Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 8-9/2019 vyšlo tiskem 3. 9. 2019. V elektronické verzi na webu ihned. 

Téma: Elektrotechnika v průmyslu; 61. mezinárodní strojírenský veletrh v Brně

Hlavní článek
Proudové chrániče – přehled a použití

Číslo 5/2019 vyšlo tiskem 16. 9. 2019. V elektronické verzi na webu ihned.

Činnost odborných organizací
Mezinárodní konference SVĚTLO 2019 – 6. oznámení
Zúčastnili sme sa kongresu Medzinárodnej komisie pre osvetlenie CIE 2019 vo Washingtone
Odborný seminár SLOVALUX 2019

Veletrhy a výstavy
Inspirujte se boho stylem i designem Dálného východu na podzimním veletrhu FOR INTERIOR

Aktuality

ČEPS, a.s., v prvním pololetí vykázala zisk 2,3 mld., investovat bude do rozvoje soustavy Akciová společnost ČEPS uzavřela první polovinu roku 2019 se ziskem před zdaněním v…

ČEPS dokončila zaústění nejdelšího vedení zvn Společnost ČEPS dokončila realizaci zaústění nejdelšího vedení zvn v ČR V413, spojujícího…

Cenu Architekt roku 2019 získal český architekt Stanislav Fiala Ocenění za mimořádný přínos architektuře v posledních pěti letech, cenu Architekt roku…

VACON® drives zajišťují maximální provozuschopnost v největších ocelárnách v České republice Zřídkakdy je spolehlivá doba provozu tak kritická, jako při kontilití v ocelárnách. Aby…

Více aktualit

Smart distribuční sítě a chytrá měření

13.03.2019 | doc. Ing. Ladislav Pospíchal, CSc. | www.e-mega.cz

Pojetí smart distribučních energetických sítí se koncentruje na oblast funkcí, silnoproudé technologie, změny ve spotřebě, rozvoj IT a bezpečnostní problematiku. Také měření bude muset projít revizí současných metod a postupů.

Z hlediska konfigurace je i v energetických objektech zřejmé, že centralizace s hvězdicovým připojením klasických měřicích transformátorů napětí i proudů je náročná na prostor, nákladná při instalaci a nepřehledná při provozu. Jako příklad lze zvolit rozváděč nn transformační stanice se statisticky průměrnými šesti nn vývody, které v prostředí diferencované spotřeby a rozptýlené výroby budou muset být zahrnuty do koncepce smart sítí. Pro přívod 6× 3 měřených fázových proudů se jmenovitou hodnotou 1 A je zapotřebí celkem 36 vodičů o průřezu 1,5 mm2. Pro přívod 6× 3 měřených napětí za pojistkou nn vývodu je třeba celkem osmnáct vodičů dimenzovaných pro efektivní střídavé napětí 230 V. Při průměrné vzdálenosti 1,5 m mezi přístrojovými transformátory a centrální měřicí jednotkou umístěnou v konstrukčně samostatné měřicí skříni se spotřebuje vodič v délce 81 m ve svazku o souhrnném průměru přes 20 mm. Dále bude ve skříni třeba 54 rozměrově i cenově nezanedbatelných svorek. V sekundárních obvodech měřicích transformátorů na hladině nn je nutné počítat s potřebou zkratování. V obvodech nn je třeba dodržet povrchovou a vzdušnou vzdálenost 5,5 mm mezi fázovými napětími a zemí, splňující požadavky CAT IV 300 V.

Při decentralizaci měření samostatnými měřicími jednotkami s komunikačními rozhraními, které jsou umístěny v blízkosti měřených obvodů, lze měřicí jednotky propojit komunikační sběrnicí realizovanou komunikačním kabelem a napájecím kabelem s konektory, jejichž robustnost je určena pracovním prostředím. Na objem, cenu a přehlednost propojovacího materiálu je toto pojetí jednoznačně výhodnější. Problematika propojování se přesouvá z extenzivní formy řešení na kvalitativně vyšší sběrnicovou konfiguraci, která je navíc flexibilní a otevřená pro instalaci přístrojů různých výrobců.

I při decentralizované koncepci měření je nutné kalkulovat s rozdílnou dobou zastarávání silnoproudé a slaboproudé techniky. Doba provozování silových zařízení se bude spíše blížit době fyzického zastarání, zatímco měřicí a komunikační zařízení budou spíše stárnout morálně. Aby se význam tohoto rozdílu co nejvíce zmírnil, je vhodné v číslicové části měřicích zařízení použít komponenty s dostatečnou výkonovou a paměťovou rezervou. Ty umožní aktualizaci metod měření a zpracování i archivaci změřených hodnot včetně vyhodnocených výsledků v místě měření. Používané komponenty a technologická řešení analogových částí měřicích zařízení pravděpodobně nebudou vystaveny kvalitativní změně. Přesnosti měření nízkého napětí pod 0,1 % a měřicího řetězce proudu pod 0,2 % ve frekvenčním pásmu do 100. harmonické dosahují i současná cenově, prostorově i energeticky přijatelná měřicí zařízení.

Klasické přístrojové transformátory proudu mají standardizovaný sekundární proud 1 A nebo 5 A. To vyžaduje značné průřezy vodičů: 1,5 nebo 2,5 mm2. Pro chytré řešení senzorů proudu není nutné počítat s klasickými elektromechanickými měřicími přístroji, které ke své funkci vyžadují výkony řádově jednotek wattů. Elektronické měřicí přístroje představují na svých měřicích vstupech zátěž o dva řády menší.


Obr. 1. Kompaktní monitor MEg70

Aby bylo možné i za provozu, bez nebezpečí ztráty přesnosti měření, rozpojit sekundární proudové obvody, je třeba proudové transformátory vybavit elektronickou ochranou. Tuto ochranu lze navrhnout jako nízkoztrátovou i pro vysoké nadproudové číslo, čímž se dosáhne malých ztrát i při dlouhodobém rozpojení sekundárního obvodu a zajistí se spolehlivá funkce při zkratech.

U napěťových transformátorů je třeba mít na paměti, že napětí 100/√3 V je napětí nebezpečné. To je zřejmé při přímém měření nízkého napětí. Přesto se vyskytují požadavky a řešení, kdy je nízké napětí vedeno do měřicí skříně, která se považuje za bezpečnou. Z bezpečnostního hlediska jde o nezanedbatelnou komplikaci, zvláště při měření v distribučních transformačních stanicích. Ve smyslu chytrého měření je vhodné nízké napětí v místě měření převést na velikost jednotek voltů, kterou lze přesně měřit i běžnými měřicími přístroji navrženými s dostatečným potlačením souhlasného a sériového rušení. Tato chytrost tak ekonomicky výhodně nahrazuje historickou robustnost.

Zvláštní pozornost si zasluhuje problematika zajištěného napájení měřicích a komunikačních přístrojů v distribučních sítích. Pro měřicí a komunikační zařízení dálkově měřených a ovládaných stanic s rezervou postačuje napájení se jmenovitou hodnotou stejnosměrného napětí 12 V, pro které je dostačující jeden akumulátor. Sortiment 12 V akumulátorů je ve srovnání s 24 V akumulátory podstatně bohatší. Jestliže se uvažuje o dálkové manipulaci, v současnosti se z důvodu výkonu použitých elektromotorů používá stejnosměrné napětí 24 V. Výhodnější by však pro tento případ mohlo být použití ještě vyššího stejnosměrného napětí. To se ale nepoužívá, protože i současná dvojice běžně používaných dvou 12 V akumulátorů zapojených do série je rozměrná, hmotná a citlivá na poruchu jednoho z dvaceti sériově zapojených článků. Chytré by však bylo použití DC/DC měničů z napětí 12 V využívaných i v jiných oblastech průmyslu. Napájecí napětí měřicích přístrojů s příkonem jednotek voltampérů lze snadno realizovat v rozsahu stejnosměrných napětí 10 až 30 V, v důsledku čehož otázku napájecího napětí 12, nebo 24 V pro měřicí přístroje není nutné řešit okamžitě. K diskusi je otázka bezúdržbových akumulátorů a rozvíjejících se lithiových baterií.


Obr. 2. Souprava monitoru vývodu MEg71

V oblasti napájení měřicích přístrojů nelze opomenout hledisko měření i v době přerušení napětí. Především na hladině nn je informačně významný průběh napětí a proudů při přerušení napětí a při aktivaci funkce opětovného zapnutí. Potřebnou energii k měření na nn vývodech po dobu 5 s a při měření kvality napětí po dobu 1 min lze skladovat v superkapacitorech zdroje měřicího přístroje.

Složitější situace je při řešení napájení prostředků dálkové komunikace, kdy se v opodstatněných případech dálkového ovládání nebo dohledu požaduje zajištěné napájení po dobu až 8 h. Takový objem elektrické energie lze zatím rentabilně skladovat pouze v akumulátorech. Z důvodu efektivního využití energie akumulátoru je vhodné, aby zdroj zajištěného napájení měl dva nebo více napájecích výstupů. Výstup nejvyšší priority je určen k napájení komunikačních zařízení a výstupy nižších priorit řízené procesorem jsou určeny k napájení měřicích a dalších systémově méně významných funkcí. Procesor zdroje zajištěného napájení může monitorovat objem akumulované elektrické energie a při jejím poklesu pod stanovenou hranici může zdroj prostřednictvím komunikačních prostředků informovat o přechodu na úsporný provoz.

Na základě uvedených úvah jsou navrhovány měřicí přístroje společnosti MEgA – Měřící Energetické Aparáty, a. s.


Vyšlo v časopise Elektro č. 3/2019 na straně 56. 
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde.