Analizator Hioki 3196 Przyrząd pomaga wykrywać, określać i rozwiązywać problemy wynikające ze złej jakości zasilania. Cęgowy, przenośny analizator 3196 jest niezbędny przy ilościowym określaniu zjawisk takich jak: przepięcia przejściowe, zapady napięcia zasilającego, przepięcia przejściowe, migotanie, krótkie i długie przerwy w zasilaniu, harmoniczne oraz niesymetria napięcia zasilającego. Czterokanałowy analizator jakości zasilania 3196 nie tylko mierzy lecz jednocześnie rejestruje i analizuje parametry napięcia zasilającego związane z kaŝdym tego typu zjawiskiem i to zarówno sieciach jedno- jak i trójfazowych. Analizator 3196 jest przeznaczony do pracy w sieciach zasilających jednofazowych (dwu- i trójprzewodowych) oraz w trójfazowych (trój- i czteroprzewodowych). Wykorzystuje on metodę jednoczesnego, cyfrowego próbkowania prądu i napięcia z synchronizacją napięcia i prądu typu PLL (pętla synchronizacji fazowej). W momencie wystąpienia przerwy lub zapadu napięcia zasilania przełącza się w tryb ustalony zegarowy ("fixed clock"), dzięki czemu proces próbkowania nie ulega przerwaniu. Specjalne funkcje -Y i Y- słuŝą do konwersji danych pomiarowych z połączenia w trójkąt na gwiazdę (w układach trójfazowych, trójprzewodowych) i odpowiednio z połączenia w gwiazdę na trójkąt (w układach trójfazowych, czteroprzewodowych). W trybach tych przyrząd wyświetla napięcie międzyprzewodowe oraz występujące między przewodem fazowym a neutralnym. Wyświetlacz Analizator 3196 wyświetla dane pomiarowe w formie graficznej i cyfrowej na duŝym, kolorowym ekranie ciekłokrystalicznym typu TFT o przekątnej 6,4 cala. Wyświetlacz odznaczający się duŝym kontrastem oraz szerokim kątem widzenia pozwala na obserwację wyświetlanych przebiegów i danych liczbowych zarówno w pomieszczeniach zamkniętych jak i w terenie. Pamięć wewnętrzna i zewnętrzna Wewnętrzna pamięć analizatora 3196 o pojemności 13 MB umoŝliwia nieprzerwaną rejestrację danych przez 1 miesiąc. Czas rejestracji zaleŝy od wybranego odstępu między kolejnymi pomiarami (1 s, 10 min, 1 h) oraz do wybranego trybu (zapisu wyłącznie wartości skutecznej, zapisu jednocześnie wartości skutecznej i harmonicznych). Czas ten moŝna przedłuŝyć lub zmniejszyć odstęp między pomiarami instalując pamięć dodatkową w postaci kart PC (flash ATA - pojemność do 528 MB). Jest teŝ moŝliwe rejestrowanie na kompaktowych kartach Flash ATA, wymagające jednak pośrednictwa specjalnego adaptera. Cęgi prądowe Przy pomiarach prądu przyrząd łączy się z badaną siecią za pomocą trzech cęgów prądowych. Cęgi te są wykorzystywane równieŝ przy pomiarze mocy (jednoczesny pomiar prądu i napięcia). Dodatkowe gniazda CH4 czwartego kanału słuŝą do dołączenia cęgów wykorzystywanych przy pomiarze prądów (a takŝe dodatkowo napięcia przy pomiarze mocy) w przewodzie neutralnym. Gniazda CH4 jest teŝ wykorzystywane przy pomiarach prądu stałego, weryfikowaniu integralności uziemienia, analizie mocy pobieranej przez urządzenia telekomunikacyjne zasilane napięciem stałym, a takŝe przy jednoczesnej analizie mocy w dwóch odizolowanych od siebie układach jednofazowym i trójfazowym. Producent analizatora oferuje uŝytkownikowi trzy rodzaje cęgów do pomiaru prądów przemiennych: 9661 (o maksymalnym prądzie 500 A), 9660 (100 A), cęgi elastyczne 1
(5000 A) oraz przekładnik prądowy 9290 (1500 A, długość przewodu 3 m). Dane techniczne cęgów 9661 i 9660 przedstawiono w tablicy. Jednoczesny pomiar i ciągły proces przeliczania Zarówno pomiary jak i potrzebne obliczenia wykonuje wewnętrzny procesor przyrządu w sposób ciągły. W ten sposób przyrząd jest on w stanie wykryć takie zaburzenia sieciowe jak przepięcia o wartościach do 2 kv o czasie trwania ok. 0,5 µs. Obliczenia i prezentację danych pomiarowych wspomaga wewnętrzny zegar 24-godzinny z automatycznym kalendarzem o dokładności ±0,3 s/dzień. Adaptery pomiarowe Do połączenia przyrządu z siecią trójfazową, trójprzewodową producent dostarcza specjalny, opcjonalny adapter 9264-01, zaś do połączenia z siecią trójfazową czteroprzewodową adapter 9264-02. Mierzone parametry Analizator 3196 mierzy i wyświetla wartości następujących parametrów: - napięcie stałe z ręcznym wyborem podzakresu pomiarowego i z dokładnością pomiaru ±0,5%, - rzeczywista wartość skuteczna napięcia i prądu przemiennego (True RMS) obliczana w sposób ciągły co 10 lub 12 okresów), z ręcznym wyborem podzakresu i z dokładnością ±0,2%, - przepięcia przejściowe (impulsowe) o amplitudach do 2 kv i szerokości impulsu do 4 ms), częstotliwość próbkowania 2 MHz), najmniejsza wykrywana szerokość impulsu 0,5 µs, dokładność pomiaru ±0,5%, - dorywcze przepięcia (wyświetlana amplituda przepięcia i czas jego trwania), - zapady napięcia zasilającego (wyświetlana amplituda i czas trwania zapadu), - przerwy w zasilaniu (wyświetlany czas trwania przerwy), częstotliwość (w zakresie od 42,500 do 69,000 Hz), - moc czynną, bierną i pozorną, - współczynnik mocy, współczynnik przesunięcia (obliczany na podstawie róŝnicy faz między składowymi podstawowymi napięcia i prądu), - stosunek asymetrii napięcia i prądu (obliczany na podstawie wartości składowych podstawowych tych wielkości w sieciach trójfazowych, trójprzewodowych i czteroprzewodowych, - parametry związane z szybkimi zmianami i zapadami napięcia tj. z tzw. uciąŝliwością migotania światła (funkcja ta będzie dostępna w zapowiadanej, nowej wersji analizatora 3196), - harmoniczne napięcia, prądu i mocy (włącznie ze składowymi podstawowymi): typ analizy "w oknie prostokątnym", w zakresie od pierwszej do 50-tej z dokładnością ±0,5% (od pierwszej do 20-tej harmonicznej) i ±1,0% (od 21-ej do 50-tej), - między-harmoniczne napięcia i prądu: typ analizy "okno prostokątne", rzędu od 0,5 do 49,5 rzędu, - róŝnice kątów fazowych harmonicznych napięcia i prądu (włącznie ze składowymi podstawowymi): dokładność pomiaru ±2 (w zakresie od pierwszej do trzeciej harmonicznej). 2
Funkcje wychwytywania, obserwacji i rejestracji zaburzeń w zasilaniu W skład tych funkcji wchodzą: wyświetlanie zaburzeń w czasie rzeczywistym, monitorowanie w trybie "czasowo-szeregowym" i monitorowanie w trybie "ustawiania zdarzeń". - Monitorowanie w czasie rzeczywistym Funkcja ta umoŝliwia ciągłą obserwację na ekranie analizatora aktualnych wartości: napięcia, prądu, harmonicznych, parametrów migotania i stosunku asymetrii. Wspomaga ją cyfrowy multimetr ekranowy. 1. Wyświetlanie przebiegów Na ekranie analizatora są wyświetlane dane pomiarowe, przebiegi oraz zaburzenia. 2. Ekranowy multimetr cyfrowy Na ekranie są wyświetlane wartości chwilowe parametrów sieci w postaci numerycznej. Ponadto w wygodnej formie są podawane wartości stosunku asymetrii napięcia i prądu. 3. Ekran wykresu wektorowego Jednoczesne wyświetlanie dla kaŝdej z faz wektorów napięcia prądu (w postaci graficznej) i numerycznych wartości napięcia i prądu (takŝe dla kaŝdej z faz) oraz częstotliwości, kąta fazowego, stosunku asymetrii napięcia i prądu. Tryb ten jest szczególnie przydatny przy określaniu stopnia asymetrii obciąŝenia w sieci trójfazowej. 4. Ekran harmonicznych UŜytkownik analizatora moŝe obserwować stopień odkształcenia napięcia i prądu w sieci na wykresie słupkowym lub w tablicy. Monitorowanie fluktuacji Aby moŝna było obserwować fluktuacje parametrów zasilania w wybranym czasie rejestracji, wszystkie dane pomiarowe są rejestrowane i wyświetlane w funkcji czasu. Dla kaŝdego interwału czasowego dłuŝszego od 1 s są rejestrowane wartości: maksymalna, minimalna i średnia. UŜytkownik analizatora moŝe wyświetlić ekrany fluktuacji: wartości skutecznej, napięcia, harmonicznych, oraz funkcji związanych z tzw. uciąŝliwością migotania i dostępnych w zapowiadanej niebawem następnej wersji analizatora: " V10" i "Pst/Plt". 1. Ekran fluktuacji wartości skutecznej Na ekranie są wyświetlane fluktuacje w czasie napięcia lub jednocześnie napięcia i prądu. Są teŝ dostępne funkcje: wyświetlania minimalnej, maksymalnej i średniej wartości napięcia; przewijania zawartości ekranu, wyszukiwania zdarzeń (zaburzeń) oraz wyświetlania wartości parametrów zaznaczonych kursorami ekranowymi. 2. Ekran fluktuacji wartości ekstremalnych napięcia W trybie tym są wyświetlane nawet niewielkie fluktuacje wartości ekstremalnych napięcia (wartości maksymalnej, minimalnej i średniej - oznaczone róŝnymi kolorami) z oznaczeniem na osi odciętych daty i czasu (rys. 8). 3. Ekran fluktuacji harmonicznych Wyświetlanie fluktuacji harmonicznych wybranego parametru w funkcji czasu. 3
Tryb ten pozwala na wychwytywanie przepięć przejściowych oraz rozwiązywanie problemów związanych z kondensatorami korygującymi współczynnik mocy. Wykrywanie, rejestracja, przeglądanie i analiza zaburzeń W trybie tym uŝytkownik analizatora 3196 moŝe wstępnie skonfigurować go do wykrywania określonych zaburzeń. Na koniec operacji wychwycone zaburzenia zostaną zaprezentowane na ekranie w postaci listy, przebiegu lub ekranu zdarzeń przedstawiającego liczności wystąpień róŝnego typu zaburzeń. Szereg funkcji uŝytkowych takich jak: wybór wartości czułości i podstawy czasu, kursory, dzielenie i przewijanie ekranu czy teŝ powiększanie przebiegu ułatwia szczegółową analizę danego zdarzenia. UŜytkownik analizatora moŝe juŝ w trakcie monitorowania aktualnego: poziomu wybranego parametru sygnału wejściowego, kształtu sygnału wejściowego, lub wykresu harmonicznych wybrać poziom wyzwalania rejestracji zakłóceń. Po zakończeniu ustawiania i rozpoczęciu pomiaru, przyrząd automatycznie zaczyna rejestrować w pamięci nie tylko typ i czas wystąpienia poszczególnego zdarzenia (zaburzenia), lecz równieŝ związany z nią przebieg (np. fluktuacje napięcia). W trakcie pomiaru uŝytkownik moŝe obserwować warunki pomiaru na wykresie fluktuacji (przebieg zmian w czasie wartości maksymalnych i minimalnych wybranego parametru) lub na "ekranie zdarzeń" monitorować typ i liczność zaburzeń. Po zakończeniu pomiaru przyrząd wyświetla tablicę zdarzeń (zaburzeń), w której są one uszeregowane w kolejności daty i czasu ich wystąpienia wraz z podaniem typu zaburzeń i numeru kanału. Jeśli przyrząd zarejestrował przepięcie przejściowe to w tablicy zostanie wyświetlona wartość szczytowa tego impulsu (w kv) oraz jego szerokość (w µs). Wewnętrzna pamięć przyrządu moŝe zmieścić do 100 automatycznie zapisywanych zdarzeń. Szczegółową analizę danego zaburzenia rozpoczyna się wybierając jej numer z tablicy za pomocą kursora ekranowego lub przewijając ekran wzdłuŝ osi czasu aŝ do punktu, w którym pojawiło się zaburzenie (został przekroczony poziom wyzwalania), przy czym moŝna wyświetlić na podzielonym na dwie części ekranie jednocześnie przebiegi napięcia i prądu. Przy rejestracji przepięć przejściowych moŝna teŝ otrzymać w górnej części ekranu przebieg napięcia wejściowego, zaś w jego dolnej części powiększony impuls przepięciowy. Pomiar w czasie rzeczywistym za pośrednictwem sieci i internetu Wewnętrzna funkcja serwera HTTP słuŝy do zdalnego monitorowania i sterowania analizatorem za pomocą typowych przeglądarek internetowych takich jak Internet Explorer, bez konieczności uŝycia do tego celu specjalizowanego oprogramowania aplikacyjnego. Obsługa analizatora po połączeniu go z siecią LAN jest bardzo prosta. Wystarczy tylko wprowadzić do komputera sterującego adres IP analizatora, a następnie wybrać go za pomocą przeglądarki. Na wyświetlonym ekranie przeglądarki pojawi się widok wirtualnej płyty czołowej analizatora z wyświetlaczem i przyciskami. Od tego momentu obsługę wszystkich funkcji analizatora moŝna prowadzić za pomocą myszy. Korzystając z moŝliwości komputera moŝna teŝ gromadzić w nim dane pomiarowe, analizować je i tworzyć protokoły pomiarowe. 4
Interfejsy Analizator 3196 jest wyposaŝony standardowo w dwa interfejsy: RS-232C oraz sieciowy LAN. Pierwszy z nich umoŝliwia po połączeniu z miniaturową drukarką termiczną 9670 (opcja) sporządzanie wydruków stanu ekranu. Drugi, sieciowy jest wspomagany wyŝej opisaną funkcją serwera HTTP. Wejścia i wyjścia sterujące Analizator 3196 wyposaŝono w gniazda przeznaczone do wyprowadzania sygnałów alarmowych i sterowania urządzeń zewnętrznych za pomocą sygnałów pojawiających się na tych gniazdach w momencie wystąpienia zdarzenia; a takŝe do doprowadzania zewnętrznych sygnałów wyzwalających pomiar. Bezpieczeństwo obsługi analizatora Aby zapewnić uŝytkownikowi bezpieczne wykonywanie pomiarów, wyposaŝono analizator w funkcje pozwalające sprawdzić poprawność połączenia przyrządu z badaną siecią i wstępne warunki pomiaru. Po dołączeniu przyrządu do poszczególnych przewodów sieci, jest wyświetlany "ekran połączeń", na którym jest przedstawiony w sposób graficzny schemat dokonanych połączeń oraz wartości napięć, prądów i częstotliwości w kaŝdym punkcie dołączenia (4 kanały). Poprawność połączenia moŝna teŝ sprawdzić na ekranie z wykresami wektorowymi napięcia i prądu. Ekran ten jest szczególnie przydatny przy sprawdzeniu poprawności (kierunku) załoŝonych cęgów prądowych. Jest teŝ potwierdzany sam fakt dołączenia cęgów do odpowiednich gniazd. Przyrząd spełnia wymagania europejskiej normy bezpieczeństwa EN61010-1: 1993+A2: 1995. Zasilanie Analizator 3196 jest zasilany napięciem stałym 12 V z zasilacza sieciowego 9458 lub z pakietu akumulatorów 9459. 5
Realizacja pomiarów za pomocą analizatora Hioki 3196 1. Konfiguracja analizatora - wybór układu sieci, - ustawienie parametrów sond pomiarowych dla U oraz I, - wybór mierzonych parametrów, - ustawienie okresu uśredniania danych, - ustawienie progów dla mierzonych parametrów, - ustawienie rejestracji zdarzeń. 2. Przyłączenie do sieci 3. Ustawienie czasu rejestracji parametrów 4. Ustawienie transferu mierzonych danych do pamięci zewnętrznej 5. Zakończenie pomiarów 6. Przetwarzanie wyników pomiarów 6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24