Новые приборы контроля качества электроэнергии (АКЭ-823, АКЭ-824)

Новые приборы контроля качества электроэнергии (АКЭ-823, АКЭ-824)

Шиганов А.А. АО «ПриСТ» В статье рассмотрены особенности, основные технические характеристики и возможности приборов АКЭ-823, АКЭ-824 (серия АКИП) современных многофункциональных приборов оценки показателей качества электроэнергии Подробные технические характеристики прибора...

Широкое внедрение современных типов телекоммуникационного оборудования, средств радио- и электросвязи, чувствительных к снижению качества электроэнергии, выдвигает на первый план необходимость контроля и обеспечения качества электропитания.

С появлением приборов АКЭ-823, АКЭ-824, такая важная задача, как регистрация и анализ показателей качества электроэнергии (ПКЭ) становится минимальной по трудозатратам и простой в реализации.

Новые трёхфазные регистраторы-анализаторы для электриков и технического персонала являются идеальным инструментом для записи показателей и оценки качества электроэнергии, изучения свойств электрических нагрузок, измерения мощности и энергии.

Приборы могут применяться для решения следующих задач:

• Изучение нагрузок - проверка состояния и возможностей системы электроснабжения перед включением дополнительных нагрузок
• Оценка энергии - количественная оценка потребления энергии до и после усовершенствования систем для определения эффективности устройств энергосбережения и устройств КРМ
• Измерение гармоник - обнаружение проблем, связанных с гармониками, которые могут стать причиной неполадок в работе или повреждения чувствительной аппаратуры
• Регистрация аномалий напряжения - контроль кратковременных понижений и повышений напряжения, приводящих к ложным сбросам в аппаратуре и нежелательному срабатыванию автоматических выключателей

Уникальность регистраторов-анализаторов АКЭ-823/-824 заключается в следующих инновационных технических решениях и функциональных возможностях:

• построение на платформе ОС Windows CE
• применение 16-битного АЦП (256 отсчётов за период частоты 50 Гц)
• наличие цветного сенсорного TFT-дисплея с подсветкой
• одновременная запись по 3-м режимам: аномалии, кратковременные импульсы, текущие интегральные измерения

Анализатор способен измерять: напряжение, токи, все виды мощности и энергии, коэффициент мощности, THD% и др. параметры аналоговых или импульсных сигналов (макс. до 251 параметра). Следует подчеркнуть, что все эти возможности  обеспечиваются, как в 3-х фазной энергосистеме всех типов исполнения, так и в однофазной электросети.

Анализатор по своему исполнению – 9 канальный осциллограф (4 токовых входов и 5 потенциальных) с максимальной частотой дискретизации до 200 кГц. В АЦП все входные сигналы (напряжение и ток) преобразуются в 256 отсчётов (сэмплов) за 1 период f=50 Гц и собираются в  модули. Хранение в приборе всех данных, учитывая частоту дискретизации,  потребовало бы огромного объёма внутренней памяти. Разработчиками был реализован способ сжатия информации для рационального заполнения ячеек. Как единственно возможный был выбран метод интегрирования: по окончании интервала времени, называемого “ период интегрирования ”, прибор выбирает из всего массива оцифрованных (сэмплированных) данных только следующие:

• Мин. значение за период интегрирования (кроме гармоник)
• Среднее значение параметра за период (ср. арифм.  всех значений)
• Макс. значение за период интегрирования (кроме гармоник)

Основные измерительные возможности:

В режиме «Анализатор»:

• детектирование аномалий напряжения от 10 мс (отклонения и колебания, провалы напряжения)
• детектирование импульсов напряжения (voltage spikes) от 5 мкс до 2,5 мс и амплитудой до 6 кВ ( только АКЭ-824 )
• детектирование бросков тока (inrush current) от 10 мс и амплитудой до 3 кА пикового значения
• регистрация отклонений частоты, измерение дозы фликера
• регистрация гармонических искажений (до 49-й гарм.) по напряжению и току
• построение векторных диаграмм и графиков, статистический анализ.
• измерение коэфф. несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательности для 3ф энергосистемы

В режиме «Регистратор данных»:

• запись в память текущих значений контролируемых параметров (TRMS значений сигналов произвольной формы)

В случае обнаружения аномалий напряжения приборы фиксируют в сводной таблице за период записи: их общее количество, № фазы события, полярность, дату и время, длительность, максимальное значение.

При объёме штатной внутренней памяти 16 Мб длительность автономной записи 251 параметра (интервал усреднения 15 мин) составляет более 90 суток. Объём непрерывной записи ограничивается 32 Мб. Имеется возможность увеличения внутренней памяти за счёт применения карт памяти CF (Compact Flash) до 512 Мб. По выбору оператора данные отображаются в виде таблиц численных значений, графиков (гистограмм) или векторных диаграмм. Настройки можно выполнять непосредственно в строке меню на сенсорном цветном дисплее.

Благодаря легкосъёмным гибким токовым преобразователям, наличию маркировки измерительных проводов и входных гнёзд, наличию цветного дисплея подготовка регистратора к работе занимает не более 1 минуты.

Программное обеспечение TopView из комплекта прибора позволяет управлять режимами измерений, выбирать параметры регистрации и анализировать результаты.
Анализаторы планируются к внесению в Госреестр СИ и в первую очередь вызовут интерес отраслевых специалистов, профессионалов в области электроэнергетики и энергоаудита.

Продолжая ознакомление с новыми приборами контроля показателей качества электроэнергии (ПКЭ) регистраторами-анализаторами АКЭ-823, АКЭ-824 целесообразно подробнее остановиться на наиболее интересных функциональных режимах и их особенностях.

От других аналогичных приборов новинки отличает: реализованные алгоритмы, высокие технические характеристики, функциональная насыщенность, оригинальные решения и современный дизайн.

Главная особенность старшей модели в серии АКЭ-824  - возможность детектирования кратковременных импульсов напряжения (voltage spikes).
Анализатор для регистрации подключается к тестируемой энергосистеме в соответствии с рис. 1. Для наглядности приведены два наиболее распространённых варианта подключения. Всего в меню прибора доступен выбор из 4 типов энергосистем.

Рисунок 1: Подключение прибора к трёхфазной четырёхпроводной (слева) или однофазной (справа) системе

Прибор анализирует все возможные события, связанные с фазным напряжением, удовлетворяющие следующим критериям и условиям:

• Быстрое изменение крутизны нарастания кривой сигнала напряжения (больше заданной)
• Превышение порога, заданного пользователем

Максимальное количество записываемых событий – 4 импульса за половину периода f=50 Гц. Максимальное общее количество регистрируемых событий – до 20000 . Для пояснения возможностей анализа приведён пример типичного импульса напряжения (рис. 2):

Рисунок 2: Типичный импульс напряжения (частота 50 Гц)

Прибор на входе непрерывно проверяет и преобразует с помощью 2-х 16 битных АЦП напряжение сигнала одновременно по двум внутренним параллельным трактам с различной частотой дискретизации:

• SLOW / медленно:  оцифровка с частотой 256 выборок за период 50 Гц
• FAST / быстро:   оцифровка с частотой дискретизации 200 кГц

При возникновении на входе события, прибор автоматически проверяет его на соответствие одному из следующих условий:

• dV/dt > 100В/5ms > FAST
• dV/dt > 100В/78ms > SLOW @ 50Hz

во время интервала регистрации, определяемого как:

• 32 x 5ms = 160ms
• 32 x 78ms = 2.5ms

Положительный и отрицательный размахи ( DELTA + и DELTA - ) определяются, если амплитуда импульса превышает условное «сито», заданное пользователем.
По окончании записи на дисплее прибора отображается общее количество зарегистрированных событий.

После загрузки в компьютер файла сохранённых данных с использованием стандартного TopView доступны для анализа и обработки сведения:

Num. Tot - Общее количество зарегистрированных событий
Limit - Предел напряжения, задаваемый пользователем
Phase - Номер фазы, на которой случилось событие
Date/Time - Время / дата
Up/Down - Индикатор нарастающего (UP) или спадающего (DOWN) фронта
PEAK+ - Макс. «+» (положит.) значение импульса за период регистрации
PEAK- - Мин. «-» (отриц.) значение импульса за период регистрации
DELTA+ - Макс. «+» (положит.) амплитуда импульса относительно основного сигнала
DELTA- - Мин. «-» (отриц.) амплитуда импульса относительно основного сигнала
F/S - Тип события:F = быстрое (Fast), S = медленное (Slow)

Существенным отличием серии АКЭ-82 x от анализаторов предыдущей серии АКЭ-9032, АКЭ-2020, является наличие режима регистрации бросков тока (inrush current).

Новинки способны в реальном времени детектировать события связанные с бросками тока, обычно проявляющихся в виде пусковых токов электрооборудования, двигателей, механизмов и приводов. Типичный вид формы пускового тока показан на рисунке 3.

Рисунок 3: Параметры, характеризующие бросок тока

Однако броски тока могут быть связаны и с другими ситуациями: маневрирование нагрузками, переключение фидеров электропитания, срабатывание защитных устройств, колебания  токов до установившегося значения (осцилляция, рис. 4) и т.д.

Рисунок 4: Параметры, характеризующие пульсации после броска тока

Прибор обнаруживает и регистрирует как «пусковой ток» все такие события, при которых текущее TRMS значение тока превышает установленный оператором порог (лимит). Максимальное число сохранённых событий 1000 бросков.

Во время установки параметров непосредственно перед началом регистрации в режиме «Регистрации бросков тока (inrush current)» , пользователь может изменять следующие настройки:

• Установленный порог : значение силы тока для детектирования событий как бросков. Максимальное значение порога всегда равно верхнему пределу используемого преобразователя тока.
• Режимы детектирования:
  - FIX : прибор детектирует и записывает событие каждый раз когда на интервале ½ периода частоты 50 Гц (10 мс) значение тока превысит установленный пользователем порог. Т.е. если в процессе нескольких последовательных пульсаций ток пересекает установленный порог, то каждый такой переход фиксируется прибором, как очередной «бросок».
  - VAR : прибор детектирует и записывает событие каждый раз в виде TRMS значения тока, рассчитанного на интервале ½ периода частоты 50 Гц (10 мс), если это значение превысит предыдущий результат на величину установленного порога. Т.е. если скорость нарастания сигнала превышает заданную, определяемую пользователем как отношение: Установлен. порог / 10 мс.
• Интервал детектирования: временной интервал, заданный пользователем из ряда: 1 с, 2 с, 3 с, 4 с, в течение которого прибор записывает 100 значений тока (TRMS) и соответствующие им 100 значений напряжения (TRMS) при детектировании события

Анализ результатов возможен только после передачи файла сохранённых данных на компьютер с помощью программного обеспечения.

Автор:  Шиганов А.А.
Дата публикации:  23.07.2007