System monitorowania jakości energii elektrycznej - na przykładzie stacjonarnych analizatorów firmy A-Eberle PQI-D i PQI-DA i oprogramowania WinPQ

Montaż analizatorów na obiekcie zapewnia pełen zakres dostępnych opcji: rack 19", szyna TH35, zatablicowy, naścienny. Praktycznie dowolna dostępna liczba wejść i wyjść cyfrowych, analogowych czy przekaźnikowych, daje możliwość współpracy analizatorów z systemami zabezpieczeń na stacji GPZ lub gwarantuje wystawienie dowolnych sygnałów na listwę telemechaniki.

Koncepcja

Duże możliwości sprzętowe urządzeń PQI-D i PQI-DA oraz łatwość dopasowania ich możliwości do potrzeb aplikacji zapewniają dużą swobodę w przygotowaniu i uruchomieniu systemu pomiarowego. Jest to pochodna współczesnych realiów obiektów przemysłowych, stacji zasilających i stacji GPZ (głównego punktu zasilania) oraz częstego rozproszenia, zarówno obiektów, jak i zasobów systemowych oraz powszechność połączeń TCP/IP w ramach intranetowych sieci korporacyjnych, co narzuca samoistnie rozwiązania w filozofii klient-serwer.

Z kolei konieczność udostępniania wyników pomiarów wielu użytkownikom z zachowaniem poufności danych i zapewnienie współpracy z innymi systemami, narzuca konieczność stosowania w pomiarach jakości energii standardów bazodanowych. Uzupełnieniem rozbudowanych możliwości komunikacyjnych są rozwiązania wykorzystujące połączenia modemowe komutowane, GSM oraz GPRS.

Duży wpływ na funkcjonalność systemu i wiarygodność gromadzonych informacji ma zastosowanie zaawansowanych analizatorów jakości energii elektrycznej PQI-D oraz PQI-DA poprzez spełnianie przez nie standardów norm PN-IEC 61000-30, PN-IEC 61000-4-7, a także PN-IEC 61000-4-15. Pozwala to na wiarygodną weryfikację parametrów dostarczanej JEE zgodnie z wymogami normy PN-EN 50160 w klasie A.

Budowa

System pomiarowy WinPQ składa się z trzech głównych elementów. Pierwszym jest sprzęt pomiarowy, w skład którego wchodzą analizatory jakości energii: PQID - modułowy analizator do tworzenia zarówno wielokanałowych rejestratorów przebiegu zaburzeń jak i pojedynczych punktów pomiarowych i PQI-DA - analizator na szynę DIN pracujący jako pojedynczy punkt pomiarowy oraz system wielopunktowy.

Kolejnym elementem są narzędzia bazodanowe MySQL do obsługi baz danych i oprogramowanie systemowe WinPQ zapewniające pełną funkcjonalność systemu w zakresie gromadzenia i analizy danych pomiarowych oraz raportowania.

Przyrządy pomiarowe PQI-D (A)

Wszystkie analizatory zgodne są z normą PN-EN 61000-4-30 w klasie A. Różnią się jedynie zastosowanymi rozwiązaniami mechanicznymi i możliwościami komunikacyjnymi.

Do najważniejszych cech metrologicznych tych przyrządów należą:

• zgodność z klasą A według PN-EN 61000-4-30,
• 24-bitowy przetwornik A/C z próbkowaniem 10,24 kHz,
• dokładność pomiaru napięć i prądu (do 2×IN) lepsza niż 0,1%,
• pomiar jednoczesny napięć, prądów, mocy, energii w sieci jedno- i trójfazowej (łącznie ok. 3000 parametrów),
• analiza 50 harmonicznych, interharmonicznych, flickera, parametrów pls i pst,
• cykl pomiarowy 20ms, 200ms, 3s, 10 min, 15 min, 2h,
• 100-mikrosekundowy oscyloskop, rejestrator zaburzeń 10ms,
• rejestracja zdarzeń,
• pamięć buforowa danych 48MB i 1,64MB,
• zasilanie 88-264VAC/DC, opcjonalnie 12-72VDC.

Analizatory są wyposażone standardowo w dwa niezależne łącza komunikacyjne magistrali wewnętrznej E-LAN, które pozwalają na prostą rozbudowę łączności między elementami systemu mogącego objąć w sumie do 255 sztuk urządzeń takich jak analizatory, regulatory napięcia, cewki Petersena, przekaźniki ziemnozwarciowe.

Baza danych MySQL

W zestawie instalacyjnym zawarta jest instalacja i licencja na serwer bazy danych MySQL będący głównym narzędziem do gromadzenia, przechowywania archiwizacji i udostępniania wszystkich danych pomiarowych.

Do dyspozycji użytkownika systemu są również narzędzia do importowania danych w systemach Microsoft ODBC. Proponowane rozwiązanie bazodanowe pozwala na obsługę do 8000 analizatorów. Jednak możliwości rzeczywiste zależą od zastosowanego sprzętu komputerowego.

Funkcjonalność systemu

Główną funkcjonalnością Systemu WinPQ jest odciążenie użytkowników od systematycznego przeglądania i analizowania rejestrowanych danych. Po odpowiednim skonfigurowaniu systemu otrzymujemy spore możliwości funkcjonalne. W zakresie pomiarów i rejestracji jest to synchronizacja czasu analizatorów w oparciu o DCF-77 bądź automatyczna GPS, a także automatyczne analizowanie i rejestrowanie zdarzeń przekroczeń parametrów w tym normy PN-EN 50160, PN-EN 610000-2-2 oraz według zadanych limitów.

Dostępne jest też automatyczne rejestrowanie oscylogramów napięć i prądów na skutek przekroczeń przy rozdzielczości czasowej 100μs i automatyczne rejestrowanie 20ms wartości średnich RMS ze skokiem 10ms, a także możliwość wzajemnego sprzętowego synchronizowania rejestratorów oscylograficznych i 10ms RMS.

Komunikacja

W zakresie komunikacji dostępne jest automatyczne przenoszenie danych z pamięci buforowej analizatorów do bazy danych (w sieci intranet), czasowe łączenie z analizatorami przy zastosowaniu łączności modemowej, pobieranie koniecznych danych online i automatyczne obsługa transmisji po sieci E-LAN (wszystkie analizatory są widoczne przez dowolny z nich, co zwiększa niezawodność połączeń komunikacyjnych).

W zakresie analizy danych możliwe jest opracowywanie raportów według przygotowanych szablonów, zgodnie z PN-EN 50160 - własnych, diagnostycznych, graficznych przyspieszających ocenę stanu itp. Do dyspozycji jest ponadto opracowywanie konfigurowalnych wykresów czasowych zmienności poszczególnych parametrów, automatyczne przygotowywanie raportów okresowych: za dzień, tydzień, miesiąc, rok do postaci pliku pdf i automatyczne opracowywanie raportów na okoliczność przekroczeń poszczególnych parametrów.

Są dostępne funkcje filtracji i sortowania tabel zdarzeń oraz możliwość obliczania własnych sygnałów przez formuły matematyczne na sygnałach już istniejących, a także możliwość dynamicznego wyznaczania widma FFT z fragmentów oscylogramów. W zakresie powiadamiania dostępne jest automatyczne wysyłanie raportów jako załączników e-mail, drukowanie raportów na wyznaczonych drukarkach sieciowych oraz automatyczne umieszczanie raportów w wyznaczonych folderach sieciowych.

Generowanie raportu dla URE ze wskaźników dostępności zasilania: SAIDI, SAIFI i MAIFI. W zakresie konfiguracji i nastaw użytkownik może korzystać z możliwości zdalnego konfigurowania parametrów progowych analizy jakości w przypadku zastosowań diagnostycznych, zdalnego wyboru liczby parametrów do rejestracji i podgląd zapełnienia pamięci, a ponadto z możliwość zdalnego konfigurowania parametrów sprzętu pomiarowego.

Radosław Wiśniewski
Astat Sp. z o.o.
www.astat.com.pl