Весной 2011 года компания SONEL представила первый полнофункциональный анализатор параметров качества электрической энергии класса А — PQM-701. Прежде чем рассматривать его функциональные возможности, стоит уделить внимание ситуации с нормативной базой в области качества электрической энергии.
СООТВЕТСТВИЕ НОРМАТИВНЫМ ДОКУМЕНТАМ В ОБЛАСТИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
PQM-701 разрабатывался в соответствии с группой международных стандартов:
IEC 61000-4-30:2009 Electromagnetic compatibility (EMC). Testing and measurement techniques. Power quality measurement methods;
IEC 61000-4-7- 2007 Electromagnetic compatibility (EMC) — Testing and Measurement Techniques — General Guide on Harmonics and Interharmonics Measurements and Instrumentation, for Power Supply Systems and Equipment Connected Thereto;
IEC 61000-4-15-1999 Electromagnetic compatibility (EMC) — Testing and Measurement Techniques — Flickermeter. Functional and Design Specifications;
EN 50160:2008 Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution networks.
В России ситуация с нормативной документацией в этой области обстоит несколько запутанно. Основным документом, регламентирующим основные положения связанные с качеством электрической энергии, является ГОСТ 13109-97. Стандарт не особенно отвечает современным реалиям, и в ближайшие год-два будет пересмотрен для соответствия с международными стандартами. Вне всякий сомнений, что новый документ будет ориентироваться на соответствие с EN 50160.
Также, не так давно в нашей стране были введены в действие два новых стандарта:
ГОСТ Р 51317.4.30-2008 (МЭК 61000-4-30:2008) Методы измерений показателей качества электрической энергии;
ГОСТ Р 51317.4.7–2008 (МЭК 61000-4-7:2002) Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств.
Данные документы фактически были разработаны на основе стандартов международной электротехнической комиссии IEC 61000-4-30:2008 и IEC 61000-4-7-2002. При этом существует явное противоречие между новыми стандартами и ГОСТ 13109-97. Не углубляясь в сравнение терминов и особенности методик измерения, новые регламентирующие документы разделяют средства измерений параметров качества электрической энергии на две группы — класс A и класс S (на самом деле присутствует еще класс B, но он скорее несет временный статус). При этом, для класса A устанавливаются более жесткие по отношению к ГОСТ 13109-97 требования для диапазонов измерений и погрешностей, и менее жесткие для класса S. Несмотря на некоторую противоречивость в нормативных документах, вполне очевидно, что в ближайшее время мы станем очевидцами полной интеграции отечественной регламентирующей базы в области качества электроэнергии, с международной.
В соответствии с классификацией, принятой в ГОСТ Р 51317.4.30-2008, PQM-701 относится к классу А. Несмотря на то, что в нем отсутствует рекомендованная стандартом возможность синхронизации времени с использованием приемников GPS, ГЛОНАСС, характеристики встроенных часов реального времени соответствуют требованию к неопределенности измерения текущего времени без возможности синхронизации с помощью внешнего сигнала. Для PQM-701 отклонение текущего времени составляет менее 1 с за сутки (0,3 с/ 24 часа).
ТЕХНИЧЕСКИЙ РАКУРС
Поставляется PQM-701 в удобном пластиковом кейсе. Кроме самого анализатора, в стандартной комплектации присутствует ряд аксессуаров. Это соединительные провода и зажимы «крокодил», карта памяти формата SD, USB-кабель, адаптер для заряда элементов питания от однофазной сети, ремни для монтажа анализатора на столбе ЛЭП и крепеж для установки на DIN-рейку, беспроводной интерфейс для связи с ПК и русскоязычные руководство по эксплуатации и программное обеспечение.
Токоизмерительные клещи входят в дополнительную комплектацию.
Они представлены как серией гибких клещей с диаметром обхвата от 130 до 400 мм и измерением тока до 3000 А, так и серией жестких клещей с пределом измерения тока до 12 А и до 1400 А. Из представленного ассортимента токоизмерительных клещей, наиболее интересны две модели. Для проведения испытаний с «высокой стороны», подойдут клещи F-3, так как обладают широким диапазоном измеряемых токов и имеют оптимальный диаметр обхвата. Клещи С-4 будет удобно использовать при регистрации ПКЭ со стороны потребителя.
Анализатор выполнен в пластиковом корпусе со степенью защиты IP65. Это гарантирует работу прибора в сложных погодных условиях, а именно, полную защиту от пыли и водяных струй в любом направлении. Встроенный нагреватель, который активируется автоматически, способен поддерживать работу прибора при отрицательных температурах вплоть до −20°С. Также PQM-701 не восприимчив к электрическим полям, что делает возможным его установку непосредственно на ЛЭП.
Интерфейс прибора представлен высококонтрастным светодиодным дисплеем и сенсорной клавиатурой. Органы индикации и управления обеспечивают только самый необходимый функционал для запуска и остановки процесса регистрации, контроля текущего режима работы. Все измеряемые параметры сохраняются на карте памяти и могут быть переданы на ПК через USB-кабель, радиоканал или непосредственно считаны с самой карты. Измерительные входы анализатора представлены пятью входами по напряжению (L1, L2, L3, N, PE) c максимальным значением напряжения до 1150 В и четырьмя входами по току (L1, L2, L3, N). Диапазон входных сигналов может быть расширен за счет подключения к PQM трансформаторов напряжения и тока. Питание анализатор получает от испытуемой электросети. В случае ее отключения, работа прибора будет поддерживаться в течение пяти часов за счет встроенного блока питания. После возобновления подачи напряжения, блок питания PQM автоматически начнет заряд аккумуляторов. И регистрация параметров качества, и заряд аккумуляторов, рассчитаны на электросети с номинальным напряжением от 100 В до 690 В и с различной схемной конфигурацией.
В перечень регистрируемых с использованием PQM-701 основных параметров качества входят:
- напряжение, сила тока, частота, мощность, фазовые углы;
- параметры гармоник до 50й (коэффициенты THD, амплитудные значения);
- кратковременная и длительная доза фликера;
- коэффициенты искажений и несимметрии;
- события, связанные с отклонениями измеренных параметров качества от номинальных.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
В комплекте анализатора присутствует русифицированное программное обеспечение SONEL ANALYSIS. С его помощью возможно производить конфигурирование PQM-701, фиксировать текущие значения параметров качества электроэнергии и обрабатывать полученные результаты.
При первом подключении программа требует ввести PIN — код доступа к анализатору. Впоследствии, его всегда возможно изменить и сохранить в специальном разделе ПО — База анализаторов для быстрого доступа. Следует отметить, что без наличия PIN-кода, нет возможности не только установить соединение с прибором, но даже получить доступ к информации на карте памяти через другой анализатор с известным к нему кодом.
После установки соединения становится доступным информация о статусе подключенного анализатора, в котором можно определить информацию о серийном номере и версии микропрограммы, состоянии аккумулятора и текущем режиме работы.
Для подготовки анализатора к работе на объекте, необходимо провести ряд первичных настроек. Концепция PQM-701 предполагает структурирование и сохранение настроек, распределение свободного места на карте памяти для четырех точек измерений. Под точкой измерений понимается реальная электроустановка с определенными параметрами, схемой и конкретной измерительной задачей. В первую очередь необходимо провести распределение доступного места на карте памяти под точки измерений в соответствии с реальным количеством объектов измерений и задач.
После выделения свободного места в памяти, производится непосредственное конфигурирование точки измерений. Для этого устанавливаются номинальные параметры электросети, ее тип, параметры регистрации, указывается тип используемых клещей.
В ПО предусмотрена возможность выбора предустановленных настроек регистрации параметров качества в соответствии со стандартом EN 50160.
Также, всегда возможно провести индивидуальное конфигурирование анализатора под свою измерительную задачу.
После проведение необходимых манипуляций, возможно использование анализатора в одном из двух режимов: измерения в реальном времени или регистрация.
Измерения в реальном времени.
Данный режим фактически предназначен для оперативного мониторинга текущих параметров электросети. Все измеряемые параметры непосредственно отображаются в программном обеспечении. Естественно, при этом ПК с установленной программой должен иметь активное соединение через USB или радиоканал с анализатором.
Данный раздел в программе представлен группой тематических вкладок.
На вкладке «Осциллограммы» возможно визуально оценить форму и амплитуду текущего состояния сигналов тока и напряжения по трем фазам.
Вкладка «Временные графики» позволяет проконтролировать на временной шкале уровень тока и напряжения на всех фазах.
Достаточно информативный объем информации о состоянии электрической сети в реальном времени обеспечивает режим «Измерения». В нем возможно мгновенно оценить целый комплекс параметров. Кроме напряжения, частоты и силы тока, также присутствует целая группа значений мощности, энергии, коэффициентов искажений и несимметрии, кратковременной и длительной дозы фликера.
Блок «Диаграммы» содержит числовую и графическую информацию об углах между векторами силы тока, векторами напряжения между отдельными фазами.
Замыкает группу измерений в реальном времени вкладка «Гармоники». Она достаточно наглядно визуализирует в виде гистограмм и числовых значений гармонические составляющие тока и напряжения.
Регистрация параметров качества электрической энергии.
Несомненно, один из самых важных режимов анализатора, это работа в режиме регистратора. И этот режим имеет весьма мощный потенциал. Как выше отмечалось, предварительно возможно настроить анализатор на регистрацию событий в соответствие со стандартом EN 50160 или произвести произвольное конфигурирование состава регистрируемых параметров и допустимых для них пороговых значений. Измерения в процессе регистрации производятся с периодом дискретизации в 10 мс. Для фиксирования событий с отклонениями параметров качества от номинальных, их регистрация в памяти происходит в соответствии с заданным периодом усреднения. Этот параметр возможно задать в диапазоне от полупериода до 10 минут. Также допустимо дополнительно активировать функцию регистрации осциллограмм по току и напряжению на всех измерительных входах.
Запуск режима регистратора активируется несколькими способами. Естественно его можно просто вручную включить с клавиатуры прибора и в нужный момент также остановить. К тому же возможно запрограммировать до четырех временных интервалов регистрации с указанием даты/времени начала и окончания регистрации. Также присутствует режим автоматического запуска регистратора только при наступлении события превышения порогового значения для любого из регистрируемых параметров.
Анализ полученных результатов.
Накопленные в анализаторе данные после завершения регистрации импортируются в ПО SONEL ANALYSIS для дальнейшего анализа и обработки. В нем предусмотрены обширные возможности для представления результатов измерений.
К ним относятся как исследование осциллограмм тока и напряжения на выбранной фазе, просмотр значений параметров качества электрической энергии в конкретный интервал времени, представление параметров интервала на временном графике, выделение из массива данных событий превышения параметрами пороговых значений.
Необходимый ракурс зарегистрированных параметров или событий возможно вывести на печать в виде настраиваемого пользовательского отчета, сохранить на персональный компьютер для дальнейшей обработки, скопировать в текстовый редактор или редактор электронных таблиц. Также присутствует функция автоматического формирования русскоязычного отчета по качеству электрической энергии в соответствии со стандартом EN 50160. Перечисленные инструменты предоставляют пользователю более чем широкие возможности по изучению зарегистрированных данных.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Конечно, в данной статье невозможно детально рассмотреть весь функционал PQM-701, для этого есть достаточно объемное руководство по эксплуатации. Но приведенная здесь информация возможно позволит вам бегло получить первое впечатление о возможностях этого прибора. В настоящее время прибор проходит заключительную фазу испытаний с целью утверждения типа и оформление свидетельства об утверждении типа ожидается летом 2011го года. Также, уже сейчас Вы можете самостоятельно оценить возможности прибора. Для этого достаточно загрузить с нашего сайта ПО SONEL ANALYSIS, в котором часть функций по конфигурированию доступно без наличия прибора. И загрузить файл с данными регистрации отклонений ряда параметров качества от номинальных, который возможно затем открыть в SONEL ANALYSIS для получения представления о работе с полученными результатами.
Тема качества электрической энергии является достаточно глубокой и непростой, но техническая и программная составляющая анализатора PQM-701 готова предоставить пользователю очень мощный и многогранный, но вместе с тем, интуитивный и понятный интерфейс с исследуемой электрической сетью. После нескольких дней работы с прибором, даже без досконального штудирования эксплуатационной документации, технический специалист вполне свободно ориентируется во всех разделах программного обеспечения. Даже не делая акцент на том, что в PQM-701 применена очень серьезная элементная база, которая позволила прибору получить внушительный измерительный потенциал и метрологические характеристики класса А, математические алгоритмы и локализованное программное обеспечение анализатора выгодно отличают его среди аналогичных анализаторов, представленных сегодня в этой сфере измерений.
Начальник технического департамента СОНЭЛ В. Барчук
Май 2011
|
