Регистраторы показателей качества электрической энергии: назначение, виды (обзор), производители, измеряемые величины, типовые характеристики, принцип действия и устройство. Анализ метрологических свойств.

Рис.5 Принцип работы кольца Роговского
Рассмотрим кольцо Роговского имеющего ряд преимуществ перед другими трансформаторами тока.
- Это не замкнутое кольцо. Вторая клемма проходит обратно через центр кольца (обычно пластиковая или резиновая трубка) и подключается рядом с первой клеммой. Это позволяет кольцу быть открытым, гибким, а также позволяет оборачивать его вокруг работающих про-водников, не отключая
- У него воздушный, а не металлический сердечник. У него низкая индуктивность, и он способен определять быстро меняющиеся токи
Благодаря отсутствию железного сердечника, который мог бы насыщаться, кольцо остается очень линейным даже рядом с высокомощными токами как те, что используются в ЛЭП или устройствах с импульсным током.
Правильно расположенное кольцо Роговского с одинаковым расстоянием до обмотки очень хорошо устойчиво к электромагнитным помехам
Не мало важной функцией примененной в данном регистраторе является – Кенсинг-тонский замок это часть встроенной системы защиты от кражи. Это небольшое укреп-ленное металлом отверстие на правой стороне. Оно используется для крепления замка и троса. Устройство фиксируется при помощи стального троса в пластиковой оболочке и обычного или кодового замка. На конце троса находится небольшая петля, что позволяет оборачивать кабель вокруг неподвижных объектов, например, дверцы шкафчика.








2 Анализ метрологических характеристик
Наибольшее практическое значение имеют следующие метрологические характеристики: – измерение мощности нагрузки измерительных трансформаторов напряжения;
– измерение нагрузки измерительных трансформаторов тока
– определение погрешности напряжения и угловой погрешности измерительных трансформаторов напряжения;
– определение токовой и угловой погрешности измерительных трансформаторов тока;
– определение правильности подключения счётчиков электрической энергии
– определение основных и дополнительных погрешностей счётчиков электрической энергии;
– определение погрешности из-за потери (падения) напряжения в линии присоединения счётчика к трансформатору напряжения.
Характеристики Общая информация Дисплей:
Цветной графический трансмиссивный дисплей ¼ VGA 320 x 240 пикселов с дополнительной подсветкой и регулируемой контрастностью; цветное отображение текста и графики

Качество:
Разработан и изготовлен согласно требованиям стандарта DIN ISO 9001

Память:
Карта памяти емкостью 4 МБ; 3,5 МБ для записи результатов измерений

Интерфейс
Интерфейс: разъем RS-232 SUB-D; 115,2 кбод, 8-разрядные данные, контроля четности нет, 1 стоповый разряд, интерфейс RS-232 поддерживает обновление прошивки (9-полюсный кабель-удлинитель)

Частота замеров:
10,24 кГц

Частота сети:
50 Гц или 60 Гц по выбору пользователя, с автоматической синхронизацией

Питание:
Аккумуляторная батарея NiMH и сетевой адаптер (15 - 20 В/0,8 А)

Время работы от батареи:
В обычных условиях > 12 часов без подсветки и > 6 с яркой подсветкой

Размеры:
240 мм x 180 мм x 110 мм

Вес:
1,7 кг с батареей

Условия окружающей среды Диапазон температур нормальной работоспособности:
От -10°C до +50°C

Диапазон температур хранения:
От -20°C до +60°C

Диапазон рабочих температур:
От 0°C до +40°C

Номинальная температура:
23 °C ± 2 °C

Примечание:
Величины указаны согласно европейским стандартам. Для расчета значения параметра в любой точке диапазона рабочих температур следует умножить его на указанный ниже температурный коэффициент.

Температурный коэффициент
± 0,1 % измеренного значения на 1°C отклонения от номинальной температуры

Исходная ошибка:
Относится к номинальной температуре; максимальный дрейф, гарантируемый для периода в два года

Операционная ошибка
Относится к диапазону рабочих температур; максимальный дрейф, гарантируемый для периода в два года

Климатический класс:
C1 (IEC 654-1) для температур от -5 °C до +45 °C, относительной влажности от 5% до 95%, без конденсации

Корпус:
Тип V0 из ударопрочного и стойкого к царапинам термопластика Cycoloy (невоспламеняемый) в резиновом защитном кожухе

Электромагнитная совместимость Излучение:
IEC/EN 61326-1:1997 Класс B

Помехоустойчивость:
IEC/EN 61326-1: 1997

Безопасность Безопасность:
IEC 61010-1 600 В категория III, двойная или усиленная изоляция, степень загрязнения 2

Защита:
IP65; EN60529 (только для основного корпуса, без отсека для элементов питания)


Среднеквадратичные значения измеряются с разрешением 20 мс.

Измерение среднеквадратичного значения напряжения в соединении звездой: Диапазон измерения:
57 В/66 В/110 В/120 В/127 В/220 В/230 В/240 В/260 В/277 В/347 В/380 В/400 В/417 В/480 В переменного тока

Исходная ошибка:
± (0,2% от измеренного значения + 5 разрядов)

Операционная ошибка
± (0,5% от измеренного значения + 10 разрядов)

Разрешение:
0,1 В

Измерение среднеквадратичного значения напряжения в соединении треугольником: Диапазон измерения:
100 В/115 В/190 В/208 В/220 В/380 В/400 В/415 В/450 В/480 В/600 В/660 В/690 В/720 В/830 В переменного тока

Исходная ошибка:
± (0,2% от измеренного значения + 5 разрядов)

Операционная ошибка
± (0,5% от измеренного значения + 10 разрядов)

Разрешение:
0,1 В

Измерение среднеквадратичного значения тока Диапазоны с набором гибких зажимов Flexi-Set I:
15 A/150 A/3000 A среднеквадратичное значение (для синусоиды)

Диапазоны с токовыми зажимами:
1 А/10 А

Разрешение:
0,01 А

Диапазоны
150 А/3000 А и 1 А/10 А

Исходная ошибка:
± (0,5% от измеренного значения + 10 разрядов)

Операционная ошибка
± (1% от измеренного значения + 10 разрядов)

Диапазоны
15 А

Исходная ошибка:
± (0,5% от измеренного значения + 20 разрядов)

Операционная ошибка
± (1% от измеренного значения + 20 разрядов)


Ошибки установки токовых зажимов не учитываются.

При использовании набора гибких зажимов Flexi-Set Ошибка измерения Flexi Set:
± (2% от измеренного значения + 10 разрядов)

С учетом влияния позиции:
± (3% от измеренного значения + 10 разрядов)

CF (типичное):
2,83

Примечание:
При использовании Flexi Set необходимо установить проводник прямо напротив зажима Flexi Set-lock

Измерение мощности (P – активная, S – кажущаяся, Q - реактивная, D – искажающая) Диапазон измерения:
См. данные по измерению среднеквадр. значений напряжения и тока


Ошибки при измерении мощности рассчитываются путем сложения ошибок напряжения и тока


Дополнительная ошибка, вносимая коэффициентом мощности (PF)


Указанная ошибка x (1-[PF])


Максимальный диапазон при напряжении до 830 В (соединение треугольником) и токе до 3000 А составляет 2,490 МВт; возможно умножение показаний на коэффициент трансформации при использовании трансформаторов мощности и тока

Исходная ошибка:
± (7% от измеренного значения + 15 разрядов)

Разрешение:
1 кВт

Операционная ошибка
± (1,5% от измеренного значения + 20 разрядов)


Стандартный диапазон измерения при напряжении 230 В (соединение звездой) и токе150 А составляет 34,50 кВт.

Исходная ошибка:
± (0,7% от измеренного значения + 15 разрядов)

Разрешение:
От 1 до 10 Вт

Операционная ошибка
± (1,5% от измеренного значения + 20 разрядов)


Собственные ошибки датчиков тока не учтены.

Измерение энергии (кВтч, КВАч, кВАРч) Исходная ошибка:
± (0,7 % от измеренного значения + ошибка вариации F* + 15 разрядов)

Разрешение:
От 1 до 10 Вт

Операционная ошибка
± (1,5% от измеренного значения + ошибка вариации F* + разрядов)


*Ошибка вариации частоты

PF (коэффициент мощности) Диапазон:
От 0,000 до 1,000

Разрешение:
0,001

Точность:
±1 % полной шкалы

Измерение частоты Диапазон измерения:
От 46 до 54 Гц и от 56 до 64 Гц

Исходная ошибка:
± (0,2% от измеренного значения + 5 разрядов)

Операционная ошибка
± (0,5% от измеренного значения + 10 разрядов)

Разрешение:
0,01 Гц

Гармоники Диапазон измерения:
До 50-й гармоники (< 50 % от номинального)

Точность Vm, Im, THDV, THDI (суммарные гармонические искажения напряжения и тока):
IEC 61000-4-7:2002 Класс B

Vm ≥ 3% Vn:
± 5% Vm

Vm < 3 % Vном:
±0,15% Vном

Im ≥ 10 % Iном:
± 5% Im

Im ≥ 10 % Iном:
± 0 5% Iном

THDV
для THD < 3% ± 0,15% при Vномдля THD ≥ 3% ± 5% при Vном

THDI
для THD < 10% ± 0,5% при Iномдля THD ≥ 10% ± 5% при Iном

Vном:
Номинальный диапазон по напряжению

Iном:
Номинальный диапазон по току


Vm и Im измеренные значения для гармоники m

Таблица регистрации событий
Определение провалов и выбросов напряжения и случаев исчезновения напряжения с разрешением 10 мс и ошибкой измерения в половину периода синусоидальной волны среднеквадратического значения.

Исходная ошибка:
± (1% от измеренного значения + 10 разрядов)

Операционная ошибка
± (2% от измеренного значения + 10 разрядов)

Разрешение:
0,1 В


  Регистратор энергиии Fluke 1730 — это современные максимально автоматизированные прибор. Для его использования достаточно правильно установить датчики, не перепутав фазы и проверяемые нагрузки, а также убедиться, что запись данных включена.
Данный регистратор энергии Fluke является идеальным инструментом для электриков и технического персонала для изучения параметров электроэнергии и регистрации показателей качества энергии. Подготовка регистратора энергии к работе занимает всего несколько секунд, благодаря гибким токовым зажимам в комплекте поставки и цветному дисплею. Измеритель качества электроэнергии позволяет измерить большую часть электрических параметров, гармоник, а также изменений напряжения.

































Заключение
Регистраторы позволяют составить подробную картину распределения нагрузок в энергосистеме предприятия. Переносные регистраторы имеют более высокую точность и все еще остаются основным профессиональным инструментом мониторинга энергопотребления.
Если рассматривать перспективы развития регистраторов энергии, то в дальнейшем большое применения получат ,контролю параметров тока и расходу энергии, так называемые «умные системы», такие как технология NILM, разработанная специалистами немецкого Института Фраунгофера IMS. NILM использует всего один «умный» электрический счетчик. Данный счетчик способен различать нагрузки по характерным рисункам потребления энергии, показывая потребление каждого прибора, например двигателя, кондиционера и т. д. Благодаря этому будет сокращено число счетчиков, а общая экономия энергии может составить более 15%. Пока технология NILM ориентирована на использование на небольших производствах.






















Список использованной литературы

1. Справочник по энергоснабжению и электрооборудованию промышленных предприятий и общественных зданий. - М.: МЭИ, 2010. - 752 c.

2. Сайт www.fluke.ru

3. Красник, В. В. Вопросы и ответы по рациональной эксплуатации и безопасному обслуживанию электроустановок потребителей / В.В. Красник. - М.: Энергосервис, 2008. - 312 c.
4. Анчарова, Т.В. Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений: Учебник / Т.В. Анчарова, М.А. Рашевская, Е.Д. Стебунова. - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2012. - 416 c.












Анчарова, Т.В. Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений: Учебник: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2012. - 18 c.

Красник, В. В. Вопросы и ответы по рациональной эксплуатации и безопасному обслуживанию электроустановок потребителей / В.В. Красник. - М.: Энергосервис, 2008. - 101 c.

Сайт www.fluke.ru













24



7

8

9

1

6

5



2

4

3



GND

UI:A
1
LF347

3

2

Vin
v(t)

10 nF C1

Vout

10 k R3

A

330 k R1

i(t)