Измеритель параметров сетевого напряжения

СОДЕРЖАНИЕ
Список сокращений и аббревиатур.
ВВЕДЕНИЕ.
ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ.
Общие сведения
Анализ алгоритмов измерения ДЗН.
Способы и алгоритмы измерения мощности
Способы и алгоритмы измерения частоты.
Выводы по 1й главе.
РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЩИХ ЗНАЧЕНИЙ СЕТЕВОГО
НАПРЯЖЕНИЯ.
Общие сведения.
Способ измерения ДЗН методом задержек.
Модификации метода задержек для измерения ДЗН.
Коррекция погрешностей случайного срабатывания блока
сравнения.
Метод коррекции нелинейности АЧХ измерителя ДЗН.
Выводы по 2й главе.
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ И АЛГОРИТМОВ ИЗМЕРЕНИЙ ЧАСТОТЫ СЕТЕВОГО
НАПРЯЖЕНИЯ.
Общие сведения
Способы и алгоритмы, реализующие метод весового усреднения
Описание алгоритма
Весовые функции, используемые для измерения частоты . Алгоритмы с использованием дискретного преобразования
Алгоритмы, реализующие метод задержек
Выводы по 3й главе
РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЯ ПАРАМЕТРОВ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ.
Общие замечания.
Организация аналогового интерфейса вводавывода.
Разработка требований к составу и параметрам технических
средств
Разработка программного обеспечения измерителя ПКЭ
Общие сведения
Программное обеспечение измерителя ПКЭ
Алгоритмы цифровой обработки информации.
Способы цифровой фильтрации.
Выбор заградительных фильтров.
Оценки погрешностей измерений.
Экспериментальные исследования разработанной системы
Выводы по 4й главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список использованной литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А.Сведения о дополнительных источниках
информации по УЕВсайтам.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Листинги программ.
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Сведения о внедрении
схема Список сокращений и аббревиатур схема, выполненная средствами системы программирования
АЦП аналогоцифровой преобразователь
АЧХ амплитудночастотная характеристика
БД блок вычисления длительности цикла
БИХфильтр цифровой фильтр с бесконечной импульсной характеристикой
БПФ быстрое преобразование Фурье
ДЗН действующие значение напряжения
ДН делитель напряжения
ИИС информационноизмерительная система
иит информационноизмерительная техника
КИХфильтр цифровой фильтр с конечной импульсной характеристикой
ПКЭ показатели качества электроэнергии
СИ средства измерений
Сч счетчик
ТН трансформатор напряжения
ТТ трансформатор тока
ФНЧ фильтр нижних частот
ФСБ фазосдвигающий блок
ФЧХ фазочастотная характеристика
ЦАП цифроаналоговый преобразователь
ЦОС цифровая обработка сигналов
эмс электромагнитная совместимость.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время все большее внимание уделяется повышению точности измерения в области электроэнергетики. Это объясняется тем, что электроэнергия с одной стороны сама по себе является товарной продукцией, а значит, должна удовлетворять всем требованиям по качеству на эту продукцию, с другой стороны она является участником технологического процесса проявления других видов товарной продукции, т. е. составляет существенную часть ее стоимости и влияет на качество этой продукции. Все это объясняет важную роль обеспечения требований по метрологии при производстве товара, передаче и использовании электроэнергии. Соответственно, существенное внимание уделяется так же и проблемам электромагнитной совместимости ЭМС электроэнергетического оборудования и технологических процессов с целью обеспечения показателей качества электроэнергии ПКЭ. Отметим, что в соответствии с Федеральным Законом 4ФЗ все расчеты за электроэнергию входят в сферу государственного метрологического контроля и надзора.
Состояние проблемы Определяемая в настоящей работе область исследований обусловливается тем, что в настоящее время все большее внимание уделяется проблемам измерения параметров сетевого напряжения в точках общего присоединения , тем более, что круг потребителей данного товара1 очень широк от физических лиц до крупнейших промышленных предприятий и целых отраслей.
Специфика организации и проведения измерений требует единого системного подхода к рассмотрению всего процесса измерения, учета влияния всех его элементов, участвующих в измерении, начиная с масштабных преобразователей трансформаторов напряжения, тока, делителей напряжения и т. п., восприни
1 В соответствии со статьей 7 Закона Российской Федерации от августа г. утвержден Перечень товаров, подлежащих обязательной сертификации, в который занесена и электрическая энергия. Таким образом, качество как важный параметр торговой продукции стал для электроэнергии определяющим.
мающих измеряемые величины, и заканчивая устройствами обработки и представления информации. В целом, с целью обобщения проблемы создания рассматриваемого класса информационноизмерительных устройств, можно сформулировать как задачу построения СИ, реализующих линейные функционалы вида , ,
лгрг.0,
где ЛГ сигнал на входе измерительной системы, который несет информацию об измеряемой величине некоторая финитная весовая функция ВФ, на интервале измерения О,Г.
Важно подчеркнуть, что поставленная задача связана с нахождением значений некоторых интегралов , так как .интегрирование дает общий метод измерения физических величин, представляет собой абстрактное выражение разнообразнейших способов измерений В. И. Гливенко. Интегрированное представление наилучшим образом соответствует способам описания физических величин А. Лебег. При этом подобная форма функционала, как отображения функции Х в число, наиболее удобна и применяется на практике даже в тех случаях, когда содержит обобщенные ВФ.
При измерениях в электроэнергетике в качестве А могут выступать функции изменения различных величин напряжений, токов, квадратов напряжений, текущей мощности и т. п.
Рассматривая проблему с точки зрения практики, отметим, что, требования к качеству электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения регламентируются целым рядом национальных и международных нормативных документов 36, , , , . Так ГОСТ 9 устанавливает следующие основные показатели качества
1. Установившееся отклонение напряжения.
2. Размах изменения напряжения.
3. Доза фликера.
4. Длительность провала напряжения.
5. Коэффициент искажения синусоидальности.
6. Коэффициент ий гармонической составляющей.
7. Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности.
8. Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности.
9. Импульсное напряжение.
. Коэффициент временного перенапряжения.
. Отклонение частоты.
Обязательной сертификации из параметров подлежат только шесть 1,5, 6, 7, 8, . Однако изза отсутствия доступных для практического и повседневного использования СИ по Временному порядку сертификации электрической энергии в настоящее время сертификация электроэнергии ведется, к сожалению, всего по двум параметрам провалам напряжения и частоте. Такое положение, очевидно, не решает проблем электромагнитной совместимости потребителей электроэнергии ЭЭ как между собой, так и со снабжающей организацией, проблем торговли электроэнергией с зарубежными и внутренними потребителями, а также проблем обоснования юридических претензий по качеству ЭЭ.
В настоящей работе главным образом рассматриваются вопросы измерения следующих основных измеряемых величин действующих значений напряжений токов, а также частоты. Такой выбор сделан исходя из следующих соображений.
Вопервых, проблемы измерения ПКЭ, главным образом, непосредственно связанны с измерениями напряжений. Это вполне согласуется с перечнем измеряемых величин и требований, предъявляемых к средствам измерений ПКЭ согласно ГОСТ.
Вовторых, в связи с принятием пакета законов по реформированию электроэнергетики каждый производитель и потребитель электроэнергии для присоединения к торговой системе сетевого рынка берет на себя определенные договорные обязательства. Одной из составных частей этих обязательств является выполнение требований к информационному обмену технологической информацией с
автоматизированной системой системного оператора. При этом по каждому присоединению в обязательном порядке системному оператору должны передаваться следующие электрические параметры среднеквадратические значения напряжения и тока активной мощности как для каждой фазы, так и суммарные реактивные мощности для каждой фазы .
Втретьих, в рассматриваемый список необходимо включить и такую измеряемую величину, как частота сетевого напряжения важнейший параметр, который характеризует не только качество электроэнергии, но и определяет эффективность функционирования всей электроэнергетической системы страны.
Рассматриваемым вопросам традиционно уделялось большое внимание как специалистами в области ИИТ, так и специалистамиэлектроэнергетиками. Большой вклад в развитие теории и практики построения соответствующих средств измерений внесли коллективы отечественных ученых, руководимые в разное время В. Ф. Бахмутским, В. А. Вениковым, И. М. Вишенчуком, И. В. Жежеленко, Ю. С. Железко, К. Л. Куликовским, В. Н. Малиновским, А. И. Мартяшиным,
А. М. МеликШахназаровым, Б. Я. Швецким, Г. П. Шлыковым, В. М. Шляндиным, Г. А. Штамбергером и др.
Вместе с тем до настоящего времени существует целый ряд задач как теоретического, так и прикладного характера, которые требуют проведения соответствующих исследований и поиска эффективных технических решений по созданию СИ параметров сетевого напряжения.
Основание для проведения работы. Работа выполнена в соответствии с планами проведения и реализации гб и хд НИР Пензенского государственного университета и Пензенского регионального центра высшей школы филиала Российского государственного университета инновационных технологий и предпринимательства ПРЦВШф РГУИТП по заказам ряда промышленных предприятий и организаций РФ.
Актуальность