ОБ ИЗМЕРЕНИИ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ ПРИ ПОВЕРКЕ СРЕДСТВ ИСПЫТАНИЙ И ДИАГНОСТИКИ УСТРОЙСТВ РЗА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

МЕТРОЛОГИЯ 39

Об измерении интервалов времени при поверке средств испытаний и диагностики устройств РЗА

Говорится о необходимости периодической поверки средств испытаний и диагностики устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) при определении погрешности измерения интервалов времени. Описывается разработанное и опробованное приспособление, позволяющее проводить поверку с использованием современного оборудования

А.С. Тымкив1

ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Пензенской области», astmkv@bk.ru

П.В. Никитин2

ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Республике Башкортостан»

1 г. Пенза, Россия

2 начальник отдела, г. Уфа, Республика Башкортостан, Россия

Для цитирования: Тымкив А.С., Никитин П.В. Об измерении интервалов времени при поверке средств испытаний и диагностики устройств РЗА // Компетентность / Competency (Russia). — 2022. — № 8. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-8-39-43

ключевые слова

временные интервалы, поверка, погрешность, релейная защита, задатчик интервалов времени

настоящее время при диагностике и испытаниях технических средств и комплексов, применяющихся в электроэнергетической отрасли, используются специализированные средства измерений (СИ), включая устройства релейной защиты и автоматики [1]. В основном, это устройства и комплексы серии РЕТОМ, а также их аналоги.

Как и любая другая система, РЗА нуждается в периодической проверке — диагностике и испытании. Только в этом случае можно быть уверенным в надежной и безопасной работе электрооборудования. Иначе не исключены случаи несрабатывания либо неселективной работы защитных аппаратов,

чреватые аварийными ситуациями и повреждением дорогостоящего оборудования. Из-за снижения чувствительности защитных аппаратов автоматика отказывается служить должным образом. Поэтому корректность работы релейной защиты и автоматики требуется поддерживать регулярными электролабораторными испытаниями. Поверка таких СИ состоит из значительного количества операций, одной из которых является определение погрешности измерения интервалов времени [1, 2].

В методиках поверки (далее — МП) на данные СИ [1, 2] при определении погрешности измерения интервалов

Таблица

Возможные замены измерителя Ф291 [Possible replacements for the F291 meter]

Критерий Средство измерений [Measuring instrument]

[Criterion] СК-3 ЧИ4018 ЧИ2400 ИВПР-203М СЧЕТ-2 СТЦ-2М ПВЭ-07

1 мс • • •

5 мс • • • •

10 мс • • • • • • •

50 мс • • • • • • •

100 мс • • • • • •

400 мс • • • • • • •

800 мс • • • • • • •

1 с • • • • • •

5 с • • • • • • •

10 с • • • • • • •

25 с • • • • • •

50 с • • • • •

100 с • • • • •

Диапазон 5 мкс — 100 с 10 с, 100 с 100 с 106 с 100 с 100 c 100 c

УТ 20 шт. • • •

Использование в качестве задатчика временных интервалов •

Примечание: средства измерений, выделенные курсивом, доступны к приобретению

40 МЕТРОЛОГИЯ

справка

Транзисторно-транзисторная логика, ТТЛ (transistor-transistor logic, TTL) — устоявшийся с 60-х годов XX века стандарт логических элементов, построенных на транзисторной биполярной технологии с напряжением питания +5 В

времени в качестве средств поверки рекомендуется использовать измеритель параметров реле Ф291 [3], а также задатчик временных интервалов (генератор сигналов либо тумблеры с двумя группами контактов).

Однако при их применении возникают серьезные затруднения, так как:

► производство измерителя Ф291 прекращено: его приобретение, техническое обслуживание и ремонт достаточно проблематичны;

► использование тумблеров с двумя группами контактов не позволяет провести поверку в некоторых точках и может вносить погрешность, которую практически невозможно учесть;

► нет возможности задавать определенные интервалы времени для отдельных типов СИ.

Разумеется, МП допускают применение иных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик с требуемой точностью. В настоящее время на рынке имеются средства измерений и приспособления, аналогичные измерителю Ф291. Но при анализе их характеристик выясняется, что они не служат полноценной заменой, поскольку либо не обеспечивают необходимые показатели точности в некоторых точках диапазона измерений, либо являются СИ не-утвержденного типа. Результат анализа подобных средств измерения приведен в таблице.

Кроме того, даже при наличии в аккредитованной лаборатории одного из указанных в таблице измерителей,

для поверки устройств и комплексов РЕТОМ необходимо иметь задатчик временных интервалов.

В этой связи специалистами ФБУ «Пензенский ЦСМ» разработано и опробовано приспособление, обеспечивающее процесс измерения интервалов времени при поверке средств испытаний и диагностики РЗА.

Данное устройство относится к вспомогательному оборудованию и предназначено для работы совместно с задатчиками временных интервалов в виде прямоугольных импульсов (в нашем случае это генератор сигналов произвольной формы Agilent 33220A) [4], а также с эталонным измерителем, в качестве которого может использоваться образцовый частотомер (например, CNT-90) или осциллограф (рис. 1).

Применение приспособления не требует внесения изменений в методику поверки, поскольку отсутствуют требования к его характеристикам, кроме наличия тумблеров с двумя группами контактов.

Принцип действия данного устройства основан на преобразовании входного одиночного импульса прямоугольной формы с заданным значением времени в управляющие сигналы запуска и остановки входных цепей эталонного и поверяемого измерителей.

Приспособление позволяет запускать поверяемые измерители с помощью «сухих» контактов (замыкание коммутационных выводов), а также через подачу напряжения ТТЛ (ло-

Agilent 33220A

Рис. 1. Схема подключения

приспособления

при поверке устройства

РЕТОМ-21

[Scheme of connecting the fixture when checking the RETOM-21 device]

Приспособление

CNT-90

МЕТРОЛОГИЯ 41

гической 1 соответствует напряжение значением более +2,4 В, логическому 0 — напряжение значением менее +0,8 В).

В соответствии с п. 7.3.5 МП на РЕ-ТОМ-21, проверка погрешности измерения временных интервалов должна проводиться путем одновременной подачи команд «пуск/остановка» на поверяемый и образцовый секундомеры и сопоставления их показаний [2].

При применении данного метода погрешность измерения интервалов времени включает две основные составляющие: погрешность образцового

СИ и задержка по времени т от момента подачи управляющего сигнала на вход приспособления до момента замыкания контактов реле или возникновения напряжения ТТЛ уровня на выходе устройства.

Погрешность метода не должна превышать пределов допускаемой погрешности Ф291:

ДФ291 ^ АЭ + Т.

На рис. 2-4 представлены результаты измерений значений задержки по времени т на всех выходах опытного образца приспособления.

справка

В состав релейной защиты и автоматики входят

устройства, предназначенные для оперативного выявления поврежденных элементов в электрической энергосистеме и их автоматического отключения. Защита осуществляет непрерывный контроль состояния всех частей электросистемы, а пораженный участок оперативно отключается

Рис. 2. Задержки по времени на ТТЛ выходах [Time delays on TTL outputs]

Рис. 3. Задержки по времени на выходах приспособления, подключаемых к эталонному СИ [Time delays at the outputs of the device connected to the reference MI]

Рис. 4. Задержки по времени на выходах «сухих» контактов реле [Time delays at the outputs of dry relay contacts]

42 МЕТРОЛОГИЯ

Рис. 5. Погрешность измерителя Ф291 и значение задержки т в точках поверки [F291 meter error and delay value т at verification points]

0,5 0,4

Ь 0,3 О

о с

0,2 0,1 0

10

• •

100 1000 ЗНАЧЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, МС

Ф291

Значение задержки т опытного образца Значение задержки т при подборе компонентов

10 000

Статья поступила в редакцию 1.07.2022

В пределах диапазона измерений границы абсолютной погрешности измерителя Ф291 изменяются от 0,4 до 0,5 мс (рис. 5, маркер 1).

В опытном образце приспособления максимальное значение задержки по времени составляет 250 мкс (рис. 5, маркер 2). Поскольку эта задержка зависит от конкретных радиокомпонентов, используемых при сборке схемы: транзисторов и реле, то несложно подобрать такие компоненты, при которых значение задержки т не будет превышать 50 мкс (рис. 5, маркер 3).

Так как (по сравнению с погрешностью измерителя Ф291) задержка по времени в 50 мкс ничтожно мала, ею можно пренебречь, и тогда погрешность необходимого измерителя становится равной погрешности измерителя Ф291 из МП:

А,

* А,

Ф291 ~ "Э •

Преимущества нового приспособления:

► отсутствует необходимость в процедуре УТ и поверках, поскольку данное устройство относится к вспомогательному оборудованию;

Список литературы

► возможность поверки различных типов секундомеров с подходящими способами запуска и остановки таймера;

► минимальная разность синхронности пуска и остановки;

► вариативность использования образцовых СИ за счет универсального выхода;

► возможность применения в иных ситуациях, когда необходимо обеспечить синхронный пуск и остановку нескольких устройств или автономных блоков.

Так как количество производимых печатных плат обратно пропорционально производственной стоимости одной единицы, то при большем спросе цена единицы продукции снижается.

Разработанное приспособление является универсальным устройством, которое не только обеспечивает оценку погрешности измерения интервалов времени, но и может использоваться в иных ситуациях, требующих синхронного пуска нескольких технических устройств. Относительная простота изготовления и применения в совокупности с невысокой стоимостью делают его доступным для широкого круга пользователей. ■

1. МП ВНИИМ БРГА.441322.011 МП. Устройства измерительные параметров релейной защиты РЕТОМ™-11М. Методика поверки.

2. БРГА.441322.030 МП. Устройство измерительное параметров релейной защиты РЕТОМ-21. Методика поверки.

3. 3ПБ.418.002 РЭ. Измеритель параметров реле цифровой Ф291. Руководство по эксплуатации.

4. Генераторы сигналов серии 33200А сложной и произвольной формы частотой до 20 МГц.

Kompetentnost / Competency (Russia) 8/2022

ISSN 1993-8780. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-8-39-43

METROLOGY 43

On the Time Intervals Measurement in the Test Equipment and Diagnostics of RPA Devices Verification

A.S. Tymkiv1, FBI State Regional Center for Standardization, Metrology and Testing in Penza Region, astmkv@bk.ru P.V. Nikitin2, FBI State Regional Center for Standardization, Metrology and Testing in Republic of Bashkortostan

1 Penza, Russia

2 Head of Department, Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia

Citation: Tymkiv A.S., Nikitin P.V. On the Time Intervals Measurement in the Test Equipment and Diagnostics of RPA Devices Verification, Kompetentnost'/ Competency (Russia), 2022, no. 8, pp. 39-43. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-8-39-43

key words

time intervals, verification, error, relay protection, time interval setter

References

I have considered the importance of verification of testing and diagnostic of tools for relay protection and automation devices in determining the error in measuring time intervals in accordance with verification methods. Like any other system, relay protection of automation needs to be checked periodically to avoid emergencies and damage of expensive equipment. To this end, I have developed and tested a device that provides the process of measuring time intervals during the verification of testing and diagnostic equipment for relay protection and automation. The device is designed to work in conjunction with time interval generators in the form of rectangular pulses and a reference meter. The developed fixture is a universal device that provides an estimate of the measurement error of time intervals, and can also be used in other situations that require the synchronous start of several technical devices. The relative ease of manufacture and use, combined with low cost, make this device accessible to a wide range of users.

1. MP VNIIM BRGA.441322.011 MP. RETOM™-11M relay protection parameter measuring devices. Verification method.

2. BRGA.441322.030 MP. RETOM-21 relay protection parameter measuring device. Verification method.

3. 3PB.418.002 RE. Relay parameter meter digital F291. Manual.

4. 33200A series complex and arbitrary waveform signal generators up to 20 MHz.

НОВАЯ КНИГА

Александров С.Л., Тимофеева Н.Б.

Аудиты рисков и возможностей в системах менеджмента качества

Учебное пособие. — М.: АСМС, 2022

Обращается внимание специалистов в области качества на необходимость с учетом уровня зрелости организаций своевременного изменения процедур внутреннего аудита систем менеджмента для инициирования улучшений. Через процедуры внутреннего аудита СМК раскрывается специфический подход к выявлению новых вероятных рисков и возможностей, что является фактором развития и результативным шагом в направлении совершенствования систем менеджмента качества. Пособие предназначено для специалистов организаций, слушателей системы ДПО, обучающихся в соответствии с тематическим планом дисциплины «Системы менеджмента качества, внутренние проверки (аудит) и сертификация на соответствие требованиям ISO 9001», и может быть использовано специалистами, студентами и преподавателями.

Материалы пособия направлены на повышение творческой активности аудиторов СМК и менеджеров разных иерархических уровней управления, а также вовлечение персонала в улучшение деятельности организаций.

По вопросам приобретения обращайтесь по адресу: Академия стандартизации, метрологии и сертификации (АСМС), 109443, Москва, Волгоградский пр-т, 90, корп. 1. Тел. / факс: 8 (499) 742 4643. Факс: 8 (499) 742 5241. E-mail: info@asms.ru