Измерительная техника
Как выбрать измерительный преобразователь?
При автоматическом управлении технологическими процессами в сетевых и генерирующих компаниях, а также на промышленных предприятиях с развитой системой электроснабжения широко применяются информационно-измерительные системы, осуществляющие сбор, обработку, хранение, передачу и представление в удобной форме измерительной информации. Получение информации от контролируемого объекта и её первичную обработку осуществляют измерительные преобразователи.
В данной статье речь идёт о тех измерительных преобразователях, которые являются средствами измерения с нормированными метрологическими характеристиками, и служат для преобразования электрических величин в унифицированный сигнал постоянного тока или в цифровой код, используемые для дальнейшей передачи или индикации. По своей сути они являются промежуточным звеном между объектом измерений и собственно измерительным прибором или системой телемеханики.
Классификация
По виду измеряемого и преобразуемого входного сигнала самыми распространенными и массово применяемыми измерительными преобразователями в энергетике и у производителей шкафного оборудования являются преобразователи:
- переменного тока и напряжения;
- постоянного тока и напряжения;
- активной и реактивной мощности переменного тока.
При выборе измерительного преобразователя перед потребителями всегда стоит ряд вопросов, которые мы и постараемся рассмотреть в данной статье.
1. «Аналоговый» или «цифровой» выход?
На сегодняшний день все производимые преобразователи по форме обработки входного сигнала можно разделить на две большие группы:
1. Преобразование входного сигнала в аналоговый выходной сигнал
2. Преобразование входного сигнала в цифровой сигнал
Аналоговые измерительные преобразователи – это тип изделий, который широко применялся раньше и применяется сегодня во многих областях промышленности. Большинство энергообъектов вводилось в строй в 70-х - 80-х годах прошлого века. Системы телемеханики в то время строились на приеме и обработке аналоговых сигналов. Измерительные преобразователи в таких системах преобразовывают входной сигнал в унифицированный выходной сигнал постоянного тока и обеспечивают возможность дистанционной передачи выходного сигнала или подключения щитового прибора для визуальной индикации результата преобразования. Время установления выходного аналогового сигнала этих преобразователей составляет до 1 сек.
Измерительные преобразователи с аналоговым выходным сигналом наиболее дешевы и очень распространены, однако современным требованиям не соответствуют. Принятая в ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «Россети» политика предусматривает передачу данных от вторичных приборов и датчиков только в цифровом формате с использованием стандартных интерфейсов.
Измерительные преобразователи с цифровым выходным сигналом более дороги, но обладают достаточно серьезными преимуществами:
- высокая точность, быстродействие и скорость передачи данных;
- простота реализации линии передачи (например, для интерфейса RS485 - это витая пара);
- возможность подключения дополнительных модулей индикации для отображения измеряемых (преобразуемых) параметров;
- расширенный ряд напряжений питания (+12В, +24В, 220ВУ, ~230В);
- повышенный уровень электробезопасности за счет трехуровневой гальванической развязки: по входным измерительным цепям, по выходным цепям и по цепи питания.
Современные измерительные преобразователи нередко оснащаются и цифровыми и аналоговыми выходными цепями. Примерами таких преобразователей являются Е854ЭЛ, Е856ЭЛ и Е849ЭЛ.
Преобразователи с цифровым выходом выполняются в стандартном корпусе с передним расположением винтовых подпружиненных клеммных разъемов, которые надежно фиксируют присоединительные провода и облегчают монтаж. Преобразователи допускают установку, как на стандартную DIN-рейку, так и на плоскую поверхность.
В последнее время в энергетике планомерно проводятся работы по реконструкции старых и строительству новых подстанций с применением современных систем телемеханики. Цифровые измерительные преобразователи легко интегрировать в любую систему телеизмерения, в силу целого ряда присущих им преимуществ.
Поверка или калибровка?
Нормативные документы не слишком четко разграничивают понятия поверки и калибровки средств измерений. Поверка – это совокупность операций и процедур, направленных на определение и подтверждение соответствия средств измерения и приборов установленным законодательством требованиям. В свою очередь, калибровка представляет собой только установление зависимости между размерами измеряемых величин и показаниями приборов. Не все производители предлагают потребителям изделия с первичной поверкой, некоторые обходятся только калибровкой. При получении от таких изготовителей калиброванного измерительного преобразователя, потребитель перед вводом его в эксплуатацию обязан провести поверку изделия в центре стандартизации и метрологии (ЦСМ).
Межповерочный интервал?
Межповерочный интервал аналоговых измерительных преобразователей составляет 1 год. Межповерочный интервал цифровых преобразователей увеличен до 4 – 6 лет. На этот параметр производители шкафного оборудования и проектировщики обычно не обращают внимания, он для них не столь важен. Однако, с этим сталкивается служба метрологии, обслуживающая приборный парк. Именно ей каждое средство измерения приходится поверять с указанной в технических условиях периодичностью.
При увеличенном межповерочном интервале снижаются затраты на обслуживание приборного парка, в т.ч. за счет снижения объема обменного фонда и затрат на его поддержание.
Условия эксплуатации?
Практически все измерительные преобразователи рассчитаны на работу при температурах от -40°С до +50°С, однако в технической документации предел допускаемого значения основной приведенной погрешности преобразователей приведен для работы в нормальных условиях эксплуатации (20±2) °С и при относительной влажности 30-80%. При изменении этих условий вводится дополнительная погрешность ±0,4% на каждые 10 °С.
Дополнительная погрешность преобразователей, вызванная влиянием внешнего магнитного поля, и других влияющих факторов определена требованиями ГОСТ 24855 и не превышает половины предела допускаемой основной погрешности.
В конечном итоге, при выборе типа измерительного преобразователя для решения конкретных задач, потребителю необходимо определить критерий, по которому может быть выбран преобразователь из множества предлагаемых типов. В первую очередь - это основные технические характеристики, которые требуются в данном случае (функциональное назначение, способ передачи преобразованной величины, быстродействие, погрешность измерения, напряжение питания, рабочий температурный диапазон, первичная поверка).
В данной статье не рассматривалась группа многофункциональных преобразователей, которые представляют собой универсальные изделия для преобразования параметров 3-х фазной сети переменного тока в цифровой код с последующей передачей по стандартным интерфейсам. Эта тема будет освещена в другой статье.
ОАО «Электроприбор» г. Чебоксары предлагает свою линейку цифровых измерительных преобразователей. Это преобразователи для линейного преобразования силы тока и напряжения в цепях переменного (Е854ЭЛ) и постоянного (Е856ЭЛ) тока, а так же активной и реактивной мощности в трехфазных электрических сетях (Е849ЭЛ). Выходные сигналы преобразователей: цифровые сигналы RS485 (протокол ModBus RTU), а также унифицированные сигналы постоянного тока.
Возможность объединения преобразователей в единую сеть с другими средствами измерения и передачи информации посредством интерфейсов RS485, а так же наличие выходных унифицированных сигналов постоянного тока позволяет использовать преобразователи на объектах энергетики и в автоматизированных системах различного назначения (ССПИ, АСУ ТП).
К завершению сказанного – задачи, решаемые с использованием измерительных преобразователей, самые разнообразные и знакомство с освещенными в статье аналоговыми и цифровыми преобразователями, поможет Вам сделать правильный выбор.
В данной статье речь идёт о тех измерительных преобразователях, которые являются средствами измерения с нормированными метрологическими характеристиками, и служат для преобразования электрических величин в унифицированный сигнал постоянного тока или в цифровой код, используемые для дальнейшей передачи или индикации. По своей сути они являются промежуточным звеном между объектом измерений и собственно измерительным прибором или системой телемеханики.
Классификация
По виду измеряемого и преобразуемого входного сигнала самыми распространенными и массово применяемыми измерительными преобразователями в энергетике и у производителей шкафного оборудования являются преобразователи:
- переменного тока и напряжения;
- постоянного тока и напряжения;
- активной и реактивной мощности переменного тока.
При выборе измерительного преобразователя перед потребителями всегда стоит ряд вопросов, которые мы и постараемся рассмотреть в данной статье.
1. «Аналоговый» или «цифровой» выход?
На сегодняшний день все производимые преобразователи по форме обработки входного сигнала можно разделить на две большие группы:
1. Преобразование входного сигнала в аналоговый выходной сигнал
2. Преобразование входного сигнала в цифровой сигнал
Аналоговые измерительные преобразователи – это тип изделий, который широко применялся раньше и применяется сегодня во многих областях промышленности. Большинство энергообъектов вводилось в строй в 70-х - 80-х годах прошлого века. Системы телемеханики в то время строились на приеме и обработке аналоговых сигналов. Измерительные преобразователи в таких системах преобразовывают входной сигнал в унифицированный выходной сигнал постоянного тока и обеспечивают возможность дистанционной передачи выходного сигнала или подключения щитового прибора для визуальной индикации результата преобразования. Время установления выходного аналогового сигнала этих преобразователей составляет до 1 сек.
Измерительные преобразователи с аналоговым выходным сигналом наиболее дешевы и очень распространены, однако современным требованиям не соответствуют. Принятая в ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «Россети» политика предусматривает передачу данных от вторичных приборов и датчиков только в цифровом формате с использованием стандартных интерфейсов.
Измерительные преобразователи с цифровым выходным сигналом более дороги, но обладают достаточно серьезными преимуществами:
- высокая точность, быстродействие и скорость передачи данных;
- простота реализации линии передачи (например, для интерфейса RS485 - это витая пара);
- возможность подключения дополнительных модулей индикации для отображения измеряемых (преобразуемых) параметров;
- расширенный ряд напряжений питания (+12В, +24В, 220ВУ, ~230В);
- повышенный уровень электробезопасности за счет трехуровневой гальванической развязки: по входным измерительным цепям, по выходным цепям и по цепи питания.
Современные измерительные преобразователи нередко оснащаются и цифровыми и аналоговыми выходными цепями. Примерами таких преобразователей являются Е854ЭЛ, Е856ЭЛ и Е849ЭЛ.
Преобразователи с цифровым выходом выполняются в стандартном корпусе с передним расположением винтовых подпружиненных клеммных разъемов, которые надежно фиксируют присоединительные провода и облегчают монтаж. Преобразователи допускают установку, как на стандартную DIN-рейку, так и на плоскую поверхность.
В последнее время в энергетике планомерно проводятся работы по реконструкции старых и строительству новых подстанций с применением современных систем телемеханики. Цифровые измерительные преобразователи легко интегрировать в любую систему телеизмерения, в силу целого ряда присущих им преимуществ.
Поверка или калибровка?
Нормативные документы не слишком четко разграничивают понятия поверки и калибровки средств измерений. Поверка – это совокупность операций и процедур, направленных на определение и подтверждение соответствия средств измерения и приборов установленным законодательством требованиям. В свою очередь, калибровка представляет собой только установление зависимости между размерами измеряемых величин и показаниями приборов. Не все производители предлагают потребителям изделия с первичной поверкой, некоторые обходятся только калибровкой. При получении от таких изготовителей калиброванного измерительного преобразователя, потребитель перед вводом его в эксплуатацию обязан провести поверку изделия в центре стандартизации и метрологии (ЦСМ).
Межповерочный интервал?
Межповерочный интервал аналоговых измерительных преобразователей составляет 1 год. Межповерочный интервал цифровых преобразователей увеличен до 4 – 6 лет. На этот параметр производители шкафного оборудования и проектировщики обычно не обращают внимания, он для них не столь важен. Однако, с этим сталкивается служба метрологии, обслуживающая приборный парк. Именно ей каждое средство измерения приходится поверять с указанной в технических условиях периодичностью.
При увеличенном межповерочном интервале снижаются затраты на обслуживание приборного парка, в т.ч. за счет снижения объема обменного фонда и затрат на его поддержание.
Условия эксплуатации?
Практически все измерительные преобразователи рассчитаны на работу при температурах от -40°С до +50°С, однако в технической документации предел допускаемого значения основной приведенной погрешности преобразователей приведен для работы в нормальных условиях эксплуатации (20±2) °С и при относительной влажности 30-80%. При изменении этих условий вводится дополнительная погрешность ±0,4% на каждые 10 °С.
Дополнительная погрешность преобразователей, вызванная влиянием внешнего магнитного поля, и других влияющих факторов определена требованиями ГОСТ 24855 и не превышает половины предела допускаемой основной погрешности.
В конечном итоге, при выборе типа измерительного преобразователя для решения конкретных задач, потребителю необходимо определить критерий, по которому может быть выбран преобразователь из множества предлагаемых типов. В первую очередь - это основные технические характеристики, которые требуются в данном случае (функциональное назначение, способ передачи преобразованной величины, быстродействие, погрешность измерения, напряжение питания, рабочий температурный диапазон, первичная поверка).
В данной статье не рассматривалась группа многофункциональных преобразователей, которые представляют собой универсальные изделия для преобразования параметров 3-х фазной сети переменного тока в цифровой код с последующей передачей по стандартным интерфейсам. Эта тема будет освещена в другой статье.
ОАО «Электроприбор» г. Чебоксары предлагает свою линейку цифровых измерительных преобразователей. Это преобразователи для линейного преобразования силы тока и напряжения в цепях переменного (Е854ЭЛ) и постоянного (Е856ЭЛ) тока, а так же активной и реактивной мощности в трехфазных электрических сетях (Е849ЭЛ). Выходные сигналы преобразователей: цифровые сигналы RS485 (протокол ModBus RTU), а также унифицированные сигналы постоянного тока.
Возможность объединения преобразователей в единую сеть с другими средствами измерения и передачи информации посредством интерфейсов RS485, а так же наличие выходных унифицированных сигналов постоянного тока позволяет использовать преобразователи на объектах энергетики и в автоматизированных системах различного назначения (ССПИ, АСУ ТП).
К завершению сказанного – задачи, решаемые с использованием измерительных преобразователей, самые разнообразные и знакомство с освещенными в статье аналоговыми и цифровыми преобразователями, поможет Вам сделать правильный выбор.