка на отказ, ч, не менее | 140 000 |
| У стойчивость к электромагнитным помехам |
| Напряженность магнитного поля промышленной частоты, А/м: - непрерывное | 100 |
| - кратковременное | 1000 |
| Напряженность импульсного магнитного поля, А/м | 300 |
| Напряжение электростатического разряда на порт корпуса, кВ: - воздушного | ±8 |
| - контактного | ±6 |
| Радиочастотное электромагнитное поле, В/м | 10 |
| Наносекундные импульсные помехи, кВ -порт электропитания | до 4 |
| -порт ввода/вывода | до 2 |
| Напряжение микросекундной импульсной помехи по портам питания постоянного тока и ввода-вывода, кВ: - схема «провод-провод» | 4 |
| - схема «провод-земля» | 4 |
| Кондуктивные помехи, В: -полоса частот от 0 до 150 кГц кратковременная помеха | 300 |
| длительная помеха | 30 |
| - полоса частот от 150 кГц до 80 МГц | 10 |
| Колебательные затухающие помехи, кВ: - однократные схема «провод-провод» | 2,5 |
| схема «провод-земля» | 4 |
| - повторяющиеся схема «провод-провод» | 1 |
| схема «провод-земля» | 2,5 |
Знак утверждения типа
наносится на лицевой панели модуля и титульных листах эксплуатационной документации методом офсетной печати.
Комплектность
Комплектность модулей приведена в таблице 5.
Таблица 5 - Комплектность
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Модуль TOPAZ ТМ PM7-Pr | - | 1 |
| Паспорт | ПЛСТ.424129.006 ПС | 1 |
| Коробка упаковочная | - | 1 |
| Методика поверки (поставляется по требованию потребителя) | ПЛСТ.421457.023.МП с изменением № 1 | 1 |
Поверка
осуществляется по документу ПЛСТ.421457.023.МП «Модули измерительные параметров электрической энергии и мощности TOPAZ ТМ PM7-Pr. Методика поверки с изменением №1», утвержденному ФГУП «ВНИИМС» 06.11.2017 г.
Основные средства поверки:
поверочная установка PTS 3.3 C (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде № 60751-15);
частотомер электронно-счётный Ч3-87 (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде № 64706-16);
секундомер механический СОПпр-2а (регистрационный номер в Федеральном информационном фонде № 11519-11).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик, поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится в виде оттиска в паспорт или в свидетельство о поверке.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия
ГОСТ 31818.11-2012 Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования испытания и условия испытаний
ГОСТ 31819.22-2012 Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока.
Частные требования. Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и 0,5S
ГОСТ 31819.23-2012 Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Статические счетчики реактивной энергии
ТУ 4228-004-89466010-2012 Модули измерительные параметров электрической энергии и мощности TOPAZ TM PM7-Pr. Технические условия
