4. Приборы контроля качества и учета

электрической энергии

В настоящее время отечественными фирмами освоено производство множества приборов контроля и анализа показателей качества электрической энергии (ПКЭ). Наиболее распространенными из них являются следующие:

измерительно-вычислительный комплекс (ИВК) «Омск»;

серия приборов типа ЭРИС-КЭ (модификации 02 – 06);

измеритель ПКЭ типа РЕСУРС-UF;

прибор контроля ПКЭ типа ППКЭ-1-50;

анализатор качества электроэнергии (КЭ) типа АПКЭ-1;

регистратор напряжений и токов ПАРМА РК6.05.

Наибольший практический интерес представляют ИВК «Омск» и серия приборов типа ЭРИС-КЭ и РЕСУРС-UF.

Серия типа ЭРИС-КЭ состоит из приборов, имеющих следующие назначение и функциональные возможности:

ЭРИС-КЭ.02  комплексный анализ ПКЭ, проведение сертификации электрической энергии и исследование электромагнитной совместимости, определение источников искажений. Измеряет все ПКЭ, установленные ГОСТ 13109-97;

ЭРИС-КЭ.03 (МКЭ-Мини) – сертификация электроэнергии, измерение всех ПКЭ кроме импульсов, исследование электромагнитной совместимости, анализ аварийных и переходных процессов в режиме цифрового осциллографа, регистрация параметров и графиков режимных характеристик электрической сети (напряжения, тока, мощности);

ЭРИС-КЭ.04 (РКЭ-Регистратор) – энергоаудит, регистрация графиков режимных характеристик электрической сети (напряжения, тока, мощности), измерение всех ПКЭ кроме импульсов и дозы фликера, проверка систем учета на объектах;

ЭРИС-КЭ.05 (ИКЭ-Микро) – экспресс-оценка ПКЭ в двухпроводных сетях 220 В;

ЭРИС-КЭ.06 (СКЭ-Счетчик) – учет активной и реактивной энергии в обоих направлениях, синхронная регистрация ПКЭ, непрерывный расчет фактического вклада потребителя в снижение КЭ.

Номинальные значения измеряемых фазного напряжения равны 220 или 57,7 В, междуфазного  соответственно 380 или 100 В.

Номинальные значения измеряемого тока: для модификаций 02, 05, 06 – 5 А; для модификаций 03, 04 – 2,5; 5,0; 10; 20; 40; 80 и 160 А.

Измерители обеспечивают оценку и хранение следующих характеристик на интервале усреднения:

наибольшие и средние арифметические значения;

наименьшие значения для характеристик, которые могут принимать как положительные, так и отрицательные значения;

верхние и нижние границы интервала, в котором находятся 95 % измеренных значений ПКЭ на завершенном интервале усреднения;

относительное время превышения нормально (Т1) и предельно (Т2) допускаемых значений ПКЭ на интервале усреднения нарастающим итогом.

Интервалы усреднения выбираются из ряда: 0,5; 1; 2; 4; 6; 8 и 12 ч. Приборы имеют защиту от несанкционированного доступа.

Перечень измеряемых характеристик, диапазоны измерений, пределы допустимых погрешностей и принятые интервалы усреднения этих приборов приведены в табл. 34.

Функциональные возможности модификаций измерителей ЭРИС-КЭ приведены в табл. 35.

Т а б л и ц а 34

Характеристики, измеряемые приборами ПКЭ

5 5	Наименование измеряемой величины		Диапазон измерений	Предел допускаемой основной погрешности		Интервал усреднения, с
				абсолютной	относи- тельной, %
	1		2	3	4	5
	Установившееся отклонение напряжения δUу, %		От 20 до +20	±0,5	–	60
	Размах изменения напряжения δUу, %		0,25 – 10	–	±8*	–
	Доза фликера Рt		0,25 – 10	–	±5	–
	Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения КU, %		0 – 15	±0,1 при КU < 1 %	±10 при КU > 1 %	3
	Коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения для n от 2 до 40 КU(n), %		[(0 – 10) – n ] < 16 [(0 – 5) – n ] < 30 [(0 – 2) – n ] ≥ 30	±0,05 при КU(n) < 1%	±5 при КU(n) ≥ 1 %	3
	Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К2U, %		0 – 15	±0,3	–	3
	Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К0U, %		0 – 15	±0,5	–	3
	Отклонение частоты Δf, Гц		±3	±0,03	–	20
	Импульс напряжения Uимп, кВ	грозовой	1 – 6	–	±10	–
		коммутационный	1 – 4,5	–	±10	–
	Коэффициент временного перенапряжения КперU		1,1 – 1,2	–	±10	–
	Длительность временного перенапряжения ΔtперU, с		0,1 – 60	±0,01	–	–

О к о н ч а н и е т а б л. 34

56	1			2	3	4	5
	Длительность провала напряжения ΔtкU, с			0,01 – 30	±0,01	–	–
	Действующее значение напряжения U1, В			(0,8 – 1,2)Uном	–	±0,2*	3
	Действующее значение тока I1, А	с ТК		(0 – 1,5)Iном	–	±1,0*	3
		в разрыв цепи				±0,3*
	Коэффициент искажения синусоидальности кривой тока КI, %	с ТК		0 – 15	±1,0	–	3
		в разрыв цепи			±0,2
	Коэффициент n-й гармонической составляющей тока для n от 2 до 40 КI(n), %	с ТК		[(0  10) - n] < 16 [(0  5)  n] < 30 [(0  2)  n] ≥ 30	±1,0	–	3
		в разрыв цепи			±0,2
	Коэффициент несимметрии токов по обратной последовательности К2I, %			0 – 15	±1,0	–	3
	Коэффициент несимметрии токов по нулевой последовательности К0I, %			0 – 15	±1,0	–	3
	Полная, активная, реактивная мощность с учетом искажений ST, кВ·А; PT, кВт; QT, квар		с ТК	(0,1 – 1,8) Uном Iном	–	±1,5*	3
			в разрыв цепи			±0,5*
	Полная, активная, реактивная мощность по первой гармонике S1, кВ·А; P1, кВт; Q1, квар		с ТК	(0,1 – 1,8)Uном Iном	–	±1,5*	3
			в разрыв цепи			±0,5*
	Активная, реактивная энергия по первой гармонике W1P, кВт·ч; W1Q, квар·ч			–	–	±0,5	3

^* – приведенная погрешность.

Т а б л и ц а 35

Функциональные возможности измерителей ЭРИС-КЭ

Наименование измеряемой величины	Функциональные возможности модификаций измерителей ЭРИС-КЭ
	02	03	04	05	06
1	2	3	4	5	6
Установившееся отклонение напряжения δUу, %	+	+	+	+	+
Размах изменения напряжения δUу, %	+	+	+	+	+
Доза фликера Рt	+	+	–	–	–
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения КU, %	+	+	+	+	+
Коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения для n от 2 до 40 КU(n), %	+	+	15 гармоник	15 гар- моник	+
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К2U, %	+	+	+	–	+
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К0U, %	+	+	+	–	+
Отклонение частоты Δf, Гц	+	+	+	+	+
Импульс напряжения Uимп, кВ	+	–	–	–	–
Коэффициент временного перенапряжения КперU	+	+	+	+	+
Длительность временного перенапряжения ΔtперU, с	+	+	+	+	+

О к о н ч а н и е т а б л. 35
1	2	3	4	5	6
Длительность провала напряжения ΔtкU, с	+	+	+	+	+
Действующее значение напряжения U1, В	+	+	+	+	+
Действующее значение тока It, А	+	+	+	–	–
Коэффициент искажения синусоидальности кривой тока КI, %	+	+	–	–	+
Коэффициент n-й гармонической составляющей тока для n от 2 до 40 КIn, %	+	+	–	–	+
Коэффициент несимметрии токов по обратной последовательности К2I, %	+	+	–	–	+
Коэффициент несимметрии токов по нулевой последовательности К0I, %	+	+	–	–	+
Полная, активная, реактивная мощность с учетом искажений ST, кВ·А; PT, кВт; QT, квар	+	+	–	–	+
Полная, активная, реактивная мощность по первой гармонике S1, кВ·А; P1, кВт; Q1, квар	+	+	+	–	+
Активная, реактивная энергия по первой гармонике W1P, кВт·ч; W(1)Q, квар·ч	–	–	–	–	+

Близки по своим функциональным возможностям и метрологическим характеристикам к приборам ЭРИС-КЭ приборы типа РЕСУРС-UF и РЕСУРС-UFI. Прибор типа РЕСУРС-UF позволяет измерять параметры напряжения, а РЕСУРС-UFI – параметры напряжения и тока.

Приборы могут работать как в переносном, так и в стационарном режиме, в том числе в составе АСКУЭ.

В качестве переносного варианта наибольшее применение находит ИВК «Омск», представляющий собой автоматизированное рабочее место инженера исследователя или инспектора службы «Энергонадзор».

ИВК «Омск» позволяет

измерять ПКЭ в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-97, ток и мощность, начальные фазы высших гармоник напряжения и тока;

определять действительного виновника ухудшения КЭ и его долевой вклад в снижении ПКЭ в данной точке электрической сети;

проводить уникальные экспериментальные исследования в однофазных и трехфазных сетях предприятий и в электроэнергетических системах с возможностью регистрации информации в нескольких точках в реальном масштабе времени;

исследовать и оценивать электромагнитную совместимость различного электрооборудования.

В настоящее время выпускаются многофункциональные микропроцессорные счетчики электрической энергии зарубежных фирм, например типов АЛЬФА Плюс, АЛЬФА А3, однако они позволяют измерять лишь некоторые ПКЭ и не сертифицированы в России в качестве средств измерения ПКЭ.

Наибольшее распространение в настоящее время на железнодорожном транспорте получили счетчики электрической энергии концерна «Энергомера».

Счетчики электрической энергии электронные ЦЭ 6803 В (трехфазные) предназначены для измерения активной энергии в трех- и четырехпроводных электрических цепях переменного тока. Варианты исполнения: непосредственного и трансформаторного включения, одно- и двухтарифные, с механическим и электронным счетным устройством.

Счетчики электрической энергии электронные ЦЭ 6801 и ЦЭ 6811 (трехфазные, однотарифные) предназначены для учета реактивной энергии в трех- и четырехпроводных цепях переменного тока. Основные преимущества счетчиков этих типов:

технологический запас по классу точности;

устойчивость к климатическим, механическим и электромагнитным воздействиям;

малое энергопотребление;

телеметрический импульсный выход;

световой индикатор работы;

защита от хищения электроэнергии;

сертифицированы в России и СНГ;

гарантийный срок  3 года;

межповерочный интервал  6 лет;

безопасность при эксплуатации.

Электронный трехфазный образцовый ваттметр  счетчик электрической энергии портативный переносной ЦЭ 6806 П  обладает дополнительными возможностями:

осуществление поверки на месте установки поверяемого счетчика, а также в лабораторных условиях;

отображение на дисплее мощности (в ваттах или варах) или погрешности поверяемого счетчика (в процентах);

автоматизированная обработка информации;

межповерочный интервал  1 год.

Счетчики электроэнергии электронные многофункциональные повышенной надежности ЦЭ 6822 и ЦЭ 6823 предназначены для измерения активной электроэнергии в трехфазных, трех- и четырехпроводных цепях переменного тока и для организации расчетного учета ее по трем тарифам в восьми временных зонах суток.

Счетчики обеспечивают дифференцированный учет электроэнергии по времени суток, измерение и регистрацию уровней потребляемой мощности в получасовые промежутки суток. К трехфазной сети счетчики подключаются непосредственно или через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Счетчики выполняют следующие функции:

отсчет и вывод на индикацию значения текущего времени (календарный месяц, день, часы и минуты);

ручную коррекцию текущего времени  один раз в сутки;

автоматический переход на зимнее и летнее время;

задание начала восьми зон суточного графика рабочих дней;

учет и индикацию измеренной электроэнергии нарастающим итогом с момента включения счетчика;

раздельный трехтарифный учет и индикацию измеренной электроэнергии за текущий и два прошедших месяца в часы льготных тарифов, пиковых нагрузок, всего за месяц;

задание коэффициентов трансформации трансформаторов тока и напряжения; выходных, праздничных дней и их тарифов;

индикацию действующего тарифа;

фиксацию 20 последних корректировок памяти счетчика и текущего времени;

автоматическую суточную коррекцию хода часов при наличии напря­жения в параллельных цепях счетчика;

сохранность хода часов в течение года при отсутствии фазного напря­жения, а учетной информации  неограниченное количество времени;

обмен информацией с внешними устройствами обработки данных через оптический порт с помощью устройства считывания и программирования счетчиков УСП 6800 и интерфейсов ИРПС или К8 485;

учет и регистрацию суточных максимумов мощностей раздельно в зонах пиковых нагрузок энергосистем за текущий месяц и два прошедших месяца;

учет и регистрацию суточных максимумов мощности за текущий месяц и два прошедших месяца со временем и датой фиксации максимумов;

индикацию суточных максимумов мощности за прошедший месяц со временем и датой фиксации максимумов;

регистрацию суточного графика получасовых мощностей за текущие сутки и двое прошедших суток;

измерение, учет и индикацию мощности и энергии в двух направлени­ях;

автоматическую самодиагностику с выдачей результатов.

Технические характеристики счетчиков электроэнергии приведены в табл. 36.

Многофункциональные микропроцессорные счетчики электроэнергии се­рии ЕвроАЛЬФА предназначены для использования в составе автоматизиро­ванных систем контроля, управления и учета электроэнергии и служат для из­мерения активной и реактивной энергии и мощности в режиме многотарифности, учета потребления и сбыта электроэнергии, контроля и управления энергопотреблением.

Счетчики ЕвроАЛЬФА используются предприятиями энергосис­тем, промышленности, транспорта, мелкомоторными и бытовыми потребителями. Параметры счетчиков электроэнергии серии ЕвроАЛЬФА приведены в табл. 37.

Т а б л и ц а 36