Как выбрать измерительный преобразователь?
О.М.Николаев, ведущий специалист по маркетингу ОАО «Электроприбор», г. Чебоксары
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 статье рассматриваются те измерительные преобразователи, 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.
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 распространёнными 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.
Основными производителями указанных преобразователей являются: ОАО «Электроприбор» (г. Чебоксары), ООО «Алекто» (г. Омск), МНПП «Электроприбор», ООО «ЭнергоСоюз» и ОДО «Энергоприбор» (г. Витебск).
При выборе измерительного преобразователя перед потребителями всегда стоит ряд вопросов, чисть которых рассматривается в этой статье.
1. «Аналоговый» или «цифровой» выход?
На сегодняшний день все производимые преобразователи по форме обработки входного сигнала можно разделить на две большие группы:
• преобразование входного сигнала в аналоговый выходной сигнал,
• преобразование входного сигнала в цифровой сигнал.
Аналоговые измерительные преобразователи – это тип изделий, которые широко применялись раньше и применяются сегодня во многих областях промышленности. Большинство энергообъектов вводилось в строй в 70 - 80-х годах прошлого века. Системы телемеханики в то время строились на приёме 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 дёшевы 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 дорогие, но обладают достаточно серьёзными 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 счёт трёхуровневой 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 (рис. 1).
Рис. 1. Схема подключения цифровых измерительных преобразователей.
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).
Преобразователи с цифровым выходом выполняются в стандартном корпусе с передним расположением винтовых подпружиненных клеммных разъёмов, которые надёжно 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 (таблица 1).
Поверка или калибровка?
Нормативные документы не слишком чётко 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 том числе за счёт снижения объёма 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 приведённой погрешности преобразователей приведён 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-фазной сети переменного тока в цифровой код с последующей передачей по стандартным интерфейсам.
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 статье рассматриваются те измерительные преобразователи, 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.
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 распространёнными 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.
Основными производителями указанных преобразователей являются: ОАО «Электроприбор» (г. Чебоксары), ООО «Алекто» (г. Омск), МНПП «Электроприбор», ООО «ЭнергоСоюз» и ОДО «Энергоприбор» (г. Витебск).
При выборе измерительного преобразователя перед потребителями всегда стоит ряд вопросов, чисть которых рассматривается в этой статье.
1. «Аналоговый» или «цифровой» выход?
На сегодняшний день все производимые преобразователи по форме обработки входного сигнала можно разделить на две большие группы:
• преобразование входного сигнала в аналоговый выходной сигнал,
• преобразование входного сигнала в цифровой сигнал.
Аналоговые измерительные преобразователи – это тип изделий, которые широко применялись раньше и применяются сегодня во многих областях промышленности. Большинство энергообъектов вводилось в строй в 70 - 80-х годах прошлого века. Системы телемеханики в то время строились на приёме 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 дёшевы 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 дорогие, но обладают достаточно серьёзными 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 счёт трёхуровневой 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 (рис. 1).
Рис. 1. Схема подключения цифровых измерительных преобразователей.
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).
Преобразователи с цифровым выходом выполняются в стандартном корпусе с передним расположением винтовых подпружиненных клеммных разъёмов, которые надёжно 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 (таблица 1).
Поверка или калибровка?
Нормативные документы не слишком чётко 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 том числе за счёт снижения объёма 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 приведённой погрешности преобразователей приведён 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-фазной сети переменного тока в цифровой код с последующей передачей по стандартным интерфейсам.