Аппаратура корпорации LEM

для исследования процессов в энергосетях

Один из основных параметров энергосистем регионов — частота электрического тока. Первичное и вторичное регулирование частоты в энергосистемах — необходимое условие их надежного функционирования. Исследовать процессы,происходящие в теплоэлектроэнергетических системах, когда размерность системы дифференциальных уравнений, описывающих модели оборудования и автоматики энергосистем, велика, можно лишь с помощью натурного эксперимента, так как в настоящее время появляются новые виды энергетического оборудования, совершенствуются способы управления электропередачи и на систему может воздействовать масса случайных факторов.

В энергосистеме Сибири в ноябре 2002 года специалистами СибНИИЭ, ОАО «ЛПУ », ОДУ Сибири, РАО «ЕЭС России » с привлечением специалистов фирмы LEM Elsis и Федерального технического университета Лозанны был осуществлен эксперимент, целью которого было изучение систем первичного регулирования частоты. Для проведения эксперимента были применены две цифровые системы регистрации BEN 5000 международной корпорации LEM (рис.1), которые были установлены на двух электростанциях. В табл.1 выборочно представлены характеристики BEN 5000, BEN 500C, а также системы QwavePremium, предназначенной для решения аналогичных задач.

Для синхронизации измерений при быстрой записи информации на носитель были использованы радиосигналы точного времени. Синхронизация таймера систем была осуществлена средствами GPS (Global Positioning System), что предусмотрено в этих системах. Сбор информации на больших расстояниях производился с помощью модемов. Обязательному осциллографированию подлежали: активная мощность отдельных блоков, суммарная активная мощность электростанции, частота на шинах 500 или 220 кВ. Необходимо отметить, что системы BEN 5000 использовались в аналогичных экспериментах в Бельгии, Польше и широко применялись и применяются во многих странах для оценки энергосетей.

Полученные в результате проведения эксперимента данные дадут возможность выполнить корректировку математических моделей котлотурбинного оборудования, эксплуатируемого в энергосистемах Сибири, и способствовать адекватному воспроизведению длительных электромеханических переходных процессов, сопровождающих возникновение небалансов мощности в объединенной энергосистеме. Проведенный эксперимент имеет важное значение для объединения ЕЭС России с энергосистемами стран Европейского Союза, с одной стороны, и с энергосистемами Китая, Монголии и Кореи, с другой, что обусловлено процессом международной энергетической кооперации.

Корпорация LEM является ведущим мировым разработчиком и производителем электроизмерительных приборов и систем. Компания основана в 1972 году, штаб-квартира находится в Женеве (Швейцария) имеет производственные мощности в Австрии (LEM Norma), Бельгии (LEM Elsis), Англии (LEM Heme), холдинг представлен своими подразделениями на всех континентах и во всех ведущих мировых державах.

Компания LEM имеет достаточно длительную историю и большой опыт деятельности в области приборов и систем. В них реализованы собственные научно-технические разработки, которые защищены патентами. Очень широкий спектр номенклатуры выпускаемой продукции имеет применение во всех областях контроля, диагностики сетей электропитания. Все приборы и системы имеют необходимые международные сертификаты. Кроме того, в настоящее время приборы этой компании сертифицируются в РФ.

Основная задача, решаемая системой BEN 5000,—запись параметров электросети для оценки ее состояния. Для этого предусмотрена как встроенная память (жесткий диск поставляется отдельно), так и выходы для регистрации информации. Возможна регистрация на внешний принтер или встроенный принтер (поставляется отдельно). Предусмотрены порты для подключения модема, ПК. Применением программ обработки зарегистрированного сигнала можно расширить возможности системы для измерения формы, спектра электрических колебаний, фазовых искажений. Частота дискретизации обеспечивает анализ электрических токов с шириной спектра примерно до 5 кГц. Представленные в табл.1 многоканальные системы предназначены для одновременной записи и анализа параметров значительного количества каналов, что позволяет проводить оценку региональных комплексов.

В табл.2 представлены более простые приборы, решающие аналогичные задачи. В этой группе приборов выделяются приборы серии Topas, которые обеспечивают измерение значительного количества характеристик в более широком диапазоне частот (до 5 МГц). На рис.2 изображен внешний вид Topas 1000, а на рис.3 — онлайн-дисплей.

Таблица 1.Характеристики BEN 5000, BEN 500C, QwavePremium (выборочно)

Таблица 2.Системы, устройства для контроля сетей электропитания (выборочно)

Таблица 3.POWER ANALYZER (анализаторы мощности)

Приборы Norma 3000 –5000 и D 6000 являются наиболее многофункциональными приборами, специально предназначенными для исследования процессов в разнообразных энергосетях. Официальное название этой группы — Power Analyzer (анализаторы мощности). В табл.3 представлены основные характеристики, а на рис.4 — внешний вид Norma 5000. Приборы этой группы отличаются информативным графическим дисплеем.

Norma 5000 — на данный момент один из самых совершенных приборов. Основное назначение прибора — измерение мощности и динамический анализ спектральных составляющих тока электросети и измерение всех его параметров.

Основные характеристики:

• Прибор обеспечивает анализ электропитания от 1 до 6 фаз одновременно.
• Без шунтов диапазон измеряемых величин 0,3 –1000 В, 0,03 –10 А, с шунтом — до 1500 А.
• Диапазон частот анализа 0 –10 МГц.
• Базовая точность 0,05% гарантируется без калибровок в течение 2 лет.
• Графический анализ формы электрического колебания.
• Векторный дисплей, обеспечивающий анализ до 6 фаз одновременно.
• Цветной дисплей.
• Интерфейсы RS-232, IEEE 488.2 (1 Mбит/с), Ethernet (10 Mбит/с).
• Память прибора — 0,5 Mбайт.

Особенностью приборов серии Norma является возможность измерения пусковых токов мощных электродвигателей. На рис.5 показано применение прибора D 6000 для этих целей. Возможно измерение мгновенных значений тока на длительности одного периода колебаний 50 Гц. Это обеспечивается значительной частотой дискретизации и полосой частот прибора. Приборы имеют вес порядка 4 кг.

Для оперативной оценки параметров электросети компания LEM разработала облегченный вариант анализатора Analyst 3Q (рис.6), который имеет вес 1,7 кг. Прибор измеряет все необходимые параметры электрического тока трех фаз одновременно — значения напряжения и тока, мощность, события, гармоники, всплески, баланс фаз и частоту. Интерфейс RS-232 обеспечивает взаимосвязь прибора с информационными сетями. Analyst 3Q может выполнять поиск источников возмущений в сети, позволяет идентифицировать и определить количественное отклонение показателей качества электроэнергии и эффективность использования электрического оборудования предприятия.

Михаил Слюсаренко, к.т.н.

Статьи по: ARM PIC AVR MSP430, DSP, RF компоненты, Преобразование и коммутация речевых сигналов, Аналоговая техника, ADC, DAC, PLD, FPGA, MOSFET, IGBT, Дискретные полупрoводниковые приборы. Sensor, Проектирование и технология, LCD, LCM, LED. Оптоэлектроника и ВОЛС, Дистрибуция электронных компонентов, Оборудование и измерительная техника, Пассивные элементы и коммутационные устройства, Системы идентификации и защиты информации, Корпуса, Печатные платы