Измеритель напряжения в сети: полное руководство по выбору и использованию

Какие виды измерителей напряжения существуют. Как выбрать подходящий прибор для измерения напряжения в электросети. Каковы основные характеристики и функции современных измерителей напряжения. На что обратить внимание при покупке измерителя напряжения.

Виды измерителей напряжения для электрических сетей

Измерители напряжения в электросети бывают разных типов в зависимости от назначения и принципа работы:

• Аналоговые вольтметры — классические стрелочные приборы
• Цифровые мультиметры — универсальные измерительные приборы
• Специализированные измерители параметров сети
• Электронные трансформаторы напряжения
• Беспроводные датчики напряжения

Каждый тип имеет свои особенности и область применения. Рассмотрим их подробнее.

Аналоговые вольтметры: проверенная классика

Аналоговые стрелочные вольтметры — самый простой и надежный способ измерения напряжения. Их преимущества:

• Низкая стоимость
• Высокая надежность
• Не требуют питания
• Наглядность показаний

Недостатки аналоговых вольтметров:

• Невысокая точность измерений
• Ограниченный диапазон измерений
• Отсутствие дополнительных функций

Аналоговые вольтметры подходят для базовых измерений напряжения в бытовых сетях. Для более точных измерений лучше использовать цифровые приборы.

Цифровые мультиметры: универсальные измерительные приборы

Цифровые мультиметры — многофункциональные приборы для измерения различных электрических параметров, включая напряжение. Их достоинства:

• Высокая точность измерений
• Широкий диапазон измерений
• Множество дополнительных функций
• Компактные размеры
• Сохранение результатов измерений

Недостатки цифровых мультиметров:

• Более высокая стоимость
• Необходимость периодической калибровки
• Зависимость от элементов питания

Цифровые мультиметры отлично подходят как для бытового, так и для профессионального применения. Они позволяют измерять не только напряжение, но и силу тока, сопротивление и другие параметры.

Специализированные измерители параметров электросети

Для комплексного анализа параметров электросети используются специализированные измерители. Их возможности:

• Измерение напряжения, тока, частоты, мощности
• Анализ качества электроэнергии
• Регистрация и сохранение данных
• Построение графиков и диаграмм
• Интерфейсы для подключения к ПК

Такие приборы применяются для:

• Диагностики электросетей
• Энергоаудита
• Поиска неисправностей
• Контроля качества электроэнергии

Специализированные измерители незаменимы для профессиональной работы с электросетями, но избыточны для бытового применения.

Электронные трансформаторы напряжения: измерение в высоковольтных сетях

Для измерения напряжения в высоковольтных сетях используются электронные трансформаторы напряжения. Их особенности:

• Измерение напряжения до 500 кВ
• Высокая точность измерений
• Малые габариты и вес
• Цифровой выходной сигнал
• Совместимость с системами телемеханики

Электронные трансформаторы напряжения применяются на подстанциях и в распределительных устройствах для:

• Коммерческого учета электроэнергии
• Релейной защиты и автоматики
• Мониторинга качества электроэнергии

Это специализированное оборудование для энергетических компаний и крупных промышленных предприятий.

Беспроводные датчики напряжения: удаленный мониторинг

Для удаленного контроля напряжения используются беспроводные датчики. Их преимущества:

• Простота установки
• Отсутствие проводов
• Возможность удаленного мониторинга
• Интеграция в системы «умный дом»
• Отправка уведомлений при отклонениях

Беспроводные датчики напряжения применяются для:

• Контроля напряжения в труднодоступных местах
• Мониторинга состояния аккумуляторов
• Автоматизации управления электроприборами
• Сбора данных о качестве электроснабжения

Это современное решение для удобного контроля напряжения в различных системах.

Основные характеристики измерителей напряжения

При выборе измерителя напряжения важно учитывать следующие характеристики:

• Диапазон измерения напряжения
• Точность измерений
• Входное сопротивление
• Частотный диапазон
• Категория измерений (CAT)
• Дополнительные функции

Рассмотрим каждую характеристику подробнее.

Диапазон измерения напряжения

Диапазон измерения определяет, какие напряжения может измерять прибор. Для бытовых сетей достаточно диапазона до 1000 В. Для промышленных применений может потребоваться измерение напряжений до нескольких киловольт.

Точность измерений

Точность измерений выражается в процентах от измеренного значения. Типичная точность бытовых мультиметров — 0,5-1%. Профессиональные приборы обеспечивают точность до 0,1% и выше.

Входное сопротивление

Входное сопротивление влияет на точность измерений. Чем оно выше, тем меньше прибор влияет на измеряемую цепь. Для измерения высоких напряжений требуется входное сопротивление не менее 10 МОм.

Частотный диапазон

Частотный диапазон определяет, на каких частотах прибор может измерять напряжение. Для работы с сетями переменного тока достаточно диапазона до 400 Гц. Для измерения высокочастотных сигналов нужны специальные приборы.

Категория измерений (CAT)

Категория измерений определяет уровень защиты прибора от перенапряжений. Для бытового применения достаточно категории CAT II. Для работы с промышленными сетями требуется CAT III или CAT IV.

Дополнительные функции

Современные измерители напряжения могут иметь различные дополнительные функции:

• Автоматический выбор диапазона
• Измерение True RMS
• Регистрация минимальных и максимальных значений
• Измерение частоты и коэффициента мощности
• Интерфейсы для подключения к ПК

Выбор дополнительных функций зависит от конкретных задач измерений.

Как выбрать измеритель напряжения

При выборе измерителя напряжения следует учитывать следующие факторы:

• Цель использования (бытовое или профессиональное)
• Требуемый диапазон измерений
• Необходимая точность
• Условия эксплуатации (в помещении или на улице)
• Дополнительные функции
• Бюджет

Для бытового применения оптимальным выбором будет недорогой цифровой мультиметр с базовыми функциями. Для профессиональной работы лучше выбрать специализированный измеритель параметров сети с расширенными возможностями.

Правила безопасности при измерении напряжения

Измерение напряжения может быть опасным, поэтому необходимо соблюдать следующие правила безопасности:

• Используйте прибор, соответствующий категории измерений
• Проверяйте целостность изоляции щупов перед измерением
• Не превышайте максимально допустимое напряжение прибора
• Соблюдайте правильную последовательность подключения
• Не измеряйте напряжение при открытом корпусе прибора
• При работе с высоким напряжением используйте средства защиты

Соблюдение этих правил поможет избежать поражения электрическим током и повреждения прибора.

Заключение: выбор оптимального измерителя напряжения

Выбор измерителя напряжения зависит от конкретных задач и условий применения. Для большинства бытовых и полупрофессиональных задач оптимальным выбором будет качественный цифровой мультиметр. Он позволит измерять не только напряжение, но и другие электрические параметры.

Для профессиональной работы с электросетями лучше выбрать специализированный измеритель параметров сети. Он обеспечит более высокую точность и расширенные возможности анализа.

При выборе прибора обязательно учитывайте требования безопасности и соответствие категории измерений. Правильно подобранный измеритель напряжения станет надежным помощником в работе с электрооборудованием.

64833-16: ЭТН Измеритель параметров электрических сетей

Назначение

Измеритель параметров электрических сетей ЭТН (далее по тексту — измеритель, ЭТН) предназначен для измерения напряжения и силы переменного тока, частоты переменного тока и активной электрической мощности, а также — выполнения функции электронного трансформатора напряжения с выдачей сигнала напряжения в аналоговой и цифровой форме.

Описание

Принцип действия измерителя основан на аналого-цифровом преобразовании измеряемых параметров напряжения переменного тока, поступающих от безиндуктивного резистивного делителя с последующим преобразованием в аналоговый сигнал и выработки сигнала измерительной информации согласно IEC 61850-9-2 для передачи результатов измерений на электрические измерительные приборы, в том числе системы коммерческого учета электрической энергии, устройства измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления. Данные по измерению тока ЭТН получает из подключенного к нему трансформатора тока электронного оптического ТТЭО с цифровым выходом (Г. Р. № 63877-16).

Измеренные значения силы и напряжения переменного тока, частоты и электрической мощности передаются на формирователь токовых выходов, а также цифрового кода в протоколе Modbus.

Для проведения измерений измеритель непосредственно подключают к измеряемой цепи. Процесс измерения отображается на жидкокристаллическом дисплее в виде цифровых значений результатов измерений, индикаторов режимов измерений, индикаторов единиц измерений и предупреждающих индикаторов.

Измеритель конструктивно выполнен в цельном металлическом корпусе. На передней панели измерителя расположены функциональные клавиши, жидкокристаллический цифровой дисплей и разъемы для подключения измерительных проводов и подключения их к измерительным цепям. На задней панели расположены разъем для подключения электропитания и клавиша включения измерителя.

Программное обеспечение

Характеристики программного обеспечения (далее по тексту — ПО) измерителя приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Характеристики ПО измерителя

Идентификационные данные (признаки)	Значение
Идентификационное наименование ПО	Measure. bin
Номер версии (идентификационный номер ПО), не ниже	2.16
Цифровой идентификатор ПО	—

Уровень защиты встроенного программного обеспечения — «Высокий» в соответствии с рекомендациями Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Таблица 2 — Метрологические и технические характеристики измерителя

Наименование характеристики	Значение
Номинальное первичное напряжение ином, кВ	10,5/V3
Номинальное вторичное напряжение, В	100/V3
Диапазон измерения напряжения переменного тока при частоте переменного тока 50 Гц, кВ	От 0,12 до 7,2
Коэффициент трансформации (при значении первичного напряжения равного 6,06 кВ)	150
Пределы допускаемой относительной погрешности измерения напряжения переменного тока в диапазоне от 0,8 — ином до 1,2- ином при использовании цифрового входа (протокол IEC 61850-9-2), %	±0,2
Пределы допускаемой абсолютной погрешности преобразования угла фазового сдвига при использовании цифрового входа (протокол IEC 61850-9-2),	±10,0
Пределы допускаемой относительной погрешности измерения напряжения переменного тока в диапазоне от 0,02 — ином до 1,2- ином при использовании аналогового входа, %	±3,0
Пределы допускаемой абсолютной погрешности преобразования угла фазового сдвига при использовании аналогового входа,	±120,0
Номинальная нагрузка для вторичных обмоток, В • А, не более	5,0
Номинальный первичный ток, А	2000
Диапазон измерения силы переменного тока при частоте переменного тока 50 Гц (ТТЭО), А	От 20 до 2400
Диапазон измерения активной (реактивной) электрической мощности, кВт (квар)	От 0,5 до 40 000
Пределы допускаемой относительной погрешности измерения активной электрической мощности, %	±0,5
Пределы допускаемой относительной погрешности измерения реактивной электрической мощности, %	±1,0
Диапазон коэффициента мощности при измерении реактивной (активной)энергии	От 0,5 до 1,0
Диапазон измерения частоты переменного тока, Гц	От 5 до 60
Пределы допускаемой относительной погрешности измерения частоты, % —    для диапазона от 5 до 20 Гц включ. —    для диапазона св. 20 до 60 Гц	±0,5 ±0,2
Диапазон рабочих частот, Гц	От 5 до 60
Число встроенных низкоуровневых токовых выходов	4
Вторичный ток встроенного низкоуровневого токового выхода, мА	От 4 до 20
Максимальное сопротивление вторичной цепи встроенного низкоуровневого токового выхода, Ом	50
Г абаритные размеры электронных блоков измерителя (длинахширинахвысота), мм, не более	390х465х220 (3U + оптический кросс)
Г абаритные размеры высоковольтных частей измерителя (длинахширинахвысота), мм, не более	195x128x461
Масса измерителя (электронные блоки), кг, не более	11
Масса измерителя (измерительные блоки, на каждую фазу), кг, не более	10
Рабочие условия измерительных блоков: —    температура окружающего воздуха, °С —    относительная влажность воздуха, %, не более	От плюс 5 до плюс 50 80
Рабочие условия электронных блоков: —    температура окружающего воздуха, °С —    относительная влажность воздуха, %, не более	От плюс 15 до плюс 35 80
Средняя наработка на отказ, ч, не менее	120000
Средний срок службы, лет, не менее	25

Знак утверждения типа

наносится на лицевую панель измерителя методом трафаретной печати и на титульный лист эксплуатационной документации (руководства по эксплуатации и паспорта).

Комплектность

Комплектность измерителя приведена в таблице 3.

Наименование	Количество
Измеритель параметров электрической сети ЭТН, зав. № 01	1 шт.
Цифро-аналоговый преобразователь напряжения	1 шт.
Высоковольтный блок измерителя напряжения с соединительным кабелем	3 шт.
Паспорт	1 экз.
Методика поверки	1 экз.

Поверка

осуществляется в соответствии с документом МП 64833-16 «Измеритель параметров электрической сети ЭТН. Методика поверки», утвержденным ООО «ИЦРМ» в июне 2016 г.

Перечень рекомендуемых основных средств измерений, используемых при поверке, приведен в таблице 4.

Таблица 4 — Основные средства поверки

Наименование средств измерений	Г осреестр №
Трансформатор напряжения эталонный СА921-35	55310-13
Прибор сравнения КНТ-05	37854-08
Прибор электроизмерительный эталонный многофункциональный Энергомонитор-3. 1 КМ	52854-13
Установка поверочная векторная компарирующая УПВК-МЭ 61850	60987-15
Магазин нагрузок МР 3025	22808-07
Калибратор многофункциональный CALIBRO 142	39949-15
Мультиметр цифровой 34461A	54838-13

Сведения о методах измерений

приведены в паспорте на измеритель параметров электрической сети ЭТН.

Нормативные документы

1    ГОСТ 22261-94 «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия».

2    ГОСТ Р МЭК 60044-7-2010 «Трансформаторы измерительные. Часть 7. Электронные трансформаторы напряжения».

3    IEC 61850-9-2:2011 на русском языке «Системы автоматизации и сети связи на подстанциях. Часть 9-2. Схема особого коммуникационного сервиса (SCSM). Значения выборок по ISO/IEC 8802-3».

Устройства для измерения напряжения i-TOR-6-24-U-2 на сайте I-Tor

i-TOR-6-24-U-2 — инновационный электронный измеритель напряжения, предназначенный для организации коммерческого учёта в ячейках с элегазовой (SF₆) изоляцией среднего напряжения (6-24 кВ).

Большую популярность в электросетевом хозяйстве крупных городов завоевали распредустройства среднего напряжения с элегазовой (SF₆) изоляцией.

Это связано с их высокой компактностью, надёжностью и безопасностью. Но у каждого положительного решения есть и свои недостатки.

Элегазовые моноблоки, количество которых в крупных городах составляет уже не одну тысячу присоединений, не обеспечивают возможность организации коммерческого учёта по стороне 6(24) кВ без сложных и дорогостоящих дополнений. При этом Постановление Правительства РФ №442 от 04.05.2012 «О функционировании розничных рынков электрической энергии…» в требует организации учёта на границе балансовой принадлежности, что ведёт к необходимости переноса точки учёта на сторону высокого потенциала.

Конструкция элегазовых моноблоков обеспечивает полную защиту обслуживающего персонала от случайных прикосновений к токоведущим частям и элементам, находящимся под напряжением. Кроме того, компактность таких устройств — ценнейшее свойство в условиях городской застройки — часто не позволяет расширить их дополнительными шкафами высоковольтного коммерческого учёта. И если измерить ток в кабелях, подключаемых к элегазовым моноблокам, достаточно просто, то измерение напряжения — часто почти неразрешимая проблема.

Эффективным решением является применение i-TOR-6(24)-U-2, которые монтируются либо в кабельные адаптеры, либо в штатные блоки расширения и позволяют организовать высокоточное измерение первичного напряжения в целях коммерческого учёта, без изменения конструкции и идеологии элегазового моноблока

Устройство измерения напряжения в высоковольтной сети i-TOR-6(24)-U-2 предназначено для измерения и масштабного преобразования напряжения в сетях переменного тока промышленной частоты с номинальным напряжением 6,10, 15, 20 и 24 кВ до электрических величин, пригодных для измерения стандартными электроизмерительными приборами, а также для создания высоковольтной развязки между высоковольтной сетью и приборами измерения, а также для индикации наличия напряжения на токоведущих шинах, к которым он подключен.

Устройство i-TOR-6(24)-U-2 имеет трёхфазное исполнение, каждая фаза состоит из следующих элементов:

• Канала связи;
• Измерительного компонента;
• Блока обработки информации.

Все три элемента являются составляющими измерительного прибора, обеспечивающего точные измерения напряжения в фазе.

Номинальные параметры  i-TOR-6(24)-U-2

Параметр	И-ТОР-6-У-2	И-ТОР-10-У-2	И-ТОР-15-У-2	И-ТОР-20-У-2	И-ТОР-24-У-2
Номинальное напряжение сети, кВ	6	10	15	20	24
Коэффициент преобразования по напряжению (действующие значения)	(6 кВ/√3/ (100В/√3)	(10 кВ/√3)/ (100В/√3)	(15 кВ/√3)/ (100В/√3)	(20 кВ/√3)/ (100В/√3)	(24 кВ/√3)/ (100В/√3)
Диапазон напряжений с нормируемой точностью преобразования (действующие значения), кВ	0001pt; text-align: center; line-height: 150%;» _msttexthash=»2367859″ _msthash=»5238″>(0,8÷1,2)· Уном или (2,77÷4,16)	(0,8÷1,2)· Уном или (4,62÷6,93)	(0,8÷1,2)· Уном или (6,93÷10,39)	(0,8÷1,2)· Уном или (9,24÷13,86)	0001pt; text-align: center; line-height: 150%;» _msttexthash=»2414724″ _msthash=»5242″>(0,8÷1,2)· Уном или (11,09÷16,62)
Номинальная мощность нагрузки выхода, при коэффициенте мощности cos φ=(0,8÷1,0), В*А	15
Класс точности преобразования напряжения по ГОСТ1983	0,5
Напряжение оперативного питания	(176÷242)
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150	У2
Рабочий диапазон температур	от минус 40 до +500С

Где применяется

Установка в кабельных адаптерах

i-TOR-6(24)-U-2 легко размещается прямо в кабельном адаптере вместо штатной изоляционной заглушки, что обеспечивает высокоточное измерение напряжения без снижения эксплуатационных свойств и безопасности обслуживания.

В целях оптимизации стоимости для измерения тока применяются серийно производимые малогабаритные трансформаторы тока для установки на кабель.

Пример организации узла учёта электроэнергии в кабельном отсеке элегазового моноблока.

В результате появляется возможность организовать узел коммерческого учёта на вводах моноблока 6(10) кВ без существенных затрат, связанных с расширением распредустройства или его реконструкцией.

При таком способе к первичным преобразователям тока (трансформаторам тока) и напряжения (i-TOR-6(10)U) можно подключить любой серийно выпускающийся счётчик электроэнергии, внесённый в государственный реестр средств измерения и интегрировать точку учёта в систему АИСКУЭЭ.

Установка в блок расширения

В тех случаях, когда элегазовый моноблок оснащается специальным блоком расширения по сборным шинам, установку i-TOR-6(24)-U-2 предпочтительнее организовать в нём.

Измерительные компоненты i-TOR-6(24)-U-2 соответствующего исполнения

монтируются вместо штатных изоляционных заглушек и обеспечивают измерение напряжения непосредственно на сборных шинах моноблока.

Измерительные трансформаторы тока, при этом, монтируются в соответствующих кабельных отсеках.

Вольтметр TCP/IP v 1.3

Вольтметр TCP/IP
версия v 1.3

Вольтметр TCP/IP предназначен для измерения постоянного напряжения, температуры и управления внешними устройствами.
Вольтметр TCP/IP версии v 1.3 содержит: 4 аналоговых входа, 1 термометр и 1 реле.

Применение

Вольтметр TCP/IP — универсальный прибор для измерения постоянного напряжения, имеющий встроенный веб-сервер. Благодаря этому измеренные значения могут быть переданы через Интернет. Использование в основном для измерения и контроля напряжения на расстоянии. Это подходит, например. для измерения батарей в солнечных системах и других устройствах, которые питаются от батарей.

Вольтметр TCP/IP имеет низкое энергопотребление (0,8 Вт) и включает в себя множество дополнительных функций, таких как хранение данных в облаке. или базы данных MySQL и отправки предупреждений в различных ситуациях.

Технические параметры

• Размер платы: 96 x 119 мм
• Напряжение питания платы: от + 5 В до + 28 В постоянного тока
• Потребляемый ток платы: 77 мА / 12 В

• Диапазон измерения вольтметра: 0–70 В постоянного тока
• Разрешение вольтметра: 0,01 В
• Входное сопротивление вольтметра: 1 МОм
• Измерение скорости вольтметром: 2 раза/сек

• Диапазон измерения термометра: от -25 до 120°C
• Разрешение термометра: 0,1°C
• Измерение скорости термометром: каждые 5 секунд
• Датчик термометра DS18B20, длина 1 метр

• Реле макс. напряжение переключения: 230 В, 3 А постоянного тока
• Реле макс. ток переключения: 3 А
• Реле макс. мощность переключения: 750 ВА (90 Вт)

Функции вольтметра TCP/IP

Чтение измеренных данных Данные могут быть прочитаны по-разному. Через веб-браузер, TCP-клиент, SNMP-клиент… [подробнее]

SNMP v2 Данные также можно считывать по протоколу SNMP. Устройство содержит агент SNMP v2…[подробнее]

TCP-сервер на порту 9760 Вольтметр TCP/IP содержит сервер TCP, который прослушивает порт 9.760. Можно считать измеренные данные с помощью TCP-клиента. [более]

Статический и динамический IP-адрес Вольтметр TCP может иметь динамический IP-адрес от DHCP-сервера или может быть установлен статический IP-адрес…[подробнее]

Программное обеспечение и инструменты для экспериментов Инструменты для получения IP- и MAC-адресов и различные программы для связи с вольтметром TCP. ..[подробнее]

Оборудование

Плата содержит источник питания 3,3 В, 32-разрядный микропроцессор PIC32MX130, аналого-цифровые преобразователи, оптический изолятор шины I2C. и Ethernet-контроллер. После подключения кабеля Ethernet и блока питания плата готова к использованию.

Плата питается от внешнего напряжения 5 — 28В постоянного тока. Потребление примерно 0,8 Вт. Аналоговые входы гальванически развязаны от остальной части платы, поэтому проблем с разными потенциалами GND не возникает.

Доска предназначена для использования в помещении. При использовании на открытом воздухе необходимо защитить устройство от воды и высоких температур.

Цена: 59 евро

Купить

Беспроводные датчики вольтметра Беспроводные датчики для удаленного мониторинга

Sensorfi предлагает множество беспроводных датчиков напряжения для следующих диапазонов напряжения: 1,2 В постоянного тока, 5 В постоянного тока, 10 В постоянного тока, 50 В постоянного тока и 500 В переменного/постоянного тока .