1 Czy dzielnik napięcia może być „smart”? dr inż. Jerzy Nabielec [email protected] Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Katedra Metrologii i Elektroniki SONEL/Wrocław 23 maja 2016 SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

2 AGENDA Inspiracje Zamierzenia Podstawy teoretyczne Struktury układów realizujących metodę Szczegóły realizacji i eksperymentalnej weryfikacji Aspekt prawny – legalizacja- PKN? Weryfikacja właściwości pomiarowych- GUM? Koszty-podzespoły SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

3 Inspiracje Lata 90-te XX w. Procesor DSP MOTOROLA 96000 sterujący pracą falownika 3 faz. 300V DC, 10kHz, silnik indukcyjny Jak zmierzyć napięcia w stanach dynamicznych? SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

4 Inspiracje Quo vadis Metrologio ? [autor?] SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

5 Inspiracje SP Technical Research Institute of Sweden Borås -2010 „Każdy technik zmierzy napięcie na wyjściu przekładnika, ale nikt wiarygodnie nie zmierzy napięcia na jego wejściu” SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

6 Wymyślaj i opracowuj teorie niezgodne z zaakceptowanym punktem widzenia, nawet jeśli ten ostatni jest wysoce potwierdzony i ogólnie przyjęty Paul Feyerabend SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW Inspiracje

7 Oczekiwane właściwości dzielnika w zastosowaniu do pomiaru napięcia niewrażliwość na starzenie się elementów, z których jest on zbudowany, niewrażliwość na zmiany warunków klimatycznych, niewrażliwość na wpływ obciążenia analogowego wyjścia dzielnika impedancjami o różnych wartościach jak i na parametry kabla przyłączeniowego woltomierza, wartość stałej układu pomiarowego określana jest jako liczba zespolona zależna od częstotliwości harmonicznej mierzonego sygnału, będącej przedmiotem analizy, SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

8 Oczekiwane właściwości dzielnika c.d. układ może być zbudowany z elementów bez ich wstępnej selekcji, ponieważ jego właściwości pomiarowe zostaną określone podczas pracy, procedura autoidentyfikacji pozwala na ciągłe monitorowanie zmian parametrów układu pomiarowego, dzięki czemu można łatwo ocenić jego stan, zaplanować ewentualne naprawy lub wykryć ingerencję osób niepowołanych, nie występuje konieczność demontażu i przewożenia instrumentu pomiarowego do upoważnionej instytucji w celu przeprowadzenia okresowej weryfikacji jego właściwości pomiarowych. SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

9 Podstawy teoretyczne Metoda „w ciemno” SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

10

11 Układy realizujące metodę pomiarową Aktywny Pasywny ze źródłem pomocniczym Pasywny (bis) Z pojedynczą kompensacją Z podwójną kompensacją Kaskadowy SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

12 Dodatkowe założenie Nieznane impedancje wejściowe woltomierzy dołączonych równolegle do impedancji dzielnika są traktowane jako ich wypadkowe równoległe połączenie w procesie identyfikacji SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

13 Aktywny SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

14 Pasywny ze źródłem pomocniczym SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

15 Pasywny SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

16 Pasywny - bis SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

17 Z pojedynczą kompensacją SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

18 Z podwójną kompensacją SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

19 Perspektywy SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW Gabaryty: dla 230Vrms układ scalony z dodawanymi zewnętrznie posobnikami dla 15kVrms rozmiar „butelki szampana” masa do 1kg bez SF6 Koszt produkcji – 100 EUR? Dla >110kVrms bezpieczne odległości ??

20 Pasywny- Eksperymenty –wyniki dr inż. Andrzej Wetula, dr inż. Dariusz Borkowski SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

21 Pasywny- Eksperymenty -wyniki SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW Q, Z 3 kondensatory szeregowo ic el MWS 2,5nF 10kVDC, P, R 400nF, T 470kΩ, Referencja Ross 1000:1 DC, 0.1%, 60 MΩ, NI 9225 300Vrms 24 bity 50kS/s NI9239 ±10V, NI9229 ±60V C NI9402 TTL I/O, NI cDAQ–9184, 12V DC, światłowód, Laptop LabVIEW.

22 Pasywny- Eksperymenty -wyniki SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

23 Pasywny- Eksperymenty -wyniki SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

24 Pasywny- Eksperymenty -wyniki SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

25 Pasywny- Eksperymenty -wyniki SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

26 Pasywny- Eksperymenty -wyniki SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

27 Pasywny- Eksperymenty -wyniki SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW 1+j0 (1,0). A 1.003310106127962-j2.006704460228923e-005 B 1.003162959639023 -j2.244796630539968e-004

28 Pasywny- Eksperymenty -wyniki SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW Rozdzielone kolumny EKO-Energia Wynik :

29 Pasywny- Eksperymenty -wyniki SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW Rozdzielone kolumny Weryfikacja dzielnika Ross’a + C-NI-9229, ±60V w Okręgowym Urzędzie Miar, Kraków, ul. Krupnicza Wskazania Ross’a są zawyżone o 0,55% dla 50Hz Frequency Hz Reference Thermal equivalent V Measurement result by Ross V 50900,00905.51 500900,06926.41 5000900.04930.28

30 Pasywny- Eksperymenty -wyniki SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW Widmo sygnału testowego

31 Pasywny- Eksperymenty -wyniki SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW Po weryfikacji i poprawkach w Okręgowym Urzędzie Miar, Kraków, ul. Krupnicza, dla 50Hz TVE % 0.1242 0.0316 0.0356 0.0752 0.1745 0.0386 0.2737 0.0378

32 Aspekt prawny ???????? SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW Pismo do PKN z prośbą o ustanowienie nowego standardu Perspektywa – kilka lat

33 Aspekt prawny ???????? SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW Pismo do PKN z prośbą o ustanowienie nowego standardu Perspektywa – kilka lat Sugestia Wprowadzić na rynek Może to wymusi ustanowienie standardu Przykład :HP-IB,GP-IB,IEEE488

34 Procedury legalizacji? Bardzo istotny problem SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

35 Procedury legalizacji? Bardzo istotny problem SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW Brak innej metody i układu do eksperymentalnej weryfikacji

36 Podzespoły SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW Posobnik kondensator vs. opornik : wydzielanie ciepła uwypuklenie wyższych harmonicznych (filtr środkowoprzepustowy)

37 Podzespoły SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

38 Podzespoły SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW STYK: kontaktron klucz półprzewodnikowy

39 Podzespoły SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW Synchronizacja z mierzonym sygnałem - przeciek widma: brak okna PLL iDFT

40 Podzespoły SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW DAC

41 Podzespoły SONEL S.A. 23 maja 2016 WROCŁAW

42 Dziękuję za uwagę