Интеллектуальные датчики мощности (электрической энергии)

Интеллектуальные датчики мощности (ИДМ) используются:

• для крупных промышленных объектов;

• для различных энергосистем.

ИДМ реализуют функции предварительной обработки измерительной информации непосредственно в самом датчике. При этом в датчике реализуются все необходимые коррекции характеристики, компенсация температурных погрешностей. Коммуникационная способность реализована в виде передачи всей информации по двухпроводной линии связи.

Рассмотрим пример реализации данного датчика на примере интеллектуального измерительного датчика фирмы Smith Research and Technology Incorporation.

Данный датчик предназначен для менеджмента электрической энергии в зданиях и домах. Он содержит встроенный микропроцессор. Для передачи информации используется общая шина, к которой могут присоединяться сотни датчиков. Общая шина представляет собой витую пару, присоединяемую к главному компьютеру.

Датчик позволяет осуществить интеллектуальную компрессию данных для передачи в компьютер, которая зависит от параметров измеряемого сигнала и полосы пропускания в текущий момент времени. Система измерения параметров электрической энергии для случая трёхфазной питающей сети промышленным напряжением до 300 В имеет следующий вид:

Рисунок –

Каждый из датчиков измеряет комплексные гармонические амплитуды напряжений и токов. При этом происходит температурная коррекция результатов измерения и коррекция сдвига фаз. Измеренные данные записываются во встроенную память датчика, что позволяет зафиксировать параметры для переходного процесса. Данные из встроенной памяти передаются в главную ЭВМ. Поскольку объём встроенной памяти ограничен, то периодичность и время измерений программируются. Кроме того возможна запись результатов во встроенную память только при наличии изменений измеряемых параметров.

Программирование датчиков осуществляется пользователем. При этом устанавливается уникальный идентификационный номер, параметры передачи информации, калибровочные данные, которые заносятся в ПЗУ. Все остальные данные загружаются с главного компьютера в такте передачи данных и могут оперативно изменяться.

В состав датчиков входит усилитель с программируемым коэффициентом усиления и 8-разрядный АЦП. Комбинация 8-разрядного АЦП и 8-разрядного программируемого коэффициента усиления вместе с представлением результатов в формате плавающей запятой позволяет получить высокое разрешение по амплитуде (256).

Каждый канал датчика может быть отдельно запрограммирован для анализа переходного процесса (при этом задаются пороговые значения).

Встроенная память, в зависимости от модификации, может составлять от 8 до 32 Кбайт. Датчик позволяет измерять действующее значение напряжений и токов, комплексные гармонические амплитуды до 31 гармоники (при наличии специального ПО могут быть измерены более высокие гармонические составляющие), расход электрической энергии (в Ват/час), действующая и реактивная составляющая мощности, токи и напряжения с частотой до 20 кГц.

Приведенное значение погрешности измерения составляет 5% без введения коррекции и может быть снижено до 1 % введение корректировочных калибровочных коэффициентов и температурной коррекции по встроенному датчику температуры.

Разрешающая способность 0,5% от полной шкалы.

Передача данных осуществляется по 2-х проводной линии с использованием протокола RS 485.