ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ С ПОМОЩЬЮ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
23 сентября 2010Газизов Р.И., Циркин В.С.
Омский государственный университет путей сообщения,
г.Омск, ул. Маркса, 35
В настоящее время существует множество приборов, выполняющие функции анализа и контроля показателей качества электрической энергии. Наиболее распространенными являются: система «Прорыв», Ресурс UF, Парма РК 6.05, АПКЭ-1, Энергомонитор 3.3. Перечисленные выше измерительные приборы являются стационарными и не учитывают конкретной задачи оперативного контроля электрических величин тяговых подстанций. Переносным прибором, представленным на российском рынке измерительной аппаратуры, является электроанализатор «AR.5». Однако данный прибор не отвечает современным требованиям. AR.5 оснащается малым объёмом внутренней памяти (1 Mb), низкоскоростным интерфейсом RS-232, черно-белым дисплеем, а также отсутствует оперативная связь с компьютером (on-line режим). Время работы AR.5 без подзарядки составляет 10 часов.
Учитывая потребности ОАО «РЖД» Омским государственным университетом путей сообщения был разработан многофункциональный измерительный комплекс для анализа электрических величин тяговых и трансформаторных подстанций.
Подключение прибора производится к сетям с заземлённой нейтралью, изолированной нейтралью и заземлённой фазой С.
По запросу пользователя с клавиатуры данные представляются в удобном виде на цветном графическом LCD дисплее с разрешением 320х240 точек на дюйм.
Прибор реализован на современной элементной базе с использованием микроконтроллеров. В качестве центрального процессора используется процессор Philips LPC2292 [1] c ядром ARM7. Центральный процессор
LPC2292 осуществляет связь с внешними интерфейсами (USB, flash) через интерфейсный модуль, клавиатурой и индикацией. Вычисления и обработку информации, полученную в результате аналого-цифрового преобразования, выполняет цифровой сигнальный процессор (ЦСП) LSI403LP [2].
МИК (многофункциональный измерительный комплекс) может быть подключен к внешним устройствам посредством интерфейса USB. Информация также может быть получена путём MMC карты, которой оснащается прибор.
Достоинствами созданного измерительного комплекса по сравнению с существующими аналогами являются:
- компактность(массогабаритные показатели: масса – 1 кг, размеры – 180х150х30 мм);
- наличие цветной графической индикации;
- наличие flash памяти типа MMC, интерфейса USB;
- возможность связи с компьютером в режиме «on-line»;
- длительное время работы без подзарядки (1 месяц).
Также к достоинствам относится возможность контроля параметров при подключении к сетям с заземлённой фазой С, так называемый неполнофазный режим, который является специфическим режимом, применяемым в основном на железнодорожном транспорте.
Для МИК было разработано специальное программное обеспечение, реализующее интерфейс и математический аппарат оценки параметров качества электрической энергии.
В качестве математического аппарата для определения показателей качества электрической энергии используются следующие методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов (ЦОС):
– преобразование Фурье (ПФ);
– цифровая фильтрация.
Помимо этого, для определения действующей частоты сигнала используется метод фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ).