Руководящий документ РД 34.11.207-89 Методика расчета метрологических характеристик каналов телеизмерений.
РД 34.11.207-89
МЕТОДИКА РАСЧЕТА
МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛОВ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЙ
Срок действия с 01.07.89
до 01.07.94*
РАЗРАБОТАНА Производственным объединением по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей "Союзтехэнерго", предприятием "Дальтехэнерго"
ИСПОЛНИТЕЛИ Ю.Б.Большаков, Ю.А.Борисов, А.А.Лещук
УТВЕРЖДЕНА Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации 11.04.89 г.
Заместитель начальника А.П.Берсенев
Настоящая Методика применяется для расчета метрологических характеристик (MX) систем телеизмерения энергопредприятий, энергообъединений и диспетчерских пунктов.
С помощью Методики, устанавливаются способы расчета MX каналов телеизмерений (КТИ) из числа регламентированных ГОСТ 8.009.84 по MX агрегатных средств измерений (АСИ), входящих в состав КТИ, для статического режима измерений.
Методика используется для расчетного определения суммарной погрешности каналов телеизмерений при проектировании, эксплуатации и метрологической аттестации систем телеизмерений.
Определения терминов, используемых в Методике, приведены в приложении 1.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. В состав КТИ входят все средства измерений, передачи данных, линии связи и средства отображения информации от первичных измерительных трансформаторов до средств представления информации, необходимые для выполнения законченной функции измерения.
1.2. Расчет MX производится для КТИ, АСИ которого согласованы по входным и выходным импедансам. Условия эксплуатации АСИ соответствуют требованиям, указанным в технической документации завода-изготовителя АСИ.
1.3. Приемопередающие устройства телемеханики, приемники, передатчики данных и линии связи рассматриваются в настоящей Методике как единое АСИ с нормируемыми MX.
2. ВЫБОР КОМПЛЕКСА МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛОВ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЙ
2.1. В таблице приведены комплексы MX КТИ, подлежащие расчету.
|
|
Первый комплекс | Второй комплекс |
1. Нижняя и верхняя границы интервала, в котором с заданной вероятностью находится погрешность КТИ в нормальных условиях эксплуатации каждого АСИ. | 1. Нижняя и верхняя границы интервала, в котором с заданной вероятностью находится погрешность КТИ в реальных условиях эксплуатации. |
2. Нижняя и верхняя границы интервала, в котором с заданной вероятностью находится погрешность КТИ в реальных условиях эксплуатации | 2. Математическое ожидание суммарной погрешности КТИ в реальных условиях эксплуатации. |
| 3. среднее квадратическое отклонение (СКО) суммарной погрешности КТИ в реальных условиях эксплуатации |
2.2. Первый комплекс MX КТИ следует выбирать в том случае, когда в НТД на АСИ, входящие в КТИ, нормируется основная погрешность и наибольшие допустимые изменения ее, вызванные воздействием влияющих факторов.
2.3. Второй комплекс МХ КТИ следует выбирать в случае нормирования в НТД на АСИ раздельно систематической, случайной составляющей основной погрешности и функций влияния на эти составляющие погрешности.
3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛОВ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Для расчета первого комплекса MX КТИ необходимы следующие исходные данные:
3.1.1. Нормируемые MX АСИ:
3.2. Для расчета второго комплекса MX КТИ необходимы следующие исходные данные:
3.2.1. Нормируемые MX АСИ:
3.2.2. Характеристики влияющих величин:
4. РАСЧЕТ ПЕРВОГО КОМПЛЕКСА МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛОВ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЙ
Таким образом, математическое ожидание суммарной погрешности КТИ определяется практически только падением напряжения в контрольном кабеле.
4.2.1. Для КТИ активной мощности
4.2.2. Для КТИ напряжения
4.2.3. При проектировании КТИ принимается
4.4. Для расчета СКО суммарной погрешности КТИ принято допущение, что погрешности АСИ, для которых MX нормированы без разделения на систематическую и случайную составляющие, являются случайными величинами, распределенными по закону равномерной плотности. В этом случае СКО погрешности АСИ рассчитываются следующим образом:
4.4.1. Среднее квадратическое отклонение погрешности измерительных преобразователей, сумматоров, усилителей постоянного тока, устройства телемеханики и ЭВМ определяется по формуле
4.4.5. Для трехфазных цепей измерения мощности
4.4.6. Для однофазных цепей измерения мощности
4.5. Среднее квадратическое отклонение суммарной погрешности КТИ в НУ эксплуатации определяется по формуле
4.7. Полагаем, что изменение сопротивления контрольного кабеля от изменения внешних влияющих факторов является несущественным, поэтому
4.8. Среднее квадратическое отклонение суммарной погрешности КТИ в реальных условиях эксплуатации определяется по формуле
4.9. Среднее квадратическое отклонение погрешности измерительного преобразователя, суммирующего преобразователя, усилителя и устройства телемеханики определяется по формуле
4.10. Среднее квадратическое отклонение дополнительной погрешности определяется по формуле
4.13. Дополнительные погрешности принимаются существенными при соблюдении неравенства
5. РАСЧЕТ ВТОРОГО КОМПЛЕКСА МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛОВ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЙ
5.2. Математическое ожидание суммарной погрешности КТИ определяется по формуле
5.3. Математическое ожидание погрешности АСИ определяется по формуле
5.4. Для линейных функций влияния математическое ожидание рассчитывается по формуле
5.5. Для ступенчатых функций влияния математическое ожидание рассчитывается по формуле
5.7. СКО суммарной погрешности КТИ в реальных условиях эксплуатации определяется по формуле
5.10. Для линейных функций влияния
5.11. Для ступенчатых функций влияния
5.12. При проектировании КТИ в случае, если нет основания выделить область предпочтительного значения влияющей величины. СКО влияющей величины определяется по формуле
6. ФОРМЫ ВЫРАЖЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛОВ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЙ
6.2. В приложении 2 приведен пример расчета MX КТИ суммарной мощности ТЭЦ по МХ АСИ.
Приложение 1
Справочное
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМИНОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В МЕТОДИКЕ
|
|
Термины | Определения |
Канал телеизмерений
| Функционально объединенная совокупность средств измерений, по которой проходит один последовательно преобразуемый информативный сигнал, выполняющая законченную функцию измерений |
Система телеизмерений
| Совокупность технических средств измерений, функционально объединенных в КТИ постоянной или переменной структуры, предназначенных для получения, передачи и отображения информации об измеряемых параметрах |
Агрегатное средство измерений
| Техническое средство или конструктивно законченная совокупность технических средств с нормированными метрологическими характеристиками и всеми необходимыми видами совместимости в составе КТИ |
Метрологическая характеристика средств измерений | По ГОСТ 8.009-84 |
Приложение 2
Справочное
ПРИМЕР РАСЧЕТА МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛОВ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЙ СУММАРНОЙ МОЩНОСТИ ТЭЦ
В качестве примера выполнен расчет MX КТИ суммарной мощности ТЭЦ по MX АСИ.
1. Исходные данные
1.1. Номинальные значения электрических параметров ТЭЦ приведены в табл.П2.1.
Таблица П2.1
Технические характеристики вторичных цепей ТЭЦ
|
|
|
|
|
|
Наиме- нование | Номинальный первичный ток , А | Номинальное первичное напряжение , В | Относительное падение напряжения во вторичных цепях ТН, % | Номинальная мощность по коэффициенту трансформации , МВт | Номинальная мощность генератора , МВт |
ТГ-1 | 4000 | 6000 | 0,25 | 41,6 | 30 |
ТГ-2 | 4000 | 6000 | 0,20 | 41,6 | 20 |
ТГ-3 | 8000 | 6000 | 0,25 | 83,1 | 60 |
ТГ-4 | 5000 | 10000 | 0,30 | 86,6 | 50 |
Блок N 1 | 8000 | 18000 | 0,40 | 249,4 | 165 |
Блок N 2 | 8000 | 18000 | 0,50 | 249,4 | 165 |
Блок N 3 | 8000 | 18000 | 0,45 | 249,4 | 165 |
Блок N 4 | 8000 | 18000 | 0,50 | 249,4 | 165 |
Примечание. Значение рассчитано по формуле (4.7). |
1.2. Структурная схема КТИ мощности приведена на рисунке.
Структурная схема КТИ суммарной мощности ТЭС:
ТН - измерительный трансформатор напряжения; ТТ - измерительный трансформатор тока; ИП - измерительный преобразователь; ПС - суммирующий преобразователь; ТМ - устройство телемеханики; ЭВМ - электронная вычислительная машина; Д - дисплей
1.5. Канал телеизмерений суммарной мощности ТЭЦ состоит из АСИ, для которых в НТД нормируется основная погрешность и наибольшие допустимые изменения ее, вызванные изменением влияющих величин. Метрологические характеристики АСИ, входящих в КТИ, приведены в табл.П2.2.
Таблица П2.2
Метрологические характеристики АСИ, входящих в КТИ
|
|
|
|
|
|
|
Наименование АСИ
| Предел допустимого значения основной погрешности | Предел допустимого значения дополнительной погрешности
| Примечание
| |||
| % | срад | Влияющий фактор | Диапазон изменения | Зна- чение, % |
|
Измерительный трансформатор тока | ±0,5
| ±0,9
|
|
|
| По ГОСТ 7746-78* при первичном токе 100% номинального |
Измерительный трансформатор напряжения | ±0,5
| ±0,6
|
|
|
| По ГОСТ 1983-77*
|
Измерительный преобразователь активной мощности трехфазного тока Е748/1 | ±0,5
|
| Изменение температуры окружающего воздуха | От -10 до +50 °С
| ±0,5
| На каждые 10 °С при отклонении температуры от (20±2) °С |
|
|
| Отклонение напряжения измеряемой цепи | ±20%
| ±0,5
| -
|
|
|
| Отклонение частоты измеряемой цепи | 45-55 Гц
| ±0,25
| При отклонении частоты от 50 Гц
|
|
|
| Изменение формы кривой тока и напряжения | От 0 до 20% | ±0,5
| -
|
|
|
| Внешнее однородное магнитное поле индукции | От 0 до 0,5 мТ
| ±0,5
| -
|
Преобразователь суммирующих аналоговых сигналов постоянного тока Е831/1 | ±1,0
|
| Изменение температуры окружающего воздуха | От -30 до +50
| ±1,0
| На каждые 10 °С при отклонении температуры от (20±5) °С |
|
|
| Отклонение напряжения измеряемой цепи | ±20%
| ±0,5
| -
|
|
|
| Отклонение частоты измеряемой цепи | 45-65 Гц
| ±0,5
| При отклонении частоты от 50 или 60 Гц
|
|
|
| Изменение формы кривой тока и напряжения | От 0 до 20%
| ±0,5
| -
|
|
|
| Напряженность внешнего однородного магнитного поля | От 0 до 400 А/м
| ±0,5
| -
|
Устройство телемеханики ТМ-512
| ±0,6
|
| Отклонение напряжения питания от номинального | От +10 до -15%
| ±0,3 | При цифровом воспроизведении измеряемого параметра |
Электронно-вычислительная машина CM-2М (алгоритм масштабирования) | ±0,1 |
|
|
|
| - |
1.6. Условия эксплуатации АСИ:
1.6.1. Измерительные и суммирующие преобразователи находятся в помещениях, где не производится конденционирование воздуха, т.е. в условиях, значительно отличающихся от нормальных:
атмосферное давление 101 кПа ±10.
1.6.2. Устройства телемеханики и ЭВМ располагаются в кондиционируемых помещениях, т.е. приближенных к нормальным:
атмосферное давление 101 кПа ±10.
1.6.3. Нормы качества измеряемой электрической энергии и напряжения питания устройства телемеханики и ЭВМ соответствуют требованиям ГОСТ 13.109-67;
отклонение частоты сети переменного тока ±0,1 Гц;
отклонение номинального напряжения ±5%;
изменение формы кривой тока и напряжения не превышает 2%.
2. Выбор комплекса MX КТИ
В НТД на АСИ нормированы основная погрешность и наибольшие допустимые изменения ее, вызванные влияющими величинами, поэтому выбираем первый комплекс MX КТИ.
3.1. По формуле (4.3) определяем математическое ожидание погрешности КТИ при НУ:
3.6. Приведенная погрешность границ интервала составляет:
4.1. Определяем существенные влияющие величины для АСИ, входящих в состав КТИ.
4.1.1. Наибольшее влияние на погрешность измерительного преобразователя оказывают отклонение температуры окружающего воздуха от (20±2) °С и отклонение напряжения измеряемой цепи от номинального. Дополнительная погрешность, обусловленная другими влияющими величинами, несущественна, так как диапазон изменения этих влияющих величин (частота сети, напряженность магнитного поля, отклонение формы кривой тока и напряжения и т.д.) в реальных условиях эксплуатации значительно меньше диапазона, нормируемого в НТД на измерительный преобразователь. Это положение является справедливым и для других АСИ КТИ (суммирующий преобразователь, устройство телемеханики).
Проверяем, выполняется ли условие (4.16)
По формуле (4.15) определяем коэффициент, учитывающий влияние отклонения напряжения от номинального:
Проверяем, выполняется ли условие (4.16)
Условие выполняется, поэтому отклонение напряжения от номинального считаем существенной влияющей величиной.
Условие (4.16) выполняется
поэтому отклонение температуры от НУ является существенной величиной.
По формуле (4.15) определяем коэффициент, учитывающий влияние отклонения напряжения от номинального:
4.1.3. Для устройства телемеханики определяем:
4.2. По формуле (4.14) определяем дополнительные погрешности измерительных преобразователей:
4.3. По формуле (4.13) определяем:
4.4. По формуле (4.14) определяем дополнительные погрешности суммирующих преобразователей:
4.5. По формуле (4.13) определяем:
4.6. По формуле (4.14) определяем дополнительную погрешность устройства телемеханики:
4.7. По формуле (4.13) определяем:
4.8. По формуле (4.12) определяем СКО суммарной погрешности КТИ в реальных условиях эксплуатации:
4.10. Приведенная погрешность границ интервала:
5. Результаты расчета MX КТИ суммарной мощности ТЭЦ приведены в табл.П2.3.
Таблица П2.3
Метрологические характеристики КТИ суммарной мощности ТЭЦ
|
|
0,95 | |
МВт | -18,1 |
МВт | 11,21 |
МВт | -22,7 |
МВт | 15,8 |