Analyzátor kvality sítě
TOPAS 2000 Efektivní nástroj pro kompletní vyhodnocení parametrů kvality v sítích NN, VN a VVN. •
Odpovídá požadavkům na třídu A dle normy ČSN EN 61000-4-30
•
Synchronizace času (GPS, DCF 77)
•
Analýza poruch a jejich příčin
•
Rezervy transformátorů a vedení
•
Analýza kvality dle ČSN EN 50160
•
Měření signálů HDO
•
Detekce rušení, výkonových špiček
•
Profil zatížení sítě
Všeobecně
Specifikace
TOPAS 2000 TOPAS 2000 je výkonný PQ analyzátor pro vyšetřování poruch a vyhodnocování kvality v souladu s IEC 61000 - 4 - 30 třída A. Robustní mechanická konstrukce TOPAS 2000 je určena pro použití i ve zvláště drsných podmínkách okolí. Velká paměťová karta (1 GB Compact Flash karta, doplňkově 2 GB) umožňuje obvzlášť dlouhodobé záznamy. Tyto záznamy jsou základem pro detailní vyhodnocení a analýzu vyhodnocených poruch kvality síťového napětí. TOPAS 2000 byl vyvinut ve spolupráci s dodavateli elektrickou energií.
Vnitřní chyba:
TOPAS 1000 umožňuje: • Detekci zdrojů rušení • Analýzu proudu, napětí a výkonu • Měření zatížení a energie • Analýza transientů • Analýza signálu HDO • Analýza kvality energie podle ČSN EN 50160 Metody měření, vyhodnocení • Vyhodnocení PQ dle ČSN EN 50160 • Rms hodnoty s nastavitelnými intervaly • Osciloskopické záznamy • Frekvenční spektrum • Analýza signálu HDO • Přechodové jevy
Systém kvality:
odpovídá referenčním podmínkám a je garantována na dobu 2 let. vyvinuto, konstruováno a vyrobeno dle ISO 9001:2000
Podmínky prostředí: Operační tepl.rozsah: Pracovní tepl.rozsah: Teplota skladování: Referenční teplota: Klimatická třída: Max. nadmořská výška:
0°C … +50°C -20°C … +50°C -20°C … +50°C 23°C ± 2K B3 (IEC 654-1), -20°C … +50°C 2000m: 300V CAT IV, 600V CAT III, Napájení: 300 V CAT III 5000m: 300 V CAT III, napájení: 300 V CAT II
Referenční podmínky: Teplota: 23°C ± 2K Napájení: 230V ± 10%, Frekvence sítě: 50/60 Hz Signál: Nominální napětí Unom Průměrování: 10min
Kryt: Ochrana: Bezpečnost: EMC vyzařování: Imunita: Napájení: Rozsah:
izolovaný, robustní plast IP 50 dle EN 60529 s krytem pro datové interface TOPAS 2000 je navržen a vyroben dle IEC/EN 61010-1 třída A dle IEC/EN 61326-1 IEC/EN 61326
AC: 83V … 264V, 45…65Hz DC: 100V…375V Bezpečnost: IEC/EN 61010-1 300V CAT III Příkon: max. 30 VA Baterie: NIMH, 7.2V, 2.7Ah Tato baterie napájí TOPAS 2000 až po dobu 45 minut výpadku napájení
UTES Instruments, s.r.o., Srbská 53, 612 00 Brno tel: 544 500 313, fax: 541 58 92 11 mail:
[email protected], www.utes.cz
Displej TOPAS 2000 je vybaven LED indikátory pro zobrazení stavu 8 měřicích kanálů, sledu fází, stavu napájení (síť nebo baterie),obsazení paměti, časové synchronizace a přenosu dat. LED napájení • Stálé světlo: normální napájení ze sítě • Vyp.: napájení z interního akumulátoru LED kanálů 3 barevné LED měřicích kanálů • Překročení horního limitu • Překročení dolního limitu • Signál v rozsahu nominálního napětí Datová paměť:
1GB Compact flash 2GB CF – doplňek Model paměti: lineární nebo cirkulární Interface: Ethernet (100MB/s, kompatibilní s Windows 98/ME/NT/2000/XP USB (verze 2.0) RS232, ext. modem přes RS232 Rychlost RS232: 9600 b/s…115 kb/s Rozměry:
325mm x 300mm x 65mm
Hmotnost:
cca. 4,9 kg bez příslušenství
Blokový diagram:
Úprava signálu Vzorkování Vzorkovací kmitočet je synchronizovaný s kmitočtem sítě: Rozsah pro 50 Hz systémy: 50 Hz ±15%(42,5 Hz…57,5Hz) Rozsah pro 60 Hz systémy: 60 Hz ±15%(51 Hz…69Hz) Rozlišení: 16 ppm Vzorkovací frekvence pro 50Hz : 10.24 kHz Chyba pro frekvenční měření: <20ppm Chyba interních hodin: <1s za den
Měřící intervaly Agregace intervalových hodnot dle IEC 61000-4-30 třída A Min-,Max hodnoty: 10ms rms hodnoty Transienty: vzorkování 100kHz…10MHz na kanál Harmonické: dle IEC 61000-4-7:2002: 200 ms Flikr: dle IEC 61000-4-15:2003: 10 min (Pst), 2h (Plt)
Měřicí vstupy TOPAS 2000 obsahuje 8 galvanicky oddělených vstupů pro měření napětí a proudů. Bezpečnost: 300V CAT III Kategorie je určena podle zapojených senzorů (viz. Specifikace senzorů) Nominální napětí: 100mV rms Rozsah (špička): 280mV rms Přetížení: 1000 V rms, stále Strmost růstu napětí: max. 15 kV/µs Vstupní odpor: 1 MΩ Vstupní kapacita: 5 pF Vnitřní chyba: < 0,1% Vn. chyba pro harm.: třída I dle EN 61000-4-7:2002 Každý kanál je opatřen pasivní dolní propustí, vyhlazovacím filtrem a 16bitovým analogově-digitálním převodníkem. Vzorkování všech kanálů je synchronní, založené na společném přesném, krystalem řízeném časovém signálu.
Auto-test TOPAS 2000 obsahuje funkci pro diagnostiku vlastního systému. Je diagnostikován stav interní paměti, vstupních kanálů, senzorů, interface a interní baterie. Po ukončení je zobrazen protokol. Analogové kanály jsou testovány dle referenčního napětí a šumu.
Struktura filtru analogových vstupů obsah kmitočtu a zvláště obsah rušivého napětí nad polovinou vzorkovacího kmitočtu analogově-digitálního převodníku snižuje o 80 dB, díky čemuž vznikají malé chyby měření v neobvykle velkém rozsahu amplitud. Filtry chrání před napěťovými transienty a omezují strmé vzestupy signálu, redukují vysoko frekvenční složky a zvláště šumové napětí nad polovinou vzorkovací frekvence A/D převodníku do 80dB. Tak je dosaženo velmi malých chyb měření ve výjimečně velkém amplitudovém rozsahu. Toto také platí v extrémních provozních podmínkách jako přechodové jevy na výstupu měničů. Jednotka umožňuje provádět úzko pásmová měření s přesně definovanou kmitočtovou odezvou. Mezi 3dB limitního kmitočtu při 0,45 vzorkovacího kmitočtu a 1,2 x zvýšení kmitočtu klesne amplitudová odezva pod rozlišovací schopnost analogově-digitálního konvertoru o 80 dB. V oblasti tohoto poklesu amplitudy se věnuje speciální pozornost fázovým odezvám analogových vstupů, které by měly být co nejvíce identické, aby se předešlo chybám při měření výkonu.
Frekvenční odezva Úroveň signálu: 100%, vzorkovací kmitočet f = 10.24kHz:
Chyby Celková měřicí chyba měřicího systému TOPAS 2000 včetně napěťových nebo proudových senzorů je pod třídou 0.5 a chyba pro harmonické odpovídá třídě I dle standardu EN 61000 - 4 - 7:2002. TOPAS 2000 vyhovuje pro proudové, napěťové a výkonové měření na frekvenčních měničích. Je možné měření proudu za měničem s bočníkem. Součtová chyba vyplývá z chyby měřícího kanálu TOPAS 2000 a chyby připojeného senzoru. Chybová hodnota je vztažena na referenční podmínky (například teplota prostředí 23°C ± 2K), zahřátý přístroj bez senzorů až k maximálnímu nárůstu napětí. Frekvence
Fázový úhel analogových kanálů
Úroveň signálu
Chyba v % MH
50Hz
100%
<0.1%
50Hz
>1%
<0.5%
<4.600Hz
100%
<1%
<4.600Hz
>1%
<1.2%
Přesnost TOPAS 2000 včetně senzorů odpovídá třídě A dle IEC 61000 - 4 - 30. Potlačení součtového napětí Potlačení součtového napětí mezi 0 Hz a 100 kilohertz: -130 dB z rozsahu měření. Teplotní odchylka Změna zisku díky teplotě: < 150 ppm/K. Stárnutí Změna zisku kvůli stárnutí: < 0.05 % / rok. Šum Šumové napětí, vstup spojený nakrátko: < 20 µV. Spektrální hustota šumového napětí: 0.4µV / .Hz. Linearita Frekvence: 50Hz, vzorkovací kmitočet f = 10.24 kHz:
Měřicí funkce
Měřicí funkce - přehled
TOPAS 2000 je data logger zapisující měřená data pro dlouhé časové období nebo převádějící je online do počítače k analýze (typicky notebook). Naměřená data lze získat během měřicí operace bez přerušování měření přes jedno z existujících rozhraní. Online zobrazení je také dosažitelné.
Kvalita napětí Všechny parametry dle EN 50160
TOPAS 2000 měří alternativně 4 proudy a 4 napětí nebo 8 napětí .
1 denní průměrné hodnoty Volný interval 10min hodnoty: napětí, proudu, frekvence, Flikru, hodnoty výkonů, symetrické složky
Měřicí mód data logger Vyhodnocení kvality napětí podle ČSN EN 50160. S různými měřicími intervaly jsou zaznamenávány efektivní hodnoty, extrémní hodnoty (min-, max- hodnoty), intenzita flikru, krátkodobé poklesy napětí, přepětí, napěťová přerušení (dlouhé a krátké), napěťová nesymetrie, harmonické, THD, inter-harmonické, signály HDO, výkonové harmonické (ampituda a fázový úhel) a přechodové jevy. Online mód V Online módu je možné graficky a numericky zobrazovat vzorkované hodnoty (křivky, osciloskop) proudu a napětí, amplitudové spektrum činného výkonu, jalového výkonu a přechodové jevy, efektivní hodnoty, činný výkon, účiník, fázorový diagram napětí, proudu, a zdánlivého výkonu.
Metody měření Kvalita elektrické energie podle EN 50160 • Harmonické, Interharmonické • THD U • Flikr • Napěťové události (poklesy, přepětí, přerušení) • Nesymetrie • Frekvence Průměrovací intervaly pro 20 ms ... 24 h • Eektivní hodnoty napětí a proudu • Činný výkon • Jalový výkon • Zdánlivý výkon • Účiník • Energie • Denní extrémní hodnoty Osciloskopická prezentace • Napětí • Proudu Přechodové jevy (doplňkově) • Záznam ze 4 napěťových kanálů • Vzorkovací kmitočet na kanál: 100 kHz až 10 MHz • 65.536 vzorků na záznam • Spouštění v napěťových úrovních vysokofrekvenčních součástí signálu • Vstupní napěťový rozsah 6 kV Spektrum • Napětí, proud • Činný výkon, jalový výkon Signál HDO • Signál HDO (napětí, proud) • Diagram úroveň / čas Symetrické složky • Zpětná-, sousledná a nulová složka
Události, spouštění, poklesy, přepětí, přerušení 3 sek prům.hodnoty: Harmonické, THD RMS hodnoty Průměrovací čas nastavitelný od 10ms do 1 dne
Vzorkování: 10,24 kHz / kanál Signál HDO na fázových vodičích a N vodiči
Přechodové jevy: vzorkování 100 kHz až 10 MHz na kanál Online mód
Osciloskop Transienty Události
Konfigurace
Analýza naměřených dat
Před zahájením sběru dat musí být TOPAS 2000 nastaven pomocí speciálního TOPAS softwaru. Soubory s nastavením lze ukládat, načítat a seskupovat v liště s menu. Konfigurační menu je k dispozici pro tato nastavení:
Výsledky měření jsou zobrazovány graficky jako časové nebo kumulované frekvenční diagramy. Data lze dokonce navrstvit do jediného diagramu. Každý datový bod lze označit pomocí kurzoru ovládaného myší a jeho souřadnice se zobrazí v numerické podobě. Jakákoli část diagramu může být exportována jako textová tabulka. Tato tabulka může být použita s funkcí „vyber a vlož“ ve Windows přes clipboard nebo mohou být naměřená data uložena jako textový soubor. Tabulkový formát umožňuje import do tabulkových aplikací. Několik oken pro analýzu lze mít otevřeno simultánně. Analyzovaná data jsou udržována, dokud zase není příslušné okno zavřeno.
Popisný text Popisky lze vložit do textového pole s informací o měření. Nominální a limitní hodnoty Lze nastavit všechny limity podle EN 50160. Meziharmonické Jsou měřeny rms hodnoty všech meziharmonických (TID) dle IEC 61000-4-7:2002. Když je daná hladina překročena jsou osciloskopické hodnoty zaznamenány. Doba měření Lze zadat začátek a konec měření. Univerzálním časovým spouštěním lze nastavit periodický záznam v definovaný čas.
Analýza EN 50160 Analýza nabízí rychlý přehled o kvalitě energie. Červené a zelené sloupečky umožňují okamžitý přehled o kvalitě napětí.
Paměťový managment Pro jednotlivé struktury dat (měřicí funkce) je možno stanovit maximální rozsahy paměti. Tyto rozsahy zamezí vytváření příliš velkých objemů dat, které by mohly znemožnit ukládání důležitých dat. Režim paměti můžete volit mezi lineárním a cirkulárním. V případě lineárního režimu paměti je měření ukončeno po zaplnění stanovené kapacity paměti. V případě cirkulárního režimu se začnou přepisovat nejstarší data. Podmínky spouštění - Trigger TOPAS 2000 umožňuje automatické nastavování spouštění záznamů. Při automatickém spouštění zaznamenává nejdůležitější události. Události se zapisují do seznamu událostí a zaznamenávají se RMS nebo okamžité hodnoty. TOPAS 2000 automaticky provede všechna nastavení. Je možné zvolit i manuální nastavení spouštění záznamů. Při překročení nastavených limitů dojde k záznamu harmonických, RMS hodnot, výkonu, osciloskopickému záznamu napětí a proudu, transientů nebo signálu HDO. Je možné nastavit zvláštní limity pro každou harmonickou (1. … 50.). Pro osciloskop a RMS záznam lze nastavit každý měřicí kanál zvlášť.
Přehled EN 50160 ve formátu CODAM:
Nastavení hardware U všech měřicích kanálů se nastavují měřené veličiny, měřící rozsahy a popř. převody. Dá se rovněž přepnout systém měření z měření 4 x proud / 4 x napětí na měření 8 x napětí. Stav měřicích vstupů je indikován stavovými LED diodami na krytu přístroje.
Protokol o shodě (textový protokol) lze vytvořit a exportovat okamžitě.
Seznam událostí Seznam událostí poskytuje kompaktní přehled všech jevů, ke kterým došlo. Seznam lze bez problémů přenést i přes pomalé připojení modemem.
Osciloskop Funkce osciloskopu je využívána pro vyhodnocení průběhu proudu a napětí. Velmi zdeformované napětí způsobuje přehřátí nulových vodičů a transformátorů.
S třídící funkcí je možné vybrat a analyzovat ty nejdůležitější jevy. Z tohoto seznamu lze snadno a rychle udělat výběr dat pro hlubší analýzu.
Přechodové jevy - Transienty Transienty mohou svým vysokým napětím poškodit celou řadu elektronických zařízení. Pouze monitorováním těchto pulsů pomocí analýzy transientů lze tyto jevy odhalit.
Křivka CBEMA Seznam událostí lze zobrazit v křivce CBEMA (ANSI). V této podobě jsou události zobrazeny dle úrovně a délky trvání.
Rovněž nelineární elektrická zařízení mohou být příčinou těchto jevů,které lze odhalit pomocí analýzy s velmi rychlým vzorkováním. Denní extrémní hodnoty V tomto zobrazení jsou měřená data z dlouhodobého intervalu prezentována jako denní profily.
p
p p p
Analýza zvlnění signálu HDO Některá zařízení jako např. pouliční osvětlení nebo zařízení produkující teplo jsou dálkově ovládány pomocí signálu HDO. Tyto signály mohou rovněž zapnout multitarifní elektroměry. Interference může vést k rozsáhlé a časově náročné analýze a ekonomickým ztrátám.
Tato funkce představuje velmi užitečný nástroj pro detekci zdrojů tohoto rušení. Veškeré hodnoty, které mohou ovlivnit tyto signály jsou analyzovány a znázorněny.
Operační napětí
A
0.01A...1A 0.1A...10A
3.7A 37A
0.5 %
40 Hz… 10 kHz
0.5°
600 V CAT III
5 A / 50 A 6805 01048
A
0.05A…5A 0.5A...50A
18 A 180 A
0.5 40 Hz...10 0.5° % kHz
600 V CAT III
20 A / 200 A A 6805 01050
0.2A...20A 2A...200A
74 A 300 A
0.5 40 Hz...10 0.5° % kHz
600 V CAT III
TOPAS 2000 lze použít i s ostatními měřícími senzory, jejichž výstupy dodávají proudy a napětí ve vhodných rozsazích.
100A / 1000A A 6805 01052
1A…100A 10A…1200A
370 A 1700 A
0.5 40 Hz...10 0.5° % kHz
600 V CAT III
Napěťové sondy
100 A / 500A EP 1205A
1A...100A 5A…500A
240 A 1350 A
1%
45 Hz...3.0 0.5° kHz
600 V CAT III
200 A / 1000A EP 1210A
2A...200A 10A…1000A
480 A 2700 A
1%
45 Hz...3.0 0.5° kHz
600 V CAT III
3000A / 6000 A EP 1360A
30A…3000A 60A…6000A
10 kA 19 kA
1%
45 Hz...3.0 0.5° kHz
600 V CAT III
Teplotní drift: 100 ppm / K Stárnutí: < 0.05 % / rok Všechny napěťové sondy jsou pro fr.spektrum DC…5kHz. Objednávací číslo EP 2070A EP 2071A EP 2072A EP 2073A EP 2075A EP 2077A EP 2079A EP 2081A EP 2083A EP 2085A Objednávací číslo EP 2070A EP 2071A EP 2072A EP 2073A EP 2075A EP 2077A Udin = 230 V EP 2077A2) Udin = 230 V EP 2079A EP 2079A 2) EP 2081A EP 2083A EP 2085A 1)
2)
Rozsah Transinty Vp<1ms 6000 6000 5… 750 6000 6000 6000
Unom
Rozsah rms
Umax contin.
0.1 V 1V 5V 10 V 100 V 400 V 400 V 480 V 830 V 1000 V
0.01…0.2 V 0.01…1.7 V 0.05…8.5 V 0.1…17 V 1…170 V 4…680 V 4…680 V 4.8…820 V 10…1000 V 10…1700 V
100 V 100 V 100 V 100 V 1000 V 1000 V 1000 V 1000 V 1000 V 2000 V
Vstupní odpor1)
Vnitřní chyba
1 MOhm 16 kOhm 16 kOhm 16 kOhm 2 MOhm
0.15 % 0.15 % 0.15 % 0.15 %
Operační napětí 300 V CAT II 300 V CAT II 300 V CAT II 300 V CAT II 600 V CAT III
2 MOhm
0.15 %
600 V CAT III
2 MOhm
5%
600 V CAT III
4 MOhm 2 MOhm 2 MOhm 2 MOhm 4 MOhm
0.2 % 5% 0.15 % 0.15 % 0.15 %
600 V CAT III 600 V CAT III 600 V CAT III 600 V CAT III 600 V CAT IV
vstupní odpor mezi červeným a černým konektorem pro rozsah přechodových jevů
Rozsah měření
Špičkový proud *)
1 A / 10 A 6805 01049
Všechny senzory mají paměť pro kalibrační faktory a výrobní číslo. Měřící zařízení automaticky paměť přečte. Proudový senzory jsou rovněž vybaveny softwarově ovládaným přepínáním měřících rozsahů.
Nominální rozsah Objednávací číslo
Fázová chyba
Klešťové transformátory pro střídavý proud
Frekvenční rozsah
Proudové sondy
Pro práci s přístrojem TOPAS 2000 jsou k dispozici napěťové senzory pro rozsah od 100mV do 1000 V. Pro přímé měření proudů jsou k dispozici bočníky pro rozsah od 20 mA do 5 A. Pasivní klešťové transformátory (pro střídavý proud) jsou k dispozici v rozsazích 1 A až 1000 A. Pomocí softwaru pro TOPAS lze volit mezi dvěma rozsahy. Flexibilní proudové sondy (LEM~Flex) jsou dostupné v rozsazích 100 A až 6000 A. Pomocí softwaru pro TOPAS lze volit mezi dvěma rozsahy.
Vnitřní chyba
Měřicí sondy – technická specifikace
LEM~flex pro střídavý proud
Bočníky pro střídavý a stejnosměrný proud **) 20 mA A 6805 01057
0…55 mA
1A A 6805 01054
0…2.8 A
5A A 6805 01055
0…10 A
77,8 mA Imax=1,5A 4,0 A Imax=6,5 A 21,9 A Imax=10 A
0.2 %
DC...3.0 kHz
0.1° 300 V CAT II
0.2 %
DC...3.0 kHz
0.1° 300 V CAT II
0.2 %
DC...3.0 kHz
0.1° 300 V CAT II
Chyba v % měřicího rozsahu při 23°C +3°C, při 48…65 Hz (kalibrované senzory) Chyba fázového úhlu při nominálním proudu * pro sinus signál ** Imax – maximální proud bez časového omezení
Součásti dodávky, příslušenství, servis
Příslušenství
Analyzátor kvality sítě
LEM~flex
TOPAS 2000
100 A / 500 A, 45 cm, 2 m kabel
EP1205A
200 A / 1000 A, 61 cm, 2 m kabel
EP1210A
3000 A / 6000 A, 91 cm, 4 m kabel
EP1360A
8 kanálů (4 napětí / 4 proudy nebo 8 napětí), Ethernet, 2 x USB V2.0 typ A, RS 232 1 GB CF-karta
EP 2000A
1 A / 10 A,
Doplňky Trigger funkce
EN50160
Transient analysis 500 kHz
automatický, manuál trigger pro 4 napěťové, 4 proudové nebo 8 napěťových kanálů, harmonické, THD EN50160 doplňek pro vyhodnocení parametrů kvality + HDO doplňek
max. průměr vodiče 15 mm, 2 m kabel
A 5505 00110
EP 0160A
pro 4 napěťové kanály, vzorkování: 100 kHz - 500 kHz, rozsah napětí: 6 kV
A 6805 01050
max. průměr vodiče 54 mm, 2 m kabel
A 6805 01052
Napěťové senzory
Časová synchronizace EF 2050Z Časová synchronizace EF 2060Z Rozšíření paměti: 2 GB CFkarta místo 1 GB karty
A 6805 01048
20 A / 200 A, 100 A / 1000 A,
EP 2031A
2 GB CF-card
max. průměr vodiče 15 mm, 2 m kabel max. průměr vodiče 15 mm, 2 m kabel
Transient pro 4 napěťové kanály, analysis 10 MHz vzorkování: 100 kHz - 10 MHz, rozsah napětí: 6 kV
DCF77
A 6805 01049
5 A / 50 A,
EP 2030A
GPS
Proudové sondy
EP 2523A
0.1 V
EP 2070A
1V
EP 2071A
5V
EP 2072A
10 V
EP 2073A
100 V / 6000 V
EP 2075A
400 V / 6000 V
EP 2077A
400 V / 750 V
EP 2079A
480 V / 6000 V
EP 2081A
600 V / 6000 V
EP 2083A
1000 V / 6000 V
EP 2085A
Bočníky 20 mA
A 6805 01057
1A
A 6805 01054
5A
A 6805 01055
GSM modemová sada
A 5505 00330
ETHERNET kabelová sada
EP0004A
Adaptér pro měření napětí a proudu
A 6045 10200
Přenosný kufřík
A 5505 00410
ASC-02 certifikát s naměřenými hodnotami
E012000030
UTES Instruments, s.r.o. Srbská 53, 612 00 Brno tel: 544 500 313 fax: 541 589 211 e-mail:
[email protected] www.utes.cz
