1. механічна міцність
2. Підключення кабелів до приладу
3. корпус приладу
4. Конструювання приладів VHR
5. надійна комунікація
6. Висновок
7. Про компанію VERTESZ ELEKTRONIKA

Угорська компанія VERTESZ Elektronika займається розробкою і виробництвом аналізаторів якості електричної енергії з кінця 80-х років і накопичила великий досвід в проектуванні і виробництві таких приладів. У статті ми хотіли б розповісти про останні розробки компанії в цій області, з якими ми виходимо на російських ринок. У другій її частині ми ділимося досвідом вирішення проблем, що виникають в процесі експлуатації таких приладів на прикладі мережевих підприємств Східної Європи.

Як відомо, деякі вимірювачі параметрів мережі виробництва VERTESZ були внесені до державного реєстру засобів вимірювання РФ в 2010 році. Це - лінійка приладів, починаючи c VHR-11 і заккнчівая VHR-21 + VHR-30). Ці прилади задовольняли необхідним технічним вимогам за вимірюваннями, володіли внутрішньої енергонезалежною пам'яттю, надавали протокол вимірювання в таблиці Microsoft Excel, при цьому виключаючи можливість виправлення результатів. Прилади харчувалися від вимірюваної мережі, дозволяли змінювати час усереднення для технологічних вимірів на підприємстві. Був розроблений спеціальний програмний пакет VHR Konzol для програмування вимірювань, скачування, збереження і аналізу результатів. VHR Konzol в даний час русифікована, причому за участю російських інженерів-енергетиків, що працюють на російських мережевих підприємствах.

Однак, в зв'язку з вступом в силу нового ГОСТ Р 54149-2010, що регулює параметри якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення, перед розробниками нашої компанії постало завдання надання користувачеві не тільки усереднених параметрів за встановлений період, а й інформації про випадкові події в мережі , поряд з наданням статистики за показниками КЕ згідно з новим стандартом.

Чинний вже кілька років в країнах ЄС стандарт EN50160 практично ідентичний новому російському ГОСТ Р 54149-2010, за винятком незначних відмінностей, які закриваються нескладними внесеннями змін до програми обробки результатів вимірювання. В даний час відповідна робота по внесенню змін до програмний пакет VHR Konzol успішно завершена.

Як зразок для протоколу, що видається новими аналізаторами якості електроенергії VHR, був узятий документ, представлений ТОВ «линва», розробником нового російського стандарту. Цей протокол був розроблений в консультаціях з російськими мережевими підприємствами, а також виробниками аналізаторів ПКЕ, і повинен задовольнити всіх учасників ринку електроенергії.

Більш того, необхідно було вирішити питання по конструктивному відповідності нових аналізаторів якості електроенергії російським національним стандартам, в тому числі ГОСТ Р 51317.4.30-2008 і ГОСТ Р 51317.4.7-2008. Зокрема, суттєвим виявився питання синхронізації приладів c системою GPS.

В даний час робота з проектування нових приладів завершена, і найближчим часом ТОВ «Вертеса Петербург» ініціює початок процесу внесення приладів в Державний реєстр засобів вимірювання РФ як аналізаторів якості електроенергії відповідно до ГОСТ Р 54149-2010.

До аналізатора якості електроенергії VHR, відповідним ГОСТ Р 54149-2010, з новітніх виробів VERTESZ в даний час належать такі прилади:

• VHR-22 (вимір напруги);
• VHR-23 (рісунок1) (вимір напруги, струму, потужності).

Мал. 1. Аналізатор якості електроенергії VHR-23

Дані моделі розроблені за принципом автономних вимірювальних станцій, харчуються від вимірюваної мережі і не мають ніяких органів управління на корпусі, за винятком трьох нормально погашених світлодіодів, відповідальних за вірну черговість фаз при підключенні. Такий принцип побудови приладів був прийнятий VERTESZ на замовлення угорських та інших східно-європейських ставків. Даний принцип побудови приладів був схвалений також в консультаціях з російськими мережевими підприємствами. Він дозволяє економити робочий час кваліфікованих працівників мережевого підприємства, дозволяючи їм налаштовувати вимірювання і знімати результати в офісі за допомогою персонального комп'ютера по USB, а в подальшому передавати прилади «на місця» для підключення.

Однак, коли на місці необхідно і запрограмувати вимірювання, і стежити за вимірами в режимі он-лайн, і подивитися статистику по ПКЕ, і представити цю статистику в графічному вигляді для зручності сприйняття, необхідні портативні аналізатори якості електроенергії ,. Заповнюючи цю прогалину, компанія VERTESZ Elektronika доповнила ряд аналізаторів якості ще однією моделлю, VHR-23D (малюнки 2, 3).

Мал. 2. Портативний аналізатор якості електроенергії VHR-23D

Мал. 3. Кейс аналізатора VHR-23D в закритому вигляді

Аналізатор ПКЕ VHR-23D виконаний у вигляді стандартного електромонтажного кейса невеликої ваги і розміру, зручного для транспортування, c високим значенням IP. Корпус відрізняється міцністю. Це переносний прилад, який поєднує в собі аналізатор VHR і персональний комп'ютер cо стандартної операційною системою Windows. Можна використовувати також і миша з клавіатурою, так як прилад має два порти USB. І програмне забезпечення для роботи з приладом, і правила підключення аналогічні використовуваним для приладів VHR-22 і VHR-23. Робота з новим приладом не зажадає спеціального навчання персоналу.

Нижче наведені основні технічні характеристики аналізаторів якості електроенергії VHR останньої розробки:

• час усереднення (1 ... 15 хвилин) задається користувачем;
• 12000 вимірювань в секунду;
• час початку, тривалість і час зупинки вимірювання задається користувачем, можливі початок і закінчення вимірювання при появі і пропажі напруги на вимірюваної точці;
• пам'ять до 64Mбайт зберігає результати вимірювання глибиною від шести тижнів при часу усереднення 1 хвилина і записи всіх ПКЕ, якщо пам'ять стираються старі значення і записуються нові;
• вимірювання струму гнучкими датчиками струму від 50 до 3200А;
• живлення від вимірюваної мережі або від PC по USB, незначне споживання 4 ... 25ВА, для роботи приладу досить наявності хоча б однієї довільної фази;
• вбудована гелева акумуляторна батарея дозволяє зберегти на термін до 30 хвилин результати вимірювання для його коректного завершення;
• похибка 0,1 ... 0,5% в залежності від вимірюваної величини і ПКЕ;
• реєстрація подій як з рівнями залишкового напруги згідно ГОСТ Р 54149-2010, так і з іншими рівнями за вибором користувача, причому як до, так і після заданого події;
• реєстрація форми перехідних процесів напруги і струму по фазах за інтервал, заданий користувачем;
• робота з мережами середнього напруги при використанні вимірювальних трансформаторів, завдання користувачем коефіцієнта трансформації напруги;
• засекречений формат протоколу .vhx і .vad для виключення втручання, вивантаження протоколу в таблицю Microsoft Excel;
• відсутність органів управління на корпусі виключає несанкціоноване або некваліфіковане втручання в роботу;
• маскувальне, ударостійке виконання з IP65 допускає без охорони вуличну установку;
• робочий температурний діапазон -40 ... 60 ° С;
• виконання з кріпильними рейками і спеціальними поясами для кріплення до опори ЛЕП, довільне розташування аналізатора щодо землі;
• бездротове налаштування і зняття результатів по GPRS як опція (GPS- застарілий варіант);
• функція перевірки правильності чергування фаз і узгодження фаз напруги і струму при підключенні аналізатора до мережі за допомогою вбудованих в корпус кольорових світлодіодів, згасаючих на час вимірювань;
• доступні моделі для вимірювання як окремо напруги, так і напруги, струму і потужності;
• вимір незалежно від форми періодичного сигналу;
• програма VHR Konzol російською мовою поставляється разом з аналізатором, переклад здійснювався в консультації з інженерами російських мережевих компаній;
• допоміжна програма графічного відображення результатів аналізу електричної мережі Trend Analizator.
• ізоляція CAT. III @ 230V;
• захист корпусу і вимірювальних кабелів від ультрафіолетового випромінювання;
• електронні ярлик і журнал роботи приладу.

Комплектація:

• аналізатор якості електроенергії VHR;
• кабель для трифазного вимірювання напруги з зажимами типу «крокодил» (4 шт.);
• кабель для трифазного вимірювання струмів з гнучкими датчиками струму (переважно для мережевих підприємств) або з електровимірювальними кліщами;
• кабель USB;
• сумка для транспортування аналізатора і вимірювальних кабелів;
• пояс з карабіном для кріплення до опори ЛЕП;
• диск з програмою VHR Konzol.

Як вже зазначалося вище, компанія VERTESZ Elektronika займається розробкою і виробництвом аналізаторів якості електричної енергії з кінця 80-х років. У 80-ті роки елементна база, доступна для цивільної промисловості, ще не дозволяла конструювати малогабаритні переносні пристрої, які б безперервно, з великою частотою вибірки могли проводити вимірювання електричних величин та зберігати їх протягом тривалого проміжку часу.

В середині 90-х років як в Росії, так і в Європі набув чинності стандарт, який регламентує показники якості електроенергії середньої і низької напруги. Компанія VERTESZ Elektronika виявилася одним з перших виробників, які вийшли на ринок з приладами, що реєструють якість електроенергії, що задовольняє вимогам стандартів. Розробка аналізаторів якості електроенергії нового покоління, а саме сімейства аналізаторів VHR, проводилася в тісній співпраці з мережевими підприємствами. Що і яким чином повинен вимірювати аналізатор, описано у відповідних стандартах.

Грамотним інженерам не складає великих труднощів розробити алгоритм вимірювання показників якості електроенергії та вибрати елементну базу. Набагато складнішим виявляється питання механіки приладу і його приладдя, а також комунікації приладу. Навіть після випуску першої серії аналізаторів рано говорити про повну готовність приладу. Багато проблем спливають вже в процесі експлуатації на підприємствах.

За останні двадцять років VERTESZ накопичив величезний досвід у виробництві приладів масового використання, в тому числі аналізаторів якості електричної енергії. Ми хочемо поділитися тими інженерними проблемами, з якими зіткнулися в процесі експлуатації приладів, і завдяки рішенню яких сучасні аналізатори якості електроенергії VHR повністю відповідають вимогам мережевих компаній.

механічна міцність

Аналізатори якості електричної енергії, як і інші електровимірювальні прилади, можна розділити на кілька груп за умовами експлуатації: лабораторні, промислові для приміщень і промислові для роботи на відкритому повітрі.

За механічним виконання до лабораторних приладів контролю якості електроенергії жорстких вимог немає, тому що ними користуються в «кімнатних» умовах люди з вищою або середньою технічною освітою, дбайливо звертаються з ними.

Промислові ж аналізатори якості електричної енергії повинні зберігати працездатність навіть в екстремальних умовах. Це стосується як температурних умов, так і механічної надійності. Також слід врахувати тип персоналу, який працює з аналізаторами. На типових виробничих підприємствах питаннями якості електричної енергії займається енергетик, тобто людина, яка користується різними приладами, а значить, дбайливо поводиться з ними.

Що стосується мережевих підприємств, то, як правило, з огляду на масовість вимірів установку аналізаторів якості електричної енергії виробляють електрики, які в своїй роботі зазвичай не використовують прилади, які потребують обережного поводження. Мережеві підприємства зобов'язані періодично перевіряти показники якості електроенергії в певних точках мережі. Це означає, що аналізатори часто піддаються транспортуванні. Всі аналізатори якості електроенергії поставляються в спеціальній сумці з ременем для перенесення на плечі. За нашими спостереженнями дуже часто прилади носять, взявшись безпосередньо за кабелі. А значить, кріплення кабелів до приладу повинно бути таким, щоб самі кабелі не входять обривалися і не виривалися з корпусу приладу.

Підключення кабелів до приладу

Аналізатори якості електроенергії VHR випускаються двох видів за способом підключення проводів: безпосередньо до приладу через кабельні сальники і через спеціальні роз'єми.

При підключенні через сальники необхідно забезпечити механічну міцність, щоб кріплення витримувало навантаження при перенесенні приладів. Як би керівництво компанії не вимагало від співробітників коректного поводження з приладами, всі підприємства неминуче зіткнуться з цією проблемою. Компанія VERTESZ пропонує прийняти цю даність і виключити негативні наслідки недбалого поводження з аналізаторами.

При використанні спеціальних роз'ємів ми зіткнулися з низкою інших проблем. Оскільки не завжди є можливість заземлити прилад (наприклад, на опорі), то роз'єм повинен бути з ізоляційного матеріалу. Спочатку ми вибрали зручний роз'єм одного всесвітньо відомого виробника. Однак в процесі експлуатації з'ясувалося, що цей роз'єм не витримує частого підключення, ламається. Виявилося, що цей тип фактично розроблений для установки в лабораторній техніці, де, по-перше, потрібно дбайливе поводження, а по-друге, не так часто підключають і відключають дроти. У супровідній документації ніяких вказівок про умови експлуатації роз'єму не було. Довелося у всіх аналізатори якості електроенергії міняти роз'єм.

Далі був обраний інший виробник. Але і тут зіткнулися з проблемами механічної міцності. Електрики з такою силою крутили роз'єм, що зривали різьблення або просто викручували кабелі з роз'єму. Для запобігання цьому довелося зробити кілька додаткових кріплень.

Але і на цьому проблеми не закінчилися. Через деякий час в приладах, встановлених на опорах на відкритому повітрі, з'явилася волога, що призводило до корозії плат. Після великого числа експериментів виявилося, що навіть при кріпленні приладів таким чином, щоб роз'єми були внизу, через капілярних явищ волога через роз'єми потрапляла всередину аналізатора, незважаючи на ступінь захисту IP65.

При вимірах на відкритому повітрі необхідно використовувати кабелі, стійкі до ультрафіолетового випромінювання. Всі кабелі аналізаторів якості електричної енергії VHR мають колірну відмітку, що відповідає позначенню фаз. Незважаючи на те, що виробники кабелів представили сертифікат про стійкість кольорів навіть при впливі ультрафіолетових променів, з часом кольору змінилися, і маркування стала неоднозначною. Нам необхідно було забезпечити однозначне позначення фаз на кабелі навіть в разі зміні кольорів.

корпус приладу

До корпусів приладів також пред'являються високі вимоги. Не всі точки вимірювання показників якості електроенергії знаходяться в приміщеннях, ряд вимірювань робиться прямо на опорах ЛЕП, тобто ступінь захисту корпусів повинна бути мінімум IP65.

Варто відзначити, що високий ступінь захисту, як правило, забезпечують спеціальні гумові прокладки. Згодом гума старіє, що робить необхідним стеження за її станом. Ряд виробників, за аналогією з виробниками вуличних годин, гарантують водостійкість корпусів аналізаторів якості електроенергії тільки в тому випадку, якщо при кожній розбиранні в корпусі будуть замінені ущільнення. Крім того, і корпус, і кабелі приладу, встановленого на опорі, не повинні руйнуватися під впливом ультрафіолетового випромінювання. Важливо, щоб шильдик з основними даними приладу також був довговічним, з часом не від'єднується від корпусу, інформація залишалася доступною і читається.

Оскільки приладами VHR мережеві підприємства користуються вже понад 10 років, за ці роки ми зіткнулися з різними курйозними випадками. Наприклад, одне мережеве підприємство випадково виявило вважався загубленим прилад VHR, що провисів на опорі більше 2 років. Прилад залишився працездатним, корпус і кабелі були в повному порядку, на табличці вся інформація збереглася. І навіть дані вимірювань були «свіжими», так як на приладі не було виставлено час закінчення вимірювання показників якості електроенергії.

Конструювання приладів VHR

Основним призначенням приладів є організація вимірювань відповідно до діючих стандартів показників якості електроенергії. До них відносяться не тільки новий ГОСТ Р 54149-2010, що стосується якості електричної енергії, а й нормативні документи, що визначають способи вимірювання показників якості електроенергії та класифікацію приладів. Крім правильного вибору елементної бази та написання коректної програми, щоб здійснити вимір напруги і (або) струму, необхідно забезпечити надійність вимірювання і збереження його результатів.

У Першу Черга це відносіться до блоку живлення. Працездатність аналізаторів якості електричної енергії повинна бути забезпечена і в тому випадку, коли поблизу немає розетки для живлення. Це означає, що харчування має бути від вимірюваного сигналу, причому необхідно, щоб апарат навіть при наявності напруги хоча б в одній довільній фазі. Відсутність напруги в одній або двох фазах - досить часте явище в мережі низької напруги.

Використання акумулятора, який в таких ситуаціях забезпечив би аналізатор харчуванням - не найнадійніше рішення, так як з'являється необхідність постійно стежити за станом акумулятора. Більш того, може виникнути ситуація, при якій акумулятор вийде з ладу в процесі вимірювання. Аналізатори якості електроенергії VHR виробництва VERTESZ харчуються від вимірюваної мережі. Причому працездатність зберігається при наявності напруги хоча б в одній довільній фазі.

Всі виміряні значення повинні зберігатися в енергонезалежній пам'яті. В даний час широко поширилося використання карт SD в першу чергу через зручності зчитування інформації. Однак для реєстраторів якості електроенергії, що виконують вимірювання без обслуговуючого персоналу, це рішення ненадійно в першу чергу через контактів карти. Прилади повинні бути вібростійкий, витримувати тряску при їзді по бездоріжжю, а значить, вони повинні містити якомога менше приєднувальних деталей і вузлів, стан які може змінитися через тряски. Відмови в з'єднанні SD карти будуть траплятися тим частіше, чим давніше експлуатується аналізатор.

Як приклад ненадійності подібного роду контактів можна вказати на мобільні телефони, де нерідко трапляється втрата зв'язку через зсув СІМ-карти. Якщо після тижневого виміру з'ясується, що контакту з картою не було, то це призведе не тільки до матеріальних затрат, а й втрати важливої ​​інформації. При використанні карти SD не завжди можна запобігти її втрату або вилучення з приладу некомпетентними особами. VERTESZ завжди прагне до надійності збереження інформації, тому показники якості електроенергії в приладах VHR записується на незалежну пам'ять FLASH.

Про надійність приладів свідчить випадок, коли в однієї з мережевих компаній прилад VHR-22 впав з опори низької напруги. Корпус був пошкоджений, але прилад залишився працездатним.

В показники надійності аналізатора якості електроенергії важливий внесок вносить і формат збереження даних вимірювань. Електроенергія є продуктом, ціна якого може залежати від якості. А значить, можуть виникнути суперечки між споживачем і збутової компанією про якість електричної енергії. У таких ситуаціях проводять претензійні випробування показників якості електроенергії. Вихідні результати повинні бути представлені у формі, яку не можуть змінити ні споживач, ні збутова компанія. Поширені формати doc, xls і т.д. не годяться, тому що їх легко фальсифікувати. Прилади VHR зберігають результати вимірювання в особливому, непублічний, засекреченому форматі. За допомогою спеціальної, що поставляється разом з аналізаторами програми VHR Konzol ці результати можна конвертувати в формат Microsoft Excel.

Невід'ємною частиною забезпечення достовірності вимірювань є правильне підключення приладу до вимірюваної мережі. При цьому необхідно перевірити не тільки механічний контакт, але і узгодження фаз. У разі вимірювання напруги потрібно стежити за чергуванням фаз. У приладах, призначених також для вимірювання струму, слід звернути особливу увагу на узгодження фаз напруги і струму, а також на напрямок струму. Сигналізація ж про помилку підключення повинна бути легко сприймається. Не всі прилади можна забезпечити великою дисплеєм з висвічуванням вимірюваних значень і / або векторної діаграми. Найчастіше аналізатори не мають ніякого дисплея, наприклад, що розміщуються в розподільні шафи або встановлюються на опори. Розробники приладів VHR подбали і про це: всі прилади забезпечені індикацією на світлодіодах, яка інформує про неправильне підключення кабелів напруги і струму, згасаючої на час вимірювання з метою додаткової маскування.

За багато років роботи над аналізаторами ми зіткнулися не тільки з питаннями інженерного виконання самого приладу, але і підключення його до мережі. Якщо в одних випадках було достатньо затискачів «крокодил», то в інших ситуаціях той же самий прилад, тими ж самими кабелями треба було підключити до повітряних проводів з ізоляцією.

Для затискачів «крокодил» найпростіше - це використання роз'ємів типу «банан». Але вирішити питання підключення кабелів з тими ж роз'ємами «банан» до повітряних лініях виявилося непросто. Складність полягала в підключенні до обраних затискачів таким чином, щоб, з одного боку, кріплення було надійним, витримувало різке вимір температури і розгойдування проводів при сильному вітрі, з іншого ж боку - легко монтувалось. Співробітники VERTESZ вирішили цю проблему. Спільно зі співробітниками мережевих підприємств було розроблено спеціальне кріпильний пристрій.

надійна комунікація

На самому початку 2000-х років VERTESZ випускав прилади з портом RS-232. З поширенням стільникового зв'язку з'явилася потреба в комунікації через модем GSM. Перша система, що складається з 400 приладів VHR з комунікацією через GSM, була запущена в 2002 році. І в цьому проекті ми зіткнулися з низкою непередбачених труднощів.

Відмінністю цієї системи від інших подібних бездротових систем контролю якості електроенергії було кількість переданої інформації. Системи з каналами GSM в основному передавали інформацію про стан пристроїв типу «включено / вимкнено», тобто максимум - кілька байт.

Інформація в аналізаторі якості електричної енергії, що накопичилася за тиждень, становила до декількох мегабайт. Передача такої кількості інформації через GSM за мінімальний час і гроші являє собою серйозне завдання для розробників. Не обійшлося без допомоги стільникового оператора, тому що в той час подібних систем в Угорщині ще не було. Тоді стільниковому оператору довелося реалізовувати деякі додаткові рішення для забезпечення надійності зв'язку і підвищення привабливості власних послуг.

Кілька років по тому VERTESZ перейшов на комунікацію через GPRS по замкнутій мережі APN. В даний час з приладами, оснащеними модемом GPRS, можна здійснювати зв'язок через Інтернет. При опрацюванні комунікації через стільникового оператора з'ясувався ряд особливостей зв'язку з цим. Наприклад, даний тип зв'язку розрахований в першу чергу на пристрої, що знаходяться в русі. Тобто якщо СІМ-карта довго перебуває на одному місці, то вона через деякий час буде «забута» оператором. Далі, жоден оператор не гарантує безперервний зв'язок. Для вирішення цих та ряду інших проблем інженерам VERTESZ Elektronika спільно з компанією-розробником модемів GPRS була запропонована спеціальна прошивка модему. Даним модемом оснащуються аналізатори якості електроенергії VERTESZ.

Висновок

VERTESZ Elektronika є одним з провідних підприємств в Європі з виробництва професійних аналізаторів якості електричної енергії. Завдяки багаторічному досвіду розробки і виробництва приладів VERTESZ випускає продукцію, що повністю задовольняє потребам енергетиків по функціоналу, надійності, міцності, ергономічності і т.д. Не випадково всі мережеві підприємства Угорщини користуються виключно приладами VHR. Аналізаторами VHR користуються також енергетики ряду інших країн Європи: Румунії, Словаччини, Чехії та ін.

Отримання технічної інформації, замовлення зразків, поставка - e-mail: [email protected]

Про компанію VERTESZ ELEKTRONIKA

У 1987 році на базі найбільшого в Угорщині підприємства з проектування та будівництва електростанцій «VERTESZ» було створено підрозділ для розробки і виробництва систем автоматики і телемеханіки для задоволення потреб енергетичного комплексу Угорщини. У 1991 році підприємство «VERTESZ» було приватизовано французькою фірмою Schneider Electric для організації заводу електронного обладнання. У 1996 році топ-менеджмент підприємства викупив контрольний пакет акцій заводу і створив ... читати далі