Турция увеличила импорт природного газа в январе 2024 году
30.03.2024
Внедряя в производство новейшие технологии и современные технические решения, научно-производственное предприятие «Динамика» разработало и выпускает трехфазный высокоточный вольтамперфазометр РЕТОМЕТР-М2.
В новом приборе учтены все особенности проведения измерений в энергетике. При разработке вольтамперфазометра РЕТОМЕТР-М2 специалисты НПП «Динамика» проанализировали опыт эксплуатации ранее выпускавшегося прибора РЕТОМЕТР. При этом выяснился любопытный факт: многие релейщики до сих пор предпочитают работать с вольтамперфазометрами (ВАФ) предыдущих поколений, хотя имеют в арсенале современные микропроцессорные измерительные приборы с более высокой точностью и чувствительностью. Возможно, они не доверяют полученной информации. Попробуем разобраться в этом вопросе.
Приборы типа ВАФ предназначены для получения достоверной информации о параметрах электроэнергии, их основная задача – «правильно» измерить напряжение, ток, фазовый угол и частоту. Что значит «правильно»? Многие производители в выпускаемых приборах для измерения значений напряжения и тока применяют метод прямой дискретизации (так называемый RMS), который позволяет повысить точность и увеличить скорость измерения переменного тока для сигналов, лежащих в пределах полосы пропускания. А вот с измерением угла сдвига фазы, основной функцией ВАФ, все не так однозначно.
Релейщики используют ВАФ для определения порядка следования фаз и снятия векторных диаграмм. Эти данные необходимы для проверки правильности выполнения схем:
• дифференциальных токовых защит (измерение векторов тока);
• дистанционных защит, счетчиков электроэнергии, ваттметров и др. (измерение векторов фазных токов и напряжений);
• реле мощности в токовых направленных защитах нулевой последовательности (измерение векторов тока 3I0 и напряжения 3U0);
• автоматических систем синхронизации, регуляторов напряжения и т. д. (измерение векторов напряжений).
Ранее для этих целей использовались фазометры Д578 и ВАФ-85М. Сегодня релейщики по‑прежнему доверяют информации, полученной с помощью этих фазометров. Одна из причин в том, что эти приборы выполнены по принципу электродинамического логометра и предназначены для определения угла сдвига фаз между основными гармоническими составляющими тока и напряжения в однофазных цепях переменного тока частоты 50 Гц. Многие современные приборы типа ВАФ, в том числе и РЕТОМЕТР, измеряют фазовый угол в широкой полосе частот. На наш взгляд, этот факт и может расцениваться специалистами как самый большой «минус» этих приборов. Но так ли это?
В энергетике принято считать, что форма сигналов тока и напряжения – синусоидальная, поэтому при использовании любого метода измерения угла результат должен быть один и тот же, но на практике это не совсем так. Наличие высших гармоник может достаточно сильно исказить форму сигнала, что влияет на величину фазового угла. Разница между исходным сигналом и сигналом основной частоты может быть достаточно существенна. Например, наличие третьей гармоники, которая составляет 10 процентов от величины основного сигнала и сдвинута относительно него на 120 градусов, дает смещение точки перехода через ноль более чем на 5 градусов (см. рис. 1), при этом вектора всех трех фаз смещаются в одну сторону. Таким образом, векторная диаграмма, которая снимается по исходному сигналу, оказывается недостоверной: во‑первых, она сдвинута относительно основной частоты, а во‑вторых, углы между векторами не равны 120 градусам. Кроме того, когда уровень высших гармоник сопоставим или преобладает над уровнем основного сигнала, измерение угла становится невозможным – слишком много переходов через ноль.
Для примера рассмотрим тяговую подстанцию железной дороги, где электропоезд является основным, а часто и единственным потребителем электроэнергии. Попытка снять векторную диаграмму при его движении обычно обречена на провал из‑за огромной несимметрии нагрузки и наличия высших гармоник в тяговом токе и в устройствах компенсации реактивной мощности. Количество переходов сигнала через ноль резко возрастает, а его полупериоды имеют разную длительность.
На генерирующих предприятиях также существуют определенные проблемы при снятии векторных диаграмм на трансформаторах собственных нужд, где из‑за сильного влияния несимметрии тока в силовых трансформаторах третья гармоника может быть достаточно большой.
Специалистами НПП «Динамика» был учтен этот факт при разработке нового прибора РЕТОМЕТР-М2, в котором изменилась концепция работы фазометра, – теперь он работает только на частоте 50 Гц и измеряет угол сдвига фаз между основными гармоническими составляющими тока и напряжения. В аппаратной части реализован метод прямой дискретизации входного сигнала. Цифровой фильтр на 50 Гц выделяет из входных выборок первую гармонику. Далее, в соответствии с внутренней системой координат, проводится разложение на ортогональные составляющие, вычисляются вектора и находится угловая разница между опорным и измеряемым векторами. Таким образом, РЕТОМЕТР-М2 выполняет измерения аналогично Д578 или ВАФ-85М и показывает истинную векторную диаграмму как при синусоидальном, так и при искаженном сигнале, поскольку в обоих случаях исключается влияние высших гармоник.
Кроме этого, в приборе повышена точность измерения угла и расширен диапазон его измерения как по току, так и по напряжению. На практике это означает, что при измерении тока или напряжения можно измерить и фазовый угол. Базовая точность фазометра достигла 0,5 электрических градусов, а при наихудших условиях и малых уровнях сигналов абсолютная погрешность не превышает четырех электрических градусов, и это с учетом погрешности токовых клещей, составляющей львиную долю в погрешности измерения угла по току.
Решая задачу повышения точности измерения угла, были улучшены и другие параметры: диапазон по току расширился от миллиампер до 40 А с базовой точностью 1 %, диапазон по напряжению – до 750 В с базовой точностью 0,5 %. В области малых токов абсолютная погрешность не превышает ±3 мА, а абсолютная погрешность измерения промышленной частоты составляет не более ±0,01 Гц.
При проведении измерений с помощью любого однофазного прибора существует еще одна проблема – одновременное измерение всех векторов. Энергосистема ведет себя как живой организм, в ней постоянно происходят изменения параметров, и при последовательно проводимых измерениях появляются и накапливаются погрешности, связанные с этими изменениями. Для решения этой задачи в РЕТОМЕТРе-М2 были созданы одновременно работающие три канала тока и три канала напряжения, при этом специальная кнопка «Hold» позволяет «заморозить» показания на индикаторе для их дальнейшего анализа. Все это позволяет быстро и с минимальными временными погрешностями представить параметры векторов тока и напряжения, в том числе прямую, обратную и нулевую составляющие трехфазного тока и напряжения, а также трехфазный коэффициент мощности.
Вместе с тем, в приборе была сохранена возможность работы в двухканальном режиме, то есть одновременно измерять ток и напряжение, два напряжения или два тока. Это позволяет получить информацию об активной, реактивной и полной мощности, о косинусе и тангенсе угла, данные о коэффициенте трансформации, линейном напряжении, комплексные параметры сопротивления нагрузки, выполнить измерение постоянного напряжения и т. д.
Специалисты НПП «Динамика» надеются, что все эти возможности будут востребованы при выполнении пусконаладочных и проверочных работ, и РЕТОМЕТР-М2 станет незаменимым помощником для специалистов служб релейной защиты и автоматики энергопредприятий, службы главного энергетика промышленных предприятий и многих других специалистов, занятых эксплуатацией электроустановок.
Борис ЗАЙЦЕВ, заместитель директора по инжинирингу
Технологии 08.04.2024
Технологии 12.02.2024
Аналитика 02.12.2021
Технологии 31.07.2019
Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться
Читайте также