Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA

1. Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Autonomiczny zespół przetwarzania danych zintegrowany z nową generacją przetworników prądowo-napięciowych dla urządzeń EAZ Etap II Współautorzy: P. Angielczyk, A. Kalinowski, Z. Kołodziejczyk G. Kowalski, P. Prystupiuk, P. Wlazło, G. Wojtaś. Prowadzący: Grzegorz Kowalski Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

2. CEL PRACY Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • CELEM II ETAPU PRAC BYŁO: • Wytypowanie funkcji realizowanych przez urządzenie EAZ współpracujące z autonomicznym przetwornikiem prądu i napięcia APPN. • Wykonanie modelu urządzenia EAZ. • Wykonanie poprawionej wersji przetwornika APPN. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

3. ZAŁOŻENIA GŁÓWNE Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • ZINTEGROWANY PRZETWORNIK PRĄDOWY I NAPIĘCIOWY • AUTONOMICZNE ZASILANIE PRZETWORNIKA Z MIERZONEGO PRĄDU I NAPIĘCIA • URZĄDZENIE ZABEZPIECZAJĄCE ZINTEGROWANE Z KONCENTRATOREM DANYCH • KOMUNIKACJA ZA POMOCĄ ŚWIATŁOWODU Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

4. ZAŁOŻENIA SZCZEGÓŁOWE DLA PRZETWORNIKA POMIAROWEGO Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • ZAKRES OBSŁUGIWANYCH NAPIĘĆ: 100 V do 1000 V • ZAKRES PRĄDÓW:1 A do 1000 A • DŁUGOŚĆ POŁĄCZEŃ ŚWIATŁOWODOWYCH:do 10 m Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

5. ZAŁOŻENIA SZCZEGÓŁOWE DLA URZĄDZENIA ZABEZPIECZENIOWEGO Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • WYŚWIETLANIE WYNIKÓW POMIARÓW • WYŚWIETLANIE STANU ZABEZPIECZEŃ • KOMUNIKACJA Z SYSTEMEM NADRZĘDNYM • WPROWADZANIE NASTAW Z KLAWIATURY • ZINTEGROWANY KONCENTRATOR TRÓJPORTOWY Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

6. ZAŁOŻENIA SZCZEGÓŁOWE DLA URZĄDZENIA ZABEZPIECZENIOWEGO Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • REALIZACJA ZABEZPIECZEŃ POD- i NADPRĄDOWYCH • REALIZACJA ZABEZPIECZEŃ • POD- i NADNAPIĘCIOWYCH • REALIZACJA ZABEZPIECZENIA OD ASYMETRII • REALIZACJA ZABEZPIECZEŃ TECHNOLOGICZNYCH Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

7. WYNIKI PRACY Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • Efektem pracy są przetworniki do pomiaru prądu i napięcia, wyposażone w autonomiczne układy zasilania oraz współpracujące z nimi urządzenie zabezpieczające, wyposażone w koncentrator danych. • System realizuje pomiary prądu i napięcia oraz zestaw zabezpieczeń i funkcje współpracy z systemem nadrzędnym. • Uzyskano odseparowanie przetworników pomiarowych od urządzeń decyzyjnych oraz eliminację analogowych zakłóceń na przewodach od przetworników do układów pomiarowych. • Rozbudowa koncentratora umożliwia zbudowanie sieci obejmującej np. całą rozdzielnię za pomocą jednego urządzenia EAZ. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

8. WYNIKI PRACY Przetwornik APPN Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • ZEWNĘTRZNY ZINTEGROWANY PRZEKŁADNIK PRĄDOWY, ZASILAJĄCO - POMIAROWY • WEWNĘTRZNY DZIELNIK DO POMIARU NAPIĘCIA • NIEZALEŻNE UKŁADY ZASILANIA Z MIERZONEGO PRĄDU I NAPIĘCIA • IZOLOWANE UKŁADY POMIARU PRĄDU I NAPIĘCIA • WSPÓLNY UKŁAD MIKROPROCESORA I TRANSMISJI Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

9. WYNIKI PRACY Przetwornik APPN Cewka zasilająco - pomiarowa Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

10. WYNIKI PRACY Przetwornik APPN Przetwornik APPN Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

11. WYNIKI PRACY Przetwornik APPN Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Układ zasilania Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

12. WYNIKI PRACY Przetwornik APPN Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • Przebiegi w układzie kluczowania prądu Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

13. WYNIKI PRACY Przetwornik APPN Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • 300 A 500 A • 700 A 700 A po 30 min. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

14. WYNIKI PRACY Przetwornik APPN Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • ZAKRESY ZASILANIA Z NAPIĘCIA • ZAKRESY ZASILANIA Z PRĄDU Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

15. WYNIKI PRACY Przetwornik APPN Moduł pomiarów, obliczeń i transmisji Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

16. WYNIKI PRACY Przetwornik APPN Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • TOR POMIARU NAPIĘCIA • BŁĄD = 0,8% DLA 100 V • BŁĄD < 0,8% DLA 230 V, 400 V i 750 V • TOR POMIARU PRĄDU • BŁĄD 0,5 A DLA ZAKRESU 50 A – 700 A • BŁĄD 0,25 A DLA ZAKRESU 10 A – 50 A • BŁĄD 0,1 A DLA ZAKRESU 1 A – 10 A Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

17. WYNIKI PRACY Urządzenie EAZ Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • SYSTEM BAZOWY ZREALIZOWANY NA PODSTAWIEURZĄDZENIA MUPASZ 101 • ZINTEGROWANY TRÓJWEJŚCIOWY KONCENTRATOR DANYCH POMIAROWYCH • OBSŁUGA DO 6 WYJŚĆ ORAZ 8 WEJŚĆ DWUSTANOWYCH • WBUDOWANY PORT TRANSMISJI RS485 DO SYSTEMU NADRZĘDNEGO • ZASILANIE Z 24 V AC/DC (lub 110-230 V AC/DC) Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

18. WYNIKI PRACY Urządzenie EAZ Widok wnętrza urządzenia Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

19. WYNIKI PRACY Urządzenie EAZ Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • BAZOWY MODUŁ MIKROPROCESOROWY Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

20. WYNIKI PRACY Urządzenie EAZ Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • MODUŁ WEJŚĆ I WYJŚĆ DWUSTANOWYCH Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

21. WYNIKI PRACY Urządzenie EAZ Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • MODUŁ TRANSMISJI I ZASILACZA Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

22. WYNIKI PRACY Urządzenie EAZ Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • MODUŁ KONCENTRATORA Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

23. WYNIKI PRACY Urządzenie EAZ Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • Urządzenie EAZ obsługuje następujące zabezpieczenia • Zabezpieczenie zwarciowe • Zabezpieczenie nadprądowe niezależne • Zabezpieczenie nadprądowe zależne • Zabezpieczenie podprądowe niezależne • Zabezpieczenie od asymetrii • Zabezpieczenie nadnapięciowe • Zabezpieczenie podnapięciowe • Zabezpieczenie technologiczne Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

24. WYNIKI PRACY Urządzenie EAZ Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • W ramach wizualizacji i interfejsu użytkownika można: • wyświetlać dane pomiarowe z każdego kanału, • przeglądać zapis rejestratora zdarzeń, • przeglądać i modyfikować konfigurację urządzenia, • wyświetlać stan obsługiwanego pola. • W zakresie komunikacji możliwa jest: • komunikacja z systemem nadrzędnym, typu ModBus RTU, na łączu RS485, • komunikacja z systemem diagnostycznym poprzez łącze USB. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

25. PODSUMOWANIE Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • W projekcie pracy statutowej zaplanowano wykonanie następujących prac: • 1. Wytypowanie medium transmisyjnego do autonomicznych przetworników prądowych i napięciowych. • Wybrany został światłowód APF (lub POF), 1 mm, ze złączami HFBR-4501 pracujący w simpleksie na odległość do 20 m. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

26. PODSUMOWANIE Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • W projekcie pracy statutowej zaplanowano wykonanie następujących prac: • 2. Opracowanie struktury danych do komunikacji z przetwornikami. • Transmisja składa się z ramek, każda zawiera nagłówek będący 3 bajtami synchronizacji, obsługiwaną klasę, długość pola danych, adres, dane do 64 rejestrów 16 bitowych i sumę kontrolną. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

27. PODSUMOWANIE Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • W projekcie pracy statutowej zaplanowano wykonanie następujących prac: • 3. Opracowanie układu autonomicznego przetwornika prądowego. • Opracowany został trzykanałowy układ pomiarowy z 16 bitowymi przetwornikami ADC, współpracujący z cewką Rogowskiego wykonaną w technologii PCB, umożliwiający pomiar w zakresie 1 – 1000 A. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

28. PODSUMOWANIE Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • W projekcie pracy statutowej zaplanowano wykonanie następujących prac: • 4. Opracowanie układu zasilania autonomicznego przetwornika prądowego. • Opracowany został zasilacz z kluczowanym przekładnikiem prądowym, działający w zakresie prądów wejściowych od 15 do 1000 A i dający napięcie 4,7 -6,7 Vdc/50 mA. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

29. PODSUMOWANIE Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • W projekcie pracy statutowej zaplanowano wykonanie następujących prac: • 5. Opracowanie układu autonomicznego przetwornika napięciowego. • Opracowany został układ pomiarowy z precyzyjnym dzielnikiem rezystancyjnym 1:1000, 0,1% i 16 bitowym przetwornikiem ADC umożliwiający pomiar w zakresie 100 – 1000 V. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

30. PODSUMOWANIE Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • W projekcie pracy statutowej zaplanowano wykonanie następujących prac: • 6. Opracowanie układu zasilania autonomicznego przetwornika napięciowego. • Opracowany został zasilacz złożony z wstępnego dzielnika pojemnościowego i transformatora obniżającego napięcie, pracujący w trzech podzakresach z dynamiką ≥2,5 i obejmujący zakres napięć wejściowych od 150 - 1000 V. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

31. PODSUMOWANIE Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • W projekcie pracy statutowej zaplanowano wykonanie następujących prac: • 7. Opracowanie sterownika polowego – urządzenia zabezpieczającego współpracującego z autonomicznymi przetwornikami napięciowo – prądowymi. • Opracowano na bazie istniejących rozwiązań sterownik polowy wyposażony w trzykanałowy światłowodowy koncentrator danych pomiarowych. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

32. PODSUMOWANIE Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • W projekcie pracy statutowej zaplanowano wykonanie następujących prac: • 8. Opracowanie interfejsu użytkownika i wytypowanie zestawu i zakresu zabezpieczeń do realizacji przez urządzenie zabezpieczające. • Wytypowano zestaw 7 zabezpieczeń i wykonano niezbędne modyfikacje programowe w zakresie interfejsu użytkownika w celu dopasowania do potrzeb wizualizacji i konfiguracji sterownika. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

33. PODSUMOWANIE Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • W projekcie pracy statutowej zaplanowano wykonanie następujących prac: • 9. Badanie urządzenia w warunkach laboratoryjnych. • Wszystkie elementy systemu, czyli urządzenie EAZ, przetworniki polowe APPN i cewki pomiarowo-zasilające CPZ zostały przetestowane w zakresie założonych warunków pracy oraz sprawdzone pod względem współpracy ze sobą. (Badania dotyczące prądów zostały ograniczone do 700 A ze względu na brak wymuszalnika dającego 1000 A) Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

34. PODSUMOWANIE Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA • Model autonomicznego przetwornika prądowo-napięciowego wraz ze współpracującym urządzeniem EAZ jest jedną z pierwszych konstrukcji tego typu na świecie i zapewne pierwszą w kraju. • Takie rozwiązania wydają się przydatne szczególnie w sieciach typu SmartGrid. • ITR jest jednym z czołowych twórców nowych technologii i swobodnie nadąża za światowymi trendami w dziedzinie pomiarów i zabezpieczeń stosowanych w nowoczesnej energetyce. • W opracowanym modelu zastosowano nowatorskie technologie i opatentowane rozwiązania, między innymi Pat.206274, Pat.213353 i P.397078. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych

35. Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Dziękuję za uwagę. Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych