Висящев А.Н. Электромагнитная совместимость в электроэнергетических системах - файл n5.doc

Висящев А.Н. Электромагнитная совместимость в электроэнергетических системах
скачать (52360.7 kb.)
Доступные файлы (9):
n1.doc53kb.08.06.2006 21:20скачать
n2.doc9497kb.08.06.2006 21:19скачать
n3.docскачать
n4.doc1969kb.08.06.2006 21:19скачать
n5.doc1689kb.08.06.2006 21:19скачать
n6.doc3309kb.08.06.2006 21:19скачать
n7.docскачать
n8.doc15072kb.07.05.2009 09:26скачать
n9.rtf121205kb.08.06.2006 21:20скачать

n5.doc

  1   2

Глава 6. Приборы и методы измерения помех

6.1. Общие вопросы измерения



Измерения значений помех идентифицируют и количественно определяют электромагнитную энергию, отдаваемую передатчиками или источниками помех в окружающую среду, и предоставляют доказательства соблюдения установленных в нормах предельных значений помех. Более того, измерения излучений служат для учета мешающего фона в особых средах распознавания определенных источников помех, поиска чувствительных элементов в приборах, в отношении которых приняты недостаточные меры по ослаблению их мешающего влияния, и для защиты электромагнитного спектра.

Измерения значений помех охватывают: измерения напряжения и тока помехи, напряженности полей помех (электрическое, магнитное или электромагнитное поля), мощности помех.

В зависимости от природы помехи связь с измерительным прибором осуществляется гальванически или через трансформаторы тока, антенны и т.п. Область электро- и радиоизмерений также обширна, как обширен спектр электромагнитных помех.

С точки зрения методики и средств измерения все помехи можно разделить на:

  1. Кондуктивные помехи;

  2. Помехи электромагнитного излучения.

В таком делении есть определенная целостность. И те и другие помехи имеют электромагнитную природу, и основные различия этих помех заключаются в способе распространения. Кондуктивные помехи распространяются по элементам электрической сети, линиям, трансформаторам и другим элементам, которые играют роль направляющих распространения электромагнитной энергии. Вследствие значительного затухания при распространении по проводам сети помехи имеют диапазон частот, не превышающий 30 МГц. Как правило, для измерения таких помех применяют электромагнитные трансформаторы тока и напряжения.

Помехи электромагнитного излучения распространяются равномерно в окружающее пространство и несут определенную энергию. В зависимости от типа помехи, ее частотного диапазона выбирается тот или иной способ измерения, та или иная группа измерительных приборов.

Испытания на ЭМС можно разделить на:

испытания на помехоэмиссию;

испытания на помехоустойчивость.

Для дальнейшего развития системы контроля качества испытаний на ЭМС разработаны нормативные документы по стандартизации испытаний, где указываются требования, методы и нормы испытаний.

6.2. Кондуктивные помехи



Кондуктивные помехи существуют при процессе производства, передачи и распространения электрической энергии. Электрическая энергия относится к тем видам продукции, использование которых связано с риском причинения «вреда жизни или здоровью граждан». Государство осуществляет меры для обеспечения качества электрической энергии. В настоящее время действуют:

ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»;

РД 153-34.0-15.501-00 «Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Часть 1. Контроль качества электрической энергии»;

РД 153-34.0-15.502-02 «Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Часть 2. Анализ качества электрической энергии.

В табл. 6.1. приведены требования к погрешности измерений ПКЭ, а в табл. 6.2. метрологические характеристики средств измерения.

Таблица 6.1

Пределы погрешностей измерений


Наименование измеряемой величины, единица измерений

Предел абсолютной допускаемой погрешности в %

Предел относительной допускаемой погрешности в %

1. Сила тока, среднеквадратическое значение, А





2. Гармоническая составляющая напряжения n-го порядка, В, кВ



при



при

3. Гармоническая составляющая тока n-го порядка, А



при

при

4. Фазовый угол сдвига между гармоническими составляющими напряжения и тока n-ого порядка, °






5. Составляющая напряжения обратной последовательности, В, кВ





6. Составляющая тока обратной последовательности, А





7 Фазовый угол сдвига между составляющими тока и напряжения обратной последовательности, °






8 Составляющая напряжения нулевой последовательности, В, кВ





9. Составляющая тока нулевой последовательности, А





10. Фазовый угол сдвига между составляющими тока и напряжения по нулевой последовательности, °






11. Активная мощность, кВт





12. Полная мощность, кВА





13. Искажающая мощность, кВАр






Таблица 6.2

Метрологические характеристики средств измерений


Наименование измеряемой величины, единица измерений

Диапазон измеряемой величины

Предел абсолютной допускаемой погрешности

Предел относительной допускаемой погрешности в %

Время установления, с

1. Среднеквадратическое значение напряжения, В, кВ



от










2. Сила тока, среднеквадратическое значение, А












3. Гармоническая составляющая напряжения n-го порядка, В, кВ

от до % от










3

4. Гармоническая составляющая тока, А

от до










3

5. Фазовый угол сдвига между гармоническими составляющими напряжения и тока n-го порядка, °













6. Составляющая напряжения обратной последовательности, В, кВ

от до % от

±0,2

±0,3







7. Составляющая тока обратной последовательности, А

от до % от

±0,2

±0,3







8. Фазовый угол сдвига между составляющими тока и напряжения обратной последовательности, °








-




9. Составляющая напряжения нулевой последовательности, В, кВ

от до % от

±0,2

±0,5


-




10. Составляющая тока по нулевой последовательности, А

от до от

±0,2

±0,5


-




11. Фазовый угол сдвига между составляющими тока и напряжения по нулевой последовательности, °












12. Активная мощность, кВт

отдо% от

±0,5

±1,0




3

13. Полная мощность, кВА

отдо% от

±0,5

±1,0




3

14. Искажающая мощность, кВАр

отдо% от

±0,5

±1,0




3


В соответствии с изложенными требованиями к измерительным средствам разработаны измерительно-вычислительные комплексы (ИВК).

Наибольшее распространение получили комплексы:

ИВК (г. Омск)

ЭРИС (г. Москва)

Парма (г. С-Петербург)

Ресурс (г. Пенза)

ППКЭ (г. Москва)

Прибор энергомонитор (г. С-Петербург)

В табл. 6.3 приведены основные метрологические характеристики измерителей ПКЭ: ОМСК-М, ПКЭ1-50М, ЭРИС-КЭ.02, а в табл. 6.4 приборов РЕСУРС-UF, PECYPC-UF2, Парма РК6.05
Таблица 6.3

Основные метрологические характеристики измерителей

ПКЭ, ОМСК, ППКЭ, ЭРИС




Измеряемая величина

Диапазон измерений,

Хмин –Хмакс

Пределы основной допускаемой погрешности: абсолютной ; относительной ?Х, %; приведённой ?Х, %



Интервал измерения, с

ОМСК-М

ППКЭ-1–50М

ЭРИС-КЭ.02

(03–06)

ОМСК-М

ППКЭ-1–50М

ЭРИС-КЭ.02

(03–06)

1. Действующее значение напряжения U(1)y основной частоты, 1)В










?U

?U

?U




(0,7–1,3)UH

(0,7–1,3)U

(0,8–1,2)UH

0,2

0,2

0,2

2. Действующее значение тока I(1)у основной частоты, 2)А










?I







0–5






(0–1,5)IH



0,23)






0,33)

3. Отклонение ?f частоты, Гц










?f

?f

?f



20


–1–+1


–10–+10


–3–+3


0,01


0,01


0,01

4. Установившееся отклонение ?Uy










?U






–30–+30



–30–+30



–20–+20



0,2



0,3



0,5



60

Продолжение табл. 6.3




Измеряемая величина

Диапазон измерений,

Хмин –Хмакс

Пределы основной допускаемой погрешности: абсолютной ; относительной ?Х, %; приведённой ?Х, %

Интервал измерения, с

ОМСК-М

ППКЭ-1–50М

ЭРИС-КЭ.02

(03–06)

ОМСК-М

ППКЭ-1–50М

ЭРИС-КЭ.02

(03–06)

5. Коэффициенты несимметрии напряжений по обратной К2U и нулевой К0U последовательности, %










2U; ?К0U

2U;?К0U

3


0–50


0–15


0–15


0,2


0,3


0,3

6. Коэффициент искажения синусоидальности кривой КU напряжения, %










U (при КU<1,0 %)


3












0,02

0,05

0,1










U (при КU<1,0%)


0–50


0–25


0–15


5


5


10
































































































































7. Коэффициент n4)-ой гармонической составляющей КU(n) напряжения, %


0–50


1–20


0–10

при n16

0–5

при n>25

U(n) (при КU(n)<1,0%)


3

0,05

0,03

0,05

U(n) (при КU(n)<1,0%)



5



3



5

8. Длительность провала напряжения, с



0,01–30



10–100



0–30

?(?tu)





0,01


0,02


0,01

9. Импульсное напряжение Uими/кВ








(1–4,5) UH

?Uими











10

10. Коэффициент КперU временного перенапряжения



1,1-1,4

1,0-1,4

перU









10

11. Температурный диапазон

+10–+35

+20–+40

+30–+40








Таблица 6.4

Основные метрологические характеристики измерителей

ПКЭ, РЕСУРС, ПАРМА



Измеряемая величина

Диапазон измерений

Хмин–Хмакс

Пределы основной допускаемой погрешности: абсолютной ; относительной ?Х,%; приведённой ,%



Интервал измерения, с

Ресурс-UF

Ресурс-UF2

Парма РК6.05

Ресурс-UF

Ресурс-UF2

Парма РК6.05

1. Действующее значение напряжения U(1)y основной частоты, 1)В










?U

?U

?U





(0,7–1,3)UH


(0,8–1,2)UН


40–460


0,2


0,2



0,2–0,075*

(Uk/U1-1)

2. Действующее значение тока I(1)у основной частоты, 2)А














?I

?I









(0,01–1,2)IH





0,23


0,2–0,075*

(Ik/I1-1)3)


3. Отклонение ?f частоты, Гц










?(?f)



20


–5–+5


–5–+5


–10–+10


0,02


0,02


0,2

4. Установившееся отклонение ?Uy напряжения,%










?(?U)






–30–+30



–20–+20







0,2



0,2







60

5. Коэффициенты несимметрии напряжений по обратной К2U и нулевой К0U последовательности, %










2U; ?К0U


3



0–25



0–20







0,2



0,2





6. Коэффициент искажения синусоидальности кривой КU напряжения, %










U (при КU<1,0%)



3










0,2

(0,05+0,02КU)5)












U (при КU<1,0%)


0,05–25


0–30





10








Продолжение табл. 6.4



Измеряемая величина

Диапазон измерений

Хмин–Хмакс

Пределы основной допускаемой погрешности: абсолютной ; относительной ?Х,%; приведённой ,%


Интервал измерения, с

Ресурс-UF

Ресурс-UF2

Парма РК6.05

Ресурс-UF

Ресурс-UF2

Парма РК6.05

7. Коэффициент n4)-й гармонической составляющей КU(n) напряжения, %


0,05-20

0,05–30 при n<16




U(n) (при КU(n)<1,0%)


3

0,05–20 при n<20

0,05

(0,03+0,02КU)5)



0,05–10 при n<30

U(n) (при КU(n)<1,0%)

0,05–5 при n<40


5







8. Длительность провала напряжения, с



0,01–60



0,01–60





?(?tu)





0,02


0,01




9. Импульсное напряжение Uими/кВ
















10. Коэффициент КперU временного перенапряжения

1,1–1,44

1,1–1,4



перU





0,01





Описанные выше приборы и комплексы достаточно дороги и сложны в эксплуатации. В то же время иногда надо оценить только отклонение напряжения и ориентировочно уровень искажения напряжения. Это позволяет выполнить простой недорогой прибор. Для существующих цифровых счетчиков, для выполнения непрерывного мониторинга КЭ по основным показателям требуются незначительные переделки. Цифровой счетчик превращается во многофункциональное устройство, и мониторинг КЭ становится дополнительной функцией.

В качестве примера приведем использование многофункционального счетчика электроэнергии типа АЛЬФА+. Кроме учета электроэнергии счетчик позволяет измерить ПКЭ: токи, напряжения, частоту, углы сдвига фаз токов и напряжений, коэффициенты несинусоидальности кривых тока и напряжения, гармонического состава кривых тока и напряжения. В табл. 7.5 приведены основные метрологические характеристики измерителя ПКЭ АЛЬФА+.

Таблица 6.5

Основные метрологические характеристики измерителя

ПКЭ АЛЬФА


Измерение дополнительных параметров эл. сети:







Предел допускаемой погрешности измерения напряжения в рабочем диапазоне напряжений, %

±0,5

Погрешность приведена к номинальному значению

Диапазон измерения тока

0,01 IномI max



Предел допускаемой погрешности измерения тока, %

±0,5

Погрешность приведена к номинальному значению тока

Время усреднения при измерении мощности, мин

1,2,3,5,10,15,30

Программируемая величина

Диапазон измерения частоты, % от номинальной

±0,5



Предел допускаемой погрешности измерения частоты, Гц

±0,01

Погрешность абсолютная

Диапазон измерения глубины провала напряжения, %

от 0 до 40



Предел допускаемой погрешности измерения глубины провала напряжения, %

±0,5

Погрешность приведена к номинальному значению

Диапазон измерения длительности провала напряжения, с

0,0360



Предел допускаемой погрешности измерения длительности провала напряжения, с

±0,01

Погрешность абсолютная

Диапазон измерения коэффициента мощности

0,25инд10,25емк



Предел допускаемой погрешности измерения коэффициента мощности

±0,01

Погрешность абсолютная

Диапазон измерения углов между векторами трехфазных систем напряжения и токов, град.

0360



Предел допускаемой погрешности измерения углов между векторами трехфазных систем напряжений и токов, град

1,0

Погрешность абсолютная

Диапазон измерения коэффициента искажения синусоидальности напряжения, %

от 1 до 30

По отношению к 1-й гармонике



Продолжение табл. 6.5

Предел допускаемой погрешности измерения коэффициента искажения синусоидальности напряжения Ku, %

±10
±0,2

Погрешность относительная при Ku1,0 Погрешность абсолютная при Ku<1,0

Диапазон измерения коэффициента искажения синусоидальности тока, %

от 1 до 30

По отношению к 1-й гармонике

Предел допускаемой погрешности измерения коэффициента искажения синусоидальности тока Ki, %

±10
±0,2

Погрешность относительная при Kil,0.

Погрешность абсолютная при Ki <1,0

Диапазон измерения коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения, % от основной

от 1 до 30

До 15-й гармоники включительно

Предел допускаемой погрешности измерения коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения Кu(n), %

±10
±0,2

Погрешность относительная при Ku(n)l,0

Погрешность абсолютная при Ku(n)<1,0

Диапазон измерения коэффициента n-й гармонической составляющей тока, % от основной

Не выше 30

До 15-й гармоники исключительно

Предел допускаемой погрешности измерения коэффициента n-й гармонической составляющей тока Кi(n), %

±10
±0,2

Погрешность относительная при Ki(n)l,0

Погрешность абсолютная при Ki(n)<1,0


Измерение фликера. Фликер определяется как субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти источники. Измерение фликера проводятся для ТС с потребляемым током менее 16А, применяемых в жилых, коммерческих зонах и производственных зонах с малым потреблением. Кратковременную дозу фликера определяют на интервале времени наблюдения, равном 10 мин. Длительную дозу фликера – на интервале 2 ч. Количественно фликер оценивается величинами , .

Значение соответствует порогу восприятия. Длительная доза – характеристика фликера за длительный период времени (несколько часов), рассчитываемая с использованием последовательных значений .

Стандарт ГОСТ Р 51317.3.3-99 устанавливает следующие нормы: кратковременная доза фликера не должна превышать 1,0, длительная доза фликера не должна превышать 0,65.

При работе фликерметра происходит анализ и расчет трех групп параметров:

– анализ электрических параметров входного напряжения питающей сети;

– моделирование частотных характеристик газонаполненной электрической лампы (60 Вт, 230 В) с биспиральной нитью накаливания;

– моделирование реакции зрительной системы человека при колебаниях напряжения синусоидальной формы в цепи «лампа–глаз–мозг» с учетом порога восприимчивости человека к колебаниям светового потока.

Функциональная схема фликерметра и характерные формы сигнала на выходе блоков при прямоугольной модуляции приведена на рис.6.1.

Рис.6.1. Функциональная схема фликерметра
Блок 1 представляет собой преобразователь входного напряжения и устройство калибровки. Благодаря приведению усредненного среднеквадратического значения входного напряжения основной частоты к внутреннему опорному уровню напряжения прибора, измерения фликера могут осуществляться независимо от действительного уровня напряжения на входе прибора и выражаться в процентном отношении.

Блок 2 – квадратичный демодулятор, предназначенный для имитации характеристик лампы.

Блоки 3 и 4 содержат взвешивающие фильтры и устройства квадратичной обработки и сглаживания.

Совместно блоки 2, 3 и 4 моделируют нелинейную характеристику восприятия фликера с учетом характеристик лампы, глаза и мозга человека. На выходе блока 4 формируется мгновенное значение фликера.

Блок 5 осуществляет текущий анализ уровня фликера для непосредственного расчета его основных характеристик.

Измеритель ИФГ 20.1 производства НПП «Прорыв» предназначен для сертификационных технических, исследовательских и других видов испытаний электрических и электронных технических средств с однофазным питанием от сети 220 В; 50 Гц и потребляемым током не более 16 А на соответствие требованиям ГОСТ Р 51317.3.2-99 (МЭК 61000-3-2-95), ГОСТ Р 51317.3.3-99 (МЭК 61000-3-3-94).

Выходная мощность источника питания до 5 кВА /4,4 кВт.

Источник питания обеспечивает пусковые токи испытуемых технических средств не менее 80 А.

Структурная схема прибора приведена на рис.6.2.

Рис.6.2. Структурная схема прибора ИФГ 20.1

1 – источник питания (ИП), 2 – устройство измерения, обработки и управления (УИОУ),

3 – аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 4 – генератор тестовых сигналов (ГТС)
Источник питания (ИП) вырабатывает стабилизированное переменное напряжение 220 В с частотой 50 Гц. ИП обеспечивает выходной ток не менее 20Аэфф. в длительном режиме и пиковый ток до 100А при включении испытуемого ТС и работе на нелинейную нагрузку. Коэффициент гармоник выходного напряжения ИП в режиме измерения гармонических составляющих тока не превышает 0,2 %. ИП оснащён устройствами защиты от перегрузки по току, короткого замыкания выхода и перегрева. Входящий в состав ИП корректор коэффициента мощности регулирует сдвиг фазы между входным током и напряжением, в результате чего входной cos поддерживается на уровне не менее 0,98 при различном характере нагрузки.

Выходное сопротивление ИП изменяется в зависимости от режима работы прибора. В режиме измерения фликера к выходу ИП подключаются последовательно резистор R и катушка индуктивности L для того, чтобы активное выходное сопротивление стало равным 0,4 Ом, а индуктивное сопротивление равным 796мкГн. На частоте 50 Гц модуль полного сопротивления равен 0,47 Ом ± 5 %.

Устройство измерения, обработки и управления (УИОУ) управляет работой остальных блоков прибора, осуществляет обработку данных АЦП, накопление и вывод информации на монитор и принтер. В его состав входят материнская плата, процессор, модуль оперативной памяти, накопители на жёстких и гибких магнитных дисках.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) предназначен для преобразования сигналов выходного напряжения и тока в цифровой сигнал для дальнейшей обработки. В режиме измерения гармонических составляющих тока частота дискретизации составляет 12800 Гц, форма измерительного окна – прямоугольная, ширина измерительного окна – 16 периодов выходного напряжения ИП. В алгоритм обработки входит отключаемый цифровой фильтр первого порядка с постоянной времени 1,5 с, рекомендованный в ГОСТ Р 51317.3.2-99 для измерения флюктуирующих гармоник.

Цифровой генератор тестовых сигналов (ГТС) вырабатывает сигналы, используемые при проверке и калибровке прибора.

Измеритель гармоник, колебаний напряжения и фликера ИГКФ-1

Измеритель гармоник, колебаний напряжения и фликера ИГКФ-1 имеет три режима работы:

При измерении гармонических составляющих потребляемого тока регистрируются:

При измерении колебаний напряжения регистрируются:

При измерении фликера регистрируются:

Измеритель выполнен на основе серийно выпускаемого анализатора качества электроэнергии «ЭРИС-КЭ.02».

  1   2


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации