Пристрій моніторингу параметрів якості електроенергії та визначення допустимого навантаження електродвигунів

Пристрій моніторингу параметрів якості електроенергії та визначення допустимого навантаження електродвигунів, що містить три вхідні перетворювачі напруги, три аналого-цифрові перетворювачі, гальванічну розв'язку, системний контролер, клавіатуру, годинник реального часу, блок інтерфейсу RS-485, цифровий сигнальний процесор, засіб відображення інформації, постійно запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), FLASH-пам'ять, високошвидкісний статичний ОЗП та енергонезалежний ОЗП, причому інформаційні входи вхідних перетворювачів напруги приєднані до відповідних фаз мережі, перший, другий та третій вхідні перетворювачі напруги відповідно приєднані до першого, другого та третього аналого-цифрового перет U 1 3 ходів аналого-цифрових перетворювачів, на входи яких подаються сигнали з відповідних виходів вхідних перетворювачів, блок інтерфейсу RS-485, підключений до системного контролера, FLASHпам'ять, високошвидкісний ОЗП та енергонезалежний ОЗП, які з'єднані з системною магістраллю. Недолік прототипу - низькі функціональні можливості пристрою, а саме: відсутня можливість визначення впливу показників якості електроенергії на допустиме навантаження електродвигунів. Задача корисної моделі - розширення функціональних можливостей пристрою контролю параметрів якості електроенергії за рахунок додаткового визначення впливу показників якості електроенергії на допустиме навантаження електродвигунів. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрій, що містить три вхідні перетворювачі напруги, три аналого-цифрові перетворювачі, гальванічну розв'язку, системний контролер, клавіатуру, годинник реального часу, блок інтерфейсу RS485, цифровий сигнальний процесор, засіб відображення інформації, постійно запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), FLASH-пам'ять, високошвидкісний статичний ОЗП та енергонезалежний ОЗП, причому інформаційні входи вхідних перетворювачів напруги приєднані до відповідних фаз мережі, перший, другий та третій вхідні перетворювачі напруги відповідно приєднані до першого, другого та третього аналого-цифрового перетворювача, управляючі входи вхідних перетворювачів напруги через блок гальванічної розв'язки з'єднано з масштабуючими виходами системного контролера, інформаційні входи якого підключено через блок гальванічної розв'язки до управляючих кіл та виходів першого, другого та третього аналогоцифрового перетворювача, крім того, клавіатуру, годинник реального часу та блок інтерфейсу RS485 підключено до системного контролера, цифровий сигнальний процесор, засіб відображення інформації, ПЗП, FLASH-пам'ять, високошвидкісний статичний ОЗП та енергонезалежний ОЗП, які з'єднані з системною магістраллю, підключено до системного контролера, додатково введено арифметико-логічний блок, блок інтерфейсу USB 2.0, причому арифметико-логічний блок приєднано до цифрового сигнального процесора через системну магістраль, блок інтерфейсу USB 2.0 приєднано до системного контролера. Введення вказаних ознак дозволяє розширити функціональні можливості пристрою за рахунок додаткового урахування впливу показників якості електроенергії на допустиме навантаження електродвигунів. Суть винаходу є розширення функціональних можливостей пристрою. Це досягається за рахунок можливості додаткового урахування впливу показників якості електроенергії на допустиме навантаження електродвигунів. На кресленні представлена структурна схема запропонованого пристрою для моніторингу параметрів якості електроенергії та визначення допустимого навантаження електродвигунів, де 1 - перший вхідний перетворювач напруги, 2 - другий вхідний перетворювач напруги, 3 - третій вхідний 63103 4 перетворювач напруги, 4 - перший аналогоцифровий перетворювач (АЦП), 5 - другий АЦП, 6 - третій АЦП, 7 - блок гальванічної розв'язки, 8 системний контролер, 9 - клавіатура, 10 - годинник реального часу, 11 - блок інтерфейсу USB 2.0, 12 блок інтерфейсу RS-485, 13 - арифметико-логічний блок, 14 - цифровий сигнальний процесор, 15 засіб відображення інформації, 16 - ПЗП, 17 FLASH-пам'ять, 18 - високошвидкісний статичний ОЗП, 19 - енергонезалежний ОЗП, 20 - блок живлення. Інформаційні входи вхідних перетворювачів напруги 1, 2, 3 приєднані до відповідних фаз мережі, перший 1, другий 2 та третій 3 вхідні перетворювачі напруги відповідно приєднані до першого 4, другого 5 та третього 6 аналого-цифрового перетворювача, управляючі входи вхідних перетворювачів напруги 1, 2, 3 через блок гальванічної розв'язки 7 з'єднано з масштабуючими виходами системного контролера 8, інформаційні входи та сигнали керування якого підключено через блок гальванічної розв'язки 7 до управляючих кіл та виходів першого 4, другого 5 та третього 6 аналого-цифрового перетворювача, крім того, клавіатуру 9, годинник реального часу 10 та блок інтерфейсу RS-485 12 підключено до системного контролера 8, цифровий сигнальний процесор 14, засіб відображення інформації 15, ПЗП 16, FLASHпам'ять 17, високошвидкісний статичний ОЗП 18 та енергонезалежний ОЗП 19, які з'єднані з системною магістраллю підключено до системного контролера 8, арифметико-логічний блок 13 приєднано до цифрового сигнального процесора 14 через системну магістраль, блок інтерфейсу USB 2.0 11 приєднано до системного контролера 8. Пристрій функціонує таким чином. На інформаційні входи вхідних перетворювачів напруги 1, 2, 3 подаються контрольовані сигнали напруг відповідних фаз мережі. Вхідні перетворювачі напруги 1, 2, 3 узгоджують рівні вхідних сигналів з робочим діапазоном аналого-цифрових перетворювачів та масштабування вхідного діапазону. Далі сигнал надходить відповідно на 4, 5 і 6 аналого-цифровий перетворювач. Високоточні аналого-цифрові перетворювачі 4, 5, 6 здійснюють в реальному часі аналого-цифрове перетворення для сигналів відповідних фаз UA, UB, UC з високою швидкістю. Оцифровані значення напруг надходять на блок гальванічної розв'язки 7. Блок гальванічної розв'язки 7 виконує функції електричної розв'язки вхідної високовольтної вимірювальної схеми від внутрішніх низьковольтних кіл пристрою, що в сукупності з виконанням пристрою в пластмасовому корпусі забезпечує необхідну електробезпеку пристрою. З гальванічної розв'язки 7 сигнали надходять на системний контролер 8. Системний контролер 8 забезпечує взаємодію аналого-цифрових перетворювачів з цифровим сигнальним процесором 14 і здійснює керування системними та периферійними блоками пристрою. Цифровий сигнальний процесор 14 здійснює обробку результатів перетворень аналого-цифрових перетворювачів 4, 5 і 6 та розрахунок показників якості електроенергії з похибками, що не перевищують норм, установлених ГОСТ 13109-97. Вимі 5 ряні значення з цифрового сигнального процесора 14 передаються по системній магістралі до арифметико-логічного блока 13, в якому визначаються допустимі навантаження електродвигунів з урахуванням показників якості електроенергії. Для цього беруться виміряні значення напруги прямої послідовності U1 та прораховується величина навантаження двигуна P1, до якого необхідно обмежити навантаження на валу двигуна при виміряному U1, за умови, що U2 - 0. Аналогічно беруться значення напруги зворотної послідовності U2 та прораховується величина навантаження двигуна Р2, до якого необхідно обмежити навантаження на валу двигуна при виміряному U2, за умови, що U1 = UH. Вираз Р = P1P2 дає дійсне значення допустимого навантаження на валу електродвигуна при виміряних рівнях напруги та при даній несиметрії напруг в мережі і умові, що нагрів машини при тривалій роботі не перевищить допустимого. Результати обчислень зберігаються у Flashпам'яті 17, яка забезпечує збереження інформації про всі параметри якості електроенергії за заданий проміжок часу. За допомогою вбудованої компактної клавіатури 9 користувачем задаються режими роботи пристрою (проведення вимірювань, перегляд результатів вимірювань, вивід на друк, перевірка). Блок інтерфейсу RS-485 12 (послідовний порт) використовується для роботи пристрою у складі територіально-розподіленої локальної мережі та підключення ПЕОМ, яка може бути використана для відображення інформації в зручному для користувача вигляді, нагромаджування інформації та розрахунку статистичних даних. Блок інтерфейсу USB 2.0 11 призначений для підключення принтера або приєднання периферійних 63103 6 приладів, наприклад зовнішньої флеш-пам'яті для зберігання виміряних даних. Вбудований засіб відображення інформації 15 дозволяє відображувати дані про показники якості електроенергії та допустимі навантаження електродвигунів у текстовому вигляді, у вигляді графіків та гістограм. Як засіб відображення використовується графічний рідкокристалічний дисплей підвищеної контрастності. Для організації зв'язку цифрового сигнального процесора 14 з запам'ятовуючими пристроями використовується системна магістраль, що управляється системним контролером 8, до якої підключено ПЗП 16, високошвидкісний статичний ОЗП 18, енергонезалежний ОЗП 19. ПЗП 16 призначений для зберігання програм функціонування цифрового сигнального процесора та констант. Високошвидкісний статичний ОЗП 18 використовується для швидкого виконання програм, щопереписуються з ПЗП, зберігання констант, які часто використовуються, та поточної оперативної інформації. Блок живлення 20 здійснює перетворення змінної напруги однофазної мережі 220, 50 Гц у ряд стабілізованих напруг (+5В, ±15В) для живлення складових блоків пристрою. Після подачі електроживлення у пристрої обов'язково проводиться автоматична самодіагностика всіх складових блоків, що дозволяє оцінити працездатність пристрою в цілому. Таким чином, за рахунок можливості визначення впливу показників якості електроенергії на допустиме навантаження електродвигунів значно розширюються функціональні можливості пристрою для моніторингу параметрів якості електроенергії та визначення допустимого навантаження електродвигунів. 7 Комп’ютерна верстка М. Мацело 63103 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601