Анализ литературно-патентных исследований

На мировом рынке измерительной техники представлено достаточно большое число разнообразных измерителей ПКЭ. Их производством занимаются такие известные зарубежные фирмы как LEM (Швейцария), Fluke (США), Voltech (Англия), отечественные - Интехэнерго-Информ (г. Москва), НПП Марс-Энерго (г. Санкт-Петербург), Парма (г. Санкт-Петербург), НЦ Линвит (г. Москва), ООО «НПФ «Солос-С» (г. Москва), ЗАО «Прист» (РФ), «АЛАН АБРИС» (г. Пенза), НПО «АГАТ» (г. Минск). Недостатком всех существующих на сегодняшний день решений является их высокая цена, у зарубежных приборов - еще и отсутствие согласования с отечественным стандартом.

На основе измерителей ПКЭ возможно построение измерительных систем (СИ ПКЭ). Такая система представляет собой терминал, устанавливаемый непосредственно в точке контроля. Производится долговременный контроль ПКЭ (мониторинг) с передачей результатов контроля по какому либо интерфейсу.

Обобщённая функциональная схема терминалов представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Обобщённая функциональная схема терминалов.

Основное назначение терминалов - выделение из исходных сигналов необходимой информации - характеристик (показателей) электрической энергии. Полученная информация либо используется на месте оператором посредством О, либо передаётся в верхний уровень системы посредством Т, либо регистрируется Р с целью последующего анализа.

Терминал как прибор состоит из структурных элементов - устройств. На рисунке 1.2 представлена обобщённая структурная схема терминала.

Рисунок 1.2 - Обобщённая структурная схема терминалов:

Наиболее ответственная часть любого СИ - измерительный канал. Так обычно принято называть группу устройств, реализующую функции измерения. На рисунке 1.2 это ВхЦ+АЦП+КонтрВ. ВхЦ адаптируют входные сигналы к возможностям АЦП: защищают электронные схемы от перенапряжённых состояний входа, масштабируют сигналы, «очищают» от неинформативных параметров и др. На рисунке 1.3 показаны функциональное назначение устройств, которые включены в состав ВхЦ.

Рисунок 1.3 - Функциональный состав входных цепей

Измерительный канал обуславливает метрологические свойства СИ. При этом, элементы ВхЦ+АЦП его структуры «насыщают» в основном инструментальную составляющую погрешности, а элемент КВ - методическую.

В частных, особо простых случаях функции контроллеров В и У могут быть совмещены.

Структурная схема изделия дополнена «паразитным» элементом - «окружающая среда». Этот элемент всегда следует учитывать при проектировании.

Из рисунка 1.2 видно что обязательным элементом схемы терминала является устройство гальванической развязки УГР.

УГР может выполнять в изделии до четырех функций:

гальваническое разделение входных каналов;

защиту части схемы (левой) от аварийных воздействий;

защиту удалённых потребителей информации от аварийных воздействий;

защиту чувствительной части схемы от помех, вызываемых другими схемами.

УГР важный структурный элемент изделия, от него во многом зависит, как себестоимость аппаратной части, так и стоимость эксплуатационных затрат.

На рисунке 1.2 показаны возможные места расположения УГР.

Наиболее правильное, но, одновременно, и самое дорогое расположение УГР - в аналоговых цепях устройства адаптации. Компромиссное расположение - между АЦП и КВ. Удобный вариант также между КВ и КУ. УГР, расположенное только в ДПИ/КПИ, защищает информационную сеть, совершенно не заботясь о собственно терминале.

На рисунке 1.4 - 1.7 представлены актуальные структурные схемы терминалов (пульты, регистраторы и преобразователи питания на схемах опущены).

На схемах особо выделены расположения АЦП, УГР и возможные варианты интерфейсов. Типы интерфейсов, перечисленные в скобках, характерны для измерительных модулей (см. далее). Во всех схемах функции вычисления и управления разнесены по двум контроллерам, что в ряде простых решений совмещается. Рассмотрим варианты подробнее.

На рисунке 1.4 представлены четыре структурных варианта, групповым признаком которых является использование вычислительного контроллера со встроенным АЦП. Такое решение предоставляет важное преимущество - время преобразования дискретизируемых значений входных сигналов может быть существенно уменьшено. Объективные недостатки таких контроллеров - ограниченные метрологические свойства и сложность гальванического разделения каналов. Как правило, такие контроллеры содержат один АЦП с коммутатором на входе, что для ряда задач не позволяет снимать дискретизированные данные одномоментно (синхронно). В конечном итоге это может приводить к дополнительным погрешностям при обработке.

Интересное из раздела

Проект макета на основе PIC контроллера
Сегодняшний день развития вычислительной техники характеризуется бурным развитием сетевых технологий. При этом, основной упор делается на технологии, позволяющи ...

Исследование и расчет двухполюсников и четырехполюсников
В соответствии с заданием сопротивления ДП, входящих в исследуемый ЧП, имеют следующий вид, Ом: Z1(p) = , (1.1) Z2(p) = , ...

Проект кабельной линии связи на участке Пермь - Кузино железной дороги
В курсовом проекте приведены технические решения по следующим вопросам: выбор системы организации кабельной магистрали; организация связи и цепей автоматики ...