Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2008 №11

Применение приборов с интерфейсом LAN для измерения коэффициента нелинейных искажений в сети питания переменного тока на удаленных объектах

Наркисо Стив


При производстве электроэнергии нужно обеспечивать не только номинальное напряжение и достаточный ток, но и соответствующую форму напряжения. Одним из критических параметров формы сигнала является коэффициент нелинейных искажений, или КНИ. В настоящей статье описывается метод измерения КНИ в сетях питания, который позволяет выполнять дистанционный мониторинг через локальные или глобальные сети.

Обеспечение низкого уровня искажений в сетях электропитания играет важную роль, поскольку слишком большие искажения могут вызвать случайные срабатывания устройств защиты от сверхтока или привести к перегреву и снижению надежности такого оборудования, как конденсаторы, трансформаторы и электродвигатели. Кроме того, гармоники высших порядков могут создавать помехи в коммуникационных системах. В связи с этим измерение КНИ играет важную роль, позволяя проверять, находится ли качество электропитания в допустимых пределах.

Коэффициент нелинейных искажений определяется как отношение среднеквадратического значения всех гармоник (без основной) к уровню основной гармоники. Его можно рассчитать как корень квадратный из суммы квадратов амплитуд некоторого числа гармонических составляющих, поделенный на уровень основной гармоники. Например, если нужно учесть 100 гармоник, КНИ рассчитывается по формуле:

и выражается обычно в процентах.

На практике измерения выполняются на контрольных отводах на электростанциях или непосредственно на линиях питания на территории потребителя. Напряжение питания переменного тока удобно измерять цифровым мультиметром (DMM). Однако до недавнего времени такие приборы не могли измерять КНИ. К тому же определенную сложность вызывал дистанционный мониторинг DMM.

Новое поколение DMM способно оцифровывать сигналы с достаточно широкой полосой, что позволяет рассчитывать КНИ. Некоторые DMM предлагают также возможность дистанционного управления и мониторинга через локальную или глобальную сеть, что позволяет централизованно контролировать отдельные компоненты энергосистемы, расположенные на большой территории.

Такими возможностями обладает усовершенствованный 61/2-разрядный цифровой мультиметр Agilent 34411A. Этот DMM предлагает традиционные, присущие мультиметрам, измерительные функции, включая возможность непосредственного измерения переменного напряжения (среднеквадратического значения), и новый удобный метод отображения амплитудного значения сигнала с одновременным отображением среднеквадратического значения (рис. 1).



Рис. 1. Внешний вид вспомогательного дисплея мультиметра Agilent 34411A

Такая возможность одновременного отображения среднеквадратического и пикового значения позволяет оценить пик-фактор сигнала, то есть отношение пикового значения к среднеквадратическому. Поскольку пик-фактор синусоидального сигнала равен 1,414, более высокое значение может означать наличие искажений типа «выброс», а более низкое — свидетельствовать о наличии искажений типа «отсечка».

Для получения более подробной информации о нелинейных искажениях DMM нужно настроить так, чтобы он выполнял оцифровку сигнала в режиме DCV со скоростью до 50 000 выб/с и точностью 41/2 разряда. А поскольку этот DMM поддерживает протокол LXI (расширение LAN для измерительных приборов), его можно подключать к локальной сети и управлять им с удаленного компьютера.

Поставщики электроэнергии должны обеспечивать форму питающего напряжения, соответствующую местным спецификациям. Для них очень важно иметь надежное средство проверки на соответствие. Удобно также выполнять мониторинг удаленных объектов из одного центрального пункта. Сегодня уже созданы программы дистанционного управления мультиметром 34411A, способные рассчитывать КНИ и отображать сигнал, его частотный спектр и амплитуды отдельных гармоник. Типичный сигнал и его спектр показаны на приведеном далее рис. 2.



Рис. 2. Типичный сигнал и его спектр

IEEE определяет предельные значения искажений напряжения в диапазоне от 1 до 5% в зависимости от точки распределительной сети, в которой выполняются измерения1.

Эти предельные значения применимы в режиме нормальной непрерывной работы. Однако в короткие периоды, например, во время пуска системы или в других нештатных условиях, эти пределы могут временно превышаться. В этом случае программу можно изменить так, чтобы она показывала зависимость искажений от времени.

Интерфейс LAN позволяет выполнять аналогичные измерения в лабораториях или на электростанциях и подстанциях, рассредоточенных на большой территории.

Широкое применение такого подхода позволяет в полной мере реализовать инновационные достоинства сетей и автоматические методы измерений при развертывании и обслуживании расположенных на большой территории электростанций и распределительных систем, а также продемонстрировать гибкость современных приборов с сетевым интерфейсом (LXI). Приборы с сетевым интерфейсом в сочетании со специальным программным обеспечением позволяют создавать мощные средства мониторинга и контроля электропитания, которые не только измеряют напряжение и ток, но и позволяют оценивать форму напряжения.



Рис. 3. Зависимость частотного спектра от времени



1 Стандарт IEEE 519-1992. Рекомендованные методы контроля и требования к уровню нелинейных искажений в системах электропитания. 15 июня 2004 г.К тексту

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Сообщить об ошибке