Показатели качества электрической энергии

6) При измерении показателей КЭ с помощью цифровых средств измерений, реализующих алгоритм быстрого преобразования Фурье, в качестве i-го наблюдения исследуемой величины допускается рассматривать значение этой величины, полученное на выборке напряжения с шириной измерительного окна в соответствии с требованиями, указанными в таблице 5.1.

5.2 Измеритель несимметрии 43204

Прибор 43204 предназначен для измерения:

1) коэффициентов обратной последовательности напряжения в процентах от номинального значения линейного напряжения в трехфазных сетях с номинальными линейными напряжениями 3х100 В, 3х380 В;

2) коэффициентов нулевой последовательности напряжения в процентах от номинального значения фазного напряжения в трехфазных сетях с номинальными вторичными фазными напряжениями 3х100 В, 3х380 В;

3) тока обратной и нулевой последовательностей в трехфазных сетях с номинальными значениями фазных токов;

4) углов сдвига напряжений обратной или нулевой последовательностей относительно линейного напряжения АВ в трехфазных сетях;

5) углов сдвига токов обратной или нулевой последовательностей относительно тока фазы А в трехфазных сетях.

Прибор имеет выходной аналоговый сигнал (напряжение постоянного тока 0-5 В), пропорциональный значению каждой измеряемой величины. Сопротивление нагрузки, подключаемой к прибору, должно иметь сопротивление не менее 1 кОм.

Прибор может быть использован в условиях эксплуатации сетей трехфазного тока.

При работе в токовых цепях входной трехфазный ток с помощью выносных шунтов преобразуется в пропорциональное ему трехфазное напряжение. С помощью фильтров симметричной составляющей нулевой или обратной последовательностей производится выделение нулевой или обратной последовательностей с трехфазного напряжения, т.к. фильтр обратной последовательности частотно зависимый, с помощью блока управления осуществляется автоматическая коррекция его амплитудно-частотной характеристики в рабочем диапазоне частот. Сигнал, выделенный фильтрами симметричных составляющих, подается на избирательные усилители, представляющие собой фильтры первой гармоники с высокой добротностью, где осуществляется подавление высших гармонических составляющих. Напряжение первой гармоники с помощью детектора преобразуется в напряжение постоянного тока, которое затем в АЦП преобразуется в цифровой код и индицируется с помощью отсчетного устройства. В режимах измерений фазовых сдвигов сигнал с выхода избирательного усилителя подается на фазометр, на второй вход которого подается опорный сигнал, являющийся отфильтрованным линейным или фазным напряжением. Временная разница перехода сигналов через нулевой уровень преобразуется в код с последующим преобразованием в напряжение постоянного тока, которое подается на АЦП.

При подаче цепей напряжения на прибор фильтр симметричных составляющих производит выделение напряжения обратной последовательности, с помощью операционных усилителей осуществляется автоматическая коррекция частотной характеристики фазосдвигающих цепей. Амплитудная и фазовая характеристика откорректированного фильтра симметричных составляющих обратной последовательности в диапазоне рабочих частот - частотно-независимая.

Избирательный усилитель производит выделение первой гармонической составляющей из выходных сигналов фильтров симметричных составляющих обратной или нулевой последовательностей, а также содержит масштабный преобразователь диапазонов измерения, собранный на микросхеме.

5.3 Анализатор гармоник 43250

Анализатор гармоник 43250 предназначен для КЭЭ. Анализатор позволяет измерить:

- коэффициент несинусоидальности кривой напряжения - отношение среднеквадратического значения гармонического содержания несинусоидального напряжения к номинальному значению напряжения основной частоты;

- относительные уровни каждой из тридцати девяти высших гармоник напряжения от второй до сороковой по отношению к номинальному максимальному значению исследуемого напряжения основной частоты;

- относительные уровни каждой из тридцати девяти высших гармоник тока от второй до сороковой по отношению к нормированному максимальному значению исследуемого тока основной частоты;

- фазы тока и напряжения каждой из тридцати девяти высших гармоник от второй до сороковой, измерение проводится в градусах фазы анализируемой гармоники.

Анализатор обеспечивает вывод полученной информации для регистрации самопишущими приборами постоянного тока, работающими в диапазоне 0-5 В, с входным сопротивлением не менее 1 кОм.

Измерение параметров электрической сети анализатором 43250 производится по методу дискретного преобразования Фурье, реализованного в аналого-цифровом виде.

Для получения информации об измеряемых параметрах в анализаторе реализованы:

- измерение напряжения первой гармоники;

- измерение напряжения гармоники;

- измерение среднеквадратического значения напряжения или тока высших гармоник.

Для получения вероятностных характеристик коэффициента несинусоидальности на выход анализатора подключается прибор 43401.

5.4 Анализатор качества напряжения САКН-1

Статистический анализатор качества напряжения (САКН) предназначен для измерения гистограмм отклонений напряжения. Для этого весь диапазон измерения отклонения напряжения разбивается на ряд разрядов каждый шириной V. САКН - многоканальный прибор, число каналов которого соответствует числу разрядов гистограммы. Прибор фиксирует и на счетчиках импульсов запоминает на длительное время число попаданий отклонений напряжения в заданные разряды на весь период измерения. Затем по результатам этих измерений определяются вероятности попаданий значений напряжения в каждый из разрядов.

Рис. 5.1 - Структурная схема САКН

На рис. 5.1 приведена структурная схема САКН. В приборе имеется входное устройство 1, измерительный орган 2 с усилителем 3. Специальная схема автоматики, включающая элемент времени, управляет последовательным переключением измерительного органа от одного уровня измерения напряжения к другому. Одновременно производится переключение выходных счетчиков импульсов 4, каждый из которых соответствует своему уровню измерения. Уровни измерения, представляющие собой границы разрядов гистограммы, устанавливаются на входном устройстве с помощью калиброванной матрицы штекерных контактов. Схема автоматики построена таким образом, что срабатывает всегда тот счетчик, который соответствует уровню отклонения напряжения, наблюдающегося в момент измерения. Измерения производятся периодически, периодичность их определяется релаксационным элементом времени. В результате получается ряд распределения согласно табл. 5.1.

Таблица 5.1 - Ряд распределения

Если при измерениях был охвачен весь диапазон возможных отклонений, то вероятность попадания в i-й разряд

(5.1)

где ni - число попаданий в i-й разряд;

к - количество разрядов.

Если весь диапазон не охвачен, то

 (5.2)

где t - длительность цикла работы элемента времени, Т - измеряемый период.

После расчетов по (5.1) и (5.2) можно представить ряд распределения в следующем виде:

Таблица 5.2 - Ряд распределения после расчетов

По этому ряду строится гистограмма. Для определения числовых характеристик каждому разряду присваивается название. Обычно за название ряда принимают его среднее значение V1. В этом случае: , , , .

Точность определения показателей качества напряжения с помощью САКН зависит от:

а) точности определения значений вероятностей попадания в разряды

б) точности определения числовых характеристик ряда распределения.

Первая определяется точностью работы измерительных органов, а вторая, кроме того, зависит от числа разрядов, на которые делится измеряемый диапазон. Чем больше количество разрядов имеет исследуемый диапазон, тем точнее получаются значения рассчитанных показателей.

Погрешность в установке уровней измерения определяется погрешностью установки всего диапазона измерения и взаимным смещением границ разрядов. В приборе САКН-1 погрешность взаимного расположения границ разрядов не превышает 0,25% номинального напряжения, а погрешность установки всего диапазона гарантируется в пределах 1%. При прочих равных условиях достоверность информации, получаемой с помощью САКН-1, зависит в некоторой степени от частотной характеристики исследуемого процесса, формы кривой распределения и стабильности работы элемента времени, распространяется только на период одного измерения, так как погрешность вызывается не отличием выдержки времени прибора в процессе измерения от установленной, а отличаем выдержки времени прибора в процессе измерения от средней величины за период измерения. Для уменьшения влияния частотных свойств исследуемого процесса на погрешность предпочтительнее выбрать меньшие выдержки времени прибора. С другой стороны, это ограничено числом срабатывания счетчиков. В модификации САКН-1 используются четырехразрядные счетчики. В табл. 5.2 и 5.3 приведены гистограммы, измеренные шестью САКН, включенными на длительный период в одну и ту же точку сети, то есть измеряющими одну и ту же гистограмму. В табл. 5.1 приведены результаты измерения при выдержке 10 с, а в табл. 5.2 - для другой реализации процесса измерения отклонения напряжения при выдержке 60 с. В последней строке каждой таблицы приведена наиболее вероятностная гистограмма этого процесса. Из приведенных результатов видно, что вероятности попадания в отдельные разряды в значительной степени отличаются у различных САКН. При этом эти различия меньше при выдержке 10 с и больше при выдержке времени 60 с. В тоже время форма гистограмм и характер распределения отклонений напряжений у всех приборов практически одинаковы. Значения математических ожиданий при выдержке времени в 10 секунд отличаются друг от друга на 0,5%, а при выдержке 60 секунд - на 0,7%. В то же время различие стандартных отклонений не превышает 0,1%.

Таким образом, при пользовании информацией, получаемой с помощью САКН, необходимо привлекать всю совокупность характеристик, даваемых этим прибором: форму гистограммы, вероятность попадания в различные разряды, среднее значение, стандартные отклонения. По отношению к погрешностям измерения наиболее устойчивым видом информации является стандартное отклонение. Учитывая, что стандартные отклонения с достаточно большой достоверностью определяют ширину диапазона, в который попадает более 95% случаев, эту величину следует обязательно использовать при определении качества напряжения.

Таблица 5.3 - Результаты измерений напряжений шестью САКН при выдержке времени 10 с

Таблица 5.4 - Результаты измерений напряжений шестью САКН при выдержке времени 60 с

Прибор САКН может успешно применяться для измерения статистических характеристик несимметричных несинусоидальных режимов. Для измерения напряжения обратной последовательности САКН подключается на вход ФНОП (рис. 5.2).

Рис. 5.2 - Подключение САКН на вход ФНОП

Рис. 5.3 - Подключение САКН на выход ФННП

Аналогично для измерения напряжения нулевой последовательности САКН подключается на выход ФННП рис.(5.3).

Наибольшее распространение получили ФНОП, выполненные на активно-емкостных элементах. Анализ работы фильтров [78] показывает, что ФНОП является одновременно фильтром высших гармоник (ФВГ). Поэтому, если САКН подключить на выход ФНОПа, то будет возникать большая погрешность в измерении напряжения ОП. Для уменьшения погрешности необходимо между ФНОП и САКН включить фильтр высших гармоник. ФВГ должен пропускать сигнал частотой 50 Гц, а все остальные сигналы запирать.

5.5 Переносной анализатор качества электроэнергии

Компактный электронный прибор для измерения, регистрации, оценки соответствия качества измеряемой электрической энергии (ЭЭ) в соответствии с ГОСТ 13109 и с требованиями стандартов IEC 61000-4-30, IEC 61000-4-15 и EN 50160. G4500 используется для измерения параметров электрических сетей в стационарных и переходных процессах при контроле состояния электроустановок, при обследовании режимов работы электрических сетей энергосистем и промышленных предприятий, а также во время проведения измерений при пуске и наладке различных электрических силовых агрегатов и устройств автоматики и регулировании.

Анализатор измеряет параметры трехфазной трехпроводной или четырехпровод-ной, симметричной или несимметричной электрической сети и одновременно отображает, сохраняет, ведёт архив текущих значений и их цифровую передачу.

Комплект поставки: анализатор Elspec G4500, 5 проводов с крокодилами для каналов напряжения, ПО PQSCADA, соединители для V DC, DI и температуры, кабели AC, руководство пользователя.

Опции и принадлежности: различные типы токовых клещей, съёмный дисплей Elspec G4100, модем, GPS приемник и кабель, сумка для транспортировки, 19” стойка-адаптер.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

1. ГОСТ 13109 - 97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

2. Висящев А.Н. Качество электрической энергии и электромагнитная совместимость в электроэнергетических системах: Учебное пособие.- Иркутск, 1997. - Ч. 1. - 187 с.

3. Висящев А.Н. Качество электрической энергии и электромагнитная совместимость в электроэнергетических системах: Учебное пособие.- Иркутск, 1997. - Ч. 2. - 92 с.

4. Кудрин Б.И.. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник для студентов высших учебных заведений. - 2-е изд. - М.: Интермет Инжиниринг, 2006. - 672 с.

5. Лыкин А.В. Электрические системы и сети: учебное пособие. - М.: университетская книга, 2006 г.

6. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1989, - 592 с.

7. Климов В.П., Москалев А.Д. Проблемы высших гармоник в современных системах электропитания // Практическая силовая электроника. Науч.-техн.сб./Под ред. Малышкова Г.М., Лукина А.В.- М.: АОЗТ "ММП-Ирбис", 2002. Вып 5. С.

8. Электротехнический справочник: 4 изд., т. 2, кн. 1, -М., 1972.

9. Центр электромагнитной безопасности [интернет ресурс]. - режим доступа - http://www.tesla.ru - Высшие гармоники в сетях электроснабжения 0,4 кв.

Размещено на Allbest.ru