KOMPUTEROWE STANOWISKO DO POMIARU PODSTAWOWYCH WIELKOŚCI ELEKTRYCZNYCH W OBWODACH TRÓJFAZOWYCH

Podobne dokumenty
Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

ĆWICZENIE 3 Badanie obwodów trójfazowych z odbiornikiem połączonym w trójkąt

Ćwiczenie: "Pomiary mocy w układach trójfazowych dla różnych charakterów obciążenia"

st. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 4 OBWODY TRÓJFAZOWE

Pomiar mocy czynnej, biernej i pozornej

Ćwiczenie nr.13 Pomiar mocy czynnej prądu trójfazowego

POMIARY MOCY (OBWODY JEDNO- I TRÓJFAZOWE). POMIARY PRĄDÓW I NAPIĘĆ W OBWODACH TRÓJFAZOWYCH

ĆWICZENIE 2 Badanie obwodów trójfazowych z odbiornikiem połączonym w gwiazdę

EMDX 3 system nadzoru

Afore Smart meter. Instrukcja obsługi

Ć w i c z e n i e 4 OBWODY TRÓJFAZOWE

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

Wydział Elektryczny Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Metrologii. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych z przedmiotu METROLOGIA.

Ćwiczenie nr.14. Pomiar mocy biernej prądu trójfazowego. Q=UIsinϕ (1)

KOREKCJA WSKAZAŃ NIEPRAWIDŁOWO PODŁĄCZONEGO LICZNIKA W UKŁADZIE ARONA

Ćwiczenie 1. Sprawdzanie podstawowych praw w obwodach elektrycznych przy wymuszeniu stałym

Ćwiczenie 15. Sprawdzanie watomierza i licznika energii

Data oddania sprawozdania BADANIA ODBIORNIKÓW TRÓJFAZOWYCH

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

15. UKŁADY POŁĄCZEŃ PRZEKŁADNIKÓW PRĄDOWYCH I NAPIĘCIOWYCH

Ćwiczenie 5 BADANIA ODBIORNIKÓW TRÓJFAZOWYCH

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 9

WZORCOWANIE URZĄDZEŃ DO SPRAWDZANIA LICZNIKÓW ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

WYKORZYSTANIE PROGRAMU LabVIEW DO WYZNACZANIA PRĄDÓW ZWARCIOWYCH W SIECIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH

Spis treści 3. Spis treści

Ćwiczenie M-2 Pomiar mocy

Zakład Zastosowań Elektroniki i Elektrotechniki

ENS1C BADANIE OBWODU TRÓJFAZOWEGO Z ODBIORNIKIEM POŁĄCZONYM W TRÓJKĄT E10

Metodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)

KONWERTER ETHERNET-RS485/RS232

BADANIE ELEMENTÓW RLC

mh-s4 Czterokanałowy moduł czujników temperatury systemu F&Home.

INSTRUKCJA PANEL STERUJĄCY MT-5

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 10

DZT Licznik energii elektrycznej Sieć trójfazowa 4-przewodowa Połączenie bezpośrednie 100A Wyjście impulsowe oraz RS485/Modbus.

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7. Pomiar mocy czynnej, biernej i cosφ

MPI-8E 8-KANAŁOWY REJESTRATOR PRZENOŚNY

DZT WEJŚCIE Napięcie znamionowe: (U n

Laboratorium Urządzeń Elektrycznych

Ćwiczenia tablicowe nr 1

mh-s8 Ośmiokanałowy moduł czujników temperatury systemu F&Home.

MODUŁ ETHERNETOWY DS202

Interfejs analogowy LDN-...-AN

4. Schemat układu pomiarowego do badania przetwornika

Wpływ nieliniowości elementów układu pomiarowego na błąd pomiaru impedancji

Pomiary mocy i energii elektrycznej

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

WYMAGANIA EDUKACYJNE I KRYTERIA OCENIANIA Z PRZEDMIOTU POMIARY W ELEKTROTECHNICE I ELEKTRONICE

DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA W-25

Metody mostkowe. Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena

Badanie współczynników lepkości cieczy przy pomocy wiskozymetru rotacyjnego Rheotest 2.1

LOKALIZATOR PRZENOŚNY KDZ-3C.

Podstawy elektrotechniki

ASTOR IC200ALG320 4 wyjścia analogowe prądowe. Rozdzielczość 12 bitów. Kod: B8. 4-kanałowy moduł ALG320 przetwarza sygnały cyfrowe o rozdzielczości 12

LB-471P, panel ciśnieniomierza z pętlą prądową 4..20mA INSTRUKCJA UśYTKOWANIA wersja instrukcji 1.1

Politechnika Lubelska Katedra Automatyki i Metrologii. Laboratorium Podstaw Miernictwa Elektrycznego.

INSTRUKCJA OBSŁUGI MONITORA LINII PRĄDOWEJ

Wielkości opisujące sygnały okresowe. Sygnał sinusoidalny. Metoda symboliczna (dla obwodów AC) - wprowadzenie. prąd elektryczny

Ćwiczenie nr 1. Badanie obwodów jednofazowych RLC przy wymuszeniu sinusoidalnym

PL B1. Sposób wyznaczania błędów napięciowego i kątowego indukcyjnych przekładników napięciowych dla przebiegów odkształconych

Ćwiczenie: "Obwody ze sprzężeniami magnetycznymi"

4.8. Badania laboratoryjne

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

DTR PICIO v Przeznaczenie. 2. Gabaryty. 3. Układ złącz

UKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI STACJI TRANSFORMATOROWO - PRZESYŁOWYCH TYPU ARST

Miernictwo I INF Wykład 13 dr Adam Polak

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie transformatora jednofazowego

Ćwiczenie nr 4. Badanie filtrów składowych symetrycznych prądu i napięcia

CLIMATE 5000 VRF. Cyfrowy licznik energii DPA-3. Instrukcja montażu (2015/07) PL

PRZETWORNIKI POMIAROWE

1. ZASTOSOWANIE 2. BUDOWA

MIKROPROCESOROWY STEROWNIK PARAMETRÓW KLIMATYCZNYCH

Ćwiczenie M2 POMIARY STATYSTYCZNE SERII OPORNIKÓW

PROGRAM W ŚRODOWISKU LABVIEW DO POMIARU I OBLICZEŃ W LABORATORIUM MASZYN ELEKTRYCZNYCH

INSTRUKCJA OBSŁUGI. KONWERTERA USB/RS232 - M-Bus

Pomiar rezystancji metodą techniczną

PEM353 PEM353 PEM353-P PEM353-N. - współczynnik TDD dla I,

Badanie obwodów rozgałęzionych prądu stałego z jednym źródłem. Pomiar mocy w obwodach prądu stałego

Regulator mocy biernej. KMB-ZVP15 15-stopniowy.

Teoria obwodów. 1. Zdanie: skutek kilku przyczyn działających równocześnie jest sumą skutków tych przyczyn działających oddzielnie wyraża:

Miernik poziomu cieczy MPC-1

GATHERING DATA SYSTEM FOR CONCRETE S SAMPLE DESTRUCTING RESEARCHES WITH USE OF LABVIEW PACKET

Laboratoryjny multimetr cyfrowy Escort 3145A Dane techniczne

SPIS TREŚCI Specyfikacja ogólna Ekran startowy Przyciski nawigacji 1. Ustawienia regulacji 1.1 Regulacja cos 1.2 Regulacja przekładni transformatora

ĆWICZENIE nr 5. Pomiary rezystancji, pojemności, indukcyjności, impedancji

Karta katalogowa JAZZ OPLC JZ20-T40/JZ20-J-T wejść cyfrowych, 2 wejścia analogowe/cyfrowe, 2 wejścia analogowe. 20 wyjść tranzystorowych

Politechnika Lubelska. Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Automatyki i Metrologii

SILNIK INDUKCYJNY STEROWANY Z WEKTOROWEGO FALOWNIKA NAPIĘCIA

LOKALIZATOR PRZENOŚNY KDZ-3C. 1. WSTĘP. 2. Zastosowanie. 3. Budowa. System kontroli doziemienia KDZ-3. ZPrAE Sp. z o.o. 1

MIERNIK PARAMETRÓW SIECI NA SZYNÊ TYPU N27D INSTRUKCJA OBS UGI

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA MONITORINGU POBORU MOCY W MASZYNACH ODLEWNICZYCH Z NAPĘDEM ELEKTRYCZNYM E. ZIÓŁKOWSKI 1 R. WRONA 2

Wydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych

WYKORZYSTANIE LICZNIKA LZQM DO ZDALNEGO MONITOROWANIA PARAMETRÓW SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ

LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW

OCENA PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ DOSTARCZANEJ ODBIORCOM WIEJSKIM NA PODSTAWIE WYNIKÓW BADAŃ

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ JAKO PODSTAWA KOMPATYBILNOŚCI ELEKTROMAGNETYCZNEJ W ELEKTROENERGETYCE

Interfejs RS485-TTL KOD: INTR. v.1.0. Zastępuje wydanie: 2 z dnia

Transkrypt:

Zeszyty aukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej r 21 XV Seminarium ZASTOSOWAIE KOMPUTERÓW W AUCE I TECHICE 2005 Oddział Gdański PTETiS KOMPUTEROWE STAOWISKO DO POMIARU PODSTAWOWYCH WIELKOŚCI ELEKTRYCZYCH W OBWODACH TRÓJFAZOWYCH Ariel DZWOKOWSKI 1, Ryszard ROSKOSZ 2, Ryszard WEPA 3 Politechnika Gdańska, ul. G. arutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk tel: (58) 347 1778 fax: (58) 347 1726 email: 1. adzwon@ely.pg.gda.pl 2. rroskosz@ely.pg.gda.pl 3. rwepa@ely.pg.gda.pl W artykule przedstawiono komputerowe stanowisko laboratoryjne przeznaczone do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych w sieciach elektroenergetycznych. Stanowi ono kombinację odpowiednio oprogramowanego komputera oraz urządzeń zewnętrznych dołączonych poprzez interfejs. Oprogramowanie komputera wykonane jest w środowisku LabVIEW, natomiast pomiary rzeczywistych wielkości sieci wykonuje analizator sieci CVMk firmy CIR- CUTOR. Do zadawania obciążeń w sieci trójfazowej wykorzystano istniejące stanowisko do pomiaru mocy w obwodach trójfazowych. Pomierzone uprzednio rzeczywiste wartości wielkości elektrycznych zadawane są w symulacyjnych układach pomiaru mocy, które zrealizowano przy pomocy programów stworzonych w LabVIEW. W celu zobrazowania możliwości i efektów porównania przytoczono wyniki pomiarów mocy czynnej (jako jednej z wielkości) w sieci trójfazowej czteroprzewodowej. 1. WSTĘP Pomiary wartości wielkości elektrycznych w sieci trójfazowej są podstawowym zagadnieniem przy eksploatacji sieci elektroenergetycznych. Pozwalają one na uniknięcie niepożądanych i nieoczekiwanych zjawisk takich jak przeciążenia, zwarcia, czy przekraczanie dopuszczalnej wartości wielkości danego obwodu. Do tego celu służy omówione w tym referacie stanowisko do pomiaru podstawowych wielkości obwodu trójfazowego. Zasada realizacji i działania stanowiska omówiona jest na przykładzie pomiaru mocy, jako jednej z mierzonych wielkości. Oprogramowanie komputera wykonane jest w środowisku LabVIEW, natomiast pomiary rzeczywistych parametrów wielkości sieci wykonuje analizator sieci CVMk firmy CIRCUTOR [1]. Do zadawania różnych wartości parametrów (R, X L, X C ) obciążenia sieci trójfazowej (trójprzewodowej i czteroprzewodowej) wykorzystano istniejące w Laboratorium Miernictwa Elektrycznego stanowisko do pomiaru mocy. Pomierzone uprzednio parametry tych obciążeń są zadawane w symulacyjnych układach pomiaru mocy zrealizowanych przy pomocy programów komputerowych. Recenzent: Dr hab. inż. Leon Swędrowski - Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

- 78 - Do komputera wprowadzane są pomierzone wielkości oraz ich wyniki z obliczeń wykonanych przez przyrząd wirtualny stworzony w LabVIEW. Dzięki temu połączeniu możliwe jest nie tylko odczytywanie przetworzonych przez miernik wielkości mierzonych, ale również sterowanie pracą urządzeń pomiarowych stanowiska. a ekranie monitora porównuje się wyniki z pomiarów rzeczywistych (wykonanych na rzeczywistym obiekcie i przy użyciu rzeczywistych przyrządów) z wynikami uzyskanymi z przyrządów wirtualnych przy zadanych takich samych parametrach jak na obiekcie rzeczywistym. W celu zobrazowania możliwości i efektów porównania przytoczono wyniki pomiarów dla jednego z układów, a mianowicie z pomiarów mocy czynnej w sieci czteroprzewodowej. Zgodność wyników jest dobra, a różnice wynikały głównie z wahań napięcia zasilającego gdyż układ wirtualny dokonuje obliczeń przy stałej zadanej wartości napięcia. Podobne pomiary i analizę można wykonać dla innych układów i obciążeń. Przedstawione stanowisko umożliwia prezentację różnych problemów związanych z pomiarami niektórych wartości wielkości elektrycznych w sieci elektroenergetycznej uatrakcyjniając tym samym proces dydaktyczny. Ponadto istnieją możliwości (w pewnym zawężonym zakresie) sprawdzania przyrządów pomiarowych mocy przy niektórych rodzajach obciążeń. 2. STAOWISKO DO POMIARU WIELKOŚCI OBWODU TRÓJFAZOWEGO Stanowisko laboratoryjne [2] służy do pomiarów podstawowych wielkości w sieci elektroenergetycznej, takich jak napięcia, prądy, moce czynne i bierne przy danych wartościach parametrów obciążenia. RS485/RS232 Błędy pomiaru energii w układach trójfazowych Zasilanie L1 ~230V Analizator sieci Licznik statyczny L1 L2 L2 L3 L3 U 1 U 2 U 3 Rys. 1. Widok stanowiska laboratoryjnego do analizy wielkości elektrycznych w trójfazowej sieci elektroenergetycznej. W skład stanowiska wchodzi analizator sieci CVMk, który zawiera dodatkowo moduł komunikacji z komputerem i licznikiem statycznym oparty na interfejsie RS-485.

- 79 - Interfejs ten charakteryzuje się różnicowym przesyłem danych, przez co została zwiększona odporność na zakłócenia. Zaletą jest tu możliwość podłączenia wielu urządzeń (maksymalnie 32) do jednej magistrali, przy czym przesył danych odbywa się na przemian (w jednej chwili nadaje jedno urządzenie). Większość komputerów PC wyposażona jest standardowo w interfejs RS232, toteż w celu umożliwienia komunikacji analizatora z komputerem konieczne jest zastosowanie konwertera RS-485/RS-232. Konwerter PD5 firmy LUMEL [3] oprócz zmiany sygnałów również je wzmacnia, dzięki temu możliwy jest przesył danych na większą odległość. Komunikacja z komputerem umożliwia przesyłanie zmierzonych wartości wielkości sieci i ich weryfikację z obliczonymi przez wirtualne stanowisko danymi. Stanowisko podłącza się za pomocą przewodu RJ-9 z jednostką komputerową. a panelu dodatkowo znajduje się gniado zasilające 230V mogące służyć do zasilania komputera. Kabel zasilający gniazdo, analizator oraz konwerter podłącza się do sieci 230V, przy czym obwód jest chroniony zabezpieczeniem nadprądowym 5A. Obwody pomiarowe zabezpieczone są wyłącznikiem trójbiegunowym typu B25 uruchamiającym stanowisko. Podłączenie poszczególnych faz sygnalizują odpowiednie wskaźniki neonowe. Podłączając obciążenie do stanowiska należy kontrolować wartość prądu pomiarowego, który maksymalnie może wynosić 5A. 3. AALIZATOR CVMk Analizator sieci CVMk firmy CIRCUTOR służy do pomiaru wartości następujących wielkości sieci trójfazowej: napięć fazowych i przewodowych, prądów w poszczególnych fazach, mocy czynnych i biernych, energii czynnych i biernych. Urządzenie pracuje poprawnie zarówno w sieci trójprzewodowej jak i w czteroprzewodowej, dzięki czemu CVMk może być stosowany w sieciach niskiego napięcia jak i w przemysłowych sieciach średniego napięcia. Diody LED (zielona, żółta i czerwona), wskazujące wielkość aktualnie wyświetlaną 3 wyświetlacze LCD dla poszczególnych faz wyświetlające odpowiednio wartości napięć, prądów lub mocy 4 przyciski do programowania analizatora Rys.2. Analizator sieci CVMk firmy CIRCUTOR.

- 80 - Analizator jest programowalnym urządzeniem cyfrowym, dzięki czemu możliwe są pomiary bezpośrednie, półpośrednie lub pośrednie po odpowiednim zaprogramowaniu przekładni prądowych i napięciowych. Wyniki pomiarów, po uprzednim przyjęciu parametrów obciążenia, wyświetlane są przez trzy wyświetlacze LCD znajdujące się na panelu. Istnieje możliwość ustawienia wyświetlanych wartości wielkości elektrycznych w trzech okienkach w ten sposób, że w pierwszym, sygnalizowanym przez świecenie zielonych diod, można wyświetlić jedynie napięcia fazowe lub przewodowe, a w pozostałych dwóch (diody pomarańczowe i czerwone) wyświetlane są wielkości zaprogramowane przez użytkownika. Sterowanie pracą, programowanie analizatora oraz zmianę wielkości wskazywanych na wyświetlaczach LCD wykonuje się przyciskami reset, display, max i min umieszczonymi na płycie czołowej. Analizator wyposażony jest w moduł komunikacyjny umożliwiający przesyłanie danych do jednostki nadrzędnej np. do komputera. Do komunikacji zastosowany został protokół CIRCUTOR, ale istnieje również możliwość wykorzystania protokołu MODBUS. Sposób komunikacji polega na zadaniu określonego pytania, które generowane jest przez komputer za pomocą odpowiedniego programu i oczekiwaniu na odpowiedź z analizatora. Pamięć wewnętrzna urządzenia pozwala na zapamiętanie wszystkich mierzonych wielkości. 4. PRZYRZĄD WIRTUALY DO POMIARU WIELKOŚCI W TRÓJFAZOWEJ SIECI ELEKTROEERGETYCZEJ Integralną częścią systemu pomiarowego jest jego oprogramowanie. Program komputerowy, umożliwiający komunikację z danym urządzeniem, którego obsługa imituje obsługę rzeczywistego przyrządu pomiarowego nosi nazwę wirtualnego przyrządu pomiarowego. W tym przypadku przyrząd wirtualny stanowi kombinację odpowiednio oprogramowanego komputera i jednego lub więcej zewnętrznych urządzeń pomiarowych wyposażonych w interfejs przeznaczony do komunikacji z komputerem. Opracowany program Analiza sieci jest przeznaczony do obliczania oraz prezentacji wyników pomiarów otrzymanych z analizatora sieci elektroenergetycznej. Program został napisany w środowisku programowania LabVIEW, przy wykorzystaniu protokółu komunikacyjnego analizatora CIRCUTOR. Przyrząd wirtualny składa się z kilku aplikacji, pracujących jako podprogramy w stosunku do programu głównego. Program umożliwia łatwy i swobodny dostęp do danych dotyczących pomiarów wartości podstawowych wielkości i nastawianych parametrów obciążenia. Podprogramy przyrządu wirtualnego realizują następujące funkcje niezbędne w obliczeniu potrzebnych wielkości obwodu trójfazowego: wyznaczanie potencjału punktu neutralnego odbiornika, wyznaczanie prądów fazowych odbiornika, przeliczanie funkcji zespolonej z postaci wykładniczej na algebraiczną i odwrotnie, określenie charakteru obciążenia, przełączanie układu połączeń odbiornika trójkąt gwiazda, obliczenie mocy wskazywanej przez poszczególne watomierze, obliczenie mocy układu trójfazowego. Przebieg tych obliczeń przestawiony jest niżej. a początku oblicza się wartość potencjału punktu neutralnego U odbiornika. Dla sieci czteroprzewodowej wartość ta wynosi:

- 81 - U n Y1 E1 + Y2 E2 + Y3 E3 = Y + Y + Y + Y 1 2 3 n (1) E 1 I 1 Z 1 E 2 I 2 Z 2 U E 3 I 3 Z 3 I n Z n Rys. 3. Czteroprzewodowy układ zasilania odbiornika, gdzie: Z 1, Z 2, Z 3 impedancje poszczególnych faz odbiornika, Z n impedancja przewodu neutralnego, (1/Z = Y admitancja), E 1, E 2, E 3, I 1, I 2, I 3, napięcia fazowe źródła i prądy fazowe, I n - prąd w przewodzie neutralnym. Do obliczenia prądów fazowych konieczne jest przyjęcie napięcia fazy odniesienia. Przyjęto fazę L1 oraz napięcie przewodowe o wartości U p. Wtedy napięcia fazowe zasilania są następujące: U p 2 E 1 =, E 2 = a E1, E 3 = ae1 (3) 3 natomiast napięcia i prądy fazowe odbiornika są wyznaczane z zależności: E1 U U 1 = E 1 U I1 = U1Y1 = (4) Z Dla pozostałych faz obowiązują podobne zależności. Dla przewodu neutralnego: Suma prądów dla układu czteroprzewodowego spełnia warunek: 1 U I n = U Yn = (5) Z I = 1 + I 2 + I3 I n (6) który jest w tym programie sprawdzany. Przy zadanym napięciu fazowym źródła wyznaczane są wartości prądów trzech faz wyrażone przez składowe rzeczywiste i urojone. Stąd otrzymuje się moduły tych prądów na podstawie zależności: I I c + I b 2 2 =, a kąty fazowe ϕ są obliczane I I b ϕ = arctg (7) gdzie: I b, I c - odpowiednio składowa bierna i czynna danego prądu fazowego c

- 82 - Mając wyznaczone napięcia, prądy i kąty fazowe oblicza się moc dla danej fazy według wzoru: = U I cos I (8) ( ) P w 1 1 1 U 1 ; Dla pozostałych faz obliczenia są analogiczne. Moc układu trójfazowego układ oblicza jako sumę wskazań trzech watomierzy: C W1 W 2 W 3 1 P = P + P + P (9) Opracowany przyrząd wirtualny realizuje następujące zadania: oblicza wartości wielkości sieci elektroenergetycznej na podstawie wprowadzonych danych obciążenia i napięcia fazy pierwszej U 1 (napięcia pozostałych faz są obliczane przez przyrząd uwzględniając ich odpowiednie przesunięcia kątowe), odczytuje z analizatora sieci CVMk zmierzone wartości wielkości sieci elektroenergetycznej, porównuje wartości obliczone z pomierzonymi, zapisuje wartości do pliku. Obliczone i mierzone wielkości poszczególnych faz to: prądy, moce czynne i bierne (pojemnościowe i indukcyjne), energie czynne i bierne, współczynniki mocy. Wszystkie obliczenia przyrząd wykonuje w postaci zespolonej [4]. Ponadto opracowany program może obliczać wartości tych wielkości uwzględniając wpływ różnych czynników na błąd pomiaru, między innymi takich jak: niesymetria napięć zasilających, wahania i odchylenia napięcia, błędy pomiaru analizatora, indukcyjności wzajemne odbiornika. Komunikacja z programem obliczającym żądane wartości wielkości elektrycznych możliwa jest za pośrednictwem panelu. Poruszanie się po programie umożliwiają przyciski i zakładki oznaczone odpowiednimi hasłami. Wartości rezystancji i reaktancji poszczególnych faz oraz wartość napięcia fazowego wprowadza się za pomocą pokręteł lub okienek cyfrowych. Za pomocą przełącznika logicznego Trójkąt/Gwiazda i Przewód zerowy dokonuje się wyboru sposobu połączenia impedancji odbiornika. Przyciskami oznaczonymi L1, L2, L3 wybiera się fazę, w której ma zostać zmieniona wartość impedancji. Aby zapewnić poprawną komunikację komputera z analizatorem sieci CVMk należy podać kod urządzenia w sieci (dla analizatora na stanowisku pomiarowym) oraz port, do którego jest podłączony. W celu poprawnego działania programu konieczne jest podanie pełnej ścieżki dostępu do pliku, do którego mają być zapisywane dane, wraz z jego nazwą. Ważne jest, aby plik istniał przed rozpoczęciem działania programu. Przełącznik Dopisanie/owy plik domyślnie ustawiony jest na Dopisz do pliku by nie stracić danych, które znajdują się w istniejącym pliku. Przyciskiem Zapis rozpoczyna się bądź kończy proces zapisywania danych do pliku. Operacja zapisu sygnalizowana jest mruganiem lampki. Odstęp czasu między kolejnymi zapisami należy ustawia się nie mniejszy niż 3s. Krótsze czasy i tak są traktowane jako 3 sekundy. Ponieważ program jest zabezpieczony przed nieprawidłowym przesyłem danych, czas może wydłużyć się nawet pięciokrotnie (pięciokrotna próba komunikacji z analizatorem).

- 83 - Poprawność podłączenia analizatora oraz ustawień sygnalizują migające zielona i pomarańczowa dioda w konwerterze RS485/232. Działanie programu zakończyć można przełącznikiem STOP lub przyciskiem STOP programu LabVIEW. Zapisane do tej pory dane nie zostaną utracone. Przełącznikiem Wartości Obliczone/Zmierzone dokonuje się zmiany wyświetlanych wielkości na schemacie blokowym (wartości wielkości obliczone przez LabVIEW lub przesłane z analizatora). Rys. 6. Panel przyrządu wirtualnego Analiza sieci :

- 84 - U1, U2, U3 zadane napięcia fazowe, U1 CVMk, U2 CVMk, U3 CVMk pomierzone przez analizator napięcia fazowe, I1, I2, I3 obliczone prądy poszczególnych faz, I1 CVMk, I2 CVMk, I3 CVMk pomierzone przez analizator prądy w poszczególnych fazach, P1, P2, P3 obliczone moce czynne poszczególnych faz przy zadanym napięciu i zadanych wartościach obciążenia, P1 CVMk, P2 CVMk, P3 CVMk pomierzone przez analizator moce czynne dla poszczególnych faz, P przełącznik (w zależności od jego położenia przyrządy na schemacie wskazują wartości wielkości, obliczone przez przyrząd wirtualny lub pomierzone przez analizator) A1, A2, A3 wskazania amperomierzy na schemacie, W1, W2, W3 wskazania watomierzy w układzie do pomiaru mocy czynnej, W1(Q), W2(Q), W3(Q) wskazania watomierzy w układzie do pomiaru mocy biernej, E energia czynna układu trójfazowego, Eind. energia bierna indukcyjna układu trójfazowego, Epoj. energia bierna pojemnościowa układu trójfazowego, 5. BADAIA LABORATORYJE Badania laboratoryjnego stanowiska do analizy sieci elektroenergetycznej zostały przeprowadzone na stanowisku do pomiaru mocy trójfazowej. Prezentowane stanowisko znajduje się w Laboratorium Miernictwa Elektrycznego. Zasilane jest napięciem 3 x 220 V i umożliwia nastawianie regulowanego obciążenia o charakterze rezystancyjnym, indukcyjnym i pojemnościowym. Pomiary przeprowadzono w celu sprawdzenia poprawności pomiaru wartości wielkości elektrycznych sieci przez analizator. Wykonano je przy obciążeniu rezystancyjnym. Wartości pomierzone przesyłane są do komputera, w którym porównywane są z danymi obliczonymi przez program Analiza sieci. Otrzymane wyniki obliczeń i pomiarów wyświetlane są na wirtualnym panelu programu na monitorze komputera. Aby zapewnić poprawną komunikację między przyrządami należy odpowiednio skonfigurować parametry magistrali RS232 zarówno w programie, analizatorze jak i w konwerterze RS485/RS232. Ponadto konieczne jest podanie numeru urządzenia sieciowego. Domyślnie urządzenia te skonfigurowano na prędkość 4800 bps, 7 bitów danych, brak kontrolnego bitu parzystości i jeden bit stopu. Do programu należy wpisać dane sieci takie jak napięcie fazowe, rezystancje i impedancje poszczególnych faz oraz rodzaj sieci i obciążenia (sieć z przewodem zerowym lub bez, obciążenie połączone w trójkąt lub w gwiazdę). Otrzymane wyniki mogą być zapisywane w pliku tekstowym, do którego należy podać ścieżkę dostępu. Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwa jest późniejsza analiza pomiarów jak też ich obróbka w innym programie np. Microsoft Excel. Badanie stanowiska możliwe jest dla obciążeń rezystancyjnych, pojemnościowych i rezystancyjno-pojemnościowych. W trakcie pomiaru, przy obciążeniach indukcyjnych, zmieniają się parametry obciążenia ze względu na wpływ indukcyjności wzajemnych poszczególnych cewek. W ten sposób zmieniają się nastawione uprzednio indukcyjności obciążenia, co powoduje różnice między wynikiem pomierzonym a obliczonym. Z tych względów wykonano pomiary tylko dla obciążeń rezystancyjnych. Wartości rzeczywiste rezystancji na stanowisku oraz obliczone i pomierzone wartości mocy przedstawiono w tablicy 1.

- 85 - Do pomiarów, w zależności od potrzeb, można wykorzystać trzy programy stworzone w środowisku LabVIEW: do analizy sieci (AALIZA SIECI.vi), do pomiarów mocy (POMIAR MOCY.vi) do pomiaru energii (POMIAR EERGII.vi). Pierwszy z nich oblicza wszystkie parametry sieci, pozostałe służą do pomiarów i obliczeń mocy i energii. Dane zapisywane są do plików odpowiednio: zapisa.txt, zapism.txt, zapise.txt. Błędy pomiarów obliczone są na podstawie poniższego wzoru: X X w δ = 100% (10) X w gdzie: X wartość zmierzona analizatorem, X w wartość obliczona przez przyrząd wirtualny. Tablica 1. Tablica przykładowych pomiarów mocy dla obciążenia rezystancyjnego. Rezystancja Wartości obliczone Wartości zmierzone przez program analizatorem sieci Błąd R [Ω] P1 P2 P3 P1 P2 P3 δp1 [%] δp2 [%] δp3 [%] R1=161,1 113,1 111,8 110,1 120,0 118,0 114,0 6,1 5,5 3,5 R2=163,0 R3=165,5 113,1 111,8 110,1 120,0 118,0 114,0 6,1 5,5 3,5 R1=104,5 174,4 169,1 166,7 184,0 178,0 174,0 5,5 5,3 4,4 R2=107,8 R3=109,3 174,4 169,1 166,7 184,0 178,0 174,0 5,5 5,3 4,4 R1=56,4 323,1 330,2 323,1 343,0 350,0 336,0 6,1 6,0 4,0 R2=55,2 R3=56,4 323,1 330,2 323,1 339,0 347,0 333,0 4,9 5,1 3,1 R1=37,2 489,9 489,9 483,4 515,0 518,0 500,0 5,1 5,7 3,4 R2=37,2 R3=37,7 489,9 489,9 483,4 514,0 518,0 499,0 4,9 5,7 3,2 6. PODSUMOWAIE W niniejszym artykule przedstawiono wirtualne stanowisko do pomiaru podstawowych wartości wielkości elektrycznych w sieci elektroenergetycznej. W skład stanowiska wchodzi analizator sieci umożliwiający przesyłanie zmierzonych danych do wirtualnego przyrządu, opracowanego w środowisku programowania LabVIEW. Pozwala to porównać wyniki pomiarów wielkości otrzymanych z analizatora z wynikami obliczonymi przez program. Wyniki porównań są zadowalające i chociaż błędy w niektórych przypadkach przekraczały wartość 5%, to można wyjaśnić ich przyczyny. Program wirtualnego przyrządu traktuje wszystkie elementy jako idealne, a w rzeczywistości, w obwodach pomiarowych, oprócz występujących wahań, skoków czy odchy-

- 86 - leń napięć zasilających występują dodatkowe rezystancje, indukcyjności, pojemności jak również upływności. Ponadto przy większych prądach obciążenia pojawić się mogą sprzężenia indukcyjne. Opracowany program może stanowić pomoc w projektowaniu i modelowaniu obwodów elektroenergetycznych albowiem umożliwia pomiary w obwodach zarówno trójfazowych trójprzewodowych jak i w trójfazowych czteroprzewodowych przy obciążeniu symetrycznym i niesymetrycznym. Przyrząd wirtualny zapewnia łatwy i jednoczesny odczyt wszystkich wartości wielkości zmierzonych przez analizator. W warunkach eksploatacyjnych program zapewnia stały monitoring sieci. Może sygnalizować występujące nieprawidłowości (np. przeciążenia itp.) i przeciwdziałać im wykonując określone programem działania. Przy dokładnym określeniu parametrów obciążenia istnieją możliwości sprawdzania niektórych przyrządów pomiarowych (np. watomierzy) przy różnych rodzajach obciążeń. Zaprezentowany powyżej wirtualny system pomiarowy jest elastyczny i pozwala na dostosowanie jego programu do różnych potrzeb użytkownika w przypadku badania określonych wielkości elektrycznych w sieci elektroenergetycznej. 7. BIBLIOGRAFIA 1 Convert Laboratories: Panelowy analizator sieci serii CVMk (instrukcja obsługi). 2 Rożek S.: Komputerowe stanowisko do analizy trójfazowej sieci elektroenergetycznej. Praca dyplomowa wykonana w Katedrze Miernictwa Elektrycznego pod kierunkiem dr R. Wepy. Gdańsk, 2004. 3 Lubuskie Zakłady Aparatów Elektrycznych LUMEL S.A.: Konwerter/repeater typu PD5 (instrukcja obsługi). 4 Wepa R., Roskosz R.: Wykorzystanie programu LabVIEW do wyznaczania wielkości elektrycznych w układach trójfazowych. Materiały Konferencyjne. XI Międzynarodowe Seminarium Metrologów Metody i Technika Przetwarzania Sygnałów w Pomiarach Fizycznych Rzeszów 2003. Politechnika Rzeszowska, Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych. VIRTUAL SYSTEM FOR MEASUREMET THE BASIC QUATITIES AD PARAMETERS I THREE PHASE POWER SYSTEMS. This paper presents computer stand use for measurement the basic electrical quantities and parameters of three-phase power systems. The virtual laboratory system for measure the quantities of electrical networks, which is combination of software and the external devices (hardware), connected by interface, is described. Software was executed in LabVIEW environmental tool and real network quantities were measured by network analyzer CVMk. Existing in laboratory stand for measurement power in three-phase network was used as physical loads network. Previously measured real quantities are used in simulation power measurement system, realized by virtual instruments. The paper presents the results of measurement active power using three wattmeters method.