Aktuální vydání

celé číslo

01

2021

Řídicí systémy pro strojní výrobu a montáž, průmyslová robotika

Programovatelné automaty (PLC, PAC), operátorské panely, jednotky edge

celé číslo

PAQNET – Power Quality Acquisition Network

číslo 11/2003

PAQNET – Power Quality Acquisition Network

Kvalitativní stránka dodávek elektřiny má v současné době čím dál větší význam. Souvisí to s liberalizací trhu s elektrickou energií a s možností vzniku velkých problémů či škod při nedodržení parametrů kvality dodávané elektřiny. Ke sledování a analýze těchto parametrů se používá množství technických prostředků. V článku je popsán nový systém PAQNET, vyvinutý pro účely budování distribuovaných systémů sledování a analýzy kvality elektřiny.

Postavení na trhu

V současné době je pro hodnocení kvality elektřiny k dispozici poměrně velký počet přístrojů od mnoha různých výrobců. Stávající analyzátory od jednotlivých výrobců, a někdy i jednotlivé typy analyzátorů od jednoho výrobce, používají různé postupy pro konfigurování vlastního přístroje i různé formy analýzy naměřených dat. Systém PAQNET (The Power Quality Acquisition Network) je otevřené prostředí pro integraci různých typů analyzátorů do jedné sítě. PAQNET poskytuje jednotný přístup ke konfigurování zařízení i sběru dat nezávisle na typu přístroje a na topologii zvolené komunikační sítě.

Základní vlastnosti

Systém PAQNET má vlastnosti a funkce, které značně usnadňují návrh a realizaci distribuovaného systému pro konfigurování zařízení a následné monitorování dodávek elektřiny v případě, kdy je nutné v jednom systému používat různé měřicí přístroje. Tyto přístroje bývají umístěny na vzdálených místech a zpravidla je nutné integrovat je do jednoho monitorovacího systému. Práci v systému PAQNET usnadňují zejména:

  • shodné uživatelské rozhraní pro konfigurování přístrojů různých typů,
  • ukládání naměřených hodnot ze všech přístrojů v centrální databázi,
  • možnost prohlížet a porovnávat uložené údaje ze všech přístrojů jedním nástrojem.
Obr. 1.

Systém PAQNET pracuje s tzv. PAQ Node (měřicími body), představovanými analyzátory kvality elektřiny. Ty mohou být umístěny kdekoliv na světě, přičemž je nutné, aby se jednalo o přístroje připojitelné k internetu nebo intranetu. Tato funkční vlastnost moderním analyzátorům zpravidla nechybí, jelikož bývají standardně vybaveny číslicovým komunikačním rozhraním, umožňujícím realizovat připojení k internetu/intranetu buď přímo (prostřednictvím rozhraní Ethernet), nebo nepřímo (analyzátory vybavené rozhraním GPIB – General Purpose Interface Bus, kde je možné použít konvertor GPIB/Ethernet). Aby bylo možné analyzátor zařadit do sítě PAQNET, musí také existovat přístrojový ovladač IVI třídy IviPwrAn (třída Power Analyzers), tj. ovladač napsaný podle standardu IVI (Interchangeable Instrument Driver, viz http://www.ivifoundation.org). Ovladače IVI používají softwarovou architekturu dvouvrstvé koncepce – ovladač třídy (class driver) podporuje společné vlastnosti dané třídy měřicích přístrojů, v našem případě analyzátorů výkonu, a specifický ovladač (specific driver) implementuje vlastnosti konkrétního typu analyzátoru. Mezi vrstvami je definováno standardizované aplikační rozhraní (Application Program Interface – API). Tato koncepce je v systému PAQNET použita v distribuovaném principu, tj. analyzátor je s ostatními softwarovými komponentami systému PAQNET propojen prostřednictvím internetu/intranetu. Pokud potřebný ovladač neexistuje, může jej pro daný analyzátor napsat příslušné odborné pracoviště na objednávku. Činnost systému PAQNET je schematicky naznačena na obr. 1.

Obr. 2.

Komponenty sítě PAQNET

Systém PAQNET může do jedné sítě integrovat různé analyzátory kvality elektřiny od různých výrobců. Skládá se ze čtyř základních komponent, kterými jsou (obr. 2):

  • PAQNET Explorer (PAX),
  • PAQNET Bridge,
  • PAQNET View,
  • PAQ Node.

PAQ Node
Jak již bylo uvedeno, může být do systému PAQNET zapojen libovolný analyzátor kvality elektrické energie s možností dálkového ovládání nebo lze použít analyzátor vyvinutý přímo pro systém PAQNET firmou ELCOM, a. s.

PAQNET Explorer (PAX)
Komponenta PAX je nástroj ke konfigurování jednotlivých analyzátorů (PAQ Node). Slouží k přiřazení symbolického jména, logického jména a měřicí konfigurace (interval průměrování, zapojení, senzory a rozsahy). Používá ovladač třídy IviPwrAn a specifický ovladač IVI náležející danému modelu analyzátoru. Přidat nový přístroj do sítě PAQNET lze jeho přímým vložením bez celkového konfigurování nebo krok za krokem s použitím jednoduchého formuláře. Okno aplikačního programu PAX zobrazuje v levé části všechny analyzátory buď v tabulce (s editovatelnými sloupci, tříděním atd.), nebo ve stromové struktuře s hierarchií definovanou uživatelem a v pravé části současné parametry vybraného analyzátoru (obr. 3).

Obr. 3.

PAQNET Bridge
Komponenta PAQNET Bridge po spuštění obdrží nejprve informace o nakonfigurovaných analyzátorech (logické jméno, rozsahy, senzory aj.) z konfiguračního nástroje PAX. Poté paralelně stahuje data ze všech analyzátorů a ukládá je na server SQL. Při použití metody DDE (Dynamic Data Exchange) je může také poskytovat i jiným programům. PAQNET Bridge používá pro přístup k uloženým datům i komponenta PAQNET View.

PAQNET View
PAQNET View je softwarový nástroj pro analýzu a porovnávání uložených dat off-line při použití různých způsobů zpracování a zobrazení, včetně zobrazení v časové i frekvenční oblasti, statistických výpočtů a výpisů událostí (obr. 4). Dovoluje porovnat až šest různých veličin z různých analyzátorů v jednom grafu, podporuje export dat, tisky atd.

ELCOM PAQ Node
Již zmíněný PAQ Node firmy ELCOM, a. s., je rozšířitelný, dálkově ovladatelný analyzátor kvality elektřiny postavený na bázi PC a schopný měřit třífázové sítě. Konfigurování i stahování dat lze ovládat na dálku při použití protokolu TCP/IP, modemu nebo linky RS-232. K dispozici jsou přístrojové ovladače VXI PnP a přístroj lze ovládat i přímo pomocí textových příkazů.

ELCOM PAQ Node je primárně navržen jako měřicí přístroj pro pevné instalace analyzátorů kvality elektřiny, ale může být použit i jako samostatný přístroj ovládaný aplikačním programem konečného uživatele.

Obr. 4.

Výpočetní platforma
Firmware ELCOM PAQ Node běží na libovolném PC s touto minimální konfigurací:

  • procesor Celeron 566 MHz,
  • RAM 128 MB,
  • operační systém Windows 98SE/2000/XP.

Hardware pro sběr dat
Pro sběr dat lze použít libovolnou šestnáctibitovou multifunkční kartu série E od firmy National Instruments.

Moduly pro úpravu signálu
V případě, že není použit některý ze standardních analyzátorů systému BK ELCOM, je možné systém doplnit moduly pro úpravu měřených signálů SCM opět z nabídky firmy ELCOM (zesílení, galvanické oddělení, filtrace dolní propustí).

Závěr

Systém PAQNET představuje novou koncepci budování distribuovaných systémů pro sledování kvality elektřiny, a to s možným využitím měřicích přístrojů od různých výrobců. Navržený systém vychází z dlouholetých zkušeností jeho tvůrců v oblasti tvorby programových systémů pro automatizovaná měření na bázi virtuální instrumentace a zejména z dlouholetých zkušeností s budováním stacionárních systémů pro sledování kvality elektřiny založených na moderní technice. Koncepce systému je natolik obecná, že přímo vybízí k jeho dalšímu rozšiřovaní a aplikacím obecně při sledování i jiných veličin, než jsou parametry kvality elektřiny. Již připravena je integrace dalších měřených veličin do systému např. ze zařízení sledujících spotřebu různých médií – vedle elektrické energie např. plynu, vody apod. Další informace o systému PAQNET je možné najít na http://www.paqnet.cz.

Ing. Jiří Hula,
doc. Ing. Daniel Kaminský, CSc.,
ELCOM, a. s.

ELCOM, a. s. Divize virtuální instrumentace
Technologická 371/1
708 00 Ostrava – Pustkovec
tel.: 597 326 950
fax: 597 326 921
http://www.elcom.cz/dvi

Inzerce zpět