ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ, В СЕТЯХ И СИСТЕМАХ

Общие положения

На протяжении всей истории развития науки и техники возникают проблемы, для решения которых необходимо располагать количественной информацией о свойствах объектов материального мира. Основным способом получения такой информации являются измерения.

Под измерением понимают определение физической величины опытным путем, т.е. с помощью измерительных приборов. Развитие науки и техники определяется степенью совершенства измерений и измерительных средств. При этом единой научной и законодательной базой, которая на практике обеспечивает высокое качество измерений, является метрология, представляющая собой науку об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Необходимость измерений обусловлена следующими положениями:

  • 1) обеспечением безопасности электрооборудования и электроустановки в целом;
  • 2) выполнением проекта согласно предписаниям Ростехнадзора и МЧС;
  • 3) снижением вероятности аварийных ситуаций;
  • 4) правильностью выбранных сечений проводов и жил кабелей;
  • 5) документальным фиксированием состояния электрооборудования на момент проведения измерений и отслеживанием его в динамике;
  • 6) выяснением причин отказов и неправильной работы электрооборудования;
  • 7) обеспечением проведения приемо-сдаточных работ и получением протоколов измерения сопротивления изоляции.

Истинное значение физической величины невозможно определить экспериментально вследствие неизбежных погрешностей измерения. Поэтому на практике оперируют понятием действительного значения, степень приближения которого к истинному значению зависит от точности измерения и погрешности самих измерений.

Важную роль при измерениях играют условия измерения, т.е. совокупность влияющих факторов, описывающих окружающую среду и средства измерений. Последние классифицируются по различным признакам: по уровню автоматизации, роли, отношению к измеряемой величине и т.д.

Абсолютно точных приборов не существует, их показания отличаются от действительного измеряемого значения, т.е. имеет место погрешность. Погрешности средств измерений разделяют на абсолютные, относительные и приведенные.

Абсолютная погрешность — это разность между показанием прибора А и действительным значением измеряемой величины Ад:

Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к значению измеряемой величины (показанию прибора), выраженное в процентах:

Приведенная относительная погрешность (в процентах) — это отношение разности между показаниями поверяемого и образцового приборов к максимальному значению измеряемой величины:

Приведенную погрешность (в процентах) определяют еще как отношение абсолютной погрешности к максимальному значению измеряемой величины:

Кроме того, приведенную погрешность (в процентах) определяют как отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению:

За нормирующее значение принимают:

  • • конечное значение диапазона измерений для приборов с нулевой отметкой на краю или вне шкалы;
  • • арифметическую сумму конечных значений диапазона измерений для приборов с двухсторонней шкалой, т.е. с отметками шкалы, расположенными по обе стороны от нуля;
  • • длину всей шкалы для приборов с логарифмической или гиперболической шкалой.

Существуют различные классификации погрешностей: по характеру появления (систематические, случайные, грубые), причине возникновения (инструментальные, субъективные, методические, внешние, от положения прибора), роду измеряемой величины (вольтметры, амперметры, омметры, ваттметры, фазометры, частотомеры, электрические счетчики), по роду тока (постоянного, переменного) и др.

В системах электроснабжения измеряют ток (/), напряжение (U), активную и реактивную мощности и Q), активную и реактивную электроэнергию (JVa, Wp или Эа, Э ), активное, реактивное и полное сопротивление (R, X, Z), частоту (/), коэффициент мощности cosq>, коэффициент реактивной мощности tg ф и др. Для этой цели применяют соответствующие электроизмерительные приборы: амперметры, вольтметры, ваттметры, омметры, счетчики и др.

Есть приборы, измеряющие не одну величину, а несколько различных величин, т.е. являющиеся, например, одновременно амперметром, вольтметром и омметром. Такие комбинированные приборы называют мультиметрами, тестерами, авометрами.

В тех случаях, когда необходимо измерить какую-либо величину без разрыва цепи, применяют специальные измерительные клещи, которые могут быть цифровыми и аналоговыми. С помощью измерительных клещей можно измерить постоянное и переменное напряжение, сопротивление, частоту, температуру, проверить изоляцию и т.д. Наибольшее распространение получили токоизмерительные клещи, которые применяются в установках напряжением до 10 кВ включительно.

Электроизмерительные приборы классифицируют по принципу действия, степени точности, роду тока, роду измеряемой величины, методу измерения и др. На шкалу электроизмерительных приборов наносят обозначения, определяющие систему прибора и его техническую характеристику.

Для обозначения средств измерения в России традиционно принята унифицированная система, основанная на принципах действия электроизмерительных приборов. Например, буквой М обозначают магнитоэлектрические приборы, буквой Э — электромагнитные. К обозначению средств измерения могут добавляться и другие буквы, отмечающие конструктивные особенности или модификации приборов (например, Щ — щитовые приборы, Н — самопишущие).

Характерными особенностями электрических измерений являются многообразие измеряемых величин, большие пределы измерений (например, от микровольта до сотен киловольт), широкий диапазон частот (от постоянного тока до десятков гигагерц переменного тока), многообразие форм измеряемых сигналов.

Важной частью электрических измерений на электростанциях, в сетях и системах являются измерения электроэнергии и мощности, которые выполняются с помощью счетчиков электроэнергии. Счетчики могут использоваться автономно или в составе локальных и многоуровневых систем (АИИСКУЭ).

АИСКУЭ — автоматизированная информационная система контроля и учета энергоресурсов, осуществляющая контроль за потреблением энергоресурсов, а также получение достоверных данных, на основании которых разрабатываются мероприятия по энергосбережению. Автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии АИИСКУЭ (АСКУЭ) представляет собой совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих дистанционный сбор, хранение и обработку данных об энергетических потоках в электрических сетях, а также выполнение технических функций контроля за режимами работы электрооборудования.

В общем виде состав АИИСКУЭ можно представить следующим образом:

  • 1) счетчики электроэнергии и мощности (с цифровым интерфейсом или импульсным выходом), а также устройства сбора и передачи данных (УСПД), такие как мультиплексоры, телесумматоры и т.п.;
  • 2) коммуникации (коммутируемые телефонные каналы связи, выделенные телефонные каналы, радиоканалы и т.п.) и аппаратура связи (модемы, радиомодемы, мультиплексоры, позволяющие по одной линии связи передавать несколько сигналов одновременно, и пр.);
  • 3) ЭВМ с установленным специализированным программным обеспечением (ПО) для сбора и анализа данных от нескольких счетчиков или групп потребителей;
  • 4) программное обеспечение обмена данными измерений с другими предприятиями или поставщиками.

Преимущества внедрения систем коммерческого учета электроэнергии заключаются в возможности:

  • • управлять энергопотреблением и планомерно снижать удельный вес платы за электроэнергию в себестоимости своей продукции;
  • • получать точный учет электроэнергии;
  • • пользоваться дифференцированными тарифами на электроэнергию;
  • • планировать производство таким образом, чтобы максимально перевести энергоемкие операции на время действия льготных тарифов;
  • • контролировать и защищать электроэнергию от хищений.

Счетчики производят суммирование, хранение и отображение количества потребленной или отпущенной электроэнергии в кВтч и кВт. Современные счетчики электроэнергии выполняются универсальными, т.е. способными измерять, кроме своей основной функции, также параметры сети (ток, напряжение) и условия эксплуатации (температуру окружающей среды, влажность воздуха) и другие параметры. Счетчики классифицируются по различным признакам. Области их применения разнообразны.

Общие выводы. По экспертным оценкам более 80% измерительных приборов, стоящих на предприятиях энергетики, являются морально и физически устаревшими и требуют замены. Проблема может решаться путем замены устаревших стрелочных приборов на современные цифровые. Цифровой интерфейс этих приборов позволяет использовать их в АСУ ТП, SCADA и других автоматизированных системах.

Современные цифровые приборы отличаются высоким классом точности (0,2 и 0,5), быстрой настройкой, универсальным питанием (80...270 В постоянного и переменного тока), широким диапазоном рабочих температур (—40 °С... +70 °С), сроком службы (порядка 25 лет), повышенной степенью защиты (IP66) и др. По электромагнитной совместимости, вибро-, ударопрочности, пожаробезопасности и надежности они соответствуют нормативным документам [48 J.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >