ИПУЭ состоит из двух однофазных 4-х квадрантных датчиков измерения активной и реактивной энергии РиМ 384.01 (РиМ 384.02) соответствующего исполнения (далее ДИЭ), включенных по схеме Арона.

Принцип действия ДИЭ основан на цифровой обработке аналоговых входных сигналов тока и напряжения при помощи специализированных микросхем с встроенным АЦП. Остальные параметры, измеряемые ИПУЭ, определяются расчетным путем по измеренным значениям тока, напряжения и угла между ними.

Цифровой сигнал, пропорциональный мгновенной мощности, обрабатывается микроконтроллером ДИЭ. По полученным значениям мгновенной активной и реактивной мощности формируются накопленные значения количества потребленной активной и реактивной электрической энергии, учет активной и реактивной энергии ведется по 4 квадрантам.

Расположение квадрантов соответствует геометрическому представлению С.1 ГОСТ Р 52425-2005.

Каждый ДИЭ оснащен гальванически развязанным интерфейсами:

- F1 (радиоканал на частоте 433,92 МГц);

- RF2 (служебный радиоканал на частоте 2,4 ГГц);

- GSM/GPRS;

- GPS/GLONASS (синхронизация времени и определения фазовых сдвигов).

Интерфейс RF1 предназначен для считывания информации и обмена данными с устройствами автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (АС) на расстоянии до 100 м. Протокол обмена ВНКЛ.411711.004 ИС.

Интерфейс GSM/GPRS предназначен для подключения к информационным сетям АС.

Интерфейс RF2 -служебный, предназначен только для обмена данными между ДИЭ.

Каждый ДИЭ ведет свои журналы и журналы суммарного потребления и общих параметров сети, используя информацию, полученную от другого ДИЭ.

При работе ДИЭ в составе ИПУЭ один из ДИЭ является ведущим (master), другой - ведомым (slave), что задается при конфигурировании ИПУЭ. ДИЭ - master выполняет вычисления значений измеряемых величин ИПУЭ в целом, используя данные, полученные от ДИЭ-slave по правилам схемы Арона.

Обращение со стороны GSM/GPRS или RF1 может осуществляться к любому ДИЭ, при этом будут получены общие для ИПУЭ данные. Такое решение позволяет повысить надежность работы ИПУЭ.

Показания ИПУЭ считываются при помощи специализированных устройств АС: терминала мобильного РиМ 099.01 (далее - МТ) по интерфейсу RF1 или по GSM/GPRS каналам связи с передачей данных на сервер АС.

Показания ИПУЭ выводятся в рабочее окно программы МТ. При считывании данных при помощи МТ или по каналу GSM/GPRS на сервер АС передаются следующие данные - потребление активной и реактивной энергии, в том числе на РДЧ, ПКЭ, напряжение, ток, активная мощность, реактивная мощность, полная мощность, коэффициент мощности, частота сети, температура внутри корпуса ДИЭ (подробнее см. руководство по эксплуатации МТ).

Информация на МТ отображается на языке, определяемом в договоре на поставку. По умолчанию - на русском языке.

Тарификатор ИПУЭ работает по сигналам времени спутников GPS/GLONASS, и реализует многотарифный учет активной электрической энергии по временным тарифным зонам.

При превышении установленного порога мощности нагрузки (УПМт) ИПУЭ реализует учет по специальному тарифу, если эта функция активирована при конфигурировании.

При превышении установленного контрольного порога мощности нагрузки (УПМк) ИПУЭ посылает по интерфейсам RF1 и GSM/GPRS сообщение, которое может быть использовано для принятия управленческих решений или для управления исполнительными устройствами.

Для конфигурирования, параметрирования и локального обмена данными в ИПУЭ используются:

-интерфейс RF1, который совместно с МТ работает на расстоянии до 100 м от ИПУЭ;

-интерфейс GSM/GPRS.

Для хранения эфемерид спутников в ДИЭ применен ионистор со сроком эксплуатации не менее 30 лет, поэтому замена встроенной электрической батареи (ионистора) в течение срока службы не требуется.

ИПУЭ начинают нормально функционировать не более чем через 5 с после подачи номинального напряжения. Синхронизация времени производится после захвата спутников GPS/GLONASS.

Измерительная информация в ИПУЭ недоступна для корректировки при помощи внешних программ, в том числе при помощи программ конфигурирования, и сохраняется в энергонезависимой памяти не менее 40 лет при отсутствии сетевого напряжения.

ИПУЭ выполняют фиксацию показаний на заданный произвольный момент времени (режим Стоп-кадр, СК).

ИПУЭ обеспечивает контроль правильности подключения измерительных цепей конструктивно за счет того, что первичные преобразователи каждого ДИЭ - датчики напряжения и тока размещены в общем корпусе с измерителем, что исключает возможность воздействия на измерительные цепи.

Основные характеристики ИПУЭ в приведены в таблице 1.

Таблица 1

Количество тарифов и тарифное расписание ИПУЭ задаются встроенным тарификатором.

Синхронизации текущего времени тарификатора ИПУЭ выполняется   при помощи

встроенного модуля GPS/GLONASS.

Количество тарифов и тарифное расписание доступны для установки и корректировки дистанционно или непосредственно на месте эксплуатации ИПУЭ по интерфейсам RF1, GSM/GPRS (см. таблицу 3).

ИПУЭ ведут журналы, в которых накапливается измерительная и служебная информация (результаты самодиагностики, время включения и выключения, корректировки служебных параметров, время фиксации максимальной средней активной мощности, значений измеряемых величин на расчетный день и час (далее - РДЧ) и др.).

Измерительная информация недоступна корректировке, служебная информация ИПУЭ защищена системой паролей.

Функциональные возможности ИПУЭ:

Перечень величин, измеряемых ИПУЭ, приведен в таблице 2. Таблица 2

Суммарная текущая мощность (активная и реактивная) определяются как сумма соответствующих фазных значений мощности.

Полная мощность с периодом интергирования 1 с (далее - полная мощность) определяется по формуле

S = SQRT (P ² + Q ²),                           (1)

где Р - текущее значение активной мощности, Вт;

Q - текущее значение реактивной мощности, вар;

S - текущее значение полной мощности, ВА;

SQRT - функция, возвращающая квадратный корень числа.

Максимальное значение средней активной мощности на программируемом интервале в текущем отчетном периоде (активная пиковая мощность - Ринт макс) определяется как максимальное значение из зафиксированных значений средней активной мощности на программируемом интервале (Ринт) за текущий месяц.

Средняя активная мощность на программируемом интервале (активная интервальная мощность Ринт) определяется методом «скользящего окна» по формуле

Т

Ринт= 1/Т х J Ртек dt,                                     (2)

0

где Ринт - значение суммарной средней активной мощности;

Ртек - измеренное значение текущей суммарной активной мощности, Вт;

Т - длительность программируемого интервала.

Максимальная средняя активная мощность на месячном интервале (максимальная пиковая мощность на РДЧ - Р рдч) определяется как максимальное значение из зафиксированных значений Ринт за прошедший месяц.

Удельная энергия потерь в цепях тока определяется по формуле

T

Wyg= (10^-3/3600) х J (Ia² +Ib² + Ic² ) dt ,                 (3)

0

где Wyg - расчетное значение удельной энергии потерь в цепях тока, кА ² • ч;

I-действующее (среднеквадратичное) значение тока, А ;

T - время работы ИПУЭ, с.

Суммарная удельная энергия потерь определяется как сумма фазных значений удельной энергии потерь.

Коэффициент реактивной мощности цепи tg ф определяется по формуле

tg Ф = |Q| / P|,                                           (4)

где     tg ф расчетное значение коэффициента реактивной мощности цепи;

Q - значение текущей реактивной мощности, вар;

P -значение текущей активной мощности, Вт.

Коэффициент мощности cosф определяется по формуле

cos ф = Р / S,               (5)

где cos ф -расчетное значение коэффициента мощности;

S - значение текущей полной мощности, вар;

P -значение текущей активной мощности, Вт;

SQRT - функция, возвращающая квадратный корень числа.

ИПУЭ определяет суммарное значение cos ф и tg ф как среднее геометрическое фазных значений соответствующих величин.

Показатели качества электрической энергии (длительность провала напряжения ДЩ; остаточное напряжение провала напряжения ЗИП, длительность перенапряжения ДЩЕРИ; напряжение прямой и обратной последовательности U1, U2; токи прямой и обратной последовательности I1, I2;. коэффициенты несимметрии по обратной последовательности напряжения и тока K_2U   K21) определяются в соответствии с   ГОСТ Р 54149-2010,   и

ГОСТ 51317.4.30-2008.

Основные функциональные возможности ИПУЭ

а)  сохранение в энергонезависимой памяти:

- измерительной информации по всем измеряемым величинам (см таблицу 2);

-установленных служебных параметров (тарифного расписания, параметров маршрутизации и др);

б) защита информации -пароль доступа и аппаратная защита памяти метрологических коэффициентов;

в)  самодиагностика - ИПУЭ формируют и передают код режима работы (статус), отражающий наличие фаз сети, характеристики тарифного расписания и отображения информации, исправности тарификатора. События, связанные с изменением статуса, регистрируются в соответствующем журнале ИПУЭ с указанием времени наступления события;

г) обмен данными с устройствами АС по интерфейсу RF1   (см. таблицу 3), скорость обмена от 9600 до 38400 Бод;

д) обмен данными с устройствами АС по интерфейсу GSM/GPRS , скорость обмена от

9600/115200 Бод (см. таблицу 3).

е)  реализация многотарифного учета с использованием GPS/GLONASS;

ж) конфигурирование ИПУЭ по интерфейсам RF1, GSM/GPRS с использованием устройств АС;

з) дистанционное управление    внешними устройствами (в том    числе

отключением/подключением абонента) - по интерфейсу RF1 при помощи устройств АС и SMS сообщений;

и) тарификатор поддерживает:

-до 8 тарифов;

-до 256 тарифных зон;

-переключение по временным тарифным зонам;

-переключение тарифов по превышению лимита заявленной мощности;

-автопереход на летнее/зимнее время;

-календарь выходных и праздничных дней;

-перенос рабочих и выходных дней;

к) ведение журналов:

- месячного потребления не менее 3672 байт (36 записей , 36 месяцев ) - фиксация значений потребления по всем видам энергии (на РДЧ), максимальное значение средней активной мощности на программируемом интервале за прошедший отчетный перид (Ррдч) с датой и временем фиксации, количество часов работы ИПУЭ;

- суточного потребления не менее 17484 байт (186 записей, 6 месяцев) - фиксация значений потребления по всем видам энергии за сутки, фиксация даты и времени выхода напряжения и частоты за допустимые нормы, количество часов работы ИПУЭ в течение суток;

- профилей нагрузки не менее 232128 байт (8928 записей, 6 месяцев при 30 минутном интервале)- фиксация значений потребления по всем видам энергии через выбранный интервал времени. Длительность интервала времени для фиксации нагрузки   выбирается из ряда

1,2,3,4,5,6,10,12,15,20,30,60 минут;

-   - событий, состоящий из ряда поджурналов в которых отражены события, связанные с

отсутствием напряжения, перепрограммирования служебных параметров и т.д. - не менее 5120 записей, в т. ч.:

• -  журнал «Коррекций» - 11264 байт (1024 записи), фиксация фактов связи со счетчиком для изменений служебных параметров, текущих значений даты/времени и получения системных параметров;

• -  журнал «Вкл/Выкл» (включений/выключений) - 5632 байт (512 записей), фиксация

времени включения/отключения сетевого питания;

• -  журнал отклонений по «tg ф» - 7680 байт (512 записей), фиксация времени перехода через порог и возвращения в норму значения tg ф;

• -  журнал ПКЭ  (качества сети) - 7168 байт (1024 записи) фиксация времени выхода за

пределы частоты (± 0,2 Гц, ± 0,4 Гц) и напряжения ± 10 %) согласно ГОСТ Р 54149-2010;

• -  журнал «Провалов/перенапряжений» - 15360 байт (1024 записи), фиксация времени и длительности провалов/перенапряжений;

• -  журнал «Самодиагностики» - 11264 байт (1024 записи), фиксация изменения статуса

режима и попытки несанкционированного доступа (неправильный пароль) и др.

л) при наступлении событий     «Отсутствие напряжения», «Коррекция служебных

параметров», «Отсутствие связи между ДИЭ» по интерфейсу RF2, «Превышение установленного порога мощности нагрузки», «Нет захвата спутников GPS», « Нет соответствия служебных данных между ДИЭ» ИПУЭ выступает как инициатор связи, посылая соответствующие сообщения по интерфейсам RF1, GSM/GPRS.

Все события привязаны ко времени. Журналы недоступны корректировке при помощи внешних программ.

Таблица 3 - Функциональные возможности интерфейсов ИПУЭ (ДИЭ)

Окончание таблицы 3

ИПУЭ оснащены оптическим испытательным выходом ТМ, предназначенным для проведения поверки ДИЭ при измерении активной и реактивной энергии. Конфигурирование испытательного выхода по виду измеряемой энергии (активной или реактивной, или в служебный режим контроля тарификатора) выполняется программно. Оптический испытательный выход соответствует требованиям ГОСТ Р 52320-2005.

Степень защиты оболочек корпуса ДИЭ IP65 по ГОСТ 14254-96. Корпус каждого ДИЭ пломбируется пломбой поверителя. Пломбирование ДИЭ осуществляется навесной пломбой на выступах основания и крышки корпуса.

Пример записи   при заказе   РиМ   384.02/2:      «ИПУЭ РиМ   384.02/2

ТУ 4228-061-11821941-2013».

Фотография общего вида ДИЭ ИПУЭ с указанием места установки пломбы поверителя приведена на рисунке 1.

Схема расположения ИПУЭ на ВЛ приведена на рисунке 2

двух сторон корпуса)

Рисунок 1 - Фотография общего вида и место установки пломбы поверителя ДИЭ РиМ 384.02. Корпус внешний не показан.

Рисунок 2 -Схема установки ИПУЭ на опоре ВЛ совместно с устройством защиты от перенапряжений типа УЗПН. ДИЭ показаны с установленным внешним корпусом

Комплект поставки ИПУЭ приведен в таблице 12 Таблица 12

Лист № 17 Всего листов 18 

Номинальный ток, А

Максимальный ток, А

Номинальное напряжение, В