Электрические измерения с применением преобразователей

В последние 20 лет для измерения электрических величин (тока, мощности) в устройствах генерирования и распределения электрической энергии на энергетических объектах находят широкое применение измерительные преобразователи (ИП), осуществляющие линейное преобразование измеряемой величины в цепях переменного тока в унифицированный выходной сигнал постоянного тока.

При использовании измерительных преобразователей информацию о значении измеряемого параметра несет выходной сигнал преобразователя, линейно изменяющийся в интервале от 0 до 5 мА при изменении измеряемого параметра от 0 до его номинального значения в данной цепи.

Применение измерительных преобразователей получило сравнительно широкое распространение по ряду причин.

Одной из них является необходимость непрерывного ввода информации о текущих значениях ряда электрических параметров в информационно-вычислительные системы для выполнения расчетов технико-экономических показателей работы энергетических блоков и электростанций в целом. Применение измерительных преобразователей для этой цели обусловлено тем, что применяемые на блоках средства вычислительной техники предусматривают ввод этой информации в виде унифицированного сигнала.

Широкому внедрению измерительных преобразователей в системы контроля электрических аппаратов способствовало и то, что при их применении представляется возможным весьма простое решение ряда технических проблем, решение которых с использованием приборов для измерения натуральных величин вызывает серьезные трудности.

Так, использование измерительных преобразователей позволяет производить измерения на значительных расстояниях, так как низкий уровень тока – носителя информации – позволяет производить установку показывающих приборов на значительных расстояниях от измерительных трансформаторов тока и напряжения и использовать при этом контрольные кабели с жилами малого сечения.

Использование измерительных преобразователей позволяет уменьшить нагрузку измерительных трансформаторов и, благодаря этому, обеспечить их работу с меньшей погрешностью.

Благодаря применению преобразователей представляется возможным производить суммирование текущих значений измеряемых величин (например, активных или реактивных мощностей генераторов).

При использовании измерительных преобразователей за счет возможности длительной их работы с разомкнутыми выходными цепями резко упрощается осуществление измерения по вызову нескольких измеряемых величин с помощью общего показывающего прибора. Наконец, благодаря применению измерительных преобразователей представляется возможным использовать в качестве вторичных приборов простейшие однотипные измерительные приборы (миллиамперметр постоянного тока) для всех видов измерений независимо от рода измеряемой величины.

Указание выше соображения и определили достаточно широкую область применения измерительных преобразователей в устройствах контроля электрических величин на энергетических объектах.

Измерительные преобразователи на различных присоединениях монтажных единиц электростанций используются для измерений активной и реактивной мощности, силы переменного тока.

Необходимость применения измерительных преобразователей уточняется в конкретном проекте.

Измерительные преобразователи частоты могут использоваться в системе АРЧМ энергоблока.

Определение шкалы показывающих приборов и коэффициента масштабирования для ввода ЭВМ и в устройства телеизмерения

Измерительные преобразователи трехфазной мощности Е829, Е830 и Е748 разработаны и выпускаются Витебским заводом с унифицированными значениями входных (по току и напряжению) и выходных (по току) сигналов. При этом значение аналогового токового выходного сигнала постоянного тока, изменяющего от 0 до 5 мА, прямо пропорционально соответствующим значениям входных величин по току и напряжению, а следовательно, и величине измеряемой трехфазной активной (реактивной) мощности, т.е. конечное значение выходного сигнала 5 мА измерительного преобразователя соответствует трехфазной активной или реактивной мощности, вычисленной по формулам:

где:

• Uлин. – линейное напряжение первичных обмоток трансформатора напряжения, соединенных в звезду;
• Iном.тт – номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока;
• cosφ(sinφ) – коэффициент активной (реактивной) мощности, принимаемый 1.

Вычисление значение мощности по этим формулам не является целыми числами, так как в формуле участвует иррациональный множитель √3. Указанное соотношение:

При cosφ (sinφ)=1 для преобразователей Витебского завода является основой для масштабирования при вводе информации в ЭВМ и в устройства телеизмерения. Обращается внимание на то, что коэффициент масштабирования является не целым числом.

Для определения шкалы показывающего прибора по полученному расчетному значению мощности, соответствующему значению 5 мА, определяют ближайшее меньшее «круглое» значение мощности по ГОСТ 8476-60 из ряда чисел а.10, где: а – одно из чисел: 1; 1,2; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8;
n – любое целое (положительное или отрицательное) число или нуль.

Это значение мощности по ГОСТ 8476-60 наносится на шкалу показывающего прибора в качестве конечного оцифрованного деления, но оно уже не совпадает с отметкой, равной 5 мА и соответствует меньшему значению выходного постоянного тока ИП в мА.

Пример определения шкалы показывающего прибора

Например, для измерительного преобразователя активной мощности с Iвх=5 мА генератора, включенного во вторичные цепи измерительных трансформаторов с коэффициентом трансформации: Трансформатора напряжения 13800/100;
Трансформатора тока 6000/5;

Расчетное значение активной мощности в первичных значениях единиц измерения, соответствующее конечному значению выходного тока 5 мА, равно:

Р = √3*13800*6000*1=143240,000 Вт = 143,24 МВт

Рассчитанное соотношение 5 мА = 143,24 МВт служит коэффициентом масштабирования для ввода информации в ЭВМ в случае необходимости.

Для определения шкалы показывающего прибора по ГОСТ 8476-60 выбирается ближайшее меньшее значение мощности – 120 МВт.

Для значения мощности по ГОСТ 120 МВт рассчитывается соответствующее значение выходного тока измерительного преобразователя в мА из соотношения:

Таким образом, 5 мА соответствует расчетному значению мощности 143,24 МВт, а значению мощности по ГОСТ 120 МВт, наносимому в качестве конечного оцифрованного деления на шкалу показывающего прибора, соответствует значение выходного постоянного тока измерительного преобразователя 4,19 мА.