Некоммерческое акционерное общество
Алматинский институт энергетики и связи
Кафедра электроснабжения промышленных предприятий
КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ
Методические указания и задания к выполнению
лабораторной работы для студентов всех
форм обучения специальности 6N0718 – Электроэнергетика
Алматы 2008
СОСТАВИТЕЛЬ: Фадеев В.Б Качество электрической энергии и энергосбережение в электроэнергетике.
Методические указания к выполнению лабораторной работы для студентов всех форм обучения специальности 6N0718 – Электроэнергетика. - Алматы: АИЭС, 2008. – 14 с.
Методические указания содержат сведения по настройке и работе с регистратором качества электрической энергии «Парма РКЗ.01» и компьютерной программой обработки данных с регистратора на ПК «TransData».
Методические указания включают в себя также задание и порядок выполнения работы по снятию показателей качества электрической энергии на стенде, на котором смонтированы шести и двенадцатифазные выпрямительные установки, являющиеся источником высших гармоник тока в сети.
Содержание
|
Общие сведения о регистраторе Парма РКЗ.01................................................ |
4 |
|
Краткое описание работы регистратора............................................................ |
5 |
|
Расположение органов настройки и включения............................................. |
6 |
|
Порядок выполнения работы........................................................................... |
7 |
|
Краткие сведения о работе с программой TransData..................................... |
9 |
|
Вывод графиков на экран................................................................................... |
12 |
|
Задание и оформление результатов работы................................................... |
12 |
|
Контрольные вопросы........................................................................................ |
13 |
|
Литература........................................................................................................... |
13 |
Лабораторная работа «Измерение показателей качества электрической энергии в электрических сетях с помощью регистратора Парма РКЗ.01»
Цель работы: приобретение практических навыков по работе с регистратором показателей качества электрической энергии Парма РКЗ.01 и программой обработки данных с регистратора на ПК TransData.
Работа выполняется на стенде, фотография которого приведена на рисунке 1.
ВА
Рисунок 1 - Стенд лабораторной работы « Работа с анализатором качества электроэнергии «Парма РКЗ.01»
Регистратор качества электрической энергии РКЗ.01 подключен к трехфазной сети, от которой получает питание трансформатор, к вторичным обмоткам которого подключены выпрямительные установки, собранные по шести и двенадцати фазной схеме выпрямления. Выпрямительные устройства являются причиной появления в сети высших гармоник тока, а при достаточно большом сопротивлении системы и высших гармоник напряжения.
Общие сведения о регистраторе Парма РКЗ.01
Внешний вид регистратора приведен на рисунке 2.
Рисунок 2 - Внешний вид регистратора
На лицевой панели регистратора (рисунок 2, а) расположены графический дисплей с подсветкой, пленочная клавиатура и индикатор питания.
В случае не использования клавиатуры в течение 3 минут, автоматически отключается подсветка индикатора (для экономии электроэнергии и увеличения срока службы регистратора).
При нажатии любой кнопки клавиатуры подсветка автоматически включается.
Краткое описание работы регистратора
Блок - схема регистратора приведена на рисунке 3.
Регистратор имеет три независимых гальванически развязанных канала для измерения напряжения.
Рисунок 3 - Блок - схема регистратора
где:
- АЦП - аналогово-цифровой преобразователь;
- ПЛИС - программируемая логическая интегральная схема;
- ЦП - центральный процессор;
- flash- память - энергонезависимая память;
- ЦСП - цифровой сигнальный процессор.
Измерительная информация с датчиков напряжения попадает в АЦП, где преобразуется в цифровой код. Цифровой код, несущий измерительную информацию, передается в ПЛИС.
ПЛИС служит для организации взаимодействия всех частей системы.
Измерительная информация обрабатывается ЦСП, который производит все математические расчеты, в том числе и через преобразование Фурье.
ЦП управляет работой всей системы.
СОМ (разъем RS232) служит для подключения ПК, для проведения автоматизированной поверки.
Расположение органов настройки и включения
Управление работой регистратора осуществляется при помощи органов управления, расположенных на лицевой панели регистратора.
Перемещение по пунктам меню осуществляется кнопками со стрелками:
Enter - подтверждение, ввод, вход во вложенное меню;
ESC - переход на уровень выше, отмена;
F1 - F6 -функциональные.
Для входа в меню следует подвести курсор (мерцающая строка) к соответствующему пункту и нажать Enter (используется также для выбора или ввода). Для выхода в меню верхнего уровня следует нажать Esc (используется также для отмены).
Редактирование текстовой и численной информации осуществляется путем посимвольного подбора, т.е. следует подбирать текущий символ, а затем переходить к следующему. Внешний вид алгоритма для редактирования текстовой или численной информации представлен на рисунке 4.
Рисунок 4 - Алгоритм для редактирования текстовой и численной информации
Для смены значения символа используются кнопки вверх или вниз,
а для перехода к следующему или предыдущему символу – кнопки влево или вправо соответственно. Причем кнопки вверх и вниз меняют значения, так что нажатие "вверх вызывает сначала «О», потом «1», а нажатие вниз вызывает сначала специальные символы, потом заглавные латинские буквы и т.д. После латинской буквы «А» следует русская буква «Я».
Порядок выполнения работы
Перед проведением измерений в сети в регистраторе необходимо выполнить определенные настройки.
Для начала работы необходимо включить автомат ВА и подать питание на прибор. При включении питания регистратор производит идентификацию. На лицевой панели должен загореться индикатор питания, обозначенный надписью «сеть» (рисунок 2, а). После включения регистратора, в течение 60 секунд на дисплее должно появиться изображение, содержащее логотип фирмы-производителя, заводской номер регистратора и версию встроенной программы (рисунок 5, а).
Рисунок 5- Логотип фирмы - производителя регистратора
Регистратор может работать в трех режимах: установки, работы и отчета.
Меню программ для указанных режимов показано на рисунке 6.
Рисунок 6 - Меню программ режимов работы регистратора
Для проведения измерений необходимо выполнить настройку прибора и установить интервал для времени регистрации прибора.
Для этого, необходимо выполнить следующее:
1. В режиме отчета выбрать пункт меню очистка измерений.
После очистки памяти регистратор переходит в режим установки.
2. В режиме установки выбрать пункт меню настройка прибора.
3. После открытия меню настройка прибора (рисунок 7), выбрать в нем пункт интервалы измерения.
Рисунок 7 - Меню настройка прибора
Данное меню (рисунок 8) предназначено для редактирования интервала измерения значений ПКЭ.
Рисунок 8 - Меню установки времени проведения измерений ПКЭ
4. Выбрать интервал 1 и в соответствии с заданием преподавателя отредактировать его, устанавливая начало и конец времени проведения регистрации. При этом следует иметь в виду, что время начала регистрации должно быть больше текущего времени самого регистратора. В противном случае будет выдано сообщение об ошибке: «Просрочено время запуска».
5.Выбрать пункт меню запуск измерений, после чего выбрать пункт пуск. Регистратор переходит в режим работы, и после достижения времени начала регистрации, начнется процесс статистической обработки параметров сети и занесения показаний в память прибора.
Перед началом выполнения измерений необходимо выполнить следующее:
а) нажать на стенде кнопку Пуск; В результате будет подано напряжение на питающий трансформатор;
б) ключом управления КУ-1 подключить к трансформатору выпрямительную установку (ВУ). При установке ключа в положение 6 подключается ВУ по шести фазной схеме выпрямления, а в положении 12 – по двенадцатифазной схеме выпрямления.
После окончания времени измерений с помощью прилагаемого к прибору программного обеспечения TransData выполнить считывание записанных в память регистратора данных в компьютер.
Краткие сведения о работе с программой TransData
Главное окно программы, открытое на закладке Подключение представлено на рисунке 9. Оно состоит из пяти страниц-закладок, из них для нас наибольший интерес представляют две: идентификация и считывание.
Рисунок 9 - Главное окно программы
Закладка Идентификация
Режим идентификации позволяет проверить связь с регистратором.
Чтобы выполнить идентификацию, надо нажать кнопку Идентификация. Если регистратор ответил, и программа распознала его ответ, будет заполнен список идентификационных характеристик (рисунок 10), если нет - оператор получит сообщение об ошибке.
Рисунок 10 - Закладка идентификация
Закладка Считывание
Страница Считывание является основной страницей программы и позволяет оператору выполнять запросы на считывание данных с регистраторов или из дисковых файлов.
Вид окна на этой закладке представлен на рисунке 11.
Рисунок 11 - Закладка Считывание
Чтобы считать данные с регистратора нужно:
1.Выбрать регистратор из выпадающего списка устройств;
2. Отметить интервалы времени, за которые требуются снять показания;
3.Установить начало и конец периода времени, за который
нужна
информация.
Прежде чем вручную выбирать интервалы и устанавливать календарный период, можно перейти на закладку Интервалы и выполнить команду Прочитать
Программа обратится к регистратору, считает с него установленные в нем интервалы регистрации, дату начала регистрации и выведет эти данные в соответствующие графы панели интервалов. Кроме этого, в списке интервалов останутся помеченными только те интервалы, которые заданы в регистраторе, выставится дата и время начала календарного периода, совпадающие с датой и временем начала регистрации, и дата и время окончания календарного периода, на день больше даты начала регистрации. Все эти данные можно корректировать.
После того, как все настройки для считывания введены, надо послать запрос регистратору, для чего нажать кнопку С прибора.
Для каждого запроса создается свое окно, в котором в табличной форме отображается считанная информация. Вид окна представлен на рисунке 12.
Рисунок 12 - Окно считывания данных
Каждое окно считывания показаний с регистратора однозначно идентифицируется адресом регистратора и адресом порта (СОМ или IP). На закладке Напряжение, частота выводятся усредненные за минуту значения напряжений и частоты. При этом f, Гц/20 с - усреднение за первые 20 с, f, Гц/40 с - усреднение за следующие 20 с и f Гц/60 с - усреднение за последние 20 с минуты.
На закладке Коэффициенты выводятся наибольшие значения:
- коэффициента искажения синусоидальности кривой междуфазного (фазного) напряжения;
- коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности;
- коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности;
- коэффициентов гармонических составляющих напряжения.
На закладке Счетчики коэффициентов - количество превышений за минуту коэффициентами установленных для них нормально допустимых и предельно допустимых значений. На закладке Особые события - общее время и наибольшие значения характеристик перенапряжений и провалов по фазам. На закладке Статистика - статистика работы регистратора по каждому временному интервалу. На закладке Уставки - выставленные в регистраторе значения уставок.
Кнопки на верхней панели позволяют управлять ходом процесса считывания и видом окна.
Кнопка Сдвигать - в нажатом состоянии заставляет списки со снятыми показаниями сдвигать к последней считанной строке данных. В отжатом состоянии отдает управление сдвигом оператору.
Кнопка Убрать нули - в нажатом состоянии удаляет из списка все колонки только с нулевыми значениями. В отжатом состоянии выводит весь список.
Кнопка Сохранить - позволяет оператору сохранить считанные данные, либо в файле на диске, либо экспортировать их в MS Excel 97.
Кнопка Пауза - позволяет приостановить/продолжить выполнение процесса считывания. Все действия оператора, связанные с нажатием кнопки фиксируются в журнале событий.
Кнопка Стоп - прекращает процесс считывания. После нажатия на кнопку Стоп возобновление процесса невозможно.
Заголовки колонок также являются кнопками. При нажатии на них оператору выводится окно с графиком значений колонки. В процессе считывания допускается просмотр только одного графика, чтобы, построение графиков не замедляло выполнение самого считывания. При нажатии на заголовки колонок графики автоматически замещаются.
Когда считывание заканчивается, кнопки Сдвигать, Пауза и Стоп переходят в недоступное состояние, а выпадающий список с режимами просмотра графиков делается доступным. Чтобы одновременно просматривать несколько графиков, надо вместо режима Графики замещать установить режим Графики сдвигать.
Вывод графиков на экран
Все графики выводятся в одном окне, которое является дочерним по отношению к окну с табличным представлением результатов считывания и, следовательно, окно графиков никогда не может покинуть границы родительского окна. Одновременно в окно можно выводить любое число графиков. Чтобы построить график какого-нибудь показателя, надо щелкнуть левой кнопкой мышки по заголовку его колонки. После построения графика в заголовок колонки будет добавлен красный шарик, подсказывающий оператору, что график показателя сформирован и выведен на экран. Чтобы удалить график, надо либо вторично щелкнуть мышкой по заголовку колонки, либо щелкнуть правой кнопкой мыши по графику и из всплывающего меню выбрать команду «удалить график», либо просто закрыть окно с графиками.
Кнопки в нижней панели окна и две полосы прокрутки на правой панели управляют внешним видом графиков. Название показателя, для которого построен график, выводится в его заголовке, там же выводятся его максимальные и минимальные значения, математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение на рассматриваемом временном интервале.
Задание и оформление результатов работы
Для заданного преподавателем интервала времени работы выпрямительной установки выполнить:
1. Сопоставление полученных с помощью регистратора показателей качества электрической сети в месте подключения прибора с аналогичными показателями, установленными ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
Результат сравнения оформить в виде таблицы, в одну из колонок которой занести полученные значения ПКЭ, а в других колонках, привести нормальные и предельные значения ПКЭ, обусловленные стандартом.
2. Построить график изменения напряжения сети за установленный интервал времени.
Контрольные вопросы
1.Какие факторы влияют на изменение частоты в электрической сети?
2. Укажите нормативные значения для частоты сети.
3. Кто в энергосистеме отвечает за качество частоты сети?
4. Как влияет изменение частоты сети на работу электрооборудования и саму сеть?
5.Какие меры необходимо применить для нормализации частоты сети?
6. Какие факторы оказывают влияние на отклонение напряжения в узлах электрической сети?
7. Укажите нормативные значения для отклонения напряжения сети.
8. Какие меры применяют для нормализации напряжения в энергосистеме, на промышленных предприятиях, в быту?
9. Как влияет изменение напряжения сети на работу электрооборудования.
10. Какие факторы обуславливают появление в сети токов и напряжений обратной и нулевой последовательности?
11. Укажите нормативные значения для напряжения обратной и нулевой последовательности в узлах электрической сети.
12.Какое влияние оказывают напряжения обратной и нулевой последовательности на работу электрооборудования и саму сеть?
Какие меры применяют для уменьшения в сети напряжений и токов обратной и нулевой последовательности?
13.Какие факторы обусловливают появление в сети токов и напряжений высших гармоник, т.е. токов и напряжений с частотой более 50Гц?
14.Укажите нормативные значения для высших гармоник напряжения сети.
15.Какое влияние оказывают высшие гармоники на работу электрооборудования и сеть?
16.Какие меры применяют для уменьшения в сети влияния высших гармоник?
17. Какие факторы приводят к колебаниям напряжения в узлах электрической сети?
18. Какое влияние оказывают колебания напряжения на производительность работы персонала и работу электрооборудования?
19.Какие меры применяют для уменьшения влияния колебаний напряжения сети на производительность труда и работу бытовой техники и компьютеров?
Литература
1. ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
2. Регистратор показателей качества электрической энергии «Парма РК3.01. Руководство по эксплуатации.
3. Программа TransData. Руководство пользователя.
4. Жежеленко И. В. Показатели качества электроэнергии на промышленных предприятиях. М.: Энергия, 1977.- 127с.
5. Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. М.: Энергия, 1974. - 84с.
6.Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий, М.: Интермет Инжиниринг, 2005.- 672с.
7.Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий, М.: Энергия, 1973.- 584с.