SIMON-341 PLUS. Síťový monitor. Průvodní dokumentace. Firmware v. 0.9

Transkript

1 , s.r.o. Dr. M. Horákové 559, Liberec 7, Czech Republic tel , fax kmb@kmb.cz, internet : SIMON-341 PLUS Síťový monitor Průvodní dokumentace Firmware v / 2011

2 OBSAH 1. ZÁKLADNÍ POPIS Charakteristické vlastnosti Typy a příslušenství OBSLUHA PŘÍSTROJE Bezpečnostní požadavky při používání SIMONu Příprava před měřením Nastavení SIMONu pomocí počítače třídy PC Instalace Měření 3-fázových čtyřvodičových rozvodů Připojení Odpojení Měření 3-fázových třívodičových rozvodů Měření jednofázového napětí zásuvkového rozvodu Připojení Odpojení Přenesení naměřených dat do počítače FUNKČNÍ POPIS Konstrukce přístroje Způsob měření a vyhodnocení jednotlivých veličin Měření frekvence základní harmonické složky napětí Měření napětí a proudů Vyhodnocení výkonů a účiníků (PF) Vyhodnocení harmonických složek, THD, výkonů a účiníků základní harmonické složky a nesymetrie Vyhodnocení napěťových událostí (krátkodobé poklesy / zvýšení, přerušení napětí) Agregace a záznam hodnot TECHNICKÉ PARAMETRY ÚDRŽBA, SERVIS Údržba Servis

3 1. ZÁKLADNÍ POPIS Síťový monitor SIMON-341 PLUS (dále jen SIMON) je programovatelný registrační měřicí přístroj pro měření v trojfázových distribučních sítích. Je určen pro měření v trafostanicích, rozvodných skříních distribuční sítě NN nebo přímo u odběratelů. Konstrukčně navazuje na předchozí model SIMON-341 FLEX2, avšak měřicí systém byl zcela přepracován. 1.1 Charakteristické vlastnosti Připojení a měření tři napěťové vstupy (U1, U2, U3) pro přímé připojení čtyřvodičových trojfázových sítí o nominálním napětí až 230/400V nebo pro nepřímé připojení nebo přes přístrojové transformátory napětí (PTN) o nominálním výstupním napětí 57,7/100V čtyři (I1, I2, I3, IN ) proudové vstupy pro připojení pružných proudových snímačů řady A100/A3000 jeden vstup pro připojení odporového teploměru Pt100 napájení přístroje z libovolného napěťového vstupu vzorkování signálu 128 vzorků za periodu, napěťové vstupy snímány kontinuálně bez mezer, proudové vstupy nekontinuálně z naměřených hodnot vyhodnocuje dále frekvenci, výkony, účiníky a harmonické složky a THD napětí i proudů do řádu 25 Registrace naměřených dat obvod reálného času zálohovaný vestavěnou baterií paměť typu flash pro záznam naměřených dat o kapacitě 8 MB, při intervalu záznamu 1 minuta postačuje pro přibližně půlroční záznam všech vyhodnocovaných veličin interval agregace od 1 sekundy až do 2 hodin záznam napěťových událostí (krátkodobá překročení/poklesy napětí a přerušení napětí) čtyřkvadrantní měření elektrické energie, registrace jednofázových i třífázových hodnot ve třech tarifních pásmech záznam maxim průměrných činných výkonů za současný a předchozí měsíc a celkového dosaženého maxima automatická registrace hodnot elektroměru s nastavitelnou periodou odečtu Přenos a vyhodnocení zaznamenaných dat komunikační rozhraní USB 2.0 pro přenos dat, nastavení přístroje a pro upgrade firmware vizualizační, nastavovací a archivační program ENVIS Oproti předchozímu modelu neumožňuje SIMON měření se simulátorem zátěže SIMON-Z. 3

4 1.2 Typy a příslušenství Měřicí souprava se dodává v konfiguraci dle specifikace zákazníka. Sestává obvykle z vlastního přístroje a z příslušenství, které je volitelné. Základním modelem je SIMON-341 PLUS. Model SIMON-341 PLUS D /U má navíc LCD displej, zobrazující aktuální hodnoty připojených napětí a tří proudů. Obr. 1.1 : Monitor SIMON-341 PLUS Obr. 1.2 : Monitor SIMON-341 PLUS D Příslušenství tvoří zejména : napěťový kabel 3KU2F a příslušné krokosvorky pro měření v trafostanicích a rozvaděčích pružné proudové snímače řady A3000 napěťový kabel KS35 pro měření napětí v zásuvce komunikační kabel KK-USB-AB Dále nabízíme různé typy krokosvorek, teploměrů, kufrů atd. Sortiment nabízeného příslušenství je průběžně doplňován. 4

5 2. OBSLUHA PŘÍSTROJE 2.1 Bezpečnostní požadavky při používání SIMONu Při práci s přístrojem se provádí připojování k částem pod nebezpečným napětím a je tedy nutné dodržet všechna nezbytná opatření pro ochranu proti úrazu elektrickým proudem. Doporučuje vždy používat ochranné izolační rukavice. Přístroj musí být obsluhován osobou s předepsanou kvalifikací pro takovou činnost a tato osoba se musí podrobně seznámí se zásadami práce s přístrojem uvedenými v tomto popisu! 2.2 Příprava před měřením Před každým měřením je nutné SIMON nejprve nastavit. Toto nastavení se provádí počítačem třídy PC pomocí standardně dodávaného programu ENVIS-DAQ. Poznámka : Před prvním použitím je třeba program ENVIS-DAQ nainstalovat do počítače. Podrobný popis instalace je uveden v příslušné kapitole manuálu programu ENVIS Nastavení SIMONu pomocí počítače třídy PC Připojení je znázorněno na obr 2.1. Nejprve ověříme, zda vypínač záznamu je vypnut, tedy v poloze REC OFF, případně ho vypneme (viz obr. 2.2). Obr. 2.1: Připojení SIMONu k počítači Poté SIMON propojíme s počítačem pomocí kabelu USB. Obr. 2.2: Zadní panel SIMONu Přes rozhraní USB je SIMON zároveň napájen, takže žádné další pomocné napětí není nutné připojovat. Přítomnost napájecího napětí indikuje přístroj rozsvícením zelené LEDdiody na předním panelu přístroje a tím je připraven k provedení nastavení. Červená LED-dioda zpravidla při tomto způsobu připojení bliká, jelikož napájení přes USB není postačující pro vytvoření dostatečného napájecího napětí pro proudové senzory; nastavení přístroje to však nikterak nevadí. Poznámka : Při prvním připojení SIMONu k počítači je třeba nainstalovat příslušný ovladač zařízení. Operační systém Windows tuto skutečnost automaticky zjistí a ovladač si vyžádá. Ovladač pro přístroj SIMON lze nalézt na instalačním CD/DVD programu ENVIS, případně je lze stáhnout z webových stránek výrobce. Pokud by se vyskytl problém s napájením přístroje (při spojení s počítači s malým mezním proudem z rozhraní USB), je třeba ještě do konektoru U připojit napěťový kabel (KS35) a přístroj napájet například ze zásuvky. 5

6 Nyní můžeme provést nastavení SIMONu podle požadovaného režimu měření. Přitom je nutno si uvědomit, že tímto nastavením se zruší data v paměti SIMONu zaznamenaná při předchozím měření. Před nastavením je tedy nutné nejprve provést přenesení posledního měření do počítače (dle popisu dále). Spustíme program ENVIS-DAQ. Nejdříve se otevře vstupní okno, ve kterém zvolíme typ komunikačního rozhraní, ke kterému je SIMON připojen. Jelikož ovladač přístroje SIMON pro něj v počítači vytváří virtuální rozhraní COM, vybereme příslušný port, v našem případě COM7. Stiskneme tlačítko Připojit. Program načte nastavení z připojeného přístroje a zobrazí je v souhrnném okně následovně : Pojem nastavení přístroje zahrnuje řadu parametrů, které jsou uspořádány v záložkách. Jednotlivé záložky lze rozbalit/sbalit pomocí tlačítka / v pravé části záhlaví záložky. V jednotlivých záložkách lze nastavit : záložka Identifikace : o Objekt jedná se číslo nebo název (obecně textový řetěz) objektu, ve kterém bude (resp. bylo) prováděno měření. Jedná se o základní identifikační prvek, podle kterého bude záznam měření evidován a archivován v databázi záznamů programu ENVIS. V našem případě byl z přístroje načten název objektu KMB Building a lze jej libovolně upravit. o Jméno záznamu jednotlivé záznamy v měřeném objektu lze odlišit jejich názvem (např. označením transformátoru v objektu), v uvedeném případě Main Switchboard. Jedná se opět o textový řetěz o max. délce 32 znaků. Ostatní parametry této skupiny udávají typ připojeného přístroje (model, výrobní číslo atd.) a nelze je měnit. 6

7 záložka Nastavení : Parametry nastavení jsou uspořádány v následujících samostatných oknech: o okno Instalace : Okno obsahuje informace týkající se vlastností měřené sítě a způsobu připojení přístroje : Nominální frekvence - Tento parametr je nutné nastavit dle nominální frekvence měřené sítě na 50 nebo 60 Hz. UNOM, PNOM Nominální napětí a nominální výkon. Pro možnost zobrazení napětí a výkonů v procentech nominální hodnoty a pro detekci napěťových událostí je třeba specifikovat nominální (primární) napětí měřené sítě UNOM a nominální třífázový výkon (příkon) připojené zátěže PNOM. Ačkoliv nastavení UNOM a PNOM nemá žádný vliv na vlastní měřicí funkce přístroje, doporučujeme nastavit alespoň parametr UNOM. Správné nastavení PNOM není kritický problém, je tím ovlivněno pouze zobrazení výkonů a proudů a statistické zpracování naměřených dat v programu ENVIS, navíc se dá nastavit dodatečně. Pokud hodnotu PNOM měřeného bodu sítě nelze zjistit, doporučujeme nastavit jeho hodnotu například podle nominálního výkonu napájecího transformátoru nebo tuto hodnotu odhadnout jako maximální možnou. Hodnota UNOM je zobrazena ve formátu fázové/sdružené napětí. o Způsob připojení - určuje, zda měřená napětí jsou připojena přímo, nebo nepřímo přes VT ( = PTN ). VT převod - V případě nepřímého připojení napětí je nutno zadat převod VT (PTN). Převody PTN nutno nastavit ve formě Nominální primární napětí / 100 V. Pokud jsou použity PTN s odlišným nominálním sekundárním napětím, je nutné zadat přepočítanou nominální hodnotu primárního napětí tak, aby odpovídala sekundárnímu napětí 100 V například při použití PTN s převodem 220 kv / 110 V jen nutné zadat hodnotu převodu 200 kv / 100 V. CT převod - Převody použitých proudových senzorů. Předpokládá se použití senzorů řady A100/A3000, které mají přepínatelné převody 100A/3V, 300A/3V, 1000A/3V nebo 3000A/3V. Převody lze nastavit odlišně pro fázové proudy a pro střední vodič N. okno Obecné : Toto okno obsahuje sekci Nastavení času, ve které lze nastavit : Časová zóna - Časovou zónu je třeba nastavit podle místa instalace. Nastavení je důležité pro správnou interpretaci místního času, kterým je řízeno například rozložení tarifních pásem elektroměru. Letní čas - Tímto parametrem lze nastavit automatické přepínání místního času na letní či zimní. 7

8 o okno Záznam : V tomto okně je třeba nastavit způsob záznamu měřených veličin do tzv. hlavního archivu : Jméno záznamu Jméno záznamu slouží pro odlišení jednotlivých záznamů v měřeném objektu (např. označením měřeného transformátoru). Jedná se o textový řetěz o max. délce 32 znaků. Pod tímto názvem bude záznam uložen do databáze. Interval záznamu Hodnotou intervalu záznamu lze určit četnost zápisu měřených hodnot do archivu v rozsahu 1 sekunda až 60 minut. Cyklický záznam Tímto přepínačem lze určit chování přístroje při zaplnění hlavního archivu. Pokud není tento přepínač aktivován, po zaplnění paměťové kapacity hlavního archivu přestane přístroj zaznamenávat data do tohoto archivu (zelená LED-dioda přestane blikat) až do doby, než bude provedeno nové nastavení jeho záznamu. V opačném případě záznam pokračuje s tím, že nově naměřené hodnoty přemazávají nejstarší hodnoty. Přístroj tak obsahuje nejčerstvější záznam o délce odpovídající kapacitě hlavního archivu. Startovací čas záznamu, Okamžitě - Přepínačem Okamžitě lze zvolit, zda přístroj má začít provádět záznam ihned po přepnutí přepínače do polohy REC ON, nebo až po dosažení startovacího času záznamu. Tento čas lze nastavit v příslušném okně. Zaznamenávané veličiny - V této sekci lze zvolit veličiny, které chceme zaznamenávat. Ve sloupci AVG zatrhneme požadované veličiny a záznam pak bude obsahovat jejich průměrné hodnoty za každý interval záznamu. Pokud chceme zaznamenávat i maximální a minimální hodnoty měřicího cyklu (vysvětlení viz dále) v průběhu záznamového intervalu, zatrhneme příslušné okénko ve sloupci MIN,MAX. U výkonů lze zatržením volby I/E v posledním sloupci zvolit, zda mají být zaznamenávány zvlášť hodnoty výkonů při odběru (=Importu)/dodávce(=Exportu) činného výkonu, resp. zvlášť při induktivním/kapacitním jalovém výkonu. V sekci Harmonické lze zvolit záznam harmonických složek napětí i proudů; vzhledem k velkému objemu těchto dat je možné zadat jen omezený sortiment vybraných nejdůležitějších harmonických složek význam jednotlivých voleb je zřejmý. Dále je v tomto okně zobrazen Odhad doby zaplnění archivu, což je přibližná maximální doba záznamu hlavního archivu, odpovídající aktuálně nastaveným parametrům záznamu. o okno Elektroměr : Pro měření elektrické energie slouží v SIMONu samostatná funkční jednotka, tzv. elektroměr. Mimo elektrické energie zaznamenává tato jednotka i maximální hodnoty průměrných činných výkonů. Perioda záznamu Perioda záznamu je časový interval ukládání stavu elektroměru do paměti (automatické odečty). 8

9 o Tabulka tarifů Zde lze nastavit denní tabulku tří tarifů s hodinovým rozlišením. Energie budou registrovány zvlášť pro každé tarifní pásmo. Typ okna, Délka okna Způsob průměrování průměrných činných výkonů PAVGMAX(E). Lze zvolit Fixní nebo Klouzavé okno. Dále lze nastavit délku průměrovacího okna. Vyhodnocení nákladů - Pro vyhodnocení nákladů za odebranou energii lze nastavit název měny a sazby samostatně pro každý tarif. okno PQ nastavení : V tomto okně lze nastavit parametry záznamu tzv. napěťových událostí : Podpětí / Přepětí / Výpadek - mez detekce poklesu / přepětí / výpadku napětí (v procentech UNOM ) Hystereze hystereze detekce začátku/konce události Po nastavení výše uvedených parametrů je nutné v každém okně tyto nové hodnoty odeslat do přístroje tlačítkem Odeslat. Nastavení lze rovněž pro kontrolu či pozdější použití uložit na disk tlačítkem Ulož. Nakonec je třeba zkontrolovat stav obvodu reálného času v přístroji. V záložce Informace otevřeme okno Čas. Program načte aktuální čas přístroje a zobrazí ho včetně rozdílu od aktuálního času PC. Pokud se čas přístroje významně liší, je možné jej nastavit volbou Nastavit čas z PC. Tím je nastavení přístroje hotové odpojíme komunikační kabel a SIMON je připraven pro připojení k měřenému zařízení. 2.3 Instalace Připojení napětí k měřenému zařízení se provádí pomocí měřicího kabelu 3KUF, případně pro měření v zásuvce flexošňůra KS35. Pro měření proudu se používají zpravidla pružné proudové senzory řady A3000, které se zapojují přímo do přístroje. Při použití klešťových proudových transformátorů jsou potřeba speciální redukce. Pro měření teploty slouží odporový teploměr TEMP5V Měření 3-fázových čtyřvodičových rozvodů Připojení Napěťový kabel 3KU2F je zakončen bezpečnostními banánky pro připojení krokosvorek, které se připojují přímo na části pod nebezpečným napětím. Pokud je to možné, připojujeme napěťové krokosvorky až za jistící prvky. Pro měření v nejištěných obvodech jsou vodiče jednotlivé vodiče kabelu jištěny pojistkami 6,3A s vypínací schopností 1500A, umístěnými v krabičce s odrušovacími prvky, která je součástí kabelu. 9

10 Obr.2.3 : Připojení SIMONu ke čtyřvodičovému trojfázovému rozvodu (3Y+IN) Při instalaci kabelu na měřený objekt se doporučuje použití izolačních rukavic. Při připojování je nutné dodržet následující postup : 1. Nejprve se přesvědčíme, že vypínač záznamu je stále v poloze "REC OFF" (záznam vypnut). 2. Pokud chceme zaznamenávat teplotu, připojíme zástrčku odporového teploměru do konektoru označeného "T" (viz obr. 2.2.). Těleso teploměru instalujeme na požadované měřicí místo. 3. Do konektoru označeného "U" připojíme měřicí kabel KU. 4. Pokud chceme zaznamenávat i proudy, případně výkony nebo účiníky, připojíme do konektorů označených "I" koncovky proudových senzorů. 5. Nyní připojíme napěťový kabel 3KUF pomocí krokosvorek k měřenému zařízení. Nejdříve si do jedné ruky připravíme krokosvorky v pořadí, v jakém je budeme připojovat ne měřené zařízení. Přitom je uchopíme tak, abychom se nemohli dotknout jejich vodivých částí. Jako první připojíme střední vodič N (modrý). Volnou rukou uchopíme krokosvorku označenou N a připojíme ji na střední vodič transformátoru nebo vedení. Postupně připojíme další krokosvorky, při tom je nutno dodržet přiřazení jednotlivých napěťových vstupů odpovídajícím měřeným napětím dle Tab. 2.1, tzn. že krokosvorku č.1 (červená zdířka) je nutno připojit na fázi č. 1, krokosvorku č.2 (bílá zdířka) na fázi č. 2 a krokosvorku č.3 (černá zdířka) na fázi č. 3. Připojovací vodiče jsou pro tento účel vedle barevného odlišení zdířek označeny ještě návlačkami s příslušným označením. Již po připojení prvního napájecího vstupu by se měla rozsvítit zelená LED-dioda na předním panelu SIMONu, indikující přítomnost napájecího napětí. 6. Provedeme instalaci proudových měřicích senzorů. Při připojování je nutno dodržet přiřazení jednotlivých proudových vstupů odpovídajícím měřeným proudům, tzn. že proudový senzor připojený na proudový vstup č.1 (červená značka) je nutno připojit na fázi č. 1, proudový vstup č.2 10

11 (bílý značka) na fázi č. 2 a proudový vstup č.3 (černá značka) ne fázi č. 3. Proudový vstup označený N (modrá značka) je určen zejména pro měření proudu v nulovém vodiči. Koncovky proudových senzorů jsou pro tento účel barevně odlišeny. Při instalaci je nutné dodržet správnou orientaci senzorů - je na nich vyznačena šipka ukazující směr přenosu energie, tedy od předpokládaného zdroje ke spotřebiči. Po uzavření zámku je třeba senzor na vodiči natočit tak, aby jejich zámek byl co nejdále od vodiče v takové pozici je přesnost měření nejlepší (optimální osově souměrné polohy nelze obvykle dosáhnout.) Potom přepneme přepínač na krabičkách proudových senzorů, aby odpovídal proudovým rozsahům přednastaveným v přístroji. 7. Nyní můžeme provést kontrolu připojení : U přístrojů s displejem stačí zkontrolovat zobrazené údaje mimo proudu I4, který se nezobrazuje, by hodnoty všech napětí a proudů měly zobrazit reálné hodnoty v síti. Správnost orientace proudových senzorů lze přibližně ověřit dle zobrazených hodnot proudů pokud lze předpokládat, že směr přenosu výkonu je ve všech fázích od zdroje ke spotřebiči, měly by být všechny hodnoty proudů kladné. Pokud je některá hodnota záporná, je třeba zkontrolovat orientace proudových senzorů a jejich přiřazení vzhledem k připojeným napětím. U přístrojů bez displeje je možné připojení zkontrolovat pouze pomocí počítače s programem ENVIS-DAQ : po propojení pomocí kabelu USB a spuštění programu zvolíme v záložce Aktuální data okno Měřené hodnoty : V záložce U,I lze zkontrolovat velikosti připojených napětí a proudů. Kontrolu přiřazení a polarity proudových senzorů lze provést podle údajů výkonů v záložce Výkony nebo podle fázového diagramu v odpovídající záložce. 8. Nakonec přepneme vypínač na zadním panelu SIMONu do polohy "REC ON". Od tohoto okamžiku začne SIMON zaznamenávat připojené veličiny, což je indikováno blikající zelenou LED-diodou Odpojení Po záznamu požadovaného časového úseku je třeba SIMON odpojit od měřeného zařízení a zaznamenaná data přenést do počítače. Při odpojování SIMONu je nutno dodržet stejné zásady jako při připojování a jednotlivé úkony provést v opačném pořadí: 1. Nejprve přepneme vypínač na předním panelu SIMONu do polohy "REC OFF". Tím se zaznamenávání dat ukončí. 2. Měřicí proudové senzory odpojíme od měřeného zařízení. 11

12 3. Odpojíme napěťový kabel 3KU2F. Nejdříve odpojíme krokosvorky připojené na fázové vodiče. Krokosvorku N odpojíme až jako poslední. 4. Nakonec odpojíme od SIMONU všechny připojené kabely Měření 3-fázových třívodičových rozvodů Toto připojení lze použít pro připojení k transformátoru zapojeného do trojúhelníka nebo u izolovaných soustav. Postup připojení/odpojení je shodný jako u výše uvedeného připojení, pouze chybí vodič N a příslušné vstupy přístroje zůstanou nezapojené. Fázové hodnoty napětí, proudů a účiníků vyhodnocuje přístroj vzhledem k umělému středu, který se vytvoří na napěťových děličích uvnitř přístroje. Obr.2.3 : Připojení SIMONu ke třívodičovému trojfázovému rozvodu (3D) Měření jednofázového napětí zásuvkového rozvodu Připojení Pro připojení k zásuvce se použije síťový kabel KS. Postup je následující. 1. Nejprve se přesvědčíme, že vypínač na předním panelu SIMONu je v poloze "REC OFF" (záznam vypnut). 2. Pokud chceme zaznamenávat teplotu, připojíme zástrčku odporového teploměru do konektoru označeného "T" (viz obr. 2.2.). Těleso teploměru instalujeme na požadované měřicí místo. 3. Do konektoru na předním panelu SIMONu označeného "U" připojíme síťový kabel KS35. 12

13 4. Zástrčku síťového kabelu KS zastrčíme do zásuvky. Po připojení se musí rozsvítit zelená LEDdioda na předním panelu SIMONu. 5. Nakonec přepneme vypínač na předním panelu SIMONu do polohy "REC ON". Od tohoto okamžiku začne SIMON zaznamenávat připojené veličiny, což je indikováno blikající zelenou LED-diodou. Obr.2.4 : Připojení SIMONu k jednofázovému zásuvkovému rozvodu (1U) Odpojení Při odpojování SIMONu jednotlivé úkony provedeme v opačném pořadí: 1. Nejprve přepneme vypínač na předním panelu SIMONu do polohy "REC OFF". Tím se zaznamenávání dat ukončí. 2. Síťový kabel KS35 vytáhneme ze zásuvky. 13

14 2.4 Přenesení naměřených dat do počítače Stejně jako při nastavení připojíme SIMON s naměřenými daty k počítači a spustíme program ENVISDAQ, vybereme příslušný port s stiskneme tlačítko Připojit. Ve stavovém okně přístroje vybereme v záložce Stažení záznamu volbu Obnovit vše ; tím se načte a zobrazí aktuální stav jednotlivých archivů přístroje : Ve sloupci Stažení můžeme nyní zvolit vybrané archivy ke stažení obvykle ponecháme standardně zatržené všechny. Nyní je třeba zvolit, kam budou stahované archivy uloženy : v sekci Cíl lze vybrat, zda do vybrané databáze, či do souboru zvoleného typu (obvykle *.cea). Stažení archivů spustíme stiskem Stáhnout vše po potvrzení požadavku a případně zadání dráhy a názvu cílového souboru pro uložení dat začne program přenášet data z přístroje a ukládat je do vybrané databáze či do souboru. O průběhu přenosu přitom informuje v následujícím okně : Po ukončení přenosu a uložení dat se okno automaticky uzavře. Poté lze data zobrazit v programu ENVIS bližší popis je uveden v manuálu tohoto programu. 14

15 3. FUNKČNÍ POPIS 3.1 Konstrukce přístroje Konektory, indikační a ovládací prvky jsou umístěny na předním a zadním panelu : Obr.3.1 : Přední a zadní panel Napěťový konektor U 2. Indikační LED-diody 3. Proudové konektory I1, I2, I3, I4 4. Konektor T pro připojení teploměru 5. Vypínač záznamu 6. Konektor USB K napěťovém konektoru U se pomocí napěťových kabelů připojují měřená napětí, ze kterých je přístroj zároveň napájen. Tab. 3.1 : Rozložení signálů, konektoru U - napěťový Kontakt č Měřený signál U1 - napětí fáze L1 U2 - napětí fáze L2 U3 napětí fáze L3 UN napětí středního vodiče N - Barevné značení odpovídající zdířky napěťového kabelu červený bílý černý modrý - Zelená LED-dioda indikuje stav přístroje. Pokud je přístroj napájen a přepínač záznamu je v poloze OFF (vypnuto), svítí trvalým svitem. Při přepnutí do polohy ON (zapnuto) začne blikat a indikuje tak probíhající záznam měřených veličin do paměti přístroje. Pokud zelená LED-dioda přestane blikat a záznam je stále zapnutý, byl patrně přístroj nastaven na necyklický záznam a došlo k zaplnění kapacity paměti. Červená LED-dioda signalizuje buďto některou ze závad přístroje, nebo nedostatečné či přetížené pomocné napájecí napětí pro proudové senzory. Trvalý svit indikuje některou z hardwarových poruch přístroje nebo poruchu záznamu detailní popis závad lze zjistit načtením stavu přístroje pomocí 15

16 programu ENVIS-DAQ. Pokud tato LED-dioda bliká a napětí na napěťových vstupech přístroje je v rozsahu dle technických parametrů (uvedených dále), nastalo pravděpodobně přetížení napájecího napětí proudových senzorů v takovém případě je třeba proudové senzory postupně odpojovat a identifikovat tak vadný senzor. Červená LED-dioda může ovšem blikat při napájení přístroje pouze z konektoru USB i tehdy, pokud není připojen žádný proudový senzor v takovém případě nejde o závadu, ale přístroj pouze indikuje, že napájecí napětí pro senzory není dostatečné (při napájení pouze z konektoru USB nelze provádět měření). K barevně odlišeným proudový konektorům I1 až I4 se připojují proudové senzory, zpravidla aktivní flexibilní senzory řady A3000. Na konektorech je vyvedeno i pomocné napětí pro napájení těchto senzorů. Pomocí odpovídajících redukcí je možno připojit i senzory jiného typu. Tab.3.2 : Rozložení signálů na konektorech I (proudové) Kontakt č signál pomocné nap. napětí -8V pomocné nap. napětí +8V signál společný Odporový teploměr typu Pt100 se připojuje do konektoru T. Tab. 3.3 : Konektor T pro odporový teploměr kontakt č. 1, 2 3, 4 Signál měřicí vstup měřicí vstup + Pro propojení s PC pomocí odpovídajícího kabelu slouží konektor USB. Přitom není nutné připojovat žádné pomocné napájecí napětí ke konektoru U pro nastavování přístroje a přenos naměřených dat postačí pomocné napájecí napětí přivedené přes konektor USB. 3.2 Způsob měření a vyhodnocení jednotlivých veličin Měření zahrnuje tří souvisle a současně prováděné procesy : měření frekvence, vzorkování napěťových a proudových signálů a vyhodnocení veličin z těchto navzorkovaných dat Měření frekvence základní harmonické složky napětí Frekvence základní harmonické složky napětí se měří kontinuálně a vyhodnocuje se každých 10 sekund. Měřený signál je logickým součtem všech napěťových signálů, upravený filtrem typu dolní propust. Frekvence je vyhodnocena jako podíl počtu celých cyklů sítě zjištěných během 10 sekund a kumulativní doby trvání celých cyklů Měření napětí a proudů Napěťové signály jsou vyhodnocovány souvisle, bez mezer. Základním vyhodnocovacím intervalem, tzv. měřicím cyklem, je úsek o délce dvou cyklů sítě (tj. 40ms při frekvenci 50 Hz), který tvoří základ všech dalších výpočtů. Proudové signály jsou vyhodnocovány nesouvisle, a to každý lichý měřicí cyklus jeden proudový signál : postupně I1, I2, I3, I4, I1, I2 atd. V sudých měřicích cyklech se proudy nevyhodnocují. Každý proudový vstup je tedy vyhodnocen 1 x za 8 měřicích cyklů (tj. každých 320ms při frekvenci 50 Hz). 16

17 Napěťové a v lichých cyklech i příslušný proudový signál jsou vzorkovány současně s četností 128 vzorků na jeden cykl sítě. Četnost vzorkování je řízena hodnotou frekvence naměřenou na vstupech U1, U2, U3. Pokud je hodnota frekvence v měřitelném rozsahu, tak je podle ní vzorkování řízeno. V opačném případě je vzorkování řízeno podle přednastavené nominální hodnoty frekvence (fnom ) a naměřené hodnoty nemusí odpovídat skutečnosti. Efektivní hodnoty napětí a proudů se vyhodnocují z navzorkovaných hodnot za měřicí cyklus podle rovnic (příklady uvedeny pro fázi č. 1) : n 1 n U1 = Fázové napětí (efektivní hodnota) : 2 Ui1 ; i= 1 n 1 n U 12 = Sdružené napětí (efektivní hodnota) : (Ui1 Ui 2) 2 i= 1 1 n I1 = Proud (efektivní hodnota) : n Ii 12 i= 1 kde : i... index vzorku n... počet vzorků za měřicí cyklus (256) Ui1, Ii1 jednotlivé vzorky napětí a proudu Měřená fázová napětí U1 až U3 odpovídají potenciálu mezi odpovídajícími kontakty konektoru U a kontaktem N. Pokud je nastaven typ připojení 3Y+IN, přístroj měří čtyři proudy I1, I2, I3 a IN (resp. I4), respektive při ostatních typech připojení měří pouze tři proudy I1, I2, I Vyhodnocení výkonů a účiníků (PF) Výkony a účiníky jsou vyhodnoceny podle níže uvedených vztahů. Rovnice platí pro základní typ připojení do hvězdy. P1 = Činný výkon : Q1 = Jalový výkon : 1 n n 25 k=1 kde : Ui1 Ii1 i= 1 U k,1 I k,1 sin ϕ k,1 k index řádu harmonické Uk,1, Ik,1 k-té harmonické složky napětí a proudu ( fáze č. 1 ) Δφk,1... úhel mezi k-tými harmonickými složkami Uk,1, Ik,1 ( fáze č. 1 ) Deformační výkon : S1 = U 1 I 1 D1 = S 12 P12 Q12 Účiník (skutečný) : PF 1 = P1 / S 1 Třífázový činný výkon : Třífázový jalový výkon : Třífázový zdánlivý výkon : Třífázový deformační výkon : 3P = P1 + P 2 + P 3 3Q = Q1 + Q 2 + Q 3 3S = S 1 + S 2 + S 3 3D = 3S 2 3P 2 3Q 2 Třífázový účiník (skutečný) : 3PF = 3P / 3S Zdánlivý výkon : 17

18 3.2.4 Vyhodnocení harmonických složek, THD, harmonické složky a nesymetrie výkonů a účiníků základní Pomocí Fourierovy transformace přístroj vyhodnocuje harmonické složky napětí i proudů. Výpočet se provádí metodou pravoúhlého okna z každého měřicího cyklu. Vyhodnocují se následující veličiny : Základní (= 1. ) harmonická složka fázového napětí : Ufh1 Základní (= 1. ) harmonická složka proudu : Ifh1 Absolutní úhel fázoru základní harmonické složky napětí : φu1 Úhel fázoru základní harmonické složky proudu vzhledem k fázoru Ufh1 : φi1 Vzájemný úhel mezi odpovídajícími fázory základní harmonické složky napětí a proudu : Δφ1 Harmonické složky napětí a proudů do řádu 25 : (i. řád harmonické složky) Uih1, Iih1 Úhel mezi korespondujícím fázory napětí a proudu i-tého řádu : Δφi1 Celkové harmonické zkreslení napětí : Celkové harmonické zkreslení proudu : THD U1 = 1 U 1h1 THDI1 = 1 I 1h1 25 i= 2 25 i= 2 2 Uih1 x100% 2 Iih1 x100% Jalový výkon základní harmonické složky : Trojfázový činný výkon základní harmonické složky : Trojfázový jalový výkon základní harmonické složky : cos ϕ 1 Pfh1 = Ufh1 Ifh1 cos ϕ 1 Qfh1 = Ufh1 Ifh1 sin ϕ 1 3Pfh = Pfh1 + Pfh 2 + Pfh3 3Qfh = Qfh1 + Qfh 2 + Qfh3 Trojfázový účiník základní harmonické složky : 3 cos ϕ = cos(arctg ( Účiník základní harmonické složky : Činný výkon základní harmonické složky : 3Qfh )) 3Pfh Výkony a účiníky základní harmonické složky (cos φ) se vyhodnocují ve 4 kvadrantech v souladu s normou IEC 60375, viz Obr Napěťová a proudová nesymetrie se vyhodnocují na základě sousledné a zpětné složky základních harmonických složek : Napěťová nesymetrie : Proudová nesymetrie : Úhel zpětné složky proudu : zpětná _ složka _ napětí 100% sousledná _ složka _ napětí zpětná _ složka _ proudu unbi = 100% sousledná _ složka _ proudu unbu = φnsi 18

19 Obr. 3.2: Identifikace odběru a dodávky a charakter účiníku podle fázového úhlu (podle IEC 60375) kvadrant II činný výkon - export jalový výkon - import kapacitní (C) charakter účiníku kvadrant I činný výkon - import jalový výkon - import induktivní (L) charakter účiníku Ir+ S Q ϕ Ia- Ia+ P kvadrant III činný výkon - export jalový výkon - export induktivní (L) charakter účiníku Ir- kvadrant IV činný výkon - import jalový výkon - export kapacitní (C) charakter účiníku Vyhodnocení napěťových událostí (krátkodobé poklesy / zvýšení, přerušení napětí) Pro detekci a registraci napěťových událostí přístroj vyhodnocuje efektivní hodnoty napětí obnovované každou půlperiodu (U1(1/2)) ve shodě s normou IEC ed Agregace a záznam hodnot Hodnoty zaznamenávané do hlavního archivu v paměti přístroje se agregují z měřicích cyklů podle nastaveného intervalu záznamu. Zaznamenávají se takto vzniklé průměrné hodnoty a u většiny veličin je možné zvolit i záznam maximálních a minimálních hodnot (za měřicí cyklus) dosažených v průběhu záznamového intervalu. Dlouhé časové intervaly začínají na začátku měřicího cyklu, následujícího po okamžiku uplynutí doby předchozího intervalu na základě tiku RTC. Při zaplnění kapacity paměti přístroje zaznamenanými průběhy záleží na tom, jak byl přístroj nastaven. Pokud není zvolen Cyklický záznam, po zaplnění paměťové kapacity přestane přístroj provádět další záznamy až do doby, kdy bude znovu nastaven. Zelená LED-dioda přitom přestane blikat i když vypínač záznamu zůstane zapnut. V opačném případě záznam pokračuje s tím, že nově naměřené hodnoty přemazávají nejstarší hodnoty. Přístroj tak obsahuje nejčerstvější průběh nastavených veličin, jehož délka odpovídá paměťové kapacitě přístroje. Obdobně jako účiník je hodnota jalového výkonu doplněna příznakem L nebo C podle fázového rozdílu základních harmonických složek napětí a proudu a vyjadřuje tak induktivní nebo kapacitní charakter jalového výkonu. 19

20 4. TECHNICKÉ PARAMETRY Měřené veličiny - Napětí Veličina Hodnota, rozsah Frekvence fnom nominální měřicí rozsah nejistota měření 50 / 60 Hz / Hz ± 0.02 % z hodnoty Napětí měřicí rozsah (fázové / sdružené) rozsah 100V : rozsah 400V : / VSTŘ / VSTŘ nejistota měření (při pokojové teplotě) teplotní drift UNOM (Udin) - nominální napětí (fázové / sdružené ), pro kategorie přepětí III ± 0.5 % z hodnoty ± 0.1 % z rozsahu ±0.05 % z hodnoty ± 0.05 % z rozsahu / 10 ºC 57.7 / 100 V 400 / 693 VSTŘ 1200 VSTŘ (UL PE ) / 1 minuta maximální přetížení Flikr (předběžné, ve vývoji) měřicí rozsah nejistota měření podle IEC Krátkodobé poklesy / zvýšení napětí nejistota měření ΔU ± 1 % UNOM Přerušení napětí nejistota trvání přerušení ± 1 cykl Napěťová nesymetrie měřicí rozsah nejistota měření Harmonické referenční podmínky měřicí rozsah nejistota měření 0 5% ± 0.3% z hodnoty nebo ± 0.3% ostatní harmonické až do 200 % třídy 3 dle IEC ed % třídy 3 dle IEC ed.2 pětinásobek úrovní třídy II dle IEC ed.2 THDU měřicí rozsah nejistota měření 0 20 % ± 0.5 Klasifikace přístroje dle IEC ed. 2 třída B 20

21 Měřené veličiny Proud, výkon, PF, cos φ ( při použití pružných proudových senzorů řady A3000 nebo A1000 ) Veličina senzory A1000-xxx senzory A3000-xxx Proud měřicí rozsah rozsah 1000 : ASTŘ rozsah 3000 : ASTŘ rozsah 300 : ASTŘ rozsah 100 : ASTŘ rozsah 30 : 0 33 ASTŘ nejistota měření ( ta = 22 ±1 ºC, měřený vodič ve středu smyčky senzoru ) teplotní drift vliv polohy smyčky senzoru vliv vnějšího magnet. pole - řada Axxx-JRF (standard) - řada Axxx-JRFS (stíněné) rozsah 1000 : ASTŘ rozsah 300 : ASTŘ rozsah 100 : ASTŘ ± 1 % z hodnoty ± 0.2 % z rozsahu ± 0.1 % z hodnoty ± 0.02 % z rozsahu / 10 ºC max. 2 % z hodnoty max. 2 % z rozsahu max. 1.5 % z rozsahu nejistota měření úhlu % z rozsahu ±3 1 5 % z rozsahu ±5 Proudová nesymetrie měřicí rozsah 0 5% nejistota měření ± 0.3 % z hodnoty nebo ± 0.3 *) Harmonické měřicí rozsah % z rozsahu nejistota měření Ih <= 10 % z rozsahu ± 1 % z rozsahu *) Ih > 10 % z rozsahu ± 10 % z hodnoty *) THDI měřicí rozsah % nejistota měření ± 2 % z hodnoty ± 2.0 Činný / jalový výkon, účiník (PF), cos φ referenční podmínky A : ref. podmínky U a I U >= 5% z rozsahu, I >= 5% z rozsahu ref.p. pro činný v.,pf, cos φ PF = 1.00 ref. podm. pro jalový výkon PF = 0.00 nejistota činného / jalového v. ± 1.0 % z hodnoty ± 0.5 % z rozsahu *) nejistota PF, cos φ ± 0.01 *) referenční podmínky B : ref. podmínky U a I U >= 5% z rozsahu, I >= 5% z rozsahu ref.p. pro činný v.,pf, cos φ PF >= 0.5 ref. podm. pro jalový výkon PF <= 0.87 nejistota činného / jalového v. ± 2.0 % z hodnoty ± 1 % z rozsahu *) nejistota PF, cos φ ± 0.02 *) *)... ta = 22 ±1 ºC, měřený vodič ve středu smyčky senzoru, bez vnějšího magnetického pole 21

22 Ostatní parametry Veličina Hodnota, rozsah rozsah napájecího napětí napěťových vstupů U1 U3 (fázové / sdružené) - třífázové napájení - jednofázové napájení příkon napěťových vstupů U1 U3 (celkem) impedance proudových vstupů I1 I4 pomocné napájecí napětí proudových vstupů maximální odběr pomocného napětí proudových vstupů vstup pro odporový teploměr Pt100 : měřicí rozsah nejistota měření kategorie přepětí/stupeň znečištění provozní teplota - model SIMON-341 PLUS (bez displeje) - model SIMON-341 PLUS D (s displejem) skladovací teplota provozní a skladovací vlhkost EMC odolnost EMC vyzařování RTC : přesnost kapacita záložní baterie komunikační rozhraní 3 x / VSTŘ 1 x VSTŘ < 3 VA ~ 1 MΩ + / - 8 ± 1 Vss +/- 10 ma (všechny proudové vstupy dohromady) ºC ± 2 ºC (dvouvodič. připojení, odpor smyčky nekompenzován) III / 2 (UNOM = 400 VSTŘ) podle EN C C C < 95 %, nesráživé prostředí EN ( 4kV / 8kV ) EN ( 10 V/m, až do 1 GHz ) EN ( 2 kv ) EN ( 2 kv ) EN ( 3 V ) EN ( 5 period ) EN 55011, třída A EN 55022, třída A (není určen do bytového prostředí) +/- 2 sekundy za den typicky 8 let USB 2.0 Konstrukce Veličina Hodnota, rozsah krytí rozměry hmotnost IP 40 cca 115 x 200 x 48 mm 0.4 kg 22

23 5. ÚDRŽBA, SERVIS 5.1 Údržba Síťový monitor SIMON nevyžaduje během svého provozu žádnou údržbu. Pro spolehlivý provoz je pouze nutné dodržet uvedené provozní podmínky a nevystavovat jej hrubému zacházení a působení vody nebo různých chemikálií, které by mohlo způsobit jeho mechanické poškození. SIMON je vybaven třemi pevně zabudovanými jistícími prvky, zajišťující odpojení přístroje při nesprávném připojení napěťových vstupů, resp. při případné poruše. Při výpadku prvku je nutné přístroj zaslat výrobci k výměně. Vodiče napěťového kabelu 3KUF2 jsou jištěny pojistkami 6,3A s vypínací schopností 1500A, umístěnými v krabičce s odrušovacími prvky, která je součástí kabelu. K výpadku těchto pojistek by mělo dojít pouze při mimořádné havárii. Při jejich případné výměně je nutné odšroubovat víčko krabičky, pochopitelně v beznapěťovém stavu. Instalovaná lithiová baterie typu VARTA 2/3 AA SLF má při průměrné teplotě 20 st. C a typickém zatěžovacím proudu v SIMONu (< 10 ua) životnost zpravidla alespoň 8 let. Vzhledem k předpokládaným náročným provozním podmínkám však doporučujeme pravidelnou výměnu baterie zhruba po pěti letech. V případě vybití baterie lze desku zaslat výrobci s přiloženou objednávkou na výměnu baterie. 5.2 Servis V případě poruchy výrobku je třeba uplatnit reklamaci u výrobce na adrese:, s.r.o. Tř. dr. M. Horákové LIBEREC 7 tel , fax kmb@kmb.cz internet : Výrobek musí být řádně zabalen tak, aby nedošlo k poškození při přepravě. S výrobkem musí být dodán popis závady, resp. jejího projevu. Pokud je uplatňován nárok na záruční opravu, musí být zaslán i záruční list. Pokud je požadována mimozáruční oprava, je nutno přiložit i objednávku na tuto opravu. 23

24 Záruční list Na přístroj je poskytována záruka po dobu 24 měsíců ode dne prodeje, nejdéle však 30 měsíců od vyskladnění od výrobce. Vady vzniklé v těchto lhůtách prokazatelně vadným provedením, chybnou konstrukcí nebo nevhodným materiálem, budou opraveny bezplatně výrobcem nebo pověřenou servisní organizací. Záruka zaniká i během záruční lhůty, provede-li uživatel na přístroji nedovolené úpravy nebo změny, zapojí-li přístroj na nesprávně volené veličiny, byl-li přístroj porušen nedovolenými pády nebo nesprávnou manipulací, nebo byl provozován v rozporu s uvedenými technickými parametry. Simon-341 PLUS... v.č... Datum vyskladnění :... Výstupní kontrola :... Typ výrobku : Razítko výrobce : Datum prodeje :... Razítko prodejce : 24