Wraz z rozwojem techniki, a także zniesieniem barier gospodarczych masowo zaczęto wprowadzać do systemu urządzenia, które przetwarzały energię elektryczną przed ostateczną zamianą na prąd. Zamiast budować kosztowne przekładnie – coraz częściej silniki steruje się za pomocą falowników, które nie dość, że pozwalają na bezstopniową zmianę prędkości obrotowej silnika, dają się bardzo łatwo sterować np. z komputera linii technologicznej.

W gospodarstwie domowym oprócz żarówki i czajnika elektrycznego spotkamy również kuchnie mikrofalowe, komputery, sprzęt Hi-Fi, które pobierają silnie odkształcony prąd z sieci, a sterownik fazowy znajdziemy nawet w odkurzaczu czy mikserze. W biurowcach tysiące świetlówek kompaktowych pobierają prąd o poziomie odkształceń ponad 150%, a urządzenia będące wyposażeniem biur – kopiarki, komputery, UPS’y – w większości są znaczącym źródłem odkształceń.

Jakość zasilania

Jak już wspomniano we wstępie odkształcenia prądu i napięcia w sieci powodują głównie odbiorniki nieliniowe – pobierające prąd niesinusoidalny. Najczęściej spotykane odbiorniki nieliniowe to:

• urządzenia napędowe – falowniki, układy miękkiego rozruchu silników, prostowniki sterowane i nie sterowane, zasilacze prądu stałego,
• urządzenia elektrotermiczne – piece indukcyjne podwyższonej częstotliwości, piece łukowe, nagrzewnice indukcyjne, spawarki, zgrzewarki (do blach, folii itp.), urządzenia mikrofalowe, lasery,
• urządzenia oświetlające – lampy wyładowcze, lampy z przemianą częstotliwości (świetlówki kompakto-we), lampy łukowe,
• urządzenia powszechnego użytku - odbiorniki radiowe, sprzęt Hi-Fi, komputery, drukarki, kuchnie mikrofalowe,
• urządzenia biurowe - stacje komputerowe, serwery, monitory, UPS’y, kserokopiarki, klimatyzatory.

Wyższe harmoniczne w sieci

Wszystkie urządzenia wymienione we wstępie, pobierając prąd w sposób nieliniowy powodują powstawanie harmonicznych. Jak już wspomniano urządzeń takich jest coraz więcej

w naszym otoczeniu. Praktyka dowodzi, że harmoniczne powyżej 20 występują bardzo rzadko i mają zwykle małe wartości, dlatego jako standard urządzeń analizujących harmoniczne przyjmujemy min. 25 harmonicznych, choć zdarzają się urządzenia potrafiące rejestrować do 50 i więcej harmonicznych.

Rys 1. Przebieg odkształconego prądu przez świetlówkę kompaktową.

Wyższe harmoniczne mogą powodować różnego rodzaju niekorzystne zjawiska w sieci:

Zapady i zaniki napięcia

Migotanie światła (Flicker)

Asymetria

Analizator  PQM-701

Przedstawione wyżej zjawiska to część problemów związanych z jakością zasilania. Aby wyeliminować zagrożenia dla bezpieczeństwa eksploatacji sieci energoelektrycznych oraz urządzeń, które są z nich zasilane musimy rozpoznać zjawiska występujące w tejże sieci i prawidłowo je zinterpretować. Aby to zrobić, trzeba posiadać odpowiednie narzędzie do diagnostyki. Takim narzędziem jest analizator PQM-701.

Rys 2. Analizator Jakości Zasilania PQM-701

Miernik jest adresowany do bardzo szerokiego grona użytkowników, którzy potrzebują kontrolować jakość energii elektrycznej przy użyciu urządzenia przenośnego. Przeznaczony jest do wykorzystania prak-tycznie we wszystkich rodzajach sieci od 110V do 690V w sposób bezpośredni lub pośredni poprzez prze-kładniki. Może on pracować w sieciach jednofazowych, dwufazowych ze wspólnym N, trójfazowych gwiazdowych z i bez N lub trójfazowych o układzie trójkąta. Tak więc PQM-701 jest przyrządem, który może znaleźć zastosowanie zarówno w obszarze energetyki zawodowej, służb utrzymania ruchu w zakładach przemysłowych jak również wśród osób prowadzących działalność usługową w zakresie analizy sieci.

Analizator został umieszczony w prostej, solidnej obudowie o stopniu ochrony IP65. Jej konstrukcja umożliwia zainstalowanie analizatora praktycznie w każdych warunkach zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz pomieszczeń. Miernik posiada wbudowaną grzałkę, która włącza się automatycznie, jeśli tempera-tura wewnątrz miernika spada poniżej 0OC. Dzięki temu zapewnione są optymalne warunki dla pracy ukła-dów elektronicznych analizatora. Dołączone do miernika specjalne opaski pozwalają na założenie przyrządu np. na słupie.

Analizator wyposażony jest w pięć napięciowych gniazd wejściowych oznaczonych L1/A, L2/B, L3/C, N i PE przy czym wejście N (przewód neutralny) jest wspólne. Zakres napięć mierzonych przez cztery kanały pomiarowe to maksymalnie ±1150V. Do pomiaru prądów służą cztery wejścia prądowe, które pozwalają na przyłączenie kilku rodzajów cęgów prądowych. Wśród nich znajdują się cęgi giętkie F-1, F-2, F-3 o zakresie nominalnym 3000A (różniące się jedynie obwodem cewki) oraz cęgi twarde C-4 (zakres 1000A AC), C-5 (zakres 1000A AC/DC) i C-6 (zakres 10A AC).

Przyrząd wyposażono w wyjmowaną kartę pamięci typu SD (ang. Secure Digital) o dużej pojemności. Po zakończonej rejestracji możliwe jest wyjęcie karty ze złącza analizatora i użycie zewnętrznego czytnika kart SD w połączeniu z dołączonym oprogramowaniem w celu maksymalnie szybkiego transferu danych do komputera. Dane można również odczytać przy użyciu dwóch łączy komunikacyjnych: USB lub transmisji radiowej.

Analizator jakości zasilania PQM-701 jest zaawansowanym technicznie produktem umożliwiającym wszechstronny pomiar, analizę i rejestrację parametrów sieci energetycznych 50/60 Hz oraz jakość energii elektrycznej zgodnie z europejską normą EN 50160 oraz Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego.

PQM-701 rejestruje współczynniki szczytu dla prądu i napięcia, częstotliwości w zakresie 40Hz do 70Hz, moc czynną, pozorną, odkształconą, bierną wraz z określeniem jej charakteru (pojemnościowa lub indukcyjna). Przy pomiarach mocy możemy wykorzystać dwie metody pomiaru: Budeanau lub IEEE 1549. Oczywiście takie parametry jak energia czynna, bierna, pozorna, współczynnik mocy (Power Factor), cos? i tg? są również rejestrowane. Kolejne wielkości które możemy analizować to stopień przeciążenia transformatora spowodowany zakłóceniami harmonicznymi (K), harmoniczne w prądzie i napięciu do 50-tej harmonicznej, współczynnik THD w prądzie i w napięciu, współczynnik migotania światła krótko i długo okresowy, asymetrię napięć

i prądów. Rejestrowane są również wszelkie zdarzenia typu zapady, przerosty i przerwy napięcia wraz z oscylogramami (również dla prądów). Po każdym okresie uśredniania miernik może rejestrować oscylogramy dla prądu i napięcia. Wszystkie wymienione możliwości pozwalają na wszechstronne przeanalizowanie zjawisk w badanej sieci elektrycznej.

Rys. 3. PQM-701 w zestawie z akcesoriami standardowymi

PQM-701 dostarczany jest w zestawie ze wszystkimi niezbędnymi przewodami przyłączeniowymi i prze-wodami zasilającymi (zasilanie z fazy L-1). W komplecie znajdują się krokodylki, przewód do transmisji danych, karta SD, kabel USB, walizka transportowa, zestaw do mocowania urządzenia na słupie i oczywiście oprogramowanie. Akumulator podtrzymujący pracę urządzenia w przypadku zaniku napięcia na fazie L1 jest wbudowany w środku urządzenia.

W związku z szeroką gamą cęgów pomiarowych, stanowią one wyposażenie dodatkowe, które użytkownik  wybiera w zależności od swoich potrzeb. Wyboru można dokonać pomiędzy cęgami z rdze-niem twardym: C-4 do 1000A AC, C-5 do 1000A AC/DC, C-6 do 10A AC oraz cęgów giętkich: F-1 (śr. 40cm), F-2 (śr. 25cm), F-3 (śr. 12cm) do 3kA AC. Wyposażeniem dodatkowym jest również adapter OR-1 do transmisji radiowej.

Oprogramowanie sonel Analiza

Kluczowym elementem stanowiącym o przydatności urządzenia w prowadzonych analizach jest oprogramowanie Sonel Analiza, bez którego sam przyrząd nie może funkcjonować. Program umożliwia zarówno konfigurowanie poszczególnych funkcji pomiarowych, analizę danych zgromadzonych w procesie rejestracji oraz obserwację parametrów bieżących sieci z miernika.

Program umożliwia pełną konfigurację analizatora pod kątem rejestrowanych parametrów, zabezpieczeń, preferencji punktów pomiarowych (analizator umożliwia rejestrację w czterech różnych punktach dzięki czterem niezależnym konfiguracjom). Z poziomu programu można ustawić tryb wyzwalania rejestracji, ustawić harmonogram czasowy rejestracji czy też skonfigurować przydział pamięci dla poszczególnych punktów pomiarowych.

Zupełnie niezależnie od prowadzonej rejestracji oraz wybranych w trybie konfiguracji parametrów, istnieje możliwość podglądu wielu parametrów w czasie rzeczywistym, które są mierzone przez PQM-701. Zobaczyć można:

• wykresy przebiegów prądu i napięcia dla poszczególnych faz,
• wykresy wartości prądu i napięcia w funkcji czasu dla poszczególnych faz,
• wszystkie wielkości, w formie tabelarycznej, mierzone przez urządzenie PQM-701,
• przesunięcia napięć i prądów prezentowane na wykresie wskazowym,
• harmoniczne prądów i napięć aż do 50-tej harmonicznej oraz mocy czynnej i biernej harmonicznych.