Budowa analizatora

Z uwagi na szereg wymogów związanych z zapamiętywaniem danych pomiarowych oraz ich analizą, wszystkie mierniki opierają się na wykorzystaniu mikroprocesorów. Złożoność obliczeń, jak też konieczność prowadzenia jednoczesnej akwizycji sygnału oraz obróbki matematycznej i wizualizacji na ekranie powoduje, że często są to złożone konstrukcje wieloprocesorowe, w tym również bazujące na układach DSP.

Sygnały wejściowe dla analizatora muszą nieść informacje o chwilowych wartościach napięcia i prądu w sieci. Dlatego w przypadku sieci 3-fazowej konieczne jest użycie trzech sond dostarczających informacji o napięciu i trzech o prądzie w każdej z gałęzi sieci. Po znormalizowaniu wartości w układach wejściowych sygnały te są doprowadzane do przetworników analogowo-cyfrowych, a następnie do procesora.

Na podstawie docierających próbek wylicza on chwilowe wartości parametrów sieci energetycznej takie jak: wartość skuteczna napięcia i prądu, częstotliwość sieci, moce czynną bierną i pozorną, kąty przesunięcia fazowego, harmoniczne i subharmoniczne oraz często szereg bardziej specjalistycznych parametrów jak współczynnik szczytu, zapotrzebowanie na moc i podobne.

Wyliczone parametry chwilowe, dotyczące pojedynczego okresu napięcia są następnie porównywane z progami granicznymi, uśredniane w określonym czasie, kompresowane a następnie zapisywane w pamięci. Takie zbiory danych można następnie przesłać do komputera stacjonarnego i dokonywać za jego pomocą dalszych analiz i porównań na przykład dotyczących długich okresów. Wybrane parametry są wizualizowane na wbudowanym w przyrząd wyświetlaczu, w postaci wykresów, tabel i podobnych zestawień (np. listy parametrów chwilowych dla każdej fazy napięcia).

Z powyższego ogólnego opisu wynika, że analizator jest przyrządem złożonym, co widać doskonale po zamieszczonych w tabeli 1 cenach sięgających kilkanaście tysięcy złotych. Wynika to nie tylko ze złożoności pomiarowej i komplikacji oprogramowania dokonującego analizy, ale także konieczności zapewnienia bezpieczeństwa pracy miernika i osobie obsługującej, odporności na przeciążenia i zdolności do długotrwałej pracy z baterii, gdyż nie zawsze możliwe jest zasilanie z sieci.

Wejście przyrządu

Rys. 2. Główni odbiorcy analizatorów jakości energii

Na rynku występują dwa typy analizatorów: jednofazowe i trójfazowe. Badaną instalację łączy się z bezpośrednio z zaciskami pomiarowymi napięcia, a pomiar prądu dokonywany jest za pomocą cęgów prądowych. Sieci jednofazowe mogą zawierać dwa przewody lub trzy, a trójfazowe trzy lub cztery przewody. Duża część aparatury realizuje pomiary w tym szerszym zakresie, a więc pozwala na kontrolowanie również tego, co dzieje się w przewodzie neutralnym, dlatego liczba kanałów pomiarowych zwykle jest większa niż wynika to z niezbędnego minimum wynikającego z liczby faz.

Pomiar prądu za pomocą cęgów daje również szerokie możliwości ustalania zakresów pomiarowych w tym również zakresu mocy analizowanych przez aparaturę. Cęgi o różnych średnicach, kształcie, przekładni i maksymalnym prądzie mierzonym dają dużą swobodę pomiarową i powodują, że zakres mierzonych wielkości prądów i mocy jest bardzo szeroki, co widać po danych zamieszczonych w tabeli 1. Deklarowane wartości maksymalne sięgają gigawatów i dziesiątek kiloamper, co wynika tylko i wyłącznie z zakresów pomiarowych i przekładni sond prądowych. Niemniej takie rozwiązanie pomiaru prądu jest niewątpliwie wygodne, gdyż zawsze można zmienić sondę prądową na wersję o innych parametrach.

Trendy

Przeprowadzona przez redakcję ankieta dotycząca zjawisk na rynku analizatorów jakości energii pokazuje, że w ostatnim roku zanotowany został lekki wzrost rynku (rysunek 1). Deklarowana skala wzrostu obrotów charakteryzowała się dużym rozrzutem, dla innej części dostawców rynek ustabilizował się na względnie stałym poziomie, co pozwala przypuszczać, że skala sprzedaży tej grupy aparatury pomiarowej nie jest imponująco duża.

Przy dużej cenie analizatorów, nawet pojedyncze zamówienie jest w stanie w istotny sposób zmienić sumaryczny wynik finansowy. Dla części dostawców aparatury pomiarowej analizatory stanowią jedynie niewielką część większej oferty. Często na skutek powiązania umową dystrybucyjną polski przedstawiciel oferuje je, gdyż są one produkowane przez reprezentowanego producenta zagranicznego. W takim przypadku nie zawsze przyrządy te mogą być dostatecznie promowane, nie muszą stanowić osi oferty, a jedynie uzupełniać ją pod względem kompletności. W takim przypadku sprzedaż na stałym poziomie nie będzie zaskakująca.

Ankietowani dostawcy potwierdzają także, że największymi odbiorcami dla tej grupy aparatury pomiarowej jest sektor energetyczny, przemysłowy i w znacznie mniejszym stopniu telekomunikacja (rysunek 2). Na pozostałych miejscach wymieniane były firmy usługowe świadczące usługi pomiarowe na rynku, a nawet uczelnie techniczne kupujące ten sprzęt do celów badawczych i dydaktycznych. Taki podział z dwoma silnie zaznaczonymi grupami sugeruje, że rynek dopiero rozpoczyna swój rozwój.

Ciekawe okazały się także odpowiedzi na pytanie o to, jaki model analizatora cieszy się największym zainteresowaniem klientów (rys. 3). Wśród udzielonych odpowiedzi zdecydowaną przewagę uzyskały wersje zaawansowane przeznaczone do analizy sieci trójfazowych, co jest zgodne z tym czego potrzebują główni odbiorcy ten aparatury pomiarowej, a więc energetyka i przemysł.

Drugą grupę stanowią urządzenia najtańsze, a więc związane prawdopodobnie z firmami usługowymi wykonującymi pomiary na zlecenie. Dla takich klientów koszt zakupu analizatora wynoszący minimum kilka tysięcy złotych jest zwykle dużym obciążeniem i stąd wynika znaczenie kryterium ceny w zakupach.

Dostawcy analizatorów

Rynek analizatorów energii elektrycznej jest częścią większego segmentu aparatury pomiarowej dla energetyki, dlatego wielu z dostawców oferujących te produkty, to firmy o szerszym i bardziej uniwersalnym profilu. W znakomitej większości są to firmy handlowe zajmujące się importem. Ich oferta jest zwykle ukierunkowana na kompleksową realizację pomiarów w energetyce lub nawet dodatkowo uniwersalną aparaturę pomiarową. Jest to naturalne zjawisko na naszym rynku, który jest zbyt mały, aby importerzy przyrządów pomiarowych byli zainteresowani wąską specjalizacją.

Ofertę produktów importowanych tworzą nie tylko mierniki dalekowschodnie, chociaż podobnie jak w wielu innych grupach aparatury, oferuje je wielu dostawców. Producenci dalekowschodni w naturalny dla siebie sposób działania oferują analizatory o rozbudowanych funkcjach pomiarowych, przyzwoitej jakości i niższej cenie, jaką trzeba zapłacić za wyroby najlepszych marek.

Niemniej specyfika tego produktu, a więc duża złożoność konstrukcji w połączeniu z profesjonalnym zastosowaniem i ogromną wagą finansową tworzonych przez te urządzenia raportów, powodują, że są one profilowane bardziej na mniejszych klientów, jak firmy usługowe. Drugą grupę przyrządów importowanych tworzą markowe analizatory produkowane przez znanych wytwórców jak Fluke, Cauvin Arnoux, Schneider i podobnych. Mierniki te profilowane są na tzw. wyższą półkę, co widać m.in. po cenach.

Poza analizatorami importowanymi na rynku oferowane są wyroby polskich producentów specjalizujących się w pomiarach energetycznych. Produkty te najczęściej wspierają szerszą działalność tych przedsiębiorstw w zakresie pomiarów w przemyśle i są albo specjalizowaną aparaturą ukierunkowaną na pewną grupę zagadnień pomiarowych, jak na przykład rejestracja z bezprzewodową transmisją danych, albo tanią wersją o ograniczonych możliwościach pomiarowych. Z pewnością krajowe analizatory zasługują na uwagę, gdyż dobrze uzupełniają import.