KONTROLNY LICZNIK ENERGII ELEKTRYCZNEJ Z ANALIZĄ HARMONICZNYCH

Podobne dokumenty
WZORCOWANIE URZĄDZEŃ DO SPRAWDZANIA LICZNIKÓW ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

PL B1. Sposób i układ pomiaru całkowitego współczynnika odkształcenia THD sygnałów elektrycznych w systemach zasilających

EMDX 3 system nadzoru

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

Nowe Titre de la présentation. Pomiar, analiza i jakość energii elektrycznej

N miernik ParametrÓW Sieci. Przykład zastosowania. Ethernet www/ ftp. Ethernet TCP IP RS x 3x 3x 1x ma.

PL B1. Sposób oceny dokładności transformacji indukcyjnych przekładników prądowych dla prądów odkształconych. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL

Generator przebiegów pomiarowych Ex-GPP2

Zakres wymaganych wiadomości do testów z przedmiotu Metrologia. Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych

Zastosowanie procesorów AVR firmy ATMEL w cyfrowych pomiarach częstotliwości

Badanie właściwości wysokorozdzielczych przetworników analogowo-cyfrowych w systemie programowalnym FPGA. Autor: Daniel Słowik

mgr inż. Wojciech Wójcicki Lumel-Śląsk Sp. z o.o. Analizatory parametrów sieci 3-fazowej Inwestycja dla oszczędności

POMIARY PARAMETRÓW SIECI ENERGETYCZNYCH

trójfazowy licznik energii dla wszystkich wielkości elektrycznych

WZORCOWANIE MOSTKÓW DO POMIARU BŁĘDÓW PRZEKŁADNIKÓW PRĄDOWYCH I NAPIĘCIOWYCH ZA POMOCĄ SYSTEMU PRÓBKUJĄCEGO

trójfazowy licznik energii dla wszystkich wielkości elektrycznych

Komputerowe systemy pomiarowe. Dr Zbigniew Kozioł - wykład Mgr Mariusz Woźny - laboratorium

ND30PNET. - MIERNIk PARAMETRÓW SIECI z ProfiNETEM. PRzykłAd zastosowania. POMIAR I WIzUALIzACjA PARAMETRÓW ENERgETyCzNyCh.

XXXII Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej. XXXII Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej

ND30. - MiERNik PARAMETRÓW SiECi. PRzykłAD zastosowania. Ethernet www/ ftp. Ethernet TCP IP RS-485

ND30PNET. - MIERNIk PARAMETRÓW SIECI z ProfiNETEM. PRzykłAd zastosowania. POMIAR I WIzUALIzACjA PARAMETRÓW ENERgETyCzNyCh.

Projektowanie systemów pomiarowych

T 2000 Tester transformatorów i przekładników

IMPLEMENTATION OF THE SPECTRUM ANALYZER ON MICROCONTROLLER WITH ARM7 CORE IMPLEMENTACJA ANALIZATORA WIDMA NA MIKROKONTROLERZE Z RDZENIEM ARM7

trójfazowy licznik energii dla wszystkich wielkości elektrycznych

PROPOZYCJA ZASTOSOWANIA WYMIARU PUDEŁKOWEGO DO OCENY ODKSZTAŁCEŃ PRZEBIEGÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH

Regulator napięcia transformatora

SILNIK INDUKCYJNY STEROWANY Z WEKTOROWEGO FALOWNIKA NAPIĘCIA

Opublikowane na Sonel S.A. - Przyrządy pomiarowe, kamery termowizyjne (

ND40. - analizator jakości sieci energetycznej. a * PrzykŁad zastosowania

Podstawy elektroniki i metrologii

X-Meter. EnergyTeam PRZYKŁADOWE SCHEMATY SYSTEMU X-METER. 1 punkt pomiarowy. System nr 1. 2 punkty pomiarowe. System nr 2

Str t a r żn ż ik k Moc o y c Um U o m wnej e (SMU M ) U - 1 -

Politechnika Gdańska WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI. Katedra Metrologii i Optoelektroniki. Metrologia. Ilustracje do wykładu

BADANIA WYBRANYCH CZUJNIKÓW TEMPERATURY WSPÓŁPRACUJĄCYCH Z KARTAMI POMIAROWYMI W LabVIEW

Automatyka przemysłowa na wybranych obiektach. mgr inż. Artur Jurneczko PROCOM SYSTEM S.A., ul. Stargardzka 8a, Wrocław

(54) (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 PL B1 C23F 13/04 C23F 13/22 H02M 7/155

trójfazowy licznik energii dla wszystkich wielkości elektrycznych

Komputerowe systemy pomiarowe. Podstawowe elementy sprzętowe elektronicznych układów pomiarowych

KS5 KS5. PRzyKłAD zastosowania KS5. linia energetyczna. generator. turbina wiatrowa. turbina wodna. 1. kat iii. Ethernet.

Przykład 2. Przykład 3. Spoina pomiarowa

Uśrednianie napięć zakłóconych

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Programowanie Układów Logicznych kod kursu: ETD6203. Szczegóły realizacji projektu indywidualnego W dr inż.

Ćwiczenie 4 Badanie wpływu napięcia na prąd. Wyznaczanie charakterystyk prądowo-napięciowych elementów pasywnych... 68

Parametryzacja przetworników analogowocyfrowych

WOLTOMIERZA PRÓBKUJĄCY Z ANALIZĄ HARMONICZNYCH W ŚRODOWISKU LabVIEW

Przykład zastosowania. x12. Pomiar, wizualizacja i rejestracja ponad 300 parametrów 3-fazowej symetrycznej i niesymetrycznej sieci energetycznej

NOWOŚĆ! ND30. PRzykłAD zastosowania. Ethernet www/ ftp. Ethernet TCP IP RS , U 2. , U 3 napięcia międzyfazowe: U 12

nd30 - MiERNik PARAMETRÓW SiECi nd30iot - MiERNik PARAMETRÓW SiECi DLA APLikACji iot

Jakość, na którą Cię stać. Analizatory parametrów sieci PowerLogic PM5000

Miernictwo I INF Wykład 13 dr Adam Polak

Wyznaczanie budżetu niepewności w pomiarach wybranych parametrów jakości energii elektrycznej

NF20 - ReGULatOR MOcy biernej

Przepisy i normy związane:

INSTRUKCJA UŻYTKOWNIKA / INSTRUCTION MANUAL

LABORATORYJNY FALOWNIK NAPIĘCIA

Ćwiczenie 15. Sprawdzanie watomierza i licznika energii

URZĄDZENIE POMIAROWE DO WYZNACZANIA BŁĘDÓW PRZEKŁADNIKÓW PRĄDOWYCH

Podzespoły i układy scalone mocy część II

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

Pomiary i automatyka w sieciach elektroenergetycznych laboratorium

Załącznik nr 1 do Standardu technicznego nr 3/DMN/2014 dla układów elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej w TAURON Dystrybucja S.A.

JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ JAKO PODSTAWA KOMPATYBILNOŚCI ELEKTROMAGNETYCZNEJ W ELEKTROENERGETYCE

nd20ct - MiERNik PaRaMETRÓW SiEci PRzykłady zastosowania sm61 RS-485 Internet RS

ZAŁĄCZNIK B do Zarządzenia Nr 12/2015 Dyrektora Okręgowego Urzędu Miar w Gdańsku z dnia 30 września 2015 r.

Model układu z diodami LED na potrzeby sygnalizacji świetlnej. Czujniki zasolenia przegląd dostepnych rozwiązań

Panelowe przyrządy cyfrowe. Ogólne cechy techniczne

THE ANALIZER EXCEEDED PERMISSIBLE LEVELS OF HARMONICS IN THE SUPPLY CURRENT TRACTION VEHICLE

Politechnika Wrocławska

LABORATORIUM PRZEKŁADNIKÓW

AUTOMATYCZNY SYSTEM STEROWANIA I MONITOROWANIA OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW

E-TRONIX Sterownik Uniwersalny SU 1.2

Dane techniczne analizatora CAT 4S

PRZEKAŹNIK ZIEMNOZWARCIOWY

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

PRZETWORNIK PROGRAMOWALNY T1249

REZYSTANCYJNY DZIELNIK NAPIĘCIA DO POMIARÓW WYŻSZYCH HARMONICZNYCH W SIECIACH 400 KV

LTE WŁAŚCIWOŚCI OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA. ELNet LTE

UKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI STACJI TRANSFORMATOROWO - PRZESYŁOWYCH TYPU ARST

ND25 MIERNIK PARAMETRÓW SIECI.

Pomiary i automatyka w sieciach elektroenergetycznych laboratorium

AP Automatyka: Sonda do pomiaru wilgotności i temperatury HygroClip2-S

Przetworniki pomiarowe

APLIKACJA NAPISANA W ŚRODOWISKU LABVIEW SŁUŻĄCA DO WYZNACZANIA WSPÓŁCZYNNIKA UZWOJENIA MASZYNY INDUKCYJNEJ

PRZYRZĄDY POMIAROWE. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

METODY BADAŃ POMIAROWYCH W WIEJSKICH STACJACH TRANSFORMATOROWYCH

trójfazowy licznik energii elektrycznej niewielkich gabarytów

Sterownik PLC ELP11R32-BASIC Dokumentacja techniczna (ver. 1.0)

ETIMETR MIERNIKI ANALOGOWE I CYFROWE. Energia pod kontrolą MIERNIKI WSPÓŁCZYNNIKA MOCY I CZĘSTOTLIWOŚCI MIERNIKI MAGNETOELEKTRYCZNE ETIMETR

III. Przebieg ćwiczenia. 1. Generowanie i wizualizacja przebiegów oraz wyznaczanie ich podstawowych parametrów

Przetwornik temperatury RT-01

Wyjścia analogowe w sterownikach, regulatorach

POMIAR CZĘSTOTLIWOŚCI NAPIĘCIA W URZĄDZENIACH AUTOMATYKI ELEKTROENERGETYCZNEJ

Przetwornik prądowo-napięciowy ze zmodyfikowanym rdzeniem amorficznym do pomiarów prądowych przebiegów odkształconych

Moduł wejść/wyjść VersaPoint

Wszystkie parametry dokładności podane dla pracy w temperaturze 23 C ±1 C (73,4 F ±1,8 F) Od 0 do 50 C (od 32 do 122 F) ±0,15% odczytu na C

WZMACNIACZ OPERACYJNY

Trójfazowy system do automatycznego testowania z licznikiem kontrolnym i zintegrowanym źródłem prądu i napięcia

Międzynarodowe Targi Spawalnicze ExpoWELDING października 2012 NOWOŚCI TARGOWE

Transkrypt:

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Nr 58 Politechniki Wrocławskiej Nr 58 Studia i Materiały Nr 25 2005 Krzysztof PODLEJSKI * Janusz FIUT *F * licznik energii, harmoniczne KONTROLNY LICZNIK ENERGII ELEKTRYCZNEJ Z ANALIZĄ HARMONICZNYCH Kontrolne liczniki energii elektrycznej są przyrządami pomiarowymi spełniającymi najwyższe wymagania metrologiczne. Błędy podstawowe takiego licznika definiowane są w określonych warunkach odniesienia. Praktyka pomiarowa pokazuje, że inne liczniki, wzorcowane za pomocą liczników kontrolnych, pracują w warunkach odbiegających od przyjętych w normach badań. Dotyczy to głównie przypadków przekraczania wartości mocy przenoszonych przez wyższe harmoniczne, zarówno w przebiegach prądowych jak i napięciowych. Przedstawiony w artykule licznik posiada dodatkowe możliwości pomiaru wielkości elektrycznych a w szczególności energii elektrycznej, w obecności wyższych harmonicznych. Może być także wykorzystany jako analizator harmonicznych. Opisany licznik kontrolny może pracować w układach: porównania bezpośredniego, metody impulsowej i fotogłowicy, w dowolnych układach pomiarów trójfazowych. Licznik zawiera opcję rejestracji wewnętrznej, definiowaną przez użytkowników lub rejestracji zewnętrznej w systemie nadrzędnym, opartym o komputer klasy PC. Warstwa aplikacji może być pisana samodzielnie lub dostarczona użytkownikom. Istotną cechą licznika jest możliwość zastosowania go do kalibracji źródeł prądowych i napięciowych o kształtowanych przebiegach elektrycznych. 1. WPROWADZENIE Pomiar energii elektrycznej w określonych warunkach odniesienia oraz warunkach przebiegów odkształconych [1, 2] wymaga opracowania kontrolnych liczników energii elektrycznej, które umożliwią wzorcowanie liczników przemysłowych indukcyjnych bądź statycznych o klasach dokładności niższych niż 0,5. Należy zaznaczyć, że znane są zagraniczne liczniki kontrolne [3, 4, 5], spełniające odpowiednie wymagania (ale z ograniczonymi możliwościami analizy harmonicznych ), są to jednak urządzenia bardzo kosztowne i wykonywane na specjalne zamówienia. Doświadczenia nabyte * Politechnika Wrocławska, Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, 50-370, Wrocław, ul. Smoluchowskiego 19, krzysztof.podlejski@pwr.wroc.pl ** Instytut Komputerowych Systemów Automatyki i Pomiarów, 51-608 Wrocław, ul. Różyckiego 1

przy projektowaniu i realizacji kontrolnych statycznych liczników energii stanowiły podstawę do przyjęcia następujących podstawowych założeń: - pomiar energii czynnej w układzie 3 i 4 przewodowym z błędem ±0,05/PF [%], gdzie PF jest wartością współczynnika przesunięcia fazowego, - pomiar energii pozornej z dokładnością ±0,1/PF [%], - zakres pomiarowy natężenia prądu 0,01 120A, - zakres pomiarowy napięcia prądu 36 324V (napięcie fazowe), - pomiary energii i analiza harmonicznych do 48 włącznie, - możliwość rejestracji danych pomiarowych, - możliwość współpracy z zewnętrznym kontrolerem (interfejs RS-232, RS-485), - koszty i cena niższa od porównywalnych przyrządów importowanych. 2. ZASADA DZIAŁANIA LICZNIKA Sygnały elektryczne U i I są dołączane do układów wejściowych przyrządu: przekładników napięciowych i prądowych, które dopasowują ich wartość do wymagań wzmacniaczy wejściowych (rys.1). Następnie sygnały przekazywane są do przetworników analogowo-cyfrowych.. Kolejne układy przetwarzania sygnałów są odseparowane galwanicznie za pomocą optoizolatorów. Także tory prądowe i napięciowe są wzajemnie odseparowane galwanicznie. Proces próbkowania jest synchronizowany z badanymi sygnałami (jedno z napięć lub prądów fazowych) w układzie pętli fazowej PLL. Blok obliczeniowy został zrealizowany z wykorzystaniem procesora sygnałowego (moduł DSP), który wykonuje obliczenia wartości natężenia i napięcia prądu, mocy, energii, współczynnika przesunięcia fazowego i realizuje szybką transformatę Fourier a (okno prostokątne o szerokości czterech okresów) do analizy harmonicznych. Ponadto w bloku tym jest wytwarzany sygnał o częstotliwości proporcjonalnej do mierzonej mocy. Do głównych zadań bloku sterującego (moduł CPU), zrealizowanego w oparciu o mikrokontroler, należą: sterowanie działaniem licznika na podstawie danych z klawiatury lub interfejsu (układy pracy i zakresy pomiarowe), gromadzenie, wizualizacja i transmisja danych. Klawiatura i wyświetlacz są podstawowymi narzędziami do komunikacji z użytkownikiem. Na płycie czołowej licznika umieszczono także diody LED wskazujące przekroczenie zakresu prądowego lub napięciowego a także realizowanie procesu rejestracji danych. W polu klawiatury można wyróżnić dwa obszary zróżnicowane ze względu na pełnione funkcje. Pierwszym jest pole klawiszy numerycznych do wprowadzania danych liczbowych (stałej badanego licznika, korekty daty, czasu i częstotliwości wykonywania pomiarów w opcji rejestracji danych).

Rys. 1. Schemat blokowy licznika Fig. 1. Block diagram of counter Drugim jest pole klawiszy funkcyjnych do realizacji następujących funkcji: wybór konfiguracji układów wejściowych i zakresów pomiarowych, zdefiniowanie parametrów do wizualizacji, określenie parametrów do współpracy z licznikami zewnętrzny-

mi, włączanie trybu automatycznego wyboru zakresów pomiarowych. Pole odczytowe licznika jest zbudowane z alfanumerycznego wyświetlacza LCD i spełnia dwie funkcje: okna dialogowego i okna informacyjnego. Blok interfejsu jest separowany galwanicznie od pozostałych układów. Rys.2. Widok licznika Fig. 2. Prospect of counter Zawiera on linie częstotliwości wyjściowej proporcjonalnej do mierzonej energii (sygnał w standardzie HCT i RS-485), linie komunikacyjne z zewnętrznym komputerem (sterowanie zmianą zakresów pomiarowych i konfiguracją układu pomiarowego oraz przesyłanie danych w czasie rzeczywistym lub zgromadzonych w trakcie rejestracji) i linie wejściowe do współpracy z licznikami zewnętrznymi (wyznaczanie wartości błędu licznika badanego). Te typowe funkcje pomiarowe i komunikacyjne uzupełniają funkcje specjalne związane z autokalibracją, testami (wyświetlacza, klawiatury, wejść i wyjść impulsowych, szeregowego interfejsu komunikacyjnego), restartem, zmianą źródła synchronizacji próbkowania, przekroczenia wartości szczytowych sygnałów wejściowych, sprawdzenia wejść impulsowych napięciowych i prądowych (rys.2 przedstawia panel czołowy licznika). Przykładowym rodzajem pracy licznika kontrolnego jest określenie błędu licznika zewnętrznego z wykorzystaniem wyjścia impulsowego tego licznika lub fotogłowicy sprzężonej ze sprawdzanym licznikiem. W tym trybie obliczanie błędu dokonywane jest cyklicznie, po upływie czasu

zadanego przez użytkownika. Czas pomiaru zależy od dokładności sprawdzanego licznika, częstotliwości sygnału pomiarowego tego licznika i częstotliwości sygnału pomiarowego z licznika kontrolnego. 3. WYBRANE DANE TECHNICZNE Pomiar natężenia prądu realizowany jest w zakresie 0,01 120A (co oznacza 10 120% wartości znamionowej I N ), przy czym dopuszczalna wartość szczytowa wynosi 3 I N. W przypadku opcji licznika kontrolnego wymaga się wartości THD 3%. Dla opcji analizatora harmonicznych realizowana jest analiza do 48 harmonicznej przy współczynniku szczytu k s 3. Pomiar kątów fazowych w odniesieniu do harmonicznej podstawowej przeprowadzany jest w zakresie od 2 do 13 harmonicznej. Pomiar napięcia realizowany jest w zakresie 36 324V (co oznacza 60 135% wartości znamionowej U N ). Dopuszczalna wartość szczytowa napięcia wynosi 2 U N. Pomiar kątów fazowych harmonicznych jak i zakres analizy jest taki sam jak dla wejść prądowych, natomiast analizę harmonicznych ograniczono do przypadku, gdy THD 40% (przebiegi napięciowe). Zakres pomiaru współczynnika mocy wynosi 0,25 ind 1 0,25 poj. Licznik realizuje czterokwadrantowy pomiar mocy i energii. Licznik może pracować jako licznik kontrolny energii lub analizator harmonicznych. Błędy i warunki pracy dla każdej z tych funkcji określone są oddzielnie. W przypadku licznika kontrolnego maksymalny błąd pomiaru mocy i energii czynnej wynosi ±0,05/PF% wartości mierzonej, mocy i energii biernej ±0,12/PF% wartości mierzonej (podobnie dla mocy i energii pozornej). Dla współczynnika mocy PF błąd jest 0,002. Zgodnie z wymaganiami odpowiednich norm określono także błędy dodatkowe licznika kontrolnego związane z odkształceniem przebiegów napięciowych i prądowych oraz wpływem zmian temperatury otoczenia i pola magnetycznego pochodzenia zewnętrznego. W przypadku pracy przyrządu jako analizatora harmonicznych pomiar wartości skutecznych napięcia i natężenia prądu realizowany jest z błędem ±0,05% wartości mierzonej. Wartość błędu przesunięcia kątowego między składowymi podstawowymi natężenia i napięcia prądu wynosi ±0,2º a wartości błędów pomiaru przesunięć kątów fazowych poszczególnych harmonicznych nie przekraczają ± 0,5º k (gdzie: 2 k 13). Wyznaczono także błędy pomiarów wartości skutecznych napięcia i natężenia prądu poszczególnych harmonicznych i współczynnika zniekształceń THD. Również dla analizatora harmonicznych określono błędy dodatkowe zależne od współczynnika szczytu napięcia i natężenia prądu, temperatury otoczenia i zewnętrznego pola magnetycznego. Przykładowo, licznik spełnia wymagania klimatyczne dla przyrządów pomiarowych grupy A (PN 89/T 06500/06), mechaniczne dla przyrządów pomiarowych grupy M1 (PN 92/T 06500/7), a w przypadku generowania zakłóceń radioelektrycznych spełnia wymagania urządzeń klasy B (PN-EN 55022/1996).

4. PODSUMOWANIE Przedstawiony w artykule kontrolny statyczny licznik energii elektrycznej z analizą harmonicznych charakteryzuje się cechami metrologicznymi spełniającymi najwyższe wymagania. Został wykonany w kilku prototypach i został wdrożony do produkcji. Zaproponowane rozwiązania konstrukcyjne, informatyczne, ergonomiczne i nowatorski proces produkcji pozwoliły na obniżenie kosztów, w stosunku do porównywalnych przyrządów importowanych i zyskało się z szerokie zainteresowanie instytucji wzorcujących liczniki energii elektrycznej. Obecnie trwają prace mające na celu dalszą optymalizację procedur obliczeniowych i transmisji między-pakietowej. Zainicjowano także prace badawcze mające na celu zastosowanie licznika do korekcji sygnałów zadawanych z programowanych źródeł mocy wykorzystywanych do kalibracji liczników energii elektrycznej. LITERATURA [1] FIUT J. LESZCZYŃSKI J., PODLEJSKI K., Potrzeby budowy wzorcowych liczników energii elektrycznej przebiegów odkształconych, Warszawa, KKM, 2001. [2] SAWICKI J., Pomiar mocy czynnej w warunkach przebiegów odkształconych, Gdańsk, KKM 1998. [3] Landis &Gyr., D3000.Instruction of service. [4] Radian Research., RD 31.www.radianresearch.com. [5] Meters Test Equipment AG., SRS 121,3.www.mte.ch. A ELECTRICAL ENERGY CONTROL METER AND HARMONICS ANALYZER The presented electrical energy control meter complies to the highest metrology requirements. The proposed design solution and novel technological process allowed for a significant cost reduction as compared to similar imported units. Currently further works are performed to optimize and improve the computational procedures and inter-packet transmission, in order to allow the device to be used for signal correction of programmable source at electrical energy meter calibration stand.