Тенденции развития международной нормативной базы в области качества электроэнергии и разработка новых средств измерения типа «Прорыв» Генеральный директор научно-производственного предприятия "ПРОРЫВ" д.т.н., Тухас Вячеслав Анатольевич СПб., мая 2014 г.

2

3

1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ Указанные тенденции в полной мере отражены в требованиях Федерального закона 382-ФЗ от г. «О государственной информационной системе топливно- энергетического комплекса», статья 10: «Виды информации, подлежащей включению в государственную информационную систему топливно- энергетического комплекса (ТЭК): -информация о характеристиках энергетических ресурсов, в том числе об их качестве, (п.7); -информация в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, (п.15); -информация о ЧС природного и техногенного характера, об инцидентах или авариях, создающих угрозу безопасности на объектах ТЭК (п.20)». 4

1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ ВЫВОД: В мировой практике вопросы качества электроэнергии встраиваются в задачу обеспечения ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ, которая включает в себя: - непрерывное снабжение достаточным количеством электроэнергии надлежащего качества, - энергосбережение и энергоэффективность, -противодействие техногенным и природным воздействиям и минимизация потерь при их возникновении. Современные информационно-измерительные системы в электроэнергетике разрабатываются для целей прогноза, обеспечения превентивных мер и самовосстановления при событиях в электросети. 5

1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ Таким образом, нужно решать как измерительные задачи, так и задачи разработки технологий получения новых знаний. 1. К измерительным задачам относятся: 1.1. Измерение, оценка, анализ качества электроэнергии и индексов энергоэффективности электросетевых объектов Измерение электроэнергетических величин для поиска источников искажения показателей качества электроэнергии (ПКЭ) и определения вклада в искажения показателей качества электроэнергии участников рынка электрической энергии Измерение электроэнергетических величин для решения вопросов диагностики и прогноза остаточного ресурса электросетевого оборудования Измерение электроэнергетических величин для раннего обнаружения источников помех. 2. К задачам разработки технологий получения новых знаний относятся: 2.1. Разработка алгоритмов прогноза режимной надежности энергосистем, 2.2. Разработка критериев энергоэффективности электросетевых объектов и методов их измерения в режиме реального времени, 2.3. Разработка методов поиска источников помех в электрических сетях. 6

7 Получение информации о надежности и энергоэффективности (показатели SAIDI, SAIFI) энергосистемы. Регистрация провалов и пропадания напряжения системой АИИС БЭЭ. К расчёту показателей SAIDI и SAIFI 1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ

1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ В соответствии со стратегией развития электросетевого комплекса РФ, утвержденной распоряжением Правительства РФ от р, к 2017 году все электросетевые организации будут обеспечивать сбор данных о надежности и качестве электроснабжения, а также осуществлять расчет соответствующих показателей по международным методикам. Для распределительных сетевых организаций будут использованы индексы средней частоты прерываний электроснабжения конечных потребителей в электроэнергетической системе (SAIFI) и средней длительности прерываний электроснабжения конечных потребителей в электроэнергетической системе (SAIDI). АИИС БЭЭ дает расчет показателей SAIFI и SAIDI, позволяет осуществлять постоянный мониторинг за данными показателями и проводить анализ их изменений в зависимости от времени года, погоды, состояния энергосистемы и других сопутствующих факторов. Показатели отражают, в том числе, и степень изношенности оборудования. Частота отключений (SAIFI) определяет количество аварийных отключений оборудования: чем больше его изношенность, тем чаще происходят отключения (индекс SAIFI нормирует техническое состояние). Длительность отключений (SAIDI) включает в себя организационные вопросы, то есть насколько быстро восстанавливается отключенное или поврежденное оборудование (индекс SAIDI учитывает организацию бизнес-процессов). 8

9 Контроль режимов работы систем гарантированного (дизель-генераторы) и бесперебойного (UPS) энергоснабжения. 1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ

1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ 10 Приборы типа «Прорыв» с аксессуарами

Синхронизатор Времени СВ-1 СВ-1 обеспечивает синхронизацию текущего времени приборов типа «Прорыв» с временем «Национальной шкалы координированного времени Российской Федерации UTC (SU)» в соответствии с ГОСТ Р класс А. СВ-1 также может использоваться в составе автоматизированной информационно-измерительной системы безопасности электроэнергии (АИИС БЭЭ). Общие технические характеристики прибора: 1. Электропитание прибора осуществляется напряжением переменного тока в диапазоне от 100 В до 240 В. 2. Средний срок службы: не менее 10 лет. 3. Прибор имеет наработку на отказ: не менее часов. 4. Габаритные размеры: - длина 150 мм - ширина 73 мм - высота 32 мм 5. Масса прибора: не более 0,2 кг 6. Рабочие условия применения: - температура окружающего воздуха, 0 С: от -40 до +55; - атмосферное давление, к Па: от 84 до 106,7; - относительная влажность воздуха, %: не более 90 при 30 0 С 1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ

Источник бесперебойного питания ИБП-1 Источник бесперебойного питания ИБП-1 обеспечивает непрерывность измерений показателей качества электрической энергии в случае пропадания напряжения в фазе, к которой подключены приборы типа «Прорыв». ИБП-1 обеспечивает непрерывную работу прибора типа «Прорыв» не менее трех часов, в случае отключения питающей фазы сети переменного тока. Преимущества ИБП-1: - Расширенный температурный диапазон от -40 до +55; - Ударопрочный влагозащищенный корпус; - Малый вес и габариты; - Возможность работы в жесткой электромагнитной обстановке; - Питание прибора типа «Прорыв» осуществляется постоянным током, что исключает помехи при проведении измерений. Общие технические характеристики прибора: 1. Электропитание прибора осуществляется напряжением переменного тока в диапазоне от 85 В до 265 В и частотой в диапазоне от 45 Гц до 55 Гц. 2. Средний срок службы: не менее 10 лет. 3. Время работы от встроенного аккумулятора: не менее 1 часа. 4. Прибор имеет наработку на отказ: не менее часов. 5. Габаритные размеры: - длина 200 мм - ширина 108 мм - высота 42 мм 6. Масса прибора: не более 1 кг 7. Рабочие условия применения: - температура окружающего воздуха, 0 С: от -40 до +55; - атмосферное давление, к Па: от 84 до 106,7; - относительная влажность воздуха, %: не более 90 при 30 0 С 1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ

Модуль передачи данных МПД-1 Опция! Визуализация данных от приборов типа «Прорыв» в режиме реального времени. Модуль передачи данных МПД-1 предназначен для отображения данных с приборов типа «Прорыв» на экране мобильных устройств под управлением ОС Android (версия 2.2 и выше) через радиоканал стандарта Bluetooth. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ: Визуализация измеряемых данных в режиме реального времени (с усреднением 1 мин. и 10 сек.) на экране устройства под управлением ОС Android. Отображение векторов напряжения и тока для контроля правильности подключения фаз. Отображение и качественное сравнение с нормами усреднённых измеряемых значений на интервале 10 сек. и 1 мин. Установка даты и времени, например при смене часового пояса ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 1. Электропитание прибора осуществляется от адаптера постоянного тока +5 В (входит в комплект поставки) или от встроенного аккумулятора. 2. Средний срок службы: не менее 10 лет. 3. Время работы от аккумулятора: не менее 24 часов. 4. Наработка на отказ: не менее часов. 5. Габаритные размеры: - длина 95 мм - ширина 50 мм - высота 24 мм 6. Масса прибора: не более 0,1 кг 7. РАБОЧИЕ УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ: - температура окружающего воздуха, 0 С: от -40 до +55; - атмосферное давление, к Па: от 84 до 106,7; - относительная влажность воздуха, %: не более 90 при 30 0 С 1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ

Схема взаимодействия модуля передачи данных с внешними устройствами 1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ

Визуализация измеренных данных в режиме реального времени 1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ

1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ Тенденции развития нормативной базы /Ed3/CD2 © IEC (E) The main changes from Edition 2 are: A measurement method for current, previously informative, is now normative with some changes; A measurement method for RVC (Rapid Voltage Change) has been added; A measurement method for Conducted emissions in the 2kHz ~ 150kHz range has been added in an Informative Annex; Underdeviation and Overdeviation parameters are moved to an Informative Annex; Class A and Class S measurement methods are defined and clarified, while Class B is moved to an Informative Annex and considered for future removal; Measurement methods continue in this Standard, but responsibility for influence quantitites, performance, and test procedures are transferred to IEC (Draft).

1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ Тенденции развития нормативной базы /Ed1/CDV © IEC (E) General architecture Organisation of the measurement chain: the electrical quantity to be measured may be either directly accessible, as it is generally the case in low- voltage systems, or accessible via measurement sensor like Voltage Sensors (VS) or Current Sensors (CS). It shall be possible to download data stored in the instrument, e.g. wit h a communication network, or through a removable memory. Figure 1 below specifies the general architecture of the instrument, the dotted lines show optional units of the instrument.

18 1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ Тенденции развития нормативной базы /Ed1/CDV © IEC (E) PQI-A minimum functions definition Any PQI-A shall include all the mandatory functions specified in Table 6. Table 6 – PQI-A functions FunctionRequirement a) Measurement method, measuring uncertainty and measuring range Power FrequencyMclass A Magnitude of the Supply VoltageMclass A FlickerMclass A Supply voltage dips and SwellsMclass A Supply voltage interruptionsMclass A Supply voltage unbalanceMclass A Voltage HarmonicsMclass A Voltage Inter-harmonicsMclass A Mains Signalling VoltageMclass A Under/over deviationMclass A a) M = Mandatory; O = Optional; NR = Not Recommended NOTE: additional data such as waveform capture may be beneficial for the analysis of dips/swells/interruptions

1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ НОВОЕ ОТ 2014 Таблица 1. Метрологические характеристики приборов «Прорыв- КЭ» и «Прорыв-Т» по требованиям ГОСТ и ГОСТ Р , класс А. Измеряемый показатель качества электрической энергии Диапазон измерений Пределы допускаемой погрешности: - абсолютной Δ; - относительной, % - приведенной γ, % Примечание Среднеквадратическое значение напряжения переменного тока U y, В от 20 до 330 ± 0,1 (γ)- 2 Установившееся отклонение напряжения U y, % от -20 до 20 ± 0,2 (Δ)- 3 Положительное отклонение напряжения U +, % от 0 до 50± 0,01 (Δ)- 4 Отрицательное отклонение напряжения U -, % от 0 до 90± 0,01 (Δ)- 5 Частота переменного тока f, Гц от 42,5 до 57,5 ± 0,01 (Δ)- 6 Отклонение частоты Δf, Гц от -7,5 до 7,5 ± 0,03 (Δ)- 7 Коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности K 2U, % от 0 до 25± 0,15 (Δ)- 8 Коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности K 0U, % от 0 до 25± 0,15 (Δ)- 9 Коэффициент искажения синусоидальнос­ ти кривой напряжения (суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения) K U, % от 0 до 25 ± 0,05 (Δ)K U < 1,0 % ± 5 ( ) K U 1,0 % 10 Коэффициент n-й (n- от 2 до 50) гармонической состав­ляющей напряжения K U(n), % от 0 до 25 ± 0,05 (Δ)K U(n) < 1,0 % ± 5 ( ) K U(n) 1,0 % 11 Коэффициент m-й (m- от 1 до 49) интергармонической состав­ляющей напряжения K Uig(m), % от 0 до 25 ± 0,05 (Δ)K Uig(m) < 1,0 % ± 5 ( ) K Uig(m) 1,0 % 12 Угол фазового сдвига между основными гармоническими составляющими входных напряжений ϕ U от до ± 1 0 (Δ)- 13 Кратковременная доза фликера P st, отн. ед. от 0,2 до 10 ± 5 ( ) - 14 Длительная доза фликера P lt, отн. ед. от 0,2 до 10 ± 5 ( ) - 15 Длительность провалов напряжения Δt п, с от 0,01 до 60 ± 0,01 (Δ)- 16 Глубина провала напряжения U пр, % от 10 до 100 ± 0,2 (Δ) Длительность временного перенапряжения Δt перU, с от 0,01 до 60± 0,01 (Δ)- 18 Остаточное напряжение U res, В от 10 до 200± 0,2 (γ)- 19 Среднеквадратическое значение силы переменного тока I y, А от I мин до 1,2·I ном (до 2·I ном при I ном = 5 А) ± 0,1 (γ) I мин = 0,01 А (I ном = 5 А) I мин = 10 А (I ном = 250 А) I мин = 50 А (I ном = 800 А) I мин = 250 А (I ном = 3000 А) 20 Коэффициент искажения синусоидальнос­ти кривой тока (суммарный коэффициент гармонических составляющих тока) K I, % от 0 до 25 ± 0,15 (Δ)K I < 3,0 % ± 5 ( ) K I < 3,0 % 21 Коэффициент n-й (n- от 2 до 50) гармонической состав­ляющей тока K I(n), % от 0 до 25 ± 0,15 (Δ)K I(n) < 3,0 % ± 5 ( ) K I(n) < 3,0 % 22 Коэффициент m-й (m- от 1 до 49) интергармонической состав­ляющей тока K Iig(m), % от 0 до 25 ± 0,15 (Δ)K Iig(m) < 3,0 % ± 5 ( ) K Iig(m) 3,0 % 23 Угол фазового сдвига между основными гармоническими составляющими входных токов ϕ I от до ± 1 0 (Δ)- 24 Фазовый угол между составляющими тока и напряжения ϕ UI, 0 от до ± 1 0 (Δ)- 25 Полная электрическая мощность S, ВА -± 1,0 (γ)- 26 Активная электрическая мощность P, Вт -± 1,0 (γ) - 27 Реактивная электрическая мощность Q, вар -± 1,0 (γ) - 28 Амплитуда импульсного напряжения U A, кВ от 0,5 до 6 ± 1 ( ) Опция по заказу 29 Длительность записи импульсного напряжения, мс 3-Опция по заказу 30 Частота дискретизации, МГц 20-Опция по заказу 31 Текущее время, с- ± 0,02 (Δ) При синхронизации с Международной шкалой координированно го времени (UTC). Опция по заказу ± 0,5 (Δ)/сут При отсутствии синхронизации с UTC 19

1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ Новое в ОТ 2014 г. на СИ типа «Прорыв»: Увеличена продолжительность записи: не менее 25 суток (было не менее 10 суток). Добавлена опция по заказу: Ethernet. Добавлена опция регистратор событий (10 периодов): Добавлена опция регистратора импульсного напряжения: - измерение амплитуды импульсного напряжения UA (до 6000 В); - длительность записи амплитуды импульсного напряжения (до 3 мс) при частоте дискретизации импульсного напряжения 20 МГц. 20

1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ Реализацию функции вывода измеряемых значений: напряжения, тока, мощности, углов напряжения и тока с целью построения векторной диаграммы, а также вывода текущего времени прибора. Данные значения выводятся во время работы прибора в режиме измерений каждые 10 секунд. Для отображения этих значений предоставляется программное обеспечение «TERM», которое записано на CD диске и работает под операционной системой Windows. Векторная диаграмма реальной сети 21

1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ Преимущества приборов типа «Прорыв» 1. Отсутствие температурной погрешности во всем рабочем диапазоне температур: от - 40 градусов до + 55 градусов (силиконовые провода: от -60 до + 60 градусов). Таким образом, возможны круглогодичные непрерывные измерения, соответствующие классу «А», в течение продолжительного периода времени на всей территории РФ. 2. Герметичный (степень защиты корпуса IP 65), металлический, вандалоустойчивый корпус, возможно применение в промышленных зонах с жесткой электромагнитной обстановкой. 3. Возможность объединения отдельных СИ в систему АИИС БЭЭ. 4. Измерение тока по классу А ( неопределенность (погрешность) измерения γI для приборов класса А (ГОСТ Р , п.А.6.3.2), не должна превышать ± 0,1 % от верхней границы диапазона. Указанная погрешность (± 0,1 %) измерительных клещей из известных производителей дается лишь компанией FLUKE (США) на один тип клещей FLUKE i 800 (для переменного тока 0,1А – 800А RMS). Именно эти измерительные клещи заявлены в описании типа приборов «Прорыв-Т»). 5. Измерения по четырем токовым каналам (в том числе, в цепи нейтрали). 22

1. Состояние вопроса 2. Задачи 3. СИ ПКЭ 4. АИИС БЭЭ 23

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! Ждем Ваших предложений по совместным проектам! Научно-производственное предприятие "ПРОРЫВ" Россия, , г. Петрозаводск, ул. Андропова, д.10 т ф mailto: web page 24