Телемеханика в энергоснабжении промышленных предприятий - Промышленные системы телеизмерения и измерительные преобразователи

Системы телеизмерения предназначены для передачи на расстояние значений различных электрических и неэлектрических параметров.
К электрическим параметрам в системах энергоснабжения предприятий относятся: значения переменного тока и напряжения, постоянного тока и напряжения, активная и реактивная мощность, активная и реактивная энергия, частота переменного тока.
К неэлектрическим параметрам относятся: темпера тура, давление контролируемой среды, мгновенные и интегральные значения расходов жидкостей и газов, уровень жидкостей и др.
Телеизмерение представляет собой разновидность дистанционного измерения, при котором передача значения измеряемой величины осуществляется не непосредственно, а путем преобразования этой величины в другую вспомогательную величину, более удобную для передачи по каналу связи на значительные расстояния, и последующего преобразования этой вспомогательной величины для возможности вывода на указательный или регистрирующий прибор, а также на устройства последующей обработки телеизмерительной информации (перфокарты, перфоленты, ВМ и т. п.). На рис. 24 показана в общем виде структурная схема телеизмерения. Датчик представляет собой чувствительный элемент, непосредственно реагирующий на изменения контролируемого параметра или осуществляющий его измерение. В случае телеизмерения электрических параметров такими датчиками являются измерительные трансформаторы тока и напряжения. Для неэлектрических величин такими датчиками являются термопары, терморезисторы— для измерения температуры; чувствительные мембраны, сильфоны и тому подобные элементы приборов для измерения давления, расхода; поплавки, электроды и т. п. — для измерения уровня. Измерительный преобразователь предназначен для преобразования измеренной датчиком величины в пропорциональный ей электрический сигнал.
Для телеизмерения ряда неэлектрических параметров используются датчики со встроенными измерительными преобразователями. Серийно выпускаемые в настоящее время измерительные преобразователи в основном на выходе имеют унифицированные сигналы ГСП: постоянного тока 0—5 или 0—20 мА, постоянного напряжения 0—10 В или 0—20 В, частоты 4—8 кГц. Однако наряду с этим некоторые преобразователи, особенно для неэлектрических параметров, имеют на выходе сигналы: 0—1; 0—2 В переменного тока частотой 50 Гц, 0—1 мА постоянного тока и др.
Выходные электрические сигналы ГСП по своим параметрам в условиях промышленных предприятий являются достаточными для передачи их по линиям связи к приемному прибору. Поэтому при телеизмерениях по отдельным линиям связи (постоянные ТИ или ТИ по вызову) дополнительных преобразований не требуется. В случаях же ТИ с использованием комплексных устройств телемеханики, таких, как ТМ-300, ТМ-301, ТМ-310 и ТМ-320, где передача всей телемеханической информации между КП и ПУ осуществляется по общему каналу связи, необходимо дополнительное преобразование сигнала в определенный код, характерный для данного устройства.

Рис. 24. Структурная схема системы измерения.
1 — датчик; 2 — измерительный преобразователь; 3 — передающий телеизмерительный преобразователь; 4 — канал связи; 5 — приемный телеизмерительный преобразователь; 6 — выходной измерительный прибор; 7 — выходной регистрирующий прибор; 8 — устройство обработки телеизмерения.
В соответствии с этим на приемной  стороне необходимо преобразовать полученный код в электрический сигнал, удобный для воспроизведения на  аналоговом или цифровом показывающем приборе, на регистрирующем приборе или для ввода в устройство дальнейшей обработки информации.
Указанные передающие и приемные телеизмерительные преобразователи являются составной частью комплексных устройств телемеханики.
Рассмотренная структурная схема телеизмерения при ее практических реализациях может иметь различные дополнительные элементы. Так, например, при ТИ интегральных значений параметров необходимо применять преобразователи измеряемой непрерывной величины в импульсы тока, при ТИ на большие расстояния, где в качестве каналов связи используются не выделенные телефонные пары, а уплотненные каналы, применяются частотные преобразователи, при необходимости передачи с КП на ДП суммарных значений ряда параметров или суммирования на ДП одноименных параметров, ТИ
которых поступает от нескольких КП, применяются сумматоры и т. д.
Из промышленных систем телеизмерения широкое применение в энергоснабжении промышленных предприятий для ТИ электрических параметров нашли системы интенсивности, использующие измерительные преобразователи тока (ВПТ-2 и ВПТ-4), напряжения (ВПН-2, ВПН-4), активной и реактивной мощности (ВАПИ, ВРПИ, СВПА, СВПР), а также частотные системы ТНЧ-2, ТНЧ-4, выпускавшиеся заводом «Электропульт» (г. Ленинград). В настоящее время эти системы с производства сняты. Читателю, желающему познакомиться с принципами работы указанных систем ТИ, можно рекомендовать [1, 6, 7].
Заводами электропромышленности освоен выпуск аппаратуры для преобразования различных электрических параметров (ток, напряжение, активная и реактивная мощность, сопротивление изоляции и частота) в унифицированную выходную величину — постоянный ток 0- - 5 мА или напряжение постоянного тока 0—10 В. Основные технические данные таких преобразователей приведены в табл. 2.
Для телеизмерения электрической энергии и передачи показаний счетчика на диспетчерский пункт применяются счетчики активной и реактивной энергии с датчиками импульсов. Электрические трехфазные счетчики с датчиками импульсов представляют собой электроизмерительные приборы индукционной системы для учет, энергии трехфазного тока 50 Гц, имеющие встроенный телемеханический датчик импульсов. Последний предназначен для преобразования показаний счетного механизма счетчика в электрические импульсы постоянною тока и передачи их на расстояние.
Заводами электропромышленности выпускаются счетчики с датчиками импульсов, применяемые для телеизмерения расхода энергии.
Датчик импульсов (рис. 25) представляет собой генератор с обратной связью, управляемой диском счетного механизма счетчика. Схема датчика выполнена на полупроводниковых приборах.
Генератор с самовозбуждением, с частотой генерации 30—40 Гц собран на транзисторе (7) и ферритовом трансформаторе (Тр). Магнитопровод трансформатор разрезан пополам. В прорези вращается латунный диск,
имеющий два диаметрально расположенных выреза. При нахождении выреза диска в прорези генератор возбужден и по линии связи протекает ток 10 мА. При выходе выреза диска из прорези генерация прекращается, а ток в линии связи не превышает 0,8 мА. Генератор работает как ключ, обеспечивающий коммутацию цепи источника постоянного напряжения 12,6 В±10%.

Рис. 25. Принципиальная схема датчика импульсов, встроенного в счетчики активной и реактивной электроэнергии.

Значение одного импульса датчика равно изменению на одну единицу последней цифры счетчика.
Передача сигналов осуществляется по самостоятельной двухпроводной линии связи.
Источник питания подключается со стороны подключения приемника, причем приемник сигналов и источник питания соединены последовательно.
Приемником сигналов от датчиков импульсов может быть электромеханический счетчик импульсов, телемеханическое устройство или входные устройства вычислительной машины.
На предприятиях ТИ неэлектрических параметров (температура, давление, расход, уровень и т. п.) осуществляется с помощью систем, построенных на измерительных элементах (датчиках) этих величин, имеющих электрический выходной сигнал, преобразователях, имеющих на выходе унифицированные сигналы ГСП и допускающих подключение нагрузки до 3 кОм, и приемных измерительных приборах.

Таблица 2. Технические данные измерительных преобразователей (ИП) электрических параметров

Продолжение табл. 2

Примечание: Преобразователи типов Е-740-Е-747 предназначены для работы в загрязненной атмосфере повышенной влажности.

Таблица 3. Телеизмерения неэлектрических параметров

Эскиз 2

Эскиз 3

Эскиз 4
В некоторых случаях датчики изготовляются со встроенными преобразователями и на выходе имеют необходимый сигнал.
В качестве каналов ТИ используются выделенные проводные линии или устройства телемеханики типов ТМ-300, ТМ-301, ТМ-310 и другие, обеспечивающие передачу сигнала ГСП с помощью кодоимпульсных преобразователей с последующей дешифровкой их на диспетчерском пункте.
Структурные схемы систем ТИ неэлектрических величин приведены в табл. 3. В таблице приняты следующие обозначения: Д — датчик со встроенным преобразователем; (общее обозначение); ДД — датчик давления; ТП— термопара; ТС — термометр сопротивления; АУ— аналоговый указатель (приемный прибор М1730, ТМА-5 и др.); ЦИ — цифровой индикатор (проекционное таблс ПТ-2М и др.); НП — нормирующий преобразователь (КП —ТЛ, КП —СЛ, ПТ —ТС, ПТ —ТП и др.); СЧ — И — сумматор частотный с импульсным выходом; ППФ, ПФФК — преобразователь ферродинамнческий функциональный; ВФС, ВФК — вторичные приборы с ферродинамическим компенсатором; УО — устройство обработки информации (электроуправляемая печатающая машинка, перфоратор и т. д.); ВМ — вычислительная машина; КП — устройство контролируемого пункта телемеханического комплекса; ДП — устройство диспетчерского пункта или пункта управления телемеханического комплекса; ВТИ—вызов телеизмерения; ТИ — телеизмерение. Сопротивление нагрузки для схем с датчиками, имеющими встроенные преобразователи, 1 — 3 кОм (в зависимости от типа датчика). Сопротивление нагрузки систем, использующих преобразователи, встроенные в телемеханические устройства, 3 кОм.