BK-ELCOM Komplexní systém monitoringu a analýzy kvality elektřiny

ELCOM, a.s. - Divize Virtuální instrumentace Technologická 374/6, 708 00 Ostrava - Pustkovec

BK-ELCOM Komplexní systém monitoringu a analýzy kvality elektřiny

Uživatelský manuál

BK-Node Firmware analyzátorů

Verze 2.8.0 Červenec 2009

www.elcom.cz

ELCOM,a.s. Divize Virtuální instrumentace www.elcom.cz

Technologická 374/6, 708 00 Ostrava-Pustkovec, Czech Republic tel: +420 558 279 940, fax: +420 558 279 901, e-mail: [email protected]

Historie manuálu: Verze 2.8.0 Uvolněna 20.07.2009 Copyright ©ELCOM, a.s. 2009 Tato příručka obsahuje informace chráněné autorskými právy. Všechna práva jsou vyhrazena. Kopírování, úpravy a překlad textu bez písemného souhlasu autorů zakázán. Příručka neprošla jazykovou úpravou, firma ELCOM, a.s. neručí za škody vzniklé v souvislosti s informacemi uvedenými v manuálu a za případné chyby. © ELCOM, a.s. Divize Virtuální instrumentace 2009

BK-ELCOM

Uživatelský manuál – BK-Node – Firmware analyzátorů

2



Obsah 1. Úvod ....................................................................................................................... 5 2. Bezpečnostní pokyny pro práci s přístrojem BK-ELCOM ........................................................ 6 3. Energetické rušení, zpětné vlivy .................................................................................... 7 3.1. Kvalita elektřiny .................................................................................................... 7 3.2. Normy související s kvalitou elektřiny........................................................................... 8 3.3. Požadavky na měřicí přístroje.................................................................................... 9 4. Charakteristiky měřeného signálu................................................................................. 10 4.1. Časové intervaly měření..........................................................................................10 4.2. Matematické vztahy...............................................................................................12 5. Moduly implementované v analyzátoru BK-ELCOM ............................................................ 14 5.1. Monitor napětí dle normy ČSN EN 50160.......................................................................14 5.2. Měřič blikání – Flikrmetr..........................................................................................15 5.2.1. Teoretické základy zpracování naměřených dat ........................................................15 5.2.2. Funkční schéma měřiče blikání ............................................................................16 5.2.3. Základní blokové schéma modulu měřiče ................................................................17 5.3. Monitor rychlých dějů (transient recorder) ...................................................................17 6. Spuštění analyzátoru ................................................................................................. 20 6.1. Ovládáni analyzátoru .............................................................................................20 7. Hardwarové podoby analyzátoru sítí BK-ELCOM................................................................ 21 7.1. Popis analyzátoru BK-ELCOM v provedení ENA330 ...........................................................21 7.2. Popis analyzátoru BK-ELCOM v provedení ENA400 ...........................................................22 7.3. Popis analyzátoru BK-ELCOM v provedení ENA440 ...........................................................23 7.4. Popis analyzátoru BK-ELCOM v provedení ENA450 ...........................................................24 7.5. Popis analyzátoru BK-ELCOM v provedení ENA500.xx........................................................25 8. Poznámky............................................................................................................... 26

BK-ELCOM


3



Seznam obrázků Obr. 1: Souvislost šířky okna Tw a prvního okna 3sec ................................................................11 Obr. 2: Blokové schéma měřiče blikání podle normy ČSN EN 61000-4-15 .........................................16 Obr. 3: Blokové schéma zpracování měřených dat v modulu měřiče blikání .....................................17 Obr. 4: Interval splnění spouštěcí podmínky při podmínce překročení ............................................19 Obr. 5: Interval splnění spouštěcí podmínky při podmínce podkročení ...........................................19 Obr. 6: Analyzátor BK-ELCOM v provedení ENA330 ...................................................................21 Obr. 7: Analyzátor BK-ELCOM v provedení ENA400 ...................................................................22 Obr. 8: Analyzátor BK-ELCOM v provedení ENA440 ...................................................................23 Obr. 9: Analyzátor BK-ELCOM v provedení ENA450 ...................................................................24 Obr. 10: Analyzátor BK-ELCOM v provedení ENA500.12 a ENA500.13 ..............................................25

BK-ELCOM


4



1. Úvod Vážený zákazníku, jste-li uživatelem systému BK-ELCOM, blahopřejeme Vám k Vašemu rozhodnutí. Komplexní systém monitoringu a analýzy kvality elektřiny BK-ELCOM byl vyvinut ve spolupráci s odborníky na základě praktických přístupů a mnohaletých zkušeností v oblasti měření tzv. zpětných vlivů na napájecí síť. Naplněným cílem projektu bylo získat kompaktní, jednoduchý a zároveň levný analyzátor elektrických sítí využívající nejmodernějších softwarových a hardwarových technologií doplněný prostředky budování distribuovaných systémů pro monitoring a analýzu kvality elektřiny. Analyzátor sítí BK-ELCOM tvořící základ systému, je nyní k dispozici v různých hardwarových podobách jak pro stacionární monitoring, tak pro přenosné přístroje. Všechny dostupné hardwarové podoby přístroje jsou výsledkem vlastního vývoje ve firmě ELCOM, a.s. a úzké spolupráce s našimi zahraničními partnery. Ve všech svých podobách si však analyzátor sítí BK-ELCOM zachovává všechny výhody dané jeho moderní koncepcí včetně možnosti připojovat potřebné periférie. Firmware plně respektuje normy a související dokumenty platné k lednu 2005: •

ČSN EN 61000-4-7

•

ČSN EN 61000-4-15

•

ČSN EN 50160

•

ČSN EN 61000-4-30

•

PNE 33 3430-7

•

PPDS - Pravidla provozování distribučních soustav, příloha 3 Kvalita elektřiny v distribuční soustavě, způsoby jejího zjišťování a hodnocení

•

PPPS - Pravidla provozování přenosové soustavy, část 5 Bezpečnost provozu a kvalita na úrovni PS

Výše uvedené dokumenty předepisují požadované vlastnosti měřicí techniky v oblasti energetických rušení. Systém BK-ELCOM je založený na bázi technologie virtuální instrumentace. Tato moderní koncepce umožňuje reagovat pružně na měnící se požadavky koncových uživatelů a doplňovat do přístroje další moduly či části analýzy dat. Kontinuálně ve vývoji zohledňujeme zkušenosti našich uživatelů, kterých jsou díky obchodní síti firem Chauvin-Arnoux a Dewetron dnes již stovky po celém světě. Přejeme Vám s naším přístrojem bezproblémovou práci a úspěchy při Vaší práci, kde jej použijete jako výkonný nástroj. V případě jakýchkoliv problémů neváhejte využít naší technické podpory a kontaktujte nás.

Autoři projektu

BK-ELCOM


5



2. Bezpečnostní pokyny pro práci s přístrojem BK-ELCOM •

Analyzátor sítí BK-ELCOM smí instalovat pouze odborník s odpovídající elektrotechnickou kvalifikací.

•

Před započetím prací s analyzátorem je nutno prostudovat tento manuál.

•

Uzemnění přístroje – pro třídu zařízení 1 (mající uzemňovací svorku) je zapotřebí z napájení připojit na tuto svorku bezpečnostní uzemňovací vodič.

•

Je zakázáno používat přístroj v prostředí s nebezpečím výbuchu nebo v prostředí s hořlavými plyny.

•

Nepoužívejte poškozený přístroj – ačkoliv jsou v přístroji použita všechna bezpečnostní opatření, fyzické poškození přístroje může ohrozit obsluhu – v takovém případě vypněte napájení a do servisního zásahu přístroj nepoužívejte.

•

Otevřít přístroj smí jen pracovník servisní organizace, nikoliv obsluha přístroje. Nedotýkejte se vnitřních propojovacích vedení v analyzátoru, ani s nimi nemanipulujte.

•

Nejsou dovoleny žádné modifikace dodaného přístroje, pojistka v napájení smí být nahrazena pouze pojistkou stejného typu, výměnu pojistky provádějte vždy při odpojeném napájení.

•

Z bezpečnostních důvodů nepoužívejte přístroj samotni – v případě úrazu elektrickým proudem by vám neměl kdo poskytnout první pomoc. Toto doporučení je obecné pro libovolné měřící přístroje, které měří napětí jiné než bezpečné.

•

Nepoužívejte vyšší napájecí napětí, než je deklarováno, nepřetěžujte měřící vstupy.

•

Používejte pouze originální příslušenství.

•

Bezpečnost obsluhy závisí na dodržování těchto pokynů.

BK-ELCOM


6



3. Energetické rušení, zpětné vlivy Zpětné vlivy, jinak též elektromagnetické interference, rušení a jiné používané termíny, lze v zásadě rozdělit do dvou skupin. Hlavní kritérium je kmitočet rušivých signálů. Podle kmitočtu dělíme zpětné vlivy na „Energetické rušení“(nízkofrekvenční) a „Radiofrekvenční rušení“(vysokofrekvenční). Hranice není přesně stanovena, ale energetické rušení podle posledních norem končí v oblasti jednotek kHz. Naopak radiofrekvenční rušení začíná na kmitočtu 100 kHz a v podstatě není omezeno shora. Jeden z pohledů na energetické rušení je vztah k základnímu kmitočtu síťového napětí, tedy k 50 Hz. Pak lze rozdělit zpětné vlivy na napájecí síť do následujících oblastí: •

podsynchronní

•

synchronní

•

nadsynchronní

Podsynchronní oblast, tj. oblast s kmitočtem rušení pod 50 Hz, představuje rušení napájení jako je kolísání napětí, krátkodobá podpětí, přepětí, výpadky napětí a hlavně tzv. flikr efekt, který je v české terminologii nazýván jako blikání. Blikání je jev, který představuje změny napětí s opakovaným kmitočtem 0,5 - 25 Hz. V napájecích sítích je blikání způsobováno velkými změnami odebíraných výkonů jak činných tak jalových. Vyskytuje se v sítích napájejících obloukové pece, svářecí automaty, výkonové regulované pohony s velkou dynamikou (např. válcovací tratě), atd. Synchronní oblast představují rušení v oblasti změn základních veličin napájecí sítě s kmitočtem 50 Hz. Jedná se zejména o vlastní přenosy všech výkonů, resp. energií a rušení je zde chápáno jako přenos zejména jalových energií. Nelineární zátěže představované např. elektronickými měniči mohou celkovou bilanci jalového a činného výkonu měnit během jedné periody skokem a tím pak ovlivní, např. hlavní kritérium na posuzování čistoty odběru elektrické energie od dodavatele, jako je tzv. účiník cos nebo přesnější kriterium a to je opravdový účiník označovaný jako λ Tyto shora uvedené vlivy mají pochopitelně dopad do obou definovaných oblastí tj. pod i nadsynchronní. Nadsynchronní oblast, jak už je asi zřejmé představuje interferenční jevy s kmitočtem nad 50 Hz. Vzhledem k tomu, že energetické rušení je zatím kmitočtově shora omezeno na 2500 Hz je nadsynchronní oblast přesně definována. Do této oblasti jsou zahrnuty známé vyšší harmonické, dále jen harmonické, napětí a proudu. Poslední dobou se začínají uplatňovat z hlediska posouzení zpětných vlivů i tzv. toky harmonických výkonů. Do nadsynchronní oblasti též spadají rušivé signály na kmitočtech, které nejsou celistvými násobky základního kmitočtu označované jako meziharmonické. Tyto nepříjemné rušivé signály vznikají zejména při rychlé fázové regulaci, při provozu obloukových pecí, atd. Rovněž signály HDO (hromadné dálkové ovládání) je nutno z pohledu čistoty napájecí sítě považovat za rušivé signály.

3.1. Kvalita elektřiny Kvalita elektřiny je dnes specializace v oboru výroba, přenos a distribuce elektrické energie. Základní pohled na kvalitu elektřiny vychází z dodržení ukazatelů kvality jako jsou zejména: •

síťový kmitočet

•

velikost napájecího napětí

•

flikr

•

krátkodobé poklesy a zvýšení napětí

•

přerušení napětí

•

nesymetrie napájecího napětí

•

harmonické napětí

BK-ELCOM


7



•

meziharmonické napětí

•

napětí síťových signálů na napájecím napětí

•

rychlé změny napětí

Analyzátor BK-ELCOM vyhodnocuje všechny výše uvedené parametry kvality. Bližší kritéria jsou stanovena normou ČSN EN 50160. Jeden z rozhodujících bodů distribuční sítě je společný napájecí bod (PCC - Point of Common Coupling). Jedná se o bod kde dochází k předávání elektrické energie od dodavatele odběrateli, tzn., kde dodavatel měří elektrickou energii a sleduje další ukazatele kvality podchycené ve smlouvě.

3.2. Normy související s kvalitou elektřiny Pojem kvalita elektřiny je pojem velice obsáhlý. Normy v této oblasti vznikaly mnoho let jak u nás tak ve světě. V současné době se začíná uplatňovat určitá skupina norem, resp. doporučení jak v IEC, tak již norem evropských a posléze i přijatých jako ČSN. Současný pohled na rozdělení norem zabývajících se energetickým rušením lze rozdělit na základní normy emisí nf rušení a normy popisující prostředí a stanovující kompatibilní úrovně. Základní normy pro emise nf rušení: EN 61000-3-2 je ekvivalentní s IEC 1000-3-2 a je zavedena v ČSN EN 61000-3-2 „Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - Část 3: Meze - Oddíl 2: Meze pro emise harmonického proudu (zařízení se vstupním fázovým proudem <= 16 A)“. Tato norma je revizí IEC 555-2, kterou nahrazuje. EN 61000-3-3 je ekvivalentní s IEC 1000-3-3 a je zavedena v ČSN EN 61000-3-3 „Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - Část 3: Meze - Oddíl 3: Omezování kolísání napětí a blikání v rozvodných sítích nízkého napětí pro zařízení se jmenovitým proudem <= 16 A“. Tato norma je rovněž revizí IEC 555-3, kterou nahrazuje. IEC 1000-3-4 „Meze pro emise harmonických proudu (vstupní fázový proud zařízení ≥ 16 A)“. Tato norma zatím nevyšla. IEC 1000-3-5 je zavedena v ČSN IEC 1000-3-5 „Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - Část 3: Meze Oddíl 5: Omezování kolísání napětí a blikání v rozvodných sítích nízkého napětí pro zařízení se jmenovitým proudem větším než 16 A“. Normy popisu prostředí a stanovující kompatibilní úrovně: IEC 1000-2-1 je zavedena v ČSN IEC 1000-2-1 „Elektromagnetická kompatibilita (EMC). Část 2: Prostředí. Díl 1: Popis prostředí - elektromagnetické prostředí pro nízkofrekvenční rušení šířené vedením a signály ve veřejných rozvodných sítích“ IEC 1000-2-2 je zavedena v ČSN IEC 1000-2-2 „Elektromagnetická kompatibilita (EMC). Část 2: Prostředí. Oddíl 2: Kompatibilní úrovně pro nízkofrekvenční rušení šířené vedením a signály ve veřejných rozvodných sítích nízkého napětí“ IEC 1000-2-3 je zavedena v ČSN IEC 1000-2-3 „Elektromagnetická kompatibilita (EMC). Část 2: Prostředí. Oddíl 3: Popis prostředí vyzařovaných jevů a jevů šířených vedením nevztahujících se k síťovému kmitočtu.“

BK-ELCOM


8



EN 61000-2-4 je ekvivalentní s IEC 1000-2-4 a je zavedena v ČSN EN 61000-2-4 „Elektromagnetická kompatibilita (EMC). Část 2: Prostředí. Oddíl 4: Kompatibilní úrovně pro nízkofrekvenční rušení šířené vedením v průmyslových závodech“ IEC 1000-2-6 je zavedena v ČSN IEC 1000-2-6 „Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - Část 2: Prostředí - Oddíl 6: Určování úrovní emise nízkofrekvenčních rušení šířených vedením v síťovém napájení průmyslových závodů“ Poslední norma, která se zavádí a přímo souvisí s kvalitou elektrické energie je norma EN 50160 zavedená jako ČSN EN 50160 „Charakteristiky napětí elektrické energie dodávané z veřejné distribuční sítě“ Předchozí dvě skupiny norem odkazují na normy předepisující vlastnosti specifické měřicí techniky: EN 61000-4-7 je ekvivalentní s IEC 1000-4-7 a je zavedena v ČSN EN 61000-4-7 „Elektromagnetická kompatibilita (EMC). Část 4: Zkušební a měřicí techniky. Díl 7: Všeobecný pokyn o měření a měřicích přístrojích harmonických a meziharmonických pro rozvodné sítě a zařízení připojovaná do nich“ ČSN EN 61000-4-15 „Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - Část 4: Zkušební a měřicí technika - Oddíl 15: Měřič blikání - Specifikace funkce a dimenzování“ ČSN EN 61000-4-30 “Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – Část 4-30: Zkušební a měřicí technika – Metody měření kvality energie“ Závazné dokumenty platné v České republice, které předepisují požadované vlastnosti měřicí techniky v oblasti energetických rušení: PNE 33 3430-7 - Charakteristiky napětí elektrické energie dodávané z veřejné distribuční sítě (PNE Podnikové Normy Energetiky pro rozvod elektrické energie) PPDS - Pravidla provozování distribučních soustav, příloha 3 Kvalita elektřiny v distribuční soustavě, způsoby jejího zjišťování a hodnocení PPPS - Pravidla provozování přenosové soustavy, část 5 Bezpečnost provozu a kvalita na úrovni PS

3.3. Požadavky na měřicí přístroje Obor kvality elektrické energie podchycený ve zmíněných normách zavádí a přesně definuje celou řadu pojmů jako jsou např. harmonické napětí a proudu, kolísání napětí, toky harmonických výkonů, blikání atd. Tyto všechny veličiny je nutno pak v praxi nějakým způsobem zjišťovat. Pokud pomineme teoretické výpočty ve fázi návrhů a projektů nových zařízení pak vlastní zjišťování zpětných vlivů se provádí speciálními měřícími přístroji většinou vyvinutými pro měření v elektrických sítích. Posouzení kvality, vlastností, přesnosti a další charakteristiky analyzátorů některých výrobců by bylo jistě zajímavé, ale překračuje rámec tohoto manuálu. Mnohé analyzátory prakticky nerespektují normu ČSN EN 61000-4-7, která klade poměrně vysoké nároky na kvalitu a rychlost měření harmonických a meziharmonických nebo některé aspekty normy ČSN EN 61000-4-30. Jeden z přístrojů, který je již několik let na trhu, a který plně respektuje aktuálně platné normy je přístroj BK-ELCOM „Sdružený analyzátor elektrických sítí“, který jste si zakoupili.

BK-ELCOM


9

ELCOM,a.s. Divize Virtuální instrumentace

Technologická 374/6, 708 00 Ostrava-Pustkovec, Czech Republic

www.elcom.cz

tel: +420 558 279 940, fax: +420 558 279 901, e-mail: [email protected]

4. Charakteristiky měřeného signálu 4.1. Časové intervaly měření Základním vyhodnocovacím intervalem analyzátoru dle norem platných k 1/2005 je Tw=10 period měřeného signálu, pro frekvenci signálu 50Hz je Tw=200ms. Analyzátor musí měřit kontinuálně, tedy bez přerušení. Tento požadavek klade vysoké požadavky na rychlost měření a následnou analýzu. Základním časovým vyhodnocovacím intervalem pro vyhodnocení celé řady parametrů jako jsou: RMS hodnota napětí, nesymetrie napětí a harmonické je v souladu s normou ČSN EN 61000-4-30 deset period signálu pro síť se jmenovitou frekvencí 50Hz a dvanáct period pro síť se jmenovitou frekvencí 60Hz. Z těchto údajů vyplývá, že základní časové okno TW je totožné pro 50Hz nebo 60Hz síť a je rovno 200ms. Také vzorkovací frekvence může být shodná. Celistvý počet vzorků na jednu periodu a lépe na jednu půlperiodu vyplývá z dalšího požadavku normy ČSN EN 61000-4-30 vyhodnocovat poklesy či zvýšení napětí s rozlišením jedné půlperiody. Zde je nutné upozornit, že ne všichni výrobci z mnoha specifických důvodů tento požadavek respektují. Z definice základního časového okna TW dle ČSN EN 61000-4-30 a dle ČSN EN 61000-4-7 je patrné, že nadále již není možné používat algoritmus FFT ale je nutné použít DFT, což je výrazně náročnější na výpočetní výkon použité techniky. V analyzátoru sítí BK-ELCOM byl použit algoritmus, kde vzorkovací frekvence je 9600 vz/s, N=1920, počet vzorků na jednu periodu je 192. Pro výpočet frekvenčního spektra je použit algoritmus DFT, což klade výrazně větší nároky na výkon použitého hardware, avšak výkon dnešní výpočetní techniky je dostatečný pro uvedené řešení. Uvedený počet vzorků na periodu je konstantní i při změnách frekvence sítě, analyzátor sítě přizpůsobuje v takovém případě svou vzorkovací frekvenci dle požadavku normy ČSN EN 61000-4-7. Základním stavebním kamenem při stavbě vyhodnocovacího procesu analyzátoru BK-ELCOM je tedy šířka okna Tw = 0,2 s. Z tohoto okna, do kterého se vejde deset period napěťového nebo proudového signálu při frekvenci 50Hz se vyhodnocují spektra harmonických (do padesáté harmonické, tj. do 2500Hz), dále frekvence sítě, základní elektrické veličiny jako výkony (činný, jalový, zdánlivý), RMS hodnoty a fázové posuvy napěťových a proudových signálů a s krokem rovným šířce okna se integrují i všechny měřené energie. Norma ČSN EN 61000-4-30 zmiňuje tři další agregační intervaly, které jsou zavedeny pro zhuštění naměřených údajů: •

150 period (3sekundy)

•

10 min

•

2 hodiny

Agregace pro většinu veličin se provádějí s použitím druhé odmocniny aritmetické střední hodnoty druhých mocnin vstupních hodnot viz rovnice 1. M

Rovnice 1

C nVS =

( ∑ C n2, K K =1

M

Kde M je počet jednotlivých vypočtených FFT hodnot harmonických Cn pro celou dobu intervalu T. BK-ELCOM


10



Ilustrujme vztah šířky okna Tw a okna 3sec na příkladu (viz. Obr.1). Požadavek na počet měřených signálů je: tři napětí a tři proudy tedy celkem šest kanálů (analyzátor BK-ELCOM umožňuje práci až se čtyřmi napěťovými a čtyřmi proudovými kanály).

Šířka okna Tw a interval 3s Po skončení vzorkování v rámci okna šířky Tw ( 8 kanálů rychlostí 9600 vz/s) máme k dispozici 8 x 1920 měřených hodnot. Současně bylo nutno spočítat všechny potřebné hodnoty včetně DFT z hodnot naměřených v minulém okně Tw.

T

W

=10 period 3s =150 period Interval 3 s (150 period). Po uplynutí 150 period máme k dispozici celkové efektivní hodnoty pro 50 harmonických podle Rovnice 1, které je nutno uložit pro další výpočty.

Obr. 1: Souvislost šířky okna Tw a prvního okna 3sec Každých 200 ms je nutno vypočíst paralelně pro osm sledovaných kanálů harmonickou analýzu pro 50 harmonických (500 spektrálních čar s krokem 5Hz pro každý měřený kanál). Z předchozího znázornění časového diagramu vyplývají vysoké nároky na rychlost a množství zpracovaných dat. Stejného vzorkování a šířky okna používají pro zpracování měřených hodnot do potřebného tvaru i další moduly analyzátoru. Modul “Monitor napětí“ pracuje v souladu s požadavky normy ČSN EN 50160 se stejnou vzorkovací frekvencí a následujícími šířkami oken pro zpracování jednotlivých měřených hodnot: Měřená hodnota

Základní šířka okna

Časový interval pro vyhodnocení

Frekvence

200 ms

10 s

RMS napětí

200 ms

10 minut

harmonické napětí

200 ms

10 minut

kolísání napětí (flikr)

200 ms

120 minut

krátkodobé poklesy

20 ms

-

krátkodobá přerušení

20 ms

-

dlouhodobá přerušení

20 ms

-

dočasná přepětí

20 ms

-

nesymetrie

200 ms

10 minut

BK-ELCOM


11

ELCOM,a.s. Divize Virtuální instrumentace

Technologická 374/6, 708 00 Ostrava-Pustkovec, Czech Republic

www.elcom.cz

tel: +420 558 279 940, fax: +420 558 279 901, e-mail: [email protected]

Zpracování měřených napěťových kanálů probíhá v souladu s ČSN EN 50160 – za časový interval pro vyhodnocení se zjišťuje geometrická střední hodnota a z těchto středních hodnot se za dobu měření jednoho týdne určuje percentil 95%. Specialitou je transientní zapisovač – záznamník rychlých dějů, pracuje s vzorkovací frekvencí, která je závislá na počtu měřených kanálů. Toto omezení vyplývá z maximální dosažitelné vzorkovací frekvence použité měřící karty National Instruments řady E (rozlišení 16 bitů), která činí 200 kS/s a rychlosti HW analyzátoru. Následující tabulka ukazuje dosažitelnou vzorkovací frekvenci tohoto modulu: Počet měřených

Vzorkovací frekvence

Vzorkovací frekvence ostatních modulů analyzátoru

kanálů

transientního zapisovače

8

9 600 vz/s na kanál


6



2



(jednofázové měření) Transientní zapisovač ukládá naměřené vzorky v časové oblasti na disk a neprovádí s daty žádnou analýzu. Jeho hlavní význam spočívá v možnosti zaznamenat surové vzorky signálů na disk po splnění nastavené spouštěcí podmínky. Jediným SW modulem implementovaným v BK-ELCOM, který nemá bezprostřední vztah s kvalitou elektrické energie je PAD zapisovač – záznamník pomalých dějů nebo také záznamník pomocných veličin. Jeho vzorkovací frekvence měření není shodná s předchozími moduly. Pomocné veličiny jsou měřeny prostřednictvím speciálního HW nazývaného PAD moduly. Každý PAD modul měří až osm kanálů. Vzorkovací frekvence měření těchto pomocných kanálů činí jedno měření za tři sekundy. Matematický aparát použitý při zpracování naměřených dat bude podrobně uveden u popisu jednotlivých modulů integrovaných do analyzátoru BK-ELCOM.

4.2. Matematické vztahy Uvedené matematické vztahy jsou nezbytné pro objasnění způsobu měření. Efektivní hodnota napětí

U RMS = U A =

Efektivní hodnota proudu

I RMS = I A =

1 1920 2 In ∑ 1920 n =1

U A2 + U B2 + U C2 3

Průměrná hodnota napětí

U A BC =

Střední hodnota proudu

I ABC =

Zdánlivý výkon [ VA ]

S = U RMS I RMS

BK-ELCOM

1 1920 U n2 ∑ 1920 n =1

1 (I A + I B + IC ) 3


12



P =

Činný výkon [ W ]

Opravdový účiník [ PF, "lambda" ]

PF =

1 1920 UnIn ∑ 1920 n =1

P S

Jalový výkon [ var ]

Q = S 2 + P2

Výkon 1. harmonické [ W ]

P1 = U 1 I1 cos(ϕ U 1 − ϕ I 1 )

Jalový výkon 1. harmonické [ var ]

Q1 = U 1 I1 sin(ϕ U 1 − ϕ I 1 )

Účiník 1. harmonické [ dPF, cos ]

dPF = cos(ϕ U 1 − ϕ I 1 )

Celkový zdánlivý výkon [ VA ]

S ABC = S A + S B + SC PABC = PA + PB + PC

Celkový činný výkon [ W ] Celkový jalový výkon [ var ]

QABC = QA + QB + QC

Celkový činný výkon 1. harmonické [ W ]

P1 ABC = P1 A + P1B + P1C

Celkový jalový výkon 1. harmonické [ var ]

Q1 ABC = Q1 A + Q1B + Q1C PFABC =

Celkový opravdový účiník

PABC S ABC

Celkový účiník 1. harmonické

dPFA BC = cos arctg

Koeficient nesymetrie napětí [ % ]

αU =

Q1A BC P1A BC

A − 3 A 2 − 6B A + 3 A 2 − 6B

kde

A = U A2 + U B2 + U C2

a

B = U A4 + U B4 + U C4

∑

50

Celkové zkreslení napětí [ THD ]

THDU =

n=2

U1

U n2

.100

∑

50

Celkové zkreslení proudu [ THD ]

THDI =

n=2

I1

I n2

.100

Dále jsou hodnoty S, P, Q, Q1, P1 integrovány v čase a tím jsou vypočítány jednotlivé energie AS, AP, AQ, AQ1, AP1.

BK-ELCOM


13



5. Moduly implementované v analyzátoru BK-ELCOM V aktuální verzi firmwaru BK-Node pro analyzátory BK-ELCOM je integrována řada softwarových vyhodnocovacích modulů, které pracují paralelně: •

FFT analyzátor harmonických (ČSN EN 610004-7, ČSN EN 50160)

•

Osciloskop

•

Vektorskop

•

Monitor výkonů a energií

•

Měřič blikání (flikrmetr) (ČSN EN 61000-4-15)

•

Monitor napětí (ČSN EN 50160)

•

Transientní zapisovač - monitor rychlých dějů (transient recorder)

•

Analyzátor signálu HDO (Telegramů)

•

Monitor alarmů

•

Analyzátor symetrických složek sítě

•

Analyzátor zkratové impedance sítě v místě měření

•

Monitor efektivní hodnoty napětí

•

Zapisovač poruchových dějů (disturbance recorder)

•

PAD zapisovač – monitor pomalých dějů

•

Monitor digitálních vstupů

Všechny vyjmenované moduly lze provozovat současně, jediné co mají společné jsou měřicí vstupy, způsob zapojení měření a nastavení měřicích konstant. Koncepce analyzátoru BK-ELCOM je modulární – minimální sestavu tvoří hardware, příslušenství a volitelně jeden ze dvou základních SW modulů: •

FFT analyzátor

•

Monitor výkonů a energií

Postupně lze analyzátor rozšiřovat o další SW moduly a umožnit tak uživateli jeho postupné rozšiřování až na plnou sadu všech SW modulů.

5.1. Monitor napětí dle normy ČSN EN 50160 Tento přístroj měří hlavní charakteristiky napětí v odběrném místě odběratele připojeného do veřejné distribuční sítě nízkého a vysokého napětí v normálních provozních podmínkách podle normy ČSN EN 50160. Základní cyklus měření je podle této normy týden. Měřenými veličinami v souladu s touto normou jsou: frekvence - přístroj měří střední desetisekundové hodnoty frekvence. Indikuje se minimální a maximální střední hodnota a procento měření, které padne do intervalu +/- 1 % odchylky od jmenovité frekvence (norma předepisuje více než 95 %) a procento měření, které padne do intervalu +4/-6 % odchylky od jmenovité frekvence (norma předepisuje 100 %)

BK-ELCOM


14



střední desetiminutové RMS hodnoty napětí v jednotlivých fázích - indikuje se minimální a maximální střední desetiminutová RMS hodnota za dobu měření a procento měření, které padne do intervalu +/- 10% odchylky od jmenovitého napětí (norma předepisuje minimálně 95 %) kolísání napětí (flikr Plt) - indikuje se maximální hodnota dvouhodinové míry vjemu blikání za dobu měření v jednotlivých fázích a procento měření z celkové doby měření, které padnou do intervalu hodnot Plt <1 (norma předepisuje minimálně 95 %) harmonické napětí jednotlivých fází do pětadvacáté harmonické a činitel harmonického zkreslení jako střední hodnoty za desetiminutový interval. Indikuje se v grafu maximální hodnota, hodnota hranice 95 procentního intervalu a limit povolený normou pro každou harmonickou do 25. Činitel harmonického zkreslení je indikován pro jednotlivé fáze jako maximální hodnota za dobu měření a procento měření z celkové doby měření, kdy je činitel harmonického zkreslení menší než 8 % (norma předepisuje minimálně 95 % takových měření) nesymetrie - měří se střední hodnota za desetiminutový interval. Indikuje se maximální hodnota nesymetrie za dobu měření a procento měření z celkové doby měření, kdy je nesymetrie menší než 2 % (norma předepisuje minimálně 95 % takovýchto měření). odchylky napětí - sleduje se RMS hodnota napětí každé fáze a indikuje se opuštění pásma +/- 10% od jmenovité hodnoty. Indikuje se četnost odchylek, přičemž do tabulky histogramu se sčítají odchylky podle délky trvání a velikosti odchylky. Chronologicky se tyto odchylky zachycují do seznamu událostí, kde se archivuje doba počátku, fáze, doba průchodu zvolenými komparačními úrovněmi, extrémní hodnota a délka trvání odchylky. Tyto odchylky napětí jsou měřeny s krokem 20 ms.

5.2. Měřič blikání – Flikrmetr Měřič blikání analyzátoru BK-ELCOM pracuje s klouzavými okny délky 10 minut a 120 minut, v rámci kterých jsou každou minutu vyhodnocovány následující veličiny: •

statisticky zpracovaná hodnota krátkodobého vjemu blikání Pst za interval 10 minut

•

statisticky zpracovaná hodnota dlouhodobého vjemu blikání Plt za interval 120 minut

5.2.1. Teoretické základy zpracování naměřených dat Rušivými vlivy v napájecích systémech při připojování domácích spotřebičů se zabývá evropská norma EN 60555 z dubna 1987, kterou zpracovala CENELEC na základě doporučení IEC 555 z roku 1982. Tato evropská norma rozděluje rušivé vlivy do dvou typů: •

vyšší harmonické proudu a napětí (harmonics) - lze měřit frekvenčními analyzátory

•

kolísání napětí (voltage fluctuations) - lze měřit měřiči blikání

Studijní komise mezinárodního svazu pro elektrické teplo UIE provedla výzkum, v němž vzala v úvahu zkušenosti s různými měřiči blikání dříve studovanými a zkoušenými v několika průmyslových zemích a vyvinula přístroj pro měření vjemu blikání, to je subjektivního vjemu kolísání světelného toku, způsobeného kolísáním napětí - měřič blikání (flikrmetr).

BK-ELCOM


15



Na základě výsledků těchto prací připravila subkomise 77A technické komise IEC doporučení IEC 868 - Flickermeter: Functional and design specifications, které se zabývá funkční a konstrukční specifikací přístrojů pro měření blikání. Českým ekvivalentem tohoto doporučení je ČSN EN 61000-4-15 „Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - Část 4: Zkušební a měřicí technika - Oddíl 15: Měřič blikání - Specifikace funkce a dimenzování“. Měřič blikání dle doporučení UIE/IEC modeluje proces fyziologického zrakového vnímání a dává spolehlivou indikaci reakce pozorovatele na jakýkoliv typ blikání, která je nezávislá na zdroji rušení. Záměrem UIE bylo získat jednotnou metodu pro vyhodnocení blikání užívající vyhodnocovací postup, který je rovnocenně aplikovatelný pro jakýkoliv druh kolísajícího zatížení.

5.2.2. Funkční schéma měřiče blikání Funkční schéma měřiče blikání dle doporučení IEC a ČSN EN 61000-4-15 je následující:

Simulace frekvenční odezvy žárovka - oko - mozek

BLOK 1 Vstupní transformát

Detekto ra řízení

Adaptér vst.

BLOK 2 Demodulátor s kvadratickým zesilovače m

BLOK 3 d

0,05

Generátor signálu pro kalibraci

1

8,8 Hz

Hz

Výstup 3 - volba rozsahu Výstup 4 - krátkodobá integrace Výstup 5 - ukládání

Kvadratický zesilovač

Vyhlazo vací filtr

%ΔU/U 0,5 5,0 1,0 10,0 2,0 20,0

Váhové filtry BLOK 5

Výstup 1 indikace RMS

Volba rozsahu

d

-3

BLOK 4

A/D převodník frekvence vzorkování > 50 Hz

Rozdělová ní do 64 tříd

Výstupn í rozhraní

Programování krátkých a dlouhých intervalů sledování

Výstup 2 vážené kolísání napětí Výstup a indikace měřených dat, archivace

Statistické vyhodnocení úrovně vjemu blikání

Obr. 2: Blokové schéma měřiče blikání podle normy ČSN EN 61000-4-15

Pro implementaci modulu měřiče blikání do analyzátoru BK-ELCOM bylo toto funkční schéma převedeno do podoby modelu matematicky realizujícího všechny jeho funkce a tento model byl převeden do algoritmu virtuálního měřiče blikání, který je implementován v analyzátoru BK-ELCOM. Základní myšlenkou virtuálního měřiče blikání je využití obvodů úpravy signálů a obvodů A/D převodníků (zásuvná měřicí karta) společně s ostatními moduly měřicích přístrojů implementovaných v analyzátoru.

BK-ELCOM


16



5.2.3. Základní blokové schéma modulu měřiče Základní blokové schéma zpracování měřeného signálu v modulu měřiče blikání analyzátoru BK-ELCOM ukazuje následující obrázek:

1

3

4

5

6

7

8

2

14 9

10

11

12

13 15

1 2 3 4 5 6,7,8

.... .... .... .... .... ....

A/D převod zdroj testovacího signálu vstupní napěťový adaptér kvadratický demodulátor filtr stejnosměrné složky demodulační filtr

9, 10

.... 11 12 13 14 15

frekv. přenos žárovky a lidského oka .... umocnění .... klouzavá střední hodnota .... statistické vyhodnocení .... prezentace výsledků na displeji .... archivace výsledků do souborů

Obr. 3: Blokové schéma zpracování měřených dat v modulu měřiče blikání

Flikrmetr analyzátoru BK-ELCOM analyzuje měřené napěťové průběhy ve třech fázích. Sběr měřených signálů je společný s ostatními moduly a před vstupem do modulu flikrmetru jsou data převzorkována na vzorkovací frekvenci 400 vzorků za sekundu. S touto vzorkovací frekvenci se vytváří blok dat v délce 200 milisekund a tento vstupuje do zpracování. Vyhodnocená veličina P(t) vystupující z bloku 12 je převzorkována na 100 vzorků za sekundu a je statisticky vyhodnocována. Každou minutu se posouvají okna pro statistické vyhodnocení – desetiminutové okno pro vyhodnocení Pst a dvouhodinové okno pro vyhodnocení Plt. Před vlastním statistickým vyhodnocením musí proběhnout po zapnutí tohoto modulu ustálení filtrů.

5.3. Monitor rychlých dějů (transient recorder) Pro možnost zachycení časové řady měřené veličiny v zajímavém okamžiku je určen modul monitoru rychlých dějů (transient recorder). Uživatel si zde může zadat spouštěcí podmínku, při jejímž splnění je časový úsek měřených dat uložen na disk. Uložený úsek měřených dat obsahuje interval definované délky před splněním spouštěcí podmínky (pretrigger) a definovaný časový interval po splnění spouštěcí podmínky (posttrigger). Na uložených datech lze off-line provádět specifické typy analýzy signálu. Vzorkovací frekvence, se kterou se ukládají měřená data v tomto modulu je dána zapojením analyzátoru (jednofázové – trojfázové měření) a nastavením modulu transientního zapisovače.

BK-ELCOM


17



Následující tabulka ukazuje možné spouštěcí podmínky a jejich význam: Označení

Význam

du/dt [V/s]

strmost napětí mezi vzorky - max hodnota za Tw = 10 period (200ms)

di/dt [A/s]

strmost proudu mezi vzorky - max hodnota za Tw = 10 period (200ms)

delta U

rozdíl napětí mezi dvěma půlperiodovými RMS hodnotami U

delta I

rozdíl proudu mezi dvěma půlperiodovými RMS hodnotami I

U max [V]

maximální hodnota napětí za Tw = 10 period

I max [A]

maximální hodnota proudu za Tw = 10 period

U rms [V]

efektivní hodnota napětí za každou půlperiodu

I rms [A]

efektivní hodnota proudu za každou půlperiodu

Uhar [V]

velikost dané harmonické napětí za Tw = 10 period

Ihar [A]

velikost dané harmonické proudu za Tw = 10 period

THD U

činitel harmonického zkreslení napětí za Tw = 10 period

THD I

činitel harmonického zkreslení proudu za Tw = 10 period

delta P

rozdíl činného výkonu mezi dvěma Tw = 10 period

P

činný výkon za Tw = 10 period

P1

činný výkon první harmonické za Tw = 10 period

Q

jalový výkon za Tw = 10 period

Q1

jalový výkon první harmonické za Tw = 10 period

S

zdánlivý výkon za Tw = 10 period

α

činitel napěťové nesymetrie za Tw = 10 period

PF

skutečný účiník za Tw = 10 period

cos ϕ

účiník první harmonické za Tw = 10 period

Frekv.

frekvence za periodu

delta f

rozdíl frekvence za periodu

Dig. vstupy

vyhodnocování podmínky od externích digitálních signálů

Trigger transientního zapisovače je hranový, proto jsou zaznamenány pouze okamžiky splnění nebo ukončení spouštěcí podmínky (s nastavenou délkou záznamu před a po výskytu těchto událostí a vzorkovací frekvencí). U všech nastavených spouštěcích podmínek s výjimkou digitálních vstupů je naprogramována hystereze. Působení hystereze u spouštěcí podmínky lze popsat následujícím způsobem: a) u podmínky překročení nastavené hodnoty při dosažení nastavené hodnoty spouštěcí podmínky zdola začíná interval jejího splnění a trvá po dobu, dokud se měřená veličina pohybuje v rozsahu nad hodnotou: nastavená velikost spouštěcí podmínky minus hystereze, teprve po podkročení této hodnoty se spouštěcí podmínka považuje opět za nesplněnou. b) u podmínky podkročení nastavené hodnoty

BK-ELCOM


18



při dosažení nastavené hodnoty spouštěcí podmínky shora začíná interval jejího splnění a trvá po dobu, dokud se měřená veličina pohybuje v rozsahu pod hodnotou: nastavená velikost spouštěcí podmínky plus hystereze, teprve po překročení této hodnoty se spouštěcí podmínka považuje opět za nesplněnou. Názorně to ukazují následující obrázky:

x(t) hystereze

interval splnění trigrovací podmínky

x Obr. 4: Interval splnění spouštěcí podmínky při podmínce překročení

x(t)

hystereze

interval splnění trigrovací podmínky

x Obr. 5: Interval splnění spouštěcí podmínky při podmínce podkročení

BK-ELCOM


19



6. Spuštění analyzátoru Analyzátor BK-ELCOM sestává ze základní jednotky ve zvolené hardwarové podobě a z brašny nebo kufříku s příslušenstvím (vodiče, adaptéry, proudové sondy …). Instalaci analyzátoru smí provádět pouze poučená osoba s odpovídající elektrotechnickou kvalifikací s dodržením všech bezpečnostních opatření. Po vyjmutí analyzátoru je nutno připojit síťovou napájecí šňůru do napájecího konektoru analyzátoru. Pro vlastní práci s analyzátorem není nutná ve variantách s dotykovým displejem externí klávesnice – jeho ovládání je možné plnohodnotně provádět přes dotykový displej pomocí aplikace BK-Touch. Při potřebě externí klávesnice či polohového zařízení lze tyto připojit do konektorů USB portů v provedení ENA330, ENA400, ENA440, ENA500.xx nebo do standardních konektorů v ostatních variantách. Je naprosto nepřípustné činit zásahy do vnitřní konfigurace analyzátoru, a to jak po stránce hardwarové, tak i po stránce softwarové. Nedodržení tohoto pravidla má za následek ztrátu záruky poskytované výrobcem. Po zapnutí síťového vypínače se po krátké době objeví pracovní plocha operačního systému (Windows XP). Analyzátor v módu měření se spustí buď automaticky nebo prostřednictvím ikony na pracovní ploše. Analyzátor se dodává s nainstalovaným programem pro vlastní měření a odděleným programem pro analýzu naměřených dat. Software pro měření je vázán na hardware analyzátoru a nelze jej proto použít na jiném personálním počítači. Software pro analýzu naměřených dat lze nainstalovat i na jiný personální počítač.

6.1. Ovládáni analyzátoru Ovládání analyzátoru lze provádět prostřednictvím aplikace BK-Touch. Na analyzátorech vybavených dotykovým displejem (nebo displejem, klávesnicí a myší) běží aplikace BK-Touch paralelně s firmwarem BK-Node přímo na analyzátoru. Analyzátory bez těchto periferií lze ovládat aplikací BK-Touch vzdáleně přes rozhraní ethernet (volitelně sériové rozhraní). Postupy konfigurace, ovládání a zobrazení měřených dat analyzátoru pomocí aplikace BK-Touch jsou podrobně popsány v uživatelském manuálu pro tuto aplikaci. Pro první seznamování s analyzátorem doporučujeme využití demonstrační verze firmwaru, ve které jsou měřené signály simulovány a chování analyzátoru je identické jako při měření reálných signálů. Demonstrační verze firmwaru není vázána na hardware analyzátoru a není potřeba analyzátor připojovat na měřené veličiny.

BK-ELCOM


20



7. Hardwarové podoby analyzátoru sítí BK-ELCOM 7.1. Popis analyzátoru BK-ELCOM v provedení ENA330 Model ENA330 je kompaktní analyzátor kvality elektřiny bez displeje. Přístroj je vybaven čtyřmi napěťovými a proudovými vstupy. Proudy se měří nepřímo použitím klasických proudových kleští s železným jádrem nebo flexibilních Rogowského cívek - AmpFLEX. Jednotka má rozměry 66 x 308 x 257 mm, hmotnost je cca 1,5 kg. Rozměry umožňují snadné uzavření přístroje v rozvaděčích. Pracovní teplota je v rozmezí -15 až +50 stupňů Celsia. Pro snadnou komunikaci s periferními zařízeními je přístroj vybaven rozhraními USB a Ethernet. ENA330 se konfiguruje pomocí externího PC (notebooku). Přístroj lze vybavit volitelným rozsahem paměti pro ukládání naměřených dat. Dle zvoleného ukládacího intervalu lze měřit a ukládat data nepřetržitě až několik měsíců. Vstupní rozsahy napěťových kanálů jsou 65, 110, 250 a 450 V AC, analyzátor měří až do 600V rms. Přepěťová ochrana modulu je 1 kVrms, a izolační pevnost 4.2kV, 50 Hz po dobu 1 minuty. Přesnost modulu je lepší než +/- 0,1 %. Vstupní rozsahy proudových kanálů jsou dány připojením proudových kleští s napěťovým výstupem nebo kleští Ampflex, pro které jsou v analyzátoru zabudovány zesilovače jejich výstupního signálu. Přesnost je lepší než +/- 0,1 % s kleštěmi MN71. Všechny rozsahy jsou přepínatelné softwarově, antialiasing filtr na vstupech má frekvenci řezu 3 kHz, šířka měřeného pásma modulů je od 50 Hz do 2,50 kHz.

Obr. 6: Analyzátor BK-ELCOM v provedení ENA330

BK-ELCOM


21



7.2. Popis analyzátoru BK-ELCOM v provedení ENA400 Stacionární analyzátor ENA400 se skládá z výkonného PC zabudovaného v průmyslové skříni určené pro montáž do 19“ rámu a externí jednotky úpravy signálu BK-SCM-01A. ENA400 je ideálním prostředkem pro trvalou instalaci na rozvodnách. Modul BK-SCM-01A slouží pro úpravu až 16-ti analogových signálů (např. 5 x 3~U) a poskytuje také volitelný počet digitálních vstupů. BK-SCM-01A je určen pro montáž na 35mm DIN lištu. Vstupní rozsahy modulu BK-SCM-01A jsou navrženy pro aplikace měření kvality elektrické energie, kde se nejčastěji zpracovávají výstupní signály z měřících transformátorů napětí (57V a 100V) a z měřících transformátorů proudů (1A a 5A). Měřitelné přetížení pro U a I vstup je 200% jmenovitého rozsahu. Přesnost měření U a I je lepší než +/- 0,1 %. Přepěťová ochrana U modulů je 1 kVrms a izolační pevnost U a I modulů je 4.2kV, 50 Hz po dobu 1 minuty. Modul digitálních vstupů a výstupů umožňuje zpracování diskrétních signálů s úrovní 24V DC. Izolační pevnost digitálních modulů je 1.5kV. Systém není standardně vybaven displejem. Pro konfiguraci lze využít dálkové správy přes počítačovou síť (volitelně bezdrátový Ethernet), modem nebo připojení standardních periférií k servisním rozhraním (monitor, klávesnice, myš).


K analyzátoru ENA400 lze připojit až dva kusy jednotek úpravy signálů a vyhodnocovat tak až 32 signálů. Počet napěťových a proudových vstupů lze namixovat libovolně s dodržením podmínky rozšiřování U a I vstupů po dvojicích (N x 2U, M x 2I). Při monitorování kvality elektřiny tímto jediným přístrojem na několika 3~ soustavách tímto jediným přístrojem se cena za monitoring jedné 3~ soustavy stává velmi zajímavou.

BK-ELCOM


22



7.3. Popis analyzátoru BK-ELCOM v provedení ENA440 Základní systém se skládá z pasivně chlazeného průmyslového PC volitelně bez točivého harddisku a externí jednotky úpravy signálu BK-SCM-01A. ENA440 je společně s BK-SCM-01A určen pro přímou montáž na DIN lištu. ENA440 je ideálním prostředkem pro trvalou instalaci na rozvodnách. Modul BK-SCM-01A slouží pro úpravu až 16-ti analogových signálů (např. 5 x 3~U) a poskytuje také volitelný počet digitálních vstupů. BK-SCM-01A je určen pro montáž na 35mm DIN lištu. Vstupní rozsahy modulu BK-SCM-01A jsou navrženy pro aplikace měření kvality elektrické energie, kde se nejčastěji zpracovávají výstupní signály z měřících transformátorů napětí (57V a 100V) a z měřících transformátorů proudů (1A a 5A). Měřitelné přetížení pro U a I vstup je 200% jmenovitého rozsahu. Přesnost měření U a I je lepší než +/- 0,1 %. Přepěťová ochrana U modulů je 1 kVrms a izolační pevnost U a I modulů je 4.2kV, 50 Hz po dobu 1 minuty. Modul digitálních vstupů a výstupů umožňuje zpracování diskrétních signálů s úrovní 24V DC. Izolační pevnost digitálních modulů je 1.5kV. Systém není standardně vybaven displejem. Pro konfiguraci lze využít dálkové správy přes počítačovou síť (volitelně bezdrátový Ethernet), modem nebo připojení standardních periférií k servisním rozhraním (monitor, klávesnice, myš).


K analyzátoru ENA400 lze připojit jeden kus jednotky úpravy signálů a vyhodnocovat tak až 16 signálů. Počet napěťových a proudových vstupů lze namixovat libovolně s dodržením podmínky rozšiřování U a I vstupů po dvojicích (N x 2U, M x 2I).

BK-ELCOM


23



7.4. Popis analyzátoru BK-ELCOM v provedení ENA450 Model ENA450 se skládá z procesorové jednotky a měřících modulů v kompaktním šasi určeném pro montáž na 35mm DIN lištu. Pro konfiguraci lze využít dálkové správy prostřednictvím Ethernetu nebo GPRS modemu. Důležité vlastnosti: •

3 galvanicky vzájemně oddělené napěťové vstupy

•

3 nepřímé proudové vstupy

•

adaptivní vzorkovací frekvence

•

rozlišení A/D převodníku 24bitů zabezpečuje extrémně vysokou přesnost bez zkreslení v celém vstupním rozsahu

•

galvanicky oddělené digitální vstupy (8x)

•

spotřeba do 10VA

•

malé rozměry (95 x 180 x 90mm)

•

vysoký rozsah pracovních teplot -40 až +70°C

•

z důvodu vysoké spolehlivosti je ENA450 zcela bez točivých částí

•

operační systém VxWorks


BK-ELCOM


24



7.5. Popis analyzátoru BK-ELCOM v provedení ENA500.xx Základní systém je výkonné PC zabudované do přenosné a mechanicky velmi odolné skříně. Uvnitř je zabudováno výkonné PC, jehož rozšiřitelnost je zaručena rozhraními Ethernet, 2x COM a 2x USB. Základní jednotka má rozměry 300 x 300 x 120 mm pro provedení ENA500.11, ENA500.12 a 300 x 300 x 180 mm pro provedení ENA500.22, ENA500.13 a ENA500.50 hmotnost je cca 7,5 kg. Pracovní teplota je v rozmezí -25 až +50 stupňů Celsia. V tomto provedení je možno v jednom přístroji analyzovat až pět třífázových systémů v různých kombinacích: ENA500.11

jeden napěťový a jeden proudový systém (každý o čtyřech měřených kanálech)

ENA500.12

jeden napěťový a dva proudové systémy (každý o čtyřech měřených kanálech)

ENA500.13

jeden napěťový a tři proudové systémy (každý o čtyřech měřených kanálech)

ENA500.14

jeden napěťový a čtyři proudové systémy (každý o třech měřených kanálech + 1x In – celkem 13 proudových vstupů)

ENA500.22

dva napěťové a dva proudové systémy (každý o čtyřech měřených kanálech)

ENA500.50

pět napěťových systémů (každý o třech měřených kanálech)

Vstupní rozsahy napěťových kanálů jsou 65, 110, 250 a 450 V AC, analyzátor měří až do 600V rms. Přepěťová ochrana modulu je 1 kVrms, a izolační pevnost 4.2kV, 50 Hz po dobu 1 minuty. Přesnost modulu je lepší než +/- 0,1 %. Vstupní rozsahy proudových kanálů jsou dány připojením proudových kleští s napěťovým výstupem nebo kleští Ampflex, pro které jsou v analyzátoru zabudovány zesilovače jejich výstupního signálu. Přesnost je lepší než +/- 0,1 % s kleštěmi MN71. Společné vlastnosti pro U a I kanály: rozsahy jsou přepínatelné softwarově, antialiasing filtr na vstupu má frekvenci řezu 3 kHz, šířka měřeného pásma modulu je od 50 Hz do 2,50 kHz. Firmware analyzátoru může být pro tuto hardwarovou platformu řešen jako multisystém - uživatel přepíná mezi analyzovanými třífázovými systémy, přičemž pro každý z nich má k dispozici plnohodnotná grafická rozhraní jako u jednosystémového analyzátoru.

Obr. 10: Analyzátor BK-ELCOM v provedení ENA500.12 a ENA500.13

BK-ELCOM


25



8. Poznámky

BK-ELCOM


26

BK-ELCOM Komplexní systém monitoringu a analýzy kvality elektřiny

Recommend Documents