Анализатор качества электроэнергии РМАС770
Подписаться на разделПрибор PMAC770 представляет собой бюджетный анализатор качества электроэнергии, идеально подходящий для организации узла технического учета. В статье подробно описаны его характеристики, устройство и функциональные особенности.
Недавно линейка бюджетных анализаторов качества электроэнергии пополнилась интересной моделью PMAC770 (рис. 1).
Ris.1.png
Рис. 1. Анализатор качества электроэнергии PMAC770
Это компактный многофункциональный измеритель электрических параметров сети щитового (консольного) исполнения, способный выполнять следующие задачи:
- измерение среднеквадратических значений линейных и фазных напряжений (до 65 кВ с трансформаторами напряжения), фазных токов (до 9999 А с трансформаторами тока), тока нейтрали, частоты сети. Измерение, вычисление и запись в память прибора энергетических параметров: полной, активной и реактивной мощности, коэффициента мощности (пофазные и суммарные значения), подсчет активной и реактивной энергии в 4 квадрантах (рис. 2) и в соответствии с 4 тарифами. Фиксация в памяти прибора минимальных и максимальных значений измеряемых величин;
- измерение и расчет параметров качества сети: коэффициентов гармоник напряжения и тока [общего коэффициента (THD), четных (TEHD) и нечетных (TOHD) гармоник, коэффициента n-ной гармоники напряжения и тока, мощности высших гармоник (до 31-й включительно), энергий гармоник (до 13-й включительно)], а также пик-фактора (коэффициента амплитуды) и К-фактора, напряжения и токов прямой и обратной последовательности, отклонений напряжения и частоты;
- запись в память прибора текущих значений с заданным интервалом (для этой функции требуется наличие модуля расширения памяти 64 М).
Ris.2.png
Рис. 2. PMAC770: подсчет активной и реактивной энергии в 4 квадрантах
В базовой комплектации PMAC770 снабжен интерфейсом RS‑485 с поддержкой протокола Modbus RTU, тремя дискретными информационными входами типа wet contact* и двумя релейными выходами. Последние имеют достаточно гибкую настройку и могут управляться как внешней командой (режим Remote – «удаленный»), так и состоянием одного из 27 измеряемых параметров при его выходе за установленные пределы (режим Local – «автономный»).
Жидкокристаллический дисплей по умолчанию отображает среднее значение фазных напряжений и токов, активную потребляемую (генерируемую) мощность и общую потребленную (отданную) активную энергию (в кВт∙ч), а также состояние дискретных входов и релейных выходов (рис. 3). Четыре функциональные кнопки обеспечивают просмотр требуемых параметров и доступ в меню настроек. Стоит отметить интуитивно понятный, дружественный интерфейс прибора, позволяющий начать работу с ним даже без предварительного знакомства с инструкцией.
Ris.3.png
Рис. 3. Величины, отображаемые на дисплее PMAC770 по умолчанию
Собирать информацию и настраивать анализатор можно не только через меню, но и с помощью программы PMAC770 Теsting Sоftwаrе, которая поставляется бесплатно в комплекте с прибором. Программа проста в применении и, несмотря на скромную графику и лаконичное меню, предоставляет всю необходимую информацию об измеряемых величинах и статусе прибора (рис. 4). Однако для полноценной реализации функциональных возможностей PMAC770 рекомендуется использовать его в составе АСКУЭ (SCADA).
Рис. 4. Окна программы PМАС770 Теsting Sоftwаrе
(смотреть рисунок)
На рис. 5 приведен пример такой реализации на базе хорошо известной отечественной SCADA-системы Trace Mode 6 разработки компании AdAstra Research Group. В данном примере задействовано два анализатора качества энергии PMAC770, один из которых измеряет характеристики на выходе силового трансформатора Тр1, второй – на выходе дизель-генераторной установки ДГ1. Во всплывающем окне, появляющемся при наведении курсора на значок трансформатора, можно наблюдать основные параметры сети в реальном времени. Во время работы дизель-генераторной установки аналогичное окно открывается при наведении курсора на значок ДГ1. Дискретные информационные входы РМАС770 используются для регистрации состояния контакторов АС и АГ и контроля напряжения на шинах (красный цвет свидетельствует о присутствии такового).
Ris.5.png
Рис. 5. Монитор реального времени SCADA Trace Mode
Характерной особенностью PMAC770, выгодно отличающей его от основной массы приборов аналогичного класса, является наличие трех дополнительных слотов для подключения модулей расширения, среди которых:
- SW – модуль с 4 дискретными входами по схеме wet contact (источником сигнала является сетевое напряжение);
- SD – модуль с 4 дискретными входами по схеме dry contact (со встроенным источником сигнала);
- R – модуль, обеспечивающий 2 дополнительных релейных выхода;
- C – модуль с коммуникационным портом RS‑485 (протокол Modbus RTU);
- AO – модуль с 2 аналоговыми выходами 4–20 мА, которые задействуются при совместной работе с ПЛК в составе АСУ ТП;
- AI – модуль с 2 аналоговыми входами 4–20 мА, которые могут использоваться для измерения неэлектрических параметров от внешнего аналогового датчика (температура, давление и т.д.);
- EP – модуль с 2 импульсными выходами, которые представляют собой схему с открытым коллектором (требуется внешний источник питания 5–24 В). Импульсы выхода 1 ведут подсчет активной энергии, выхода 2 – реактивной;
- BA – адаптер протокола BACnet;
- 64 M – модуль расширения памяти емкостью 8 Мбайт (64 Мбит).
Допускается одновременная установка трех разных модулей за исключением SW и SD, их может быть два в одном приборе.
Подробнее остановимся на описании работы с модулем памяти 64 М. Он необходим для организации автономного статистического сбора данных по энергопотреблению, значениям фазных, линейных напряжений, частоты сети и коэффициента нелинейных искажений (КНИ) с 5-минутным интервалом.
Архитектура анализатора PMAC770 не позволяет считывать данные модуля памяти непосредственно через RS‑485. Для этого к модулю прилагается специальный USB-адаптер, а также программное обеспечение PMAC770 Memory Software. Для корректной работы программы требуется Microsoft NET Framework 4.0 (инсталляционный пакет входит в комплект с основным ПО).
По завершении установки программы через пункт меню Quick Install Database («быстрая установка базы данных») в корневом каталоге системного диска создается директория 770 Mass_Memory_Database с базой данных модуля памяти, после чего модуль подключается к USB-порту компьютера и посредством меню Add Module добавляется в программу. Папку с данными можно создать на диске компьютера (предварительно скопировав туда содержимое модуля памяти) либо использовать собственно накопитель модуля.
Визуализация данных реализована двумя способами: как таблица (за выбранные сутки) или тренд (за выбранный промежуток времени длительностью более суток) (рис. 6). К несомненному достоинству программы можно отнести возможность конвертации файлов накопленных данных в формат Exсel. Однако при работе с программой следует иметь в виду, что в ней отображаются вторичные величины напряжений и токов. То есть для получения истинного значения измеряемого параметра необходимо умножить соответствующую величину на коэффициент трансформации ТН или ТТ. Впрочем, при дальнейшей компьютерной обработке данных это не представляет особой сложности.
Ris.6.png
Рис. 6. Тренд данных (ток фазы А) РМАС770
Многообразие технических возможностей PMAC770 таково, что, можно сказать, прибор очень достойно смотрится рядом с анализаторами качества электроэнергии более высокого класса. Это подтверждают его основные характеристики, приведенные в таблицах 1 и 2, весьма интересные, особенно если учитывать бюджетность устройства.
Таблица 1. Метрологические характеристики PMAC770
Tabl.1.png
Таблица 2. Сигнальные, коммуникационные и сервисные опции
Tabl.2.png
Строго говоря, PMAC770 не может стать полноценной заменой своих более «тяжелых» конкурентов – собратьев по цеху, поскольку в нем отсутствуют функции, присущие старшему семейству анализаторов качества электроэнергии. К примеру, РМАС770 не в состоянии обеспечить детализацию переходных процессов в сети на уровне осциллограмм. Также он не обеспечивает измерения некоторых специфических параметров, оговариваемых международными и национальными стандартами (фликер, интергармоники, длительность перенапряжений и провалов напряжений). Да и на программном уровне он им уступает. Тем не менее PMAC770 может с успехом использоваться вместо аналогичного более дорогостоящего анализатора для выполнения многих прикладных задач в области электрических измерений. Например, как щитовой прибор PMAC770 имеет ряд преимуществ: у него очень информативный дисплей, простое и понятное меню, а также уже упомянутая возможность аппаратной модернизации. В сочетании с невысокой ценой эти свойства превращают PMAC770 в идеальное решение для организации бюджетного узла технического учета, сбора статистики энергопотребления и регистрации длительных (более 1 с) отклонений параметров сети от нормы. Приборы экспертного уровня более уместны в системах контроля качества сетей с повышенными требованиями: на электростанциях, больших предприятиях, в системах энергоснабжения ответственных электроустановок. Для крупных потребителей перспективным как c технической точки зрения, так и по соображениям оптимизации расходов на АСКУЭ является комбинированное использование обоих типов приборов. При таком подходе «старшие» анализаторы устанавливаются на вводах трансформаторных подстанций предприятия и обеспечивают общий коммерческий учет и детальный контроль за качеством сетевого напряжения, а групповые щиты (сборки) оборудуются измерителями PMAC770, отвечающими за локальных потребителей. Наличие общего протокола обмена данными (Modbus RTU) с интерфейсом RS‑485 значительно упрощает задачу объединения приборов в одноранговую информационную сеть.
____________________________________
*Wet contact, dry contact. Термины, фигурирующие в статье в английском варианте и дословно переводящиеся как «мокрый контакт» и «сухой контакт» соответственно, означают реле с внешним источником питания (wet contact) и реле без внешнего источника питания (dry contact).
Недавно линейка бюджетных анализаторов качества электроэнергии пополнилась интересной моделью PMAC770 (рис. 1).
Ris.1.png
Рис. 1. Анализатор качества электроэнергии PMAC770
Это компактный многофункциональный измеритель электрических параметров сети щитового (консольного) исполнения, способный выполнять следующие задачи:
- измерение среднеквадратических значений линейных и фазных напряжений (до 65 кВ с трансформаторами напряжения), фазных токов (до 9999 А с трансформаторами тока), тока нейтрали, частоты сети. Измерение, вычисление и запись в память прибора энергетических параметров: полной, активной и реактивной мощности, коэффициента мощности (пофазные и суммарные значения), подсчет активной и реактивной энергии в 4 квадрантах (рис. 2) и в соответствии с 4 тарифами. Фиксация в памяти прибора минимальных и максимальных значений измеряемых величин;
- измерение и расчет параметров качества сети: коэффициентов гармоник напряжения и тока [общего коэффициента (THD), четных (TEHD) и нечетных (TOHD) гармоник, коэффициента n-ной гармоники напряжения и тока, мощности высших гармоник (до 31-й включительно), энергий гармоник (до 13-й включительно)], а также пик-фактора (коэффициента амплитуды) и К-фактора, напряжения и токов прямой и обратной последовательности, отклонений напряжения и частоты;
- запись в память прибора текущих значений с заданным интервалом (для этой функции требуется наличие модуля расширения памяти 64 М).
Ris.2.png
Рис. 2. PMAC770: подсчет активной и реактивной энергии в 4 квадрантах
В базовой комплектации PMAC770 снабжен интерфейсом RS‑485 с поддержкой протокола Modbus RTU, тремя дискретными информационными входами типа wet contact* и двумя релейными выходами. Последние имеют достаточно гибкую настройку и могут управляться как внешней командой (режим Remote – «удаленный»), так и состоянием одного из 27 измеряемых параметров при его выходе за установленные пределы (режим Local – «автономный»).
Жидкокристаллический дисплей по умолчанию отображает среднее значение фазных напряжений и токов, активную потребляемую (генерируемую) мощность и общую потребленную (отданную) активную энергию (в кВт∙ч), а также состояние дискретных входов и релейных выходов (рис. 3). Четыре функциональные кнопки обеспечивают просмотр требуемых параметров и доступ в меню настроек. Стоит отметить интуитивно понятный, дружественный интерфейс прибора, позволяющий начать работу с ним даже без предварительного знакомства с инструкцией.
Ris.3.png
Рис. 3. Величины, отображаемые на дисплее PMAC770 по умолчанию
Собирать информацию и настраивать анализатор можно не только через меню, но и с помощью программы PMAC770 Теsting Sоftwаrе, которая поставляется бесплатно в комплекте с прибором. Программа проста в применении и, несмотря на скромную графику и лаконичное меню, предоставляет всю необходимую информацию об измеряемых величинах и статусе прибора (рис. 4). Однако для полноценной реализации функциональных возможностей PMAC770 рекомендуется использовать его в составе АСКУЭ (SCADA).
Рис. 4. Окна программы PМАС770 Теsting Sоftwаrе
(смотреть рисунок)
На рис. 5 приведен пример такой реализации на базе хорошо известной отечественной SCADA-системы Trace Mode 6 разработки компании AdAstra Research Group. В данном примере задействовано два анализатора качества энергии PMAC770, один из которых измеряет характеристики на выходе силового трансформатора Тр1, второй – на выходе дизель-генераторной установки ДГ1. Во всплывающем окне, появляющемся при наведении курсора на значок трансформатора, можно наблюдать основные параметры сети в реальном времени. Во время работы дизель-генераторной установки аналогичное окно открывается при наведении курсора на значок ДГ1. Дискретные информационные входы РМАС770 используются для регистрации состояния контакторов АС и АГ и контроля напряжения на шинах (красный цвет свидетельствует о присутствии такового).
Ris.5.png
Рис. 5. Монитор реального времени SCADA Trace Mode
Характерной особенностью PMAC770, выгодно отличающей его от основной массы приборов аналогичного класса, является наличие трех дополнительных слотов для подключения модулей расширения, среди которых:
- SW – модуль с 4 дискретными входами по схеме wet contact (источником сигнала является сетевое напряжение);
- SD – модуль с 4 дискретными входами по схеме dry contact (со встроенным источником сигнала);
- R – модуль, обеспечивающий 2 дополнительных релейных выхода;
- C – модуль с коммуникационным портом RS‑485 (протокол Modbus RTU);
- AO – модуль с 2 аналоговыми выходами 4–20 мА, которые задействуются при совместной работе с ПЛК в составе АСУ ТП;
- AI – модуль с 2 аналоговыми входами 4–20 мА, которые могут использоваться для измерения неэлектрических параметров от внешнего аналогового датчика (температура, давление и т.д.);
- EP – модуль с 2 импульсными выходами, которые представляют собой схему с открытым коллектором (требуется внешний источник питания 5–24 В). Импульсы выхода 1 ведут подсчет активной энергии, выхода 2 – реактивной;
- BA – адаптер протокола BACnet;
- 64 M – модуль расширения памяти емкостью 8 Мбайт (64 Мбит).
Допускается одновременная установка трех разных модулей за исключением SW и SD, их может быть два в одном приборе.
Подробнее остановимся на описании работы с модулем памяти 64 М. Он необходим для организации автономного статистического сбора данных по энергопотреблению, значениям фазных, линейных напряжений, частоты сети и коэффициента нелинейных искажений (КНИ) с 5-минутным интервалом.
Архитектура анализатора PMAC770 не позволяет считывать данные модуля памяти непосредственно через RS‑485. Для этого к модулю прилагается специальный USB-адаптер, а также программное обеспечение PMAC770 Memory Software. Для корректной работы программы требуется Microsoft NET Framework 4.0 (инсталляционный пакет входит в комплект с основным ПО).
По завершении установки программы через пункт меню Quick Install Database («быстрая установка базы данных») в корневом каталоге системного диска создается директория 770 Mass_Memory_Database с базой данных модуля памяти, после чего модуль подключается к USB-порту компьютера и посредством меню Add Module добавляется в программу. Папку с данными можно создать на диске компьютера (предварительно скопировав туда содержимое модуля памяти) либо использовать собственно накопитель модуля.
Визуализация данных реализована двумя способами: как таблица (за выбранные сутки) или тренд (за выбранный промежуток времени длительностью более суток) (рис. 6). К несомненному достоинству программы можно отнести возможность конвертации файлов накопленных данных в формат Exсel. Однако при работе с программой следует иметь в виду, что в ней отображаются вторичные величины напряжений и токов. То есть для получения истинного значения измеряемого параметра необходимо умножить соответствующую величину на коэффициент трансформации ТН или ТТ. Впрочем, при дальнейшей компьютерной обработке данных это не представляет особой сложности.
Ris.6.png
Рис. 6. Тренд данных (ток фазы А) РМАС770
Многообразие технических возможностей PMAC770 таково, что, можно сказать, прибор очень достойно смотрится рядом с анализаторами качества электроэнергии более высокого класса. Это подтверждают его основные характеристики, приведенные в таблицах 1 и 2, весьма интересные, особенно если учитывать бюджетность устройства.
Таблица 1. Метрологические характеристики PMAC770
Tabl.1.png
Таблица 2. Сигнальные, коммуникационные и сервисные опции
Tabl.2.png
Строго говоря, PMAC770 не может стать полноценной заменой своих более «тяжелых» конкурентов – собратьев по цеху, поскольку в нем отсутствуют функции, присущие старшему семейству анализаторов качества электроэнергии. К примеру, РМАС770 не в состоянии обеспечить детализацию переходных процессов в сети на уровне осциллограмм. Также он не обеспечивает измерения некоторых специфических параметров, оговариваемых международными и национальными стандартами (фликер, интергармоники, длительность перенапряжений и провалов напряжений). Да и на программном уровне он им уступает. Тем не менее PMAC770 может с успехом использоваться вместо аналогичного более дорогостоящего анализатора для выполнения многих прикладных задач в области электрических измерений. Например, как щитовой прибор PMAC770 имеет ряд преимуществ: у него очень информативный дисплей, простое и понятное меню, а также уже упомянутая возможность аппаратной модернизации. В сочетании с невысокой ценой эти свойства превращают PMAC770 в идеальное решение для организации бюджетного узла технического учета, сбора статистики энергопотребления и регистрации длительных (более 1 с) отклонений параметров сети от нормы. Приборы экспертного уровня более уместны в системах контроля качества сетей с повышенными требованиями: на электростанциях, больших предприятиях, в системах энергоснабжения ответственных электроустановок. Для крупных потребителей перспективным как c технической точки зрения, так и по соображениям оптимизации расходов на АСКУЭ является комбинированное использование обоих типов приборов. При таком подходе «старшие» анализаторы устанавливаются на вводах трансформаторных подстанций предприятия и обеспечивают общий коммерческий учет и детальный контроль за качеством сетевого напряжения, а групповые щиты (сборки) оборудуются измерителями PMAC770, отвечающими за локальных потребителей. Наличие общего протокола обмена данными (Modbus RTU) с интерфейсом RS‑485 значительно упрощает задачу объединения приборов в одноранговую информационную сеть.
____________________________________
*Wet contact, dry contact. Термины, фигурирующие в статье в английском варианте и дословно переводящиеся как «мокрый контакт» и «сухой контакт» соответственно, означают реле с внешним источником питания (wet contact) и реле без внешнего источника питания (dry contact).
| Разместил: | Энергометрика |
| Источник: | Собственная информация |
| Учетная запись: | Энергометрика |
| Дата: | 02.09.19 |
Ещё статьи
|
|
