Автор | Сообщение |
---|---|
admin | |
Разработанный в Московском институте энергобезопасности и энергосбережения информационно-измерительный комплекс для определения показателей качества электроэнергии (ПКЭ) необходим при проведении мероприятий, направленных на повышение качества электроэнергии при обследовании как однофазной, так и трехфазной систем электроснабжения (СЭС). При создании аппаратной и программной части комплекса были использованы технические и программные средства компании National Instruments: среда графического программирования LabVIEW и устройство сбора данных USB-6009. Высокая оснащенность бытовых и промышленных потребителей электроэнергии компьютерной и офисной электронной техникой, энергосберегающими лампами привела к значительному возрастанию уровня гармонических составляющих токов в сетях 0,4 кВ. В то же время многие современные электроприемники (оргтехника, телекоммуникационное оборудование, промышленные комплексы) и счетчики электроэнергии достаточно требовательны к ее качеству, регламентируемому ГОСТ 54149–2010 [1]. Искажение синусоидальности и симметрии токов и напряжений приводит к дополнительным потерям мощности в линиях электропередачи, трансформаторах, электрических машинах, а также вносит дополнительные погрешности в показания счетчиков электроэнергии и других измерительных приборов. Современный специалист-энергетик должен иметь представление о причинах искажения сетевого напряжения и тока для разработки мер по преодолению низкого качества электроэнергии. Для этого необходимо иметь возможность детального исследования и наглядного представления процессов изменения сетевого напряжения и тока при действии различных возмущений. При обследовании электрических сетей с целью определения ПКЭ, построения графиков активной, реактивной и полной мощности, проверки приборов и систем учета, подбора фильтрокомпенсирующего оборудования, обнаружения потерь электроэнергии, а также для исследования электрооборудования в переходных режимах применяется огромное количество приборов и измерительных систем специального назначения. На рынке измерительных приборов, в большинстве своем, преобладают зарубежные устройства сбора, анализа и регистрации параметров сети электроснабжения. В качестве примера можно привести анализаторы сети таких фирм как, Fluke, METREL, GOSSEN-METRAWATT. При разработке автоматизированного комплекса (опытный образец) была использована среда графического программирования LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) компании National Instrument (NI), в основе которой лежит метод графического программирования при создании систем моделирования и разработке автоматизированного комплекса измерения и анализа параметров СЭС, общий вид которого показан на рис. 1. Рис. 1. Информационно-измерительная система анализа ПКЭ Рис. 2. Структурная схема информационно-измерительного комплекса Важным достоинством LabVIEW является доступность разработчику функционально идентичной системы программирования для различных ОС, таких как Windows, Linux, MacOS. Например, программа, разработанная под Windows, будет почти без изменений работать на компьютере с Linux. В случае использования ряда специфических особенностей различных ОС может потребоваться некоторая доработка исходного кода. Весь процесс автоматизации измерения и анализа параметров сети электроснабжения можно разделить на три этапа [2]: согласование сигналов, формирование моделей, сохранение и вывод данных (рис. 2). Аппаратная часть комплекса включает:
Устройство согласования обеспечивает подключение токовых цепей с помощью клещей-адаптеров АТА-2504 с разъемным магнитопроводом и датчиком Холла. Клещи-адаптер позволяют выполнять бесконтактное измерение постоянного и переменного тока без разрыва цепи в диапазонах 4, 40 и 200 А. Согласование уровней сетевого напряжения до уровня напряжений на аналоговых входах NI USB-6009 выполнено с помощью трансформаторов напряжения [3]. Устройство сбора данных NI USB-6009 имеет восьмиканальный 14-разрядный АЦП с максимальной частотой дискретизации 48 кГц и входным напряжением ±10 В. ПО комплекса формируется из драйвера устройства системы сбора данных NI USB-6009 (Data Acquisition, DAQ), а также прикладных программ в виде виртуальных приборов (ВП), созданных в программной среде LabVIEW. На ПО информационно-измерительного комплекса анализа ПКЭ получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ и зарегистрировано в Роспатенте [4]. В отличие от текстовых языков, таких как C++, Delphi, Pascal, где программы составляются в виде строк текста, в LabVIEW программы создаются в виде графических блок-диаграмм. Блок-диаграмма программного кода информационно-измерительного комплекса представлена на рис. 3. Основой кода в среде LabVIEW являются графические примитивы в виде пиктограмм, в основе каждой из которых лежит ВП. Связи между ВП являются переменными, через которые происходит передача данных. Рис. 3. Блок-диаграмма измерительной системы в среде LabVIEW
Ниже приведены экранные формы регистрируемых параметров однофазной и трехфазной сети. На рис. 4 представлены зарегистрированные формы напряжения и тока при подключении компактных люминесцентных ламп (вверху) и люминесцентных ламп с дроссельным пускорегулирующим аппаратом (внизу). Одновременно на экранной форме представляется спектральный состав гармоник напряжения и тока, действующее значение напряжения и тока, частота основной гармоники напряжения, активная, реактивная, полная мощность и коэффициент мощности. Нелинейные искажения определяются коэффициентом нелинейных искажений тока и напряжения, а также коэффициентом n-ой гармонической составляющей. Рис. 4. Экранные формы при регистрации основных параметров однофазной сети Рис. 5. Экранные формы при анализе фазовых сдвигов и счетчика энергии Сравнительный анализ степени искажения синусоидальности напряжения и тока оценивается коэффициентом суммарных гармонических искажений, определяемым отношением действующего значения высших гармонических составляющих напряжения (тока) к действующему значению напряжения (тока) основной (1-й) гармоники: Для более детального анализа используется также коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения (тока), равный отношению действующего значения n-ой гармонической составляющей к действующему значению напряжения (тока) основной (1-й) гармоники: ПО комплекса позволяет организовать регистрацию параметров и экспорт данных в MS Excel для составления отчета. На рис. 6 показан экспорт данных из таблицы регистрируемых параметров в MS Excel для дальнейшей обработки результатов. Рис. 6. Регистрация и экспорт данных в MS Exce Таким образом, при создании информационно-измерительной системы решены следующие задачи [3]:
Предоставлена гибкая возможность доработки и изменения программного обеспечения комплекса для вновь возникающих задач исследования, реализации различных алгоритмов обработки сигналов и представления информации. Литература
Источник: http://www.controlengrussia.com/kip-i-avtomatizatsiya-izmerenij/informacionno-izmeritelnyj-kompleks-dlja-analiza-parametrov-kachestva-jelektrojenergii-s-primeneniem-tehnologij-national-instruments/ |
|
Сообщения: 463 |