Назначение
Терминалы микропроцессорные серии ЭКРА 200 (далее - терминалы) предназначены для измерение напряжения и силы переменного тока, частоты, активной, реактивной и полной мощностей, силы постоянного тока, регистрацию событий, осциллографирование процессов, формирование унифицированных выходных электрических сигналов, выдачу управляющих воздействий на исполнительные механизмы.
Описание
Принцип действия терминалов основан на аналого-цифровом преобразовании входных сигналов, их цифровой обработке и отображении результатов измерений на ЖК-дисплее и (или) передаче результатов измерений по цифровым интерфейсам связи в информационные системы и системы управления более высокого уровня.
Терминалы предназначены:
- для защиты станционного и подстанционного оборудования генерирующих установок в металлургической и нефтегазовой промышленности, а также для управления и автоматизации (терминалы защиты ЭКРА 21Х(А));
- для реализации комплекса локальной и централизованной противоаварийной автоматики (ПА) электростанций и подстанций, а также для реализации устройств управления аварийными режимами энергоузлов (терминалы автоматики ЭКРА 22Х(А));
- для регистрации аналоговых и логических сигналов при возмущениях, сопровождающих нормальные режимы в энергосистеме электрических станций и подстанций (терминалы регистрирующие ЭКРА 23Х(А));
- для управления выключателем и коммутационными аппаратами присоединения, организации оперативных блокировок, сбора и обработки аналоговой и дискретной информации (терминалы управления ЭКРА 24Х(А)).
В состав терминала серии ЭКРА 200 входят:
- блок логики;
- блок питания и управления;
- блок (и) аналоговых входов переменного тока;
- блок (и) аналоговых входов постоянного тока;
- блок (и) дискретных входов;
- блок (и) аналоговых выходов;
- блок (и) дискретных выходов;
- блок индикации (лицевая плата с органами индикации и управления);
- объединительная плата.
Центральной частью терминала является блок логики. Блок логики содержит сигнальный процессор DSP и коммуникационный host-процессор. Процессор DSP выполняет цифровую обработку входных сигналов и реализует алгоритмы защиты. Коммуникационный host-процессор через последовательные интерфейсы RS485-1, RS485-2, Ethernet, USB поддерживает обмен информацией с внешними цифровыми устройствами: персональным компьютером, контроллерами АСУ ТП и т.д.
Для записи аналоговой и дискретной информации используется специальная легкосъемная электронная память (карта памяти), информация в которой сохраняется и при отсутствии напряжения питания.
Функционирование терминала происходит по программе, записанной в ПЗУ блока логики.
Уставки пусковых органов и конфигурация терминала хранятся в карте памяти, допускающей многократное изменение содержимого.
Часы реального времени позволяют фиксировать текущее время регистрируемых событий. Для сохранения информации о регистрируемых событиях и текущем времени при отключении питания в блоке логики предусмотрен аккумулятор для питания часов и ОЗУ.
Блок логики управляет работой остальных блоков терминала через общую шину, роль которой выполняет объединительная плата. По этой же шине передаются сигналы входных и выходных цепей, и производится питание всех блоков терминала.
С помощью кнопок управления и дисплея, расположенных на лицевой плате устройства, производится отображение текущих значений токов и напряжений на аналоговых входах, состояния дискретных входов, значений уставок и осуществляется перепрограммирование терминала (изменение значений уставок и состояний программируемых ключей).
Светодиодные индикаторы на лицевой плате терминала обеспечивают сигнализацию текущего состояния терминала, срабатывания защит и автоматики.
Терминалы производят непрерывную самодиагностику терминала с выходом на сигнализацию в случае обнаружения неисправности. Самодиагностика включает в себя проверку основных аппаратных узлов, включая исправность блока питания, АЦП, обмоток выходных реле и всех программных элементов.
Конструктивно терминалы серии ЭКРА 200 выполняются в виде блочного 19" конструктива. Терминалы изготавливаются для установки в шкаф, а также как самостоятельное устройство.
Для предотвращения несанкционированного доступа к внутренним частям приборов производится пломбирование терминалов специальной этикеткой, разрушающейся при вскрытии устройства, расположенной на задней плите терминала.
Пломбирование производится только при поставке терминала как самостоятельного устройства. При поставке терминала в составе шкафа пломбирование не производится.
Фотографии общего вида терминалов в зависимости от конструктивного исполнения приведены на рисунках 1 - 4.
Рисунок 1 - Терминал ЭКРА 2Х1
Рисунок 3 - Терминал ЭКРА 2Х3 Рисунок 4 - Терминал ЭКРА 2Х7
Терминалы выпускаются в различных типоисполнениях. Информация о структуре условного обозначения типоисполнения терминала приведена на рисунке 5.
Рисунок 2 - Терминал ЭКРА 2Х2
ЭКРА - фирма-производитель
Порядковый номер разработки (серия)
Функциональное назначение:
1 - релейная защита и автоматика (РЗА);
2 - противоаварийная автоматика (ПА);
3 - регистратор событий (РС);
4 - терминал управления
Конструктивное исполнение (см. таблицу 1)
Исполнение для атомных станций
Исполнение по типу объекта: код (см. таблицы 2.Х)
Исполнение в зависимости от привязки к объекту1 Исполнение по максимальному значению номинальных токов:
00 - ток отсутствует;
20 - 1А;
27 - 5 А;
XX - по требованию Заказчика
Исполнение по номинальному напряжению переменного тока:
0 - силовая цепь отсутствует;
Е - 100 В, 50 Гц;
Х - по требованию Заказчика
Исполнение по номинальному оперативному напряжению питания:
1 - 110 В постоянного тока;
2 - 220 В постоянного тока;
4 - 220 В переменного тока;
Х - по требованию Заказчика
УХЛ или О - климатическое исполнение по ГОСТ 15150-
Категория размещения по ГОСТ 15150-69
1 - Отражает аппаратный состав и программное обеспечение в соответствии с руководством по эксплуатации (РЭ) конкретного типоисполнения терминала (шкафа).
Рисунок 5 - Структура условного обозначения типоисполнения терминала
| Таблица | - Конструктивное исполнение терминала |
| Код | Назначение | Конструктивное исполнение |
| 1 | Терминал | Ц 19" конструктива |
| 2 | Терминал | % 19" конструктива |
| 3 | Терминал | 19" конструктива |
| 4 | Модуль расширения | Ц 19" конструктива |
| 5 | Модуль расширения | % 19" конструктива |
| 6 | Модуль расширения | 19" конструктива |
| 7 | Терминал | 1/3 19" конструктива |
| 8 ... | Другие исполнения |
Таблица 2.1 - Терминалы защиты ЭКРА 21Х(А)
| Код | Исполнение по типу объекта |
| 01 | Защита генератора |
| 02 | Защита трансформатора собственных нужд (ТСН) |
| 03 | Защита кабельной линии (отходящей линии) |
| 04 | Защита секционного выключателя |
| 05 | Защита двигателя |
| 06 | Защита вводов на секцию питания |
| 07 | Защита вводов на магистраль питания |
| 08 | Защита ошиновки трансформатора блока генератор-трансформатор |
| 09 | Защита трансформатора системы возбуждения |
| 10 | Защита трансформатора(ов) блока |
| 11 | Защита автотрансформатора |
| 12 | Защита блока генератор-трансформатор |
| 13 | Управление коммутационным оборудованием |
| 14 | Дифференциальная защита шин |
| 15 | Защита трансформатора напряжения секции |
| 16 | Защита батареи статических конденсаторов (Б СК) |
| 17 ... | Другие исполнения |
Таблица 2.2 - Терминалы ПА ЭКРА 22Х(А)
| Код | Исполнение по типу объекта |
| 01 | Линейная противоаварийная автоматика |
| 02 | Автоматика шин подстанций и станций |
| 03 | Автоматика части станций и подстанций |
| 04 | Система автоматики предотвращения нарушения устойчивости энергоузла или энергорайона |
| 05 | Приёмо-передача команд РЗ и ПА для УПАСК |
| 06 ... | Другие исполнения |
Таблица 2.3 - Терминалы регистрирующие ЭКРА 23Х(А)
| Код | Исполнение по типу объекта |
| 01 | Регистратор аварийных событий |
| 02 ... | Другие исполнения |
Таблица 2.4 - Терминалы управления ЭКРА 24Х(А)
| Код | Функции |
| 01 | Терминал управления присоединением 110 - 220 кВ |
| 02 ... | Другие исполнения |
Программное обеспечение
Терминалы имеют встроенное и внешнее программное обеспечение (ПО). Их характеристики приведены в таблице 3.
Встроенное ПО реализует следующие базовые функции терминала:
- релейная защита и/или автоматика;
- управление коммутационными аппаратами присоединения;
- аварийный осциллограф;
- регистратор событий;
- расчет ресурса выключателя;
- связь с верхним уровнем;
- интерфейс взаимодействия с обслуживающим персоналом.
Встроенное ПО реализовано аппаратно. Оно заносится в программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) приборов предприятием-изготовителем и не доступно для пользователя. Метрологические характеристики терминалов нормированы с учетом влияния ПО. Терминалы рассчитаны выполнять функции защиты и управления и при отсутствии связи с верхним уровнем информационной сети.
Терминалы могут интегрироваться в локальную информационную сеть. Поставляемое с терминалом внешнее программное обеспечение (комплекс программ «EKRASMS-SP») позволяет проводить мониторинг всех входных сигналов, формировать архив регистратора событий и аварийных осциллограмм, изменять уставки, синхронизировать время всех терминалов сети.
Комплекс программ «EKRASMS-SP» включает следующие приложения:
- программу «Сервер связи»;
- программу мониторинга «АРМ-релейщика»;
- программу просмотра событий «Reviewer».
Все приложения функционируют на платформе Windows XP/Vista/Win7. Лежащая в основе программного комплекса технология «клиент - сервер» обеспечивает доступ к внутренним базам данных терминалов с любого компьютера локальной сети предприятия. Обмен информацией между приложениями комплекса осуществляется по протоколу TCP/IP.
Программа «Сервер связи» осуществляет взаимосвязь информационной сети терминалов с локальной сетью предприятия, производит синхронизацию времени всех устройств по своим часам с точностью 0,001 с, а также производит автоматическое чтение (настраиваемая опция) зарегистрированных устройствами событий.
С помощью программы «АРМ-релейщика» осуществляется просмотр текущих величин токов и напряжений, состояний дискретных сигналов, просмотр и изменение (по паролю) уставок и параметров функций РЗА, копирование и удаление аварийных осциллограмм.
Программа «RecViewer» предназначена для анализа аварийных ситуаций в энергосистеме по осциллограммам аварийных режимов и определения уставок органов РЗА терминалов в момент аварии.
Таблица 3 - Характеристики программного обеспечения (ПО)
| Наименование ПО | Идентификационное наименование ПО | Номер версии (идентификационный номер) ПО | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентиф икато-ра ПО |
| Встроенное | Отсутствует | Не ниже 6.0.0.0 | 706FA78D | CRC32 |
| Внешнее | «EKRASMS-SP» | Не ниже 3.0.00.0000 | fec161ec23dfe7f9e8fb97 457d51b08e | md5 |
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «А» в соответствии с МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Терминалы обеспечивают измерение электрических параметров сети переменного тока: действующее значение фазного (UA, UB, UC) и линейного (UAB, UBC, UCA) напряжений; действующее значение фазного тока (IA, IB, IC);
активная (P), реактивная (Q) и полная (S) мощности (фазная и трехфазная);
частота сети (f).
Номинальные значения входных токов, напряжений и мощностей указаны в таблице 4. Номинальное значение коэффициента активной мощности cosфном = 1, коэффициента реактивной мощности sinфном = 1. Номинальное значение частоты сети переменного тока 50 Гц.
Таблица 4 - Номинальные значения электрических параметров сети переменного тока
| Номинальное значение фазного напряжения иФНОМ, В | Номинальное значение линейного напряжения ЦлНОМ, В | Номинальное значение фазного тока IНОМ, А | Номинальное значение мощности (активная, реактивная, полная), Рном, Qhom, Shom, Вт, вар, В^А |
| Фазная | Трехфазная |
| 100/\3 | 100 | 1,0/5,0 | 57,74/288,7 | 173,2/866,1 |
Диапазоны измерения электрических параметров сети переменного тока указаны в таблице 5.
Таблица 5 - Диапазон измерения электрических параметров сети переменного тока
| Измеряемый параметр | Диапазон измерений |
| Ток, А | (0,05...1,2)1ном |
| Напряжение, В | (0,1.. ,2,0)(Uohom; Илном) |
| Частота, Гц | (45.55) при ((0,1...2,0)Ukom) |
| Мощность (активная, реактивная, полная), Вт, вар, В^А | (0,05...1,2)(Рном; Qhom; Shom) |
Пределы допускаемой основной приведенной погрешности yX и абсолютной погрешности АХ по измеряемому параметру Х указаны в таблице 6.
Нормирующее значение при определении основной приведенной погрешности равно номинальному значению измеряемого параметра.
Таблица 6 - Пределы допускаемых погрешностей при измерении электрических параметров сети переменного тока
| Измеряемый параметр | Пределы допускаемой основной приведенной погрешности, уХ, % | Пределы абсолютной погрешности, АХ, Гц |
| Действующее значение фазного или линейного напряжения | ± 0,5 | _ |
| Действующее значение фазного тока | ± 0,5 ((0,1.1,2)Ihom) ± 1,0 ((0,05.0,1)Ihom) | _ |
| Активная, реактивная, полная мощность | ± 0,5 ((0,1.1,2)(Phom; Qhom; Shom)); ± 1,0 ((0,05...0,1)(Phom; Qhom; Shom)) | _ |
| Частота сети | _ | ± 0,02 |
Пределы допускаемых дополнительных погрешностей Yt доп при измерении электрических параметров сети переменного тока, вызванных изменением температуры окружающего воздуха от нормальной (20 ± 5) °С до любой температуры в рабочем диапазоне температур на каждые 10 °С указаны в таблице 7.
Таблица 7 - Пределы допускаемых дополнительных погрешностей при изменении температуры окружающего воздуха
| Измеряемый параметр | Температура окружающего воздуха, °С | Допускаемая дополнительная погрешность, Yt доп |
| % | Гц |
| Действующее значение фазного или линейного напряжения | от минус 5 до плюс 45 (плюс 55) | ± 0,25/10 °С | _ |
| Действующее значение фазного тока | ± 0,25 (0,5)1/10 °С | _ |
| Активная, реактивная, полная мощность | ± 0,25 (0,5)2/10 °С | _ |
| Частота сети | _ | ± 0,01/10 °С |
1 - ± 0,25 % для диапазона (0,1.. ,1,2)1НОМ, ± 0,5 % для диапазона (0,05.. ,0,1)!НОМ;
2 - ± 0,25 % для диапазона (0,1.1,2)(Phom; Qhom; Shom),
± 0,5 % для диапазона (0,05...0,1)(Phom; Qhom; Shom).
Диапазон измерения, пределы допускаемой основной приведенной погрешности yX измерения силы постоянного тока указаны в таблице 8.
нормирующее значение при определении основной приведенной погрешности равно:
верхнему пределу диапазона измерений, если нулевое значение входного сигнала находится на краю или вне диапазона измерений;
сумме модулей пределов измерений, если нулевое значение входного сигнала находится внутри диапазона измерений.
Таблица 8 - Пределы допускаемых погрешностей измерения силы постоянного тока
| Диапазон измерений, мА | Пределы допускаемой основной приведенной погрешности ух, % |
| от минус 5 до плюс 5 | ± 0,15 |
| от 0 до плюс 5 |
| от минус 20 до плюс 20 | ± 0,1 |
| от 0 до плюс 20 |
| от плюс 4 до плюс 20 |
Пределы допускаемых дополнительных погрешностей измерения силы постоянного тока, вызванных изменением температуры окружающего воздуха от нормальной (20 ± 5) °С до любой температуры в рабочем диапазоне температур на каждые 10 °С, не превышают ± 0,1 %.
напряжение питания оперативного тока:
220'42 В или 110 ^22 В постоянного тока;
220.2В переменного тока частотой 50 Гц.
Терминал соответствует требованиям устойчивости технических средств к электромагнитным помехам по ГОСТ Р 51317.6.5-2006 (МЭК 61000-6-5-2001).
Терминал, предназначенный для поставки на атомные станции, имеет группу IV по устойчивости к помехам по ГОСТ Р 50746-2000.
Терминал соответствует параметрам индустриальных радиопомех в сеть электропитания и в окружающее пространство для класса А по ГОСТ Р 51318.22-2006 (СИСПР 22:2006), ГОСТ Р 51317.3.2-2006 (МЭК 61000-3-2-2005), ГОСТ Р 51317.3.3-2008 (МЭК 61000-3-3-2005).
Группа механического исполнения в части воздействия механических факторов внешней среды М40 по ГОСТ 17516.1-90:
вибрационные нагрузки в диапазоне частот от 10 до 100 Гц с максимальным ускорением до 0,25 g;
одиночные удары длительностью от 2 до 20 мс с максимальным ускорением 3 g.
Терминал сейсмостойкий при воздействии землетрясений интенсивностью до 9 баллов включительно по шкале MSK-64 при высотной установке до 30 м по ГОСТ 17516.1-90.
Терминал, предназначенный для поставки на атомные станции, соответствует категории сейсмостойкости I по нП-031-01 при использовании в составе систем безопасности.
Габаритные размеры и масса терминалов приведены в таблице 9.
Таблица 9 - Габаритные размеры и масса
| Тип терминала | Г абаритные размеры, ВхШхГ, мм, не более | Масса, кг, не более |
| ЭКРА 2Х1, ЭКРА 2Х4 | 266x270x255 | 11 |
| ЭКРА 2Х2, ЭКРА 2Х5 | 266x376x255 | 16 |
| ЭКРА 2Х3, ЭКРА 2Х6 | 266x483x255 | 19 |
| ЭКРА 2Х7 | 266x199x182 | 5 |
Климатическое исполнение и категория размещения терминалов, предназначенных для нужд экономики страны и на экспорт в районы с умеренным климатом - УХЛ4, в районы с тропическим климатом - О4 по ГОСТ 15150-69 (исполнение для атомных станций - УХЛ4).
Высота над уровнем моря - не более 2000 м (исполнение для атомных станций - не более 1000 м).
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится методом наклейки заднюю панель приборов и типографским способом на титульные листы руководства по эксплуатации и паспорта.
Комплектность
Таблица 10 - Комплектность (обязательная поставка)
| Наименование | Количество |
| Терминал (типоисполнение в соответствии с заказом) | 1 шт. |
| Паспорт | 1 экз. |
| Принадлежности для пуско-наладочных работ - комплект на партию, поставляемую в один адрес | 1 к-т |
| Руководство по эксплуатации ЭКРА.650321.001 РЭ | 1 экз. |
| РЭ терминала на конкретное типоисполнение или ТО цифровых защит ЭКРА.656116.360 ТО | 1 экз. |
| Руководство оператора «Комплекс программ EKRASMS-SP. Быстрый старт» ЭКРА.00019-01 34 01 | 1 экз. |
| Руководство оператора «Программа АРМ-релейщика» ЭКРА.00006-07 34 01 | 1 экз. |
| Руководство оператора «Программа RecViewer» ЭКРА.00005-02 90 01 | 1 экз. |
| Руководство оператора «Программа Сервер связи» ЭКРА.00007-07 34 01 | 1 экз. |
| Методика поверки ЭКРА.650321.001 МП | 1 экз. |
Таблица 11 - Комплектность (опциональная поставка)
| Наименование | Количество |
| Комплект запасных блоков (по заказу) | 1 к-т |
| Аппаратура для построения локальной сети - в соответствии с картой заказа на оборудование связи | 1 к-т |
| Компакт-диск с программным обеспечением - в соответствии с картой заказа на программное обеспечение. | 1 шт. на партию в один адрес |
| Комплект деталей присоединения ЭКРА.656122.001 КС (только при поставке терминала как самостоятельное устройство) | 1 к-т |
Поверка
осуществляется по документу «Терминалы микропроцессорные серии ЭКРА 200. Методика поверки» ЭКРА.650321.001 МП, утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в апреле 2012 г.
Средства поверки: установка многофункциональная измерительная CMC 256plus, калибратор токовой петли FLUKE 705.
Сведения о методах измерений
Сведения о методиках (методах) измерений приведены в руководстве по эксплуатации ЭКРА.650321.001 РЭ.
Нормативные документы
1. ГОСТ 22261-94 «Средства измерений электрических и магнитных величин». Общие технические условия.
2. ГОСТ 14014-91 «Приборы и преобразователи измерительные цифровые напряжения, тока, сопротивления». Общие технические требования и методы испытаний.
3. ТУ 3433-026-20572135-2010 «Терминалы микропроцессорные серии ЭКРА 200». Технические условия.
4. ТУ 3433-026.01-20572135-2012 «Терминалы микропроцессорные серии ЭКРА 200 для атомных станций». Технические условия.
Рекомендации к применению
- «выполнении работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям».
