РАЗРАБОТКА  СИСТЕМЫ  РЕГИСТРАЦИИ  КАЧЕСТВА  ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Муравлев  Вячеслав  Константинович

канд.  физ.-мат.  наук,  зав.кафедрой  приборостроения,  доцент  Карагандинского  государственного  технического  университета,  Республика  Казахстан,  г.  Караганды

Мурзаханова  Самал  Жанатовна

м агистрант  Карагандинского  государственного  технического  университета,  Республика  Казахстан,  г.  Караганды

E-mail: 

DEVELOPMENT  OF  POWER  QUALITY  REGISTRATION  SYSTEM

Muravlev  Vyacheslav

candidate  of  Physical  and  Mathematical  Sciences ,  Head  of  Instrument  Engineering  department,  assistant  professor  of  Karaganda  State  Technical  University,  Republic  of  Kazakhstan,  Karaganda

Murzakhanova  Samal

undergraduate  student  of  Karaganda  State  Technical  University,  Republic  of  Kazakhstan,  Karaganda

АННОТАЦИЯ

Цель  статьи  заключается  в  разработке  наиболее  надежной,  простой  и  удобной  в  использовании  системы  регистрации  качества  элеткроэнергии.  В  разработке  системы  предлагается  использовать  технологию  виртуальных  приборов.  Была  разработана  структурная  схема  системы  и  предложен  вариант  необходимого  технического  средства.  Внедрение  данной  системы  обеспечит  не  только  простой  и  надежный  сбор  и  регистрацию  данных,  но  и  дает  преимущество  использования  интуитивно  понятного  и  мощного  программного  обеспечения  (ПО)  в  сочетании  с  гибко  настраиваемой  модульной  аппаратурой.

ABSTRACT

The  purpose  of  my  article  is  to  develop  the  most  reliable,  simple  and  easy-to-use  power  quality  registration  system.  The  development  of  the  system  is  proposed  to  use  the  technology  of  virtual  instruments.  It  was  developed  structural  diagram  of  the  system  and  offered  the  option  of  the  necessary  technical  means.  Implementation  of  this  system  will  provide  not  only  a  simple  and  reliable  collection  and  recording  of  data,  but  also  gives  you  the  advantage  of  using  an  intuitive  and  powerful  software  in  combination  with  the  flexibility  to  customize  the  modular  equipment.

Ключевые  слова:  система  регистрации;  электрическая  энергия;  качество  электроэнергии;  виртуальные  приборы;  сбор  информации.

Keywords:  registration  system;  electrical  energy;  power  quality;  virtual  instruments;  data  acquisition.

В  любых  производственных  процессах  производится  сбор  и  регистрация  информации.  Существуют  различные  методы  и  средства  сбора  и  регистрации  информации.  Однако,  проблема  обеспечения  высокого  быстродействия,  надежности  и  точности  измерения  всегда  актуальна.  Выбору  программно-аппаратного  обеспечения  так  же  отводится  большая  роль.  За  последние  десятилетия  появились  усовершенствованные  протоколы,  контроллеры  и  технологии,  что  дает  новые  возможности  в  разработке  систем  сбора  информации.  В  данной  статье  предлагается  проводить  сбор  и  регистрацию  информации,  как  качество  электроэнергии. 

Электрическая  энергия  в  нынешнее  время  оценивается  как  товар,  соответственно,  как  товар,  используется  во  всех  сферах  жизнедеятельности  человека,  обладает  совокупностью  специфических  свойств  и  характеристик.  Что  касается  качества  данного  товара,  то  качество  электрической  энергии  —  степень  соответствия  характеристик  электрической  энергии  их  установленным  значениям.  В  свою  очередь,  характеристика  либо  параметр  электрической  энергии  —  величина,  которая  количественно  характеризует  какое-либо  свойство  электрической  энергии  [2].

В  связи  с  вышеуказанными  актуальными  проблемами,  цель  статьи  заключается  в  разработке  наиболее  надежной,  простой  и  удобной  в  использовании,  пригодной  для  работы  в  лаборатории  системы.  Вопрос  импортозамещения  и  финансовой  выгодности  так  же  немаловажен.

При  разработке  данной  системы  учитывались  стандарты,  связанные  с  нормированием  показателей  качества  электроэнергии  [1],  а  также  общие  технические  требования  к  средствам  измерений.  Начиная  с  1  июля  2014  года  в  РФ  сертификация  электрической  энергии  проводиться  на  соответствие  ГОСТ  32144-2013  [1].  Настоящий  стандарт  устанавливает  показатели  качества  электрической  энергии  в  точках  передачи  электрической  энергии  пользователям  электрических  сетей  низкого,  среднего  и  высокого  напряжения  систем  электроснабжения  общего  назначения  переменного  тока  частотой  50  Гц  [1]. 

Разработанная  система  осуществляет  автоматизированный  контроль  качества  электроэнергии,  сбор,  регистрацию  показателей  качества  электроэнергии.  Структурная  схема  системы  сбора  информации  о  качестве  электроэнергии  приведена  ниже.

Рисунок  1.   Структурная  схема  системы  регистрации  и  сбора:  ИП  —  источник  питания,  Д  —  делитель  напряжения,  БСОИ  —  блок  сбора  и  обработки  информации,  ПК  —  персональный  компьютер

В  состав  технических  средств  системы  входят  делитель  напряжения,  блок  сбора  и  обработки  информации  и  персональный  компьютер  (ПК). 

На  вход  делителя  напряжения  на  резисторах  поступает  сигнал  в  виде  напряжения.  Для  уменьшения  значения  входного  (питающего)  напряжения  используют  делитель  напряжения  на  резисторах.  В  нём,  выходное  напряжение  зависит  от  значения  входного  (питающего)  напряжения  и  значения  сопротивления  резисторов.  В  данном  случае  на  вход  делителя  поступает  напряжение  220  В.  Напряжение  уменьшается  до  уровня  (приблизительно  до  уровня  входного  напряжения  АЦП  —  10  В),  необходимого  для  нормальной  работы  блока  сбора  и  обработки  информации. 

В  блоке  сбора  и  обработки  информации  значения  сигналов  преобразуются  в  цифровые  коды  с  помощью  АЦП.  В  данном  устройстве  сигнал  подвергается  оцифровке  с  помощью  встроенного  16-разрядного  АЦП,  а  так  же  дополнительной  обработке  для  последующей  передачи  на  персональный  компьютер.  Результаты  измерений  заносятся  в  энергонезависимую  память.  С  помощью  интерфейса  USB  осуществляется  вывод  результатов  измерений  на  персональный  компьютер.  С  помощью  специального  программного  обеспечения  результаты  в  наглядном  и  удобном  виде  отображаются  на  монитор  компьютера,  где  так  же  можно  следить  за  изменениями  и  отклонениями  от  нормы  показателей  качества  электроэнергии.  персональном  компьютере  информация  регистрируется  и  отображается  на  мониторе  ПК.  С  помощью  программной  среды,  например  как  LabView,  можно  проводить  контроль  и  мониторинг  данных  о  качестве  электроэнергии.  Программа  устроена  так,  что  с  входных  сигналов  она  определяет  основные  виды  показателей  качества  электроэнергии,  а  так  же  отображает  насколько  изменяются  текущие  показатели  от  заданных  норм.  Нормы  показателей,  а  так  же  их  погрешности  учтены  в  соответствии  с  госстандартами  [1].  Кроме  того,  программное  обеспечение  позволит  осуществить  имитационную  модель  виртуального  прибора. 

В  данной  системе  в  качества  блока  сбора  и  обработки  сигнала  предлагается  использовать  мультифункциональное  устройство  сбора  информации  NI  USB  6002.  Рисунок  приведен  ниже.

Рисунок  2.  NI  USB  6002

NI  USB-6002  —  высокоскоростное  USB  устройство  сбора  данных,  имеет  восемь  аналоговых  входных  каналов  с  16  бит  разрешения  и  50  Кс  /  с  частотой  дискретизации,  13  цифровых  линий  ввода  /  вывода,  один  основной  счетчик  и  два  аналоговых  выходных  канала.  Имеет  легкий  механический  корпус  и  USB  питание  от  шины  для  портативности.  Поддерживает  следующие  языки  программирования  —  ANSI  C;  C  #  .NET;  VisualBasic  .NET;  и  NI  LabVIEW,  LabWindows  /  CVI  и  MeasurementStudio  [3].

Таблица  1.

Технические  характеристики  NI  USB-6002

Преимущества  использования  технологии  виртуальных  приборов  (ВП)  при  разработке  системы  очевидны  при  решении  многих  задач  автоматизации  измерений.  Одним  из  важнейших  преимуществ  данной  технологии  является  возможность  синтеза  различных  приборов  с  использованием  LabView  и  модульных  приборов,  что  позволяет  сэкономить  место  и  траты  на  разработку  тестовых  систем. 

В  статье  предложена  система  регистрации  качества  электроэнергии  на  основе  платы  сбора  данных  National  Instruments,  при  помощи  которой  был  произведен  контроль  качества  электроэнергии  на  основе  измерений  основных  показателей  качества  электроэнергии.  Кроме  того,  была  разработана  в  соответствии  с  госстандартами  структурная  схема.  Внедрение  данной  системы  обеспечит  не  только  простой,  надежный  сбор  и  регистрацию  данных,  но  и  дает  преимущество  использования  интуитивно  понятного  программного  обеспечения  (ПО)  в  сочетании  с  гибко  настраиваемой  модульной  аппаратурой.  Программная  составляющая  определяет  функциональность  системы  и  позволяет  настраивать  и  расширять  возможности  системы.  Данная  система  дополняет  ряд  средств  измерений  показателей  качества  электроэнергии,  которые  отличаются  своей  простотой  и  удобностью  в  использовании,  надежности.

В  результате  использования  данной  информационно-измерительной  системы  можно  получить  информацию  об  отклонениях  от  нормы  и  погрешностях  основных  показателей  качества  электроэнергии.  Анализируя  полученные  значения  ПКЭ,  можно  сделать  выводы  в  целом  о  всей  системе  энергоснабжения.  Это,  в  свою  очередь,  поможет  предпринять  правильные  шаги  по  повышению  качества  электроэнергии,  определений  источников  возникновения  и  распространения  помех.

Список  литературы :

1.ГОСТ  32144-2013.  Электрическая  энергия.  Совместимость  технических  средств  электромагнитная.  Контроль  и  мониторинг  качества  электрической  энергии  в  системах  электроснабжения  общего  назначения  [Текст].  Введ.2013-07-01.  М.:  Стандартинформ,  2014.

2.Качество  электрической  энергии  //  Википедия.  —  2014.  —  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://ru.wikipedia.org/?oldid=65068891  (дата  обращения:  26.08.2014).

3.USB  6002  //  Low-Cost  Multifunction  DAQ  for  Basic,  Quality  Measurements.  —  2014.  —  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/ru/nid/212384(дата  обращения:  15.04.2015).