Синхронизированные векторные измерения на сегодняшний день – одно из наиболее обсуждаемых направлений совершенствования систем РЗА и ПА. При использовании этой технологии пользователь получает измерения тока и напряжения прямой последовательности, синхронизированные с точностью до 1 микросекунды. Эти сигналы, в свою очередь, позволяют оценивать состояние энергосистемы в любой отдельно взятый момент времени. Кроме того, пользователь может получать информацию о частоте и скорости ее изменения, отдельных гармонических составляющих, токах и напряжениях нулевой и обратной последовательностей и др. Воплотить эту технологию в жизнь стало возможным благодаря сигналам единого точного времени и современным микропроцессорным технологиям.

1. 48 № 3 – 2014
ТЕСТ-ДРАЙВ
П
риборы, которые предоставляют всю обо-
значенную информацию, называют по-
разному: устройства синхронизированных
векторных измерений, векторные измерители, ре-
гистраторы переходных режимов и др. Когда-то
такие устройства были единичными экземпляра-
ми, а сегодня решения более 40 производителей
по всему миру широко внедряются на энергообъ-
ектах. Векторные измерители являются частью
сложных систем, включающих в себя концентрато-
ры векторных измерений и программное обеспе-
чение, которое позволяет анализировать данные
согласно заданным алгоритмам (оценка состоя-
ния энергосистемы, обнаружение качаний мощ-
ности, разгрузка генераторов, определение места
повреждения и т.д.). В перспективе на основе дан-
ных систем могут быть также реализованы функ-
ции защиты сборных шин, линий электропередачи
и др. (т.н. WAMPACS). Все это становится доступ-
ным за счет способности регистраторов переда-
вать данные в режиме реального времени.
Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что
регистраторы, или векторные измерители, – один
из ключевых элементов системы синхронизиро-
ванных векторных измерений (СВИ).
На примере регистратора переходных режимов
ТПА-02 производства ООО «Прософт-Системы»
познакомимся с этим классом приборов поближе.
Параллельно рассмотрим еще две разработки ком-
пании: источник сигналов синхронизации времени
ИСС-1 и устройство нормализации цифровое УНЦ-2,
которое осуществляет синхронизированное измере-
ние параметров системы возбуждения генераторов.
ВНЕШНИЙ ВИД УСТРОЙСТВ
Лицевая панель, оклеенная черной матовой
пленкой, похоже, является визитной карточкой
оборудования компании «Прософт-Системы». Та-
кую панель имеет не только ТПА-02, но также кон-
Plug&play с векторными
измерениями
Синхронизированные векторные измерения на сегодняшний
день – одно из наиболее обсуждаемых направлений
совершенствования систем РЗА и ПА. При использовании этой
технологии пользователь получает измерения тока и напряжения
прямой последовательности, синхронизированные с точностью
до 1 микросекунды. Эти сигналы, в свою очередь, позволяют
оценивать состояние энергосистемы в любой отдельно взятый
момент времени. Кроме того, пользователь может получать
информацию о частоте и скорости ее изменения, отдельных
гармонических составляющих, токах и напряжениях нулевой
и обратной последовательностей и др. Воплотить эту технологию
в жизнь стало возможным благодаря сигналам единого точного
времени и современным микропроцессорным технологиям.
Авторы:
Головин А.В.,
Чайкин В.C.
Рис. 1. Три различных решения компании «Прософт-Системы» – на одно лицо

2. № 3 – 2014 49
ТЕСТ-ДРАЙВ
троллер ARIS C303, который мы тестиро-
вали ранее (см. «Релейщик», № 2, 2014),
и счетчик электрической энергии ARIS
EM302 (рис. 1).
ТПА-02 обладает стандартным набо-
ром светодиодных индикаторов:
„„ зеленый индикатор «Питание» – свиде-
тельствует о наличии оперативного питания;
„„ зеленый индикатор «В работе»;
„„ зеленый индикатор передачи данных на
верхний уровень согласно C37.118.2-2011;
„„ желтый индикатор «Пуск регистратора»;
„„ красный индикатор сервисного режима;
„„ красный индикатор «Ошибка синхрони-
зации» – горит постоянно при отсутствии
сигнала от источника синхронизации;
„„ красный индикатор «Аппаратная не-
исправность» – сообщает об ошибке в
устройстве;
„„ красный индикатор «Ошибка приема
данных».
Все подписи воспринимаются без за-
труднений.
ТПА-02 имеет небольшой зеленоватый
монохромный экран и двенадцать кнопок
под ним (рис. 2). Цифры расположены по
четыре в строке. С помощью местного пуль-
та управления можно посмотреть дату, вре-
мя, IP-адреса, версию конфигурации, зна-
чения токов и напряжений. Слева от кнопок
на панель выведен сервисный разъем USB.
ТПА-02 оснащен тремя измерительны-
ми каналами напряжения и тремя измери-
тельными каналами тока, обладает интер-
фейсом для получения сигналов точного
времени (IRIG-B) и одним/двумя интерфей-
сами Ethernet 10/100Base-TX/FX, которые
обеспечивают прием данных с устройства
УНЦ-2 и передачу синхронизированных
векторных измерений (рис. 3). Кроме то-
го, регистратор переходных режимов име-
ет группу выходных контактов готовности.
УНЦ-2 (рис. 4) обладает не менее инте-
ресным дизайном: матовый черный кор-
пус, крупные белые подписи аккуратным
шрифтом, три ярких зеленых светодио-
да – все очень солидно. Качество сборки
тоже на уровне – ничего не хрустит, зазо-
ры небольшие есть, но их толщина везде
постоянна. На левом торце размещены
два порта Ethernet, кнопка сброса, разъе-
мы питания и синхронизации IRIG-B, бонка
заземления. Справа – аналоговые входы.
Источник сигналов синхронизации
ИСС-1 (рис. 5) выполнен в закрытом алю-
миниевом корпусе, предполагающем
фиксацию на DIN-рейке. На лицевой па-
нели размещены два выходных и один
входной разъемы для подключения ан-
тенны GPS/GLONASS. Ниже расположе-
ны два предохранителя по 0,5 А и разъем
питания. В самом низу находятся после-
довательный COM-порт RS-232 и разъем
перекидного контакта сигнализации.
СООТВЕТСТВИЕ СТАНДАРТАМ
Современные векторные измерите-
ли опираются на два стандарта: IEEE
C37.118.1 и IEEE C37.118.2. Первый
определяет требования к измерениям
векторов, частоты и скорости ее изме-
нения во всех режимах работы энерго-
системы, а также способы оценки из-
мерений на соответствие стандарту
в установившихся режимах и при ди-
намическом изменении параметров.
В этом же нормативном документе дано
определение векторного измерителя и
обозначены требования к формату мет-
ки времени измерений и точности вре-
менной синхронизации. При этом в нем
отсутствуют требования к аппаратной и
программной частям векторных изме-
рителей, а также к способу измерения
векторов, частоты или скорости ее из-
менения.
Второй стандарт определяет метод
передачи синхронизированных вектор-
ных измерений в режиме реального вре-
мени. В документе определены типы со-
Головин А.В., технический директор ООО «ТЕКВЕЛ», г. Москва, Россия
Чайкин В.C., менеджер проекта ООО «ТЕКВЕЛ», г. Москва, Россия
Рис. 2. Лицевая панель устройства ТПА-02 Рис. 3. Интерфейсы устройства ТПА-02
Рис. 4. Внешний вид устройства УНЦ-2
Рис. 5. Внешний вид устройства ИСС-1

3. 50 № 3 – 2014
ТЕСТ-ДРАЙВ
общений, их содержание и назначение,
типы данных.
ТПА-02, согласно декларациям, соот-
ветствует требованиям обоих стандар-
тов. Устройство умеет измерять векто-
ра токов и напряжений, вычислять углы
токов и напряжений (пофазно), а также
частоту линии и скорость ее изменения.
Кроме этого, при использовании УНЦ-2
векторный измеритель способен полу-
чать данные о токе и напряжении систе-
мы возбуждения генераторов.
Что касается передачи данных о син-
хронизированных векторных измерени-
ях – заявлено соответствие стандарту
IEEE C37.118.2.
ПЕРЕДАЧА ВЕКТОРНЫХ
ИЗМЕРЕНИЙ
Сегодня системы СМПР достаточ-
но обособленные. Основная функция,
возлагаемая на регистраторы переход-
ных режимов – передача синхронизиро-
ванных векторных измерений на верх-
ний уровень. В нашем тесте мы оценим
удобство настройки ТПА-02 на пере-
дачу данных и корректность поддерж-
ки протокола передачи синхронизиро-
ванных векторных измерений согласно
IEEE C37.118.2.
Для этого будет использоваться про-
грамма The PMU Connection Tester, ко-
торая поддерживает не только различ-
ные ревизии C37.118, но также и ряд
других коммуникационных протоколов
для передачи измерений, таких как IEEE
1344, BPA PDCstream и др. На сегод-
няшний день подтверждена взаимная
работа данного приложения с устрой-
ствами векторных измерений SEL, GE,
ABB, Siemens, Alstom, Arbiter и др.
Типовая система СВИ состоит из не-
скольких устройств векторных измере-
ний и концентратора векторных измере-
ний (рис. 6). Устройства размещаются
на энергообъектах и передают данные
концентраторам в режиме реального
времени. Концентраторы устанавлива-
ются там, где будет производиться даль-
нейшая обработка данных.
Собираемые концентраторами дан-
ные могут использоваться в системах
различной сложности, включая систе-
мы управления и защиты, визуализации
данных и формирования предупреди-
тельных сигналов.
Примером служит система обнару-
жения качаний и модального анализа,
позволяющая диспетчеру выявлять ис-
Рис. 6. Типовая архитектура системы синхронизированных векторных измерений
Рис. 8. Отображение данных в программе The PMU Connection Tester
Рис. 7. Фиксация передачи векторных измерений в Wireshark

4. № 3 – 2014 51
ТЕСТ-ДРАЙВ
точники качаний и определять необхо-
димые демпфирующие управляющие
воздействия. В нашем случае The PMU
Connection Tester выполняет функцию
визуализации данных.
Для начала мы собрали полную схе-
му. В первую очередь, подключили ТПА-
02 и УНЦ-2 к источнику единого времени
ИСС-1, УНЦ-2 – к ТПА-02 через выделен-
ный интерфейс Ethernet, а ТПА-02 – к ПК
с установленными программами SignW и
The PMU Connection Tester. В качестве ис-
точника сигналов тока и напряжения вы-
ступил РЕТОМ-51.
При помощи The PMU Connection Tester
можно направить в адрес векторного из-
мерителя запрос кадра конфигурации
первого и второго типа, произвести запуск
или остановку процесса передачи данных.
Кадр конфигурации первого типа пе-
редает информацию о всех данных, ко-
торые способен отправлять векторный
измеритель. Кадр конфигурации второ-
го типа содержит информацию о пере-
даваемых в настоящий момент време-
ни данных.
Как только The PMU Connection Tester
подключается к ТПА-02, автоматиче-
ски запрашивается кадр второй конфи-
гурации. После его получения подает-
ся команда запуска передачи данных на
векторный измеритель, которые отобра-
жаются на дисплее ПК.
В состав выдаваемых данных входят
частота и углы токов и напряжений, а так-
же их действующие значения. ТПА-02 от-
правляет 8 измерений: по три фазных то-
ка и напряжения и два сигнала с УНЦ-2 в
качестве аналоговых (рис. 7, 8).
Устройство успешно функционирова-
ло без каких-либо предварительных на-
строек. Единственное, при первой по-
пытке мы заметили, что данные с УНЦ-2
не передавались в кадре C37.118.2, хотя
поступали на последнее устройство. До-
статочно оперативно нам прислали но-
вую конфигурацию, и все встало на свои
места. Оказалось, с точки зрения пере-
дачи синхронизированных векторных
измерений ТПА-02 настраивается под
каждый проект индивидуально самим
производителем и имеет высокую сте-
пень заводской готовности.
УНЦ-2
Устройство УНЦ-2 подключается че-
рез коммутатор к ТПА-02 и обеспечи-
вает передачу на него измерений тока
и напряжения системы возбуждения ге-
нератора по сети Ethernet. Если устрой-
ство успешно подключено к ТПА-02, на
последнем гаснет красный светодиод
«Ошибка приема данных», и измерения,
поступающие от УНЦ-2, отображаются
на дисплее ТПА-02. Передача данных
производится согласно проприетарно-
му протоколу, и для нас было загадкой,
почему на корпусе УНЦ-2 фигурирует
надпись IEC 61850-9-2LE. Изначально
мы думали, что устройство будет пере-
давать данные на ТПА-02 в формате
этого протокола. Но, как выяснилось
позже, разработчики «Прософт-Систе-
мы» отказались от использования это-
го протокола для передачи данных в
адрес ТПА-02 из-за высоких требований
к производительности и остановились
на использовании частного протокола.
На наш взгляд, разумное решение. Сто-
ит отметить, что УНЦ-2 можно настро-
ить и на передачу кадров МЭК 61850-
9-2LE. Но здесь возникают вопросы к
оптимальности структуры УНЦ-2: если
устройство настолько универсально, то,
вероятно, за это придется заплатить в
прямом смысле этого слова.
Полученные от УНЦ-2 данные ТПА-02,
как уже было указано выше, включает
в кадр C37.118.2 в качестве аналоговых
сигналов (рис. 7).
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
SIGNW
Программное обеспечение SignW
имеет достаточно простую архитек-
туру. В левой области отображается
перечень доступных устройств, в пра-
вой – содержимое выбранных пунктов
меню (рис. 9).
При нажатии на устройство правой
кнопкой мыши можно выбрать один из
следующих пунктов:
„„ осциллограммы сигналов по аналого-
вым и дискретным каналам в режиме ре-
ального времени (рис. 10);
Рис. 10. Осциллограммы сигналов по аналоговым каналам устройства
Рис. 9. Общий вид ПО SignW

5. 52 № 3 – 2014
ТЕСТ-ДРАЙВ
„„ все переменные, измеряемые и вычис-
ляемые устройством;
„„ список аварий;
„„ журнал событий;
„„ параметры регистратора аварийных
событий и другие.
Таким образом, ТПА-02 способ-
но выполнять функции регистратора
аварийных событий. Параметры пу-
ска регистратора находятся в разделе
«Установка регистратора». Здесь поль-
зователь может установить длину ава-
рии и предаварии, частоту дискрети-
зации сигналов, количество точек для
сработки по максимуму, временной ин-
тервал для сработки по минимуму и
проч. (рис. 11).
Параметры пуска регистратора по
аналоговым и дискретным сигналам до-
ступны в соответствующих пунктах ме-
ню. Тестированное устройство не осна-
щалось дискретными входами, поэтому
рассмотрим меню настройки пуска ре-
гистратора по аналоговым сигналам. В
данном пункте обозначены все доступ-
ные сигналы, измеряемые устройством,
и для каждого из них пользователь мо-
жет задать минимальное и максималь-
ное значения, при нарушении которых
будет производиться пуск регистратора,
и также то значение, которое нужно кон-
тролировать (амплитудное или действу-
ющее) (рис. 12).
Приятно, что все операции в ПО SignW
осуществляются на интуитивном уровне.
Вероятно, это происходит благодаря то-
му, что функционал ТПА-02 не так богат,
как у устройств релейной защиты.
ПОДДЕРЖКА СТАНДАРТА
МЭК 61850
В настоящее время стандарт МЭК
61850 и его расширения обеспечивают
полноценное представление сигналов
тока и напряжения, частоты и скорости
ее изменения при помощи логического
узла MMXU. В тестированном устрой-
стве ТПА-02 отсутствовала поддержка
МЭК 61850-8-1, хотя опционально сер-
вер MMS доступен.
У разработчиков «Прософт-Системы»
мы поинтересовались относительно ча-
стоты заказа этой опции. Оказалось,
она практически не востребована, по-
скольку сегодня комплексы СМПР и так
самостоятельны.
ВЫВОДЫ
Регистратор переходных режимов
ТПА-02 начал выполнять свою основную
функцию – передачу синхронизирован-
ных векторных измерений – практически
«из коробки», что, безусловно, большой
плюс. Этому способствует высокая сте-
пень заводской готовности устройства
под конкретный проект. Весь осталь-
ной доступный функционал, например,
регистрация аварийных событий, на-
страивается легко благодаря простоте
программного обеспечения SignW. Ду-
маем, конечные пользователи оценят по
достоинству все преимущества устрой-
ства ТПА-02.
Рис. 11. Настройка параметров регистрации аварийных событий
Рис. 12. Настройка пуска регистратора по аналоговым сигналам