ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к области измерительной техники и контроля качества электроэнергии систем электроснабжения и позволяет измерять показатели качества электроэнергии, установленные в ГОСТ Р 51317.4.30-2008, класс А.
Известно устройство контроля параметров качества электроэнергии (патент RU на полезную модель №20681, публ. 20.11.2001, МПК G01R 19/25), содержащее аналого-цифровой преобразователь, системный контроллер, соединенный с клавиатурой, часами реального времени, блоком интерфейса RS-232С, цифровым сигнальным процессором, средством отображения информации, постоянным запоминающим устройством. К системному контроллеру дополнительно подключены блок интерфейса RS-485 и FLASH-память.
Недостатком настоящего устройства являются ограниченные функциональные возможности.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является сигнализатор отклонения качества электроэнергии, представляющий собой измеритель показателей качества электроэнергии (патент RU на полезную модель №153463, публ. 20.07.2015, МПК G01R 11/25), содержащий соединенные с электрической сетью блок питания и блоки датчиков напряжения и тока, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блокам датчиков напряжения и тока и соединенный с интерфейсом RS-485, жидкокристаллическим экраном, светодиодным индикатором работы устройства, блоком кнопок управления.
Недостатком настоящего устройства являются ограниченные функциональные возможности.
Технической задачей настоящей полезной модели является возможность простой и оперативной замены функциональных элементов устройства за счет модульной реализации конструкции устройства.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства за счет изменения количества измерительных каналов, типа питания, видов индикации и выходных интерфейсов устройства.
Это достигается тем, что измеритель показателей качества электроэнергии, содержащий блок датчиков напряжения и тока, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микроконтроллер, интерфейс, экран, светодиодный индикатор работы, блок кнопок управления и блок питания, выполнен модульным с модульными блоком датчиков напряжения и тока, блоком кнопок управления, интерфейсом и блоком питания, и снабжен базовой платой и вычислителем, при этом на базовой плате расположены блок датчиков напряжения и тока, первый вход которого соединен с исследуемой электрической сетью, а выход соединен с первым входом измерительного модуля, содержащего АЦП, микроконтроллер и вычислитель, причем первый вход измерительного модуля одновременно является входом АЦП, выход последнего подключен к микроконтроллеру, соединенному с первым входом вычислителя, второй вход вычислителя, являясь одновременно вторым входом измерительного модуля, подсоединен к блоку кнопок управления, первый выход вычислителя, являясь одновременно первым выходом измерительного модуля, подключен к первому входу соединенного с информационной сетью интерфейса, второй выход вычислителя, являясь одновременно вторым выходом измерительного модуля, подсоединен к первому входу модуля индикации с экраном и светодиодным индикатором работы, блок питания, соединенный с питающей сетью, своим первым выходом подключен ко второму входу блока датчиков напряжения и тока, вторым выходом подсоединен к третьему входу измерительного модуля, третьим выходом соединен со вторым входом интерфейса, четвертым выходом подключен ко второму входу модуля индикации и пятым выходом соединен со входом блока кнопок управления.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема измерителя показателей качества электроэнергии.
Измеритель показателей качества электроэнергии содержит базовую плату 1, на которой расположены блок датчиков напряжения и тока 2, первый вход которого соединен с исследуемой электрической сетью, а выход соединен с первым входом измерительного модуля 3, содержащего аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, микроконтроллер 5 и вычислитель 6. При этом первый вход измерительного модуля 3 одновременно является входом АЦП 4, выход последнего подключен к микроконтроллеру 5, соединенному с первым входом вычислителя 6. Второй вход вычислителя 6, являясь одновременно вторым входом измерительного модуля 3, подсоединен к блоку кнопок управления 7. Первый выход вычислителя 6, являясь одновременно первым выходом измерительного модуля 3, подключен к первому входу соединенного с информационной сетью интерфейса 8. Второй выход вычислителя 6, являясь одновременно вторым выходом измерительного модуля 3, подсоединен к первому входу модуля индикации 9 с экраном и светодиодным индикатором работы. Блок питания 10, соединенный с питающей сетью, своим первым выходом подключен ко второму входу блока датчиков напряжения и тока 2, вторым выходом подсоединен к третьему входу измерительного модуля 3, третьим выходом соединен со вторым входом интерфейса 8, четвертым выходом подключен ко второму входу модуля индикации 9 и пятым выходом соединен со входом блока кнопок управления 7. Блок датчиков напряжения и тока 2, блок кнопок управления 7, интерфейс 8 и блок питания 10 выполнены модульными.
Интерфейс 8 выполнен с возможностью установки одновременно или по раздельности разных типов интерфейсов, таких как RS232, RS485, CAN, Ethernet, USB.
Устройство работает следующим образом.
Измеряемые сигналы фазных токов и напряжений исследуемой электрической сети поступают на первый вход блока датчиков напряжения и тока 2, который обеспечивает защиту входов измерителя показателей качества электроэнергии от перенапряжений, низкочастотную фильтрацию сигналов фазных токов и напряжений, их приведение в соответствие с диапазоном АЦП 4. Выходные сигналы блока 2 подаются на первый вход измерительного модуля 3, после чего АЦП 4 производит их преобразование в цифровой код. Отсчеты от АЦП 4 передаются в микроконтроллер 5 и сохраняются в его оперативном-запоминающем устройстве (ОЗУ). Микроконтроллер 5 производит обработку, цифровую фильтрацию отсчетов АЦП 4 и передает данные на первый вход вычислителя 6, который производит нахождение значений показателей качества электроэнергии. Таким образом, сбор данных и вычисление показателей качества электроэнергии реализуется одновременно.
Полученные значения показателей качества электроэнергии и сервисные сообщения от вычислителя 6 посредством интерфейса 8 передаются в информационную сеть, отображаясь при этом на модуле индикации 9. Сигнал с блока кнопок управления 7 поступает на второй вход вычислителя 6, осуществляя взаимодействие с оператором. Питание устройства осуществляется от питающей сети блоком питания 10.
Таким образом, устройство позволяет получать измеряемые показатели качества электроэнергии, соответствующие ГОСТ Р 51317.4.30-2008, класс А - значение напряжения, частота, фликер, провалы напряжения, перенапряжения, прерывания напряжения, несимметрия напряжений в трехфазных системах, гармонические составляющие напряжения, медленные изменения напряжения, установившееся отклонение напряжения.
Использование полезной модели позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет применения модульной конструкции, позволяющей изменять количество измерительных каналов (3, 4, 6 и 8 каналов токовых и напряжения); изменять типы выходного интерфейса (RS232, RS485, CAN, Ethernet, USB), которые можно использовать одновременно или по раздельности, что позволяет без дополнительных затрат адаптировать прибор к имеющемуся в наличии аппаратному и программному обеспечению; применять взаимозаменяемые дисплеи 3-х типов (ЖК, OLED, люминесцентные) в зависимости от области и температурного диапазона применения устройства; осуществлять питание устройства как от сети переменного тока, так и от сети постоянного тока, что позволяет адаптировать его к соответствующим системам электроснабжения без дополнительных преобразователей напряжения.