Средства измерений показателей качества электрической энергии

Иркутский национальный исследовательский технический университет Лекция 8 Средства измерений показателей качества электрической энергии Коверникова Л.И., к.т.н., доцент, с.н.с. ИСЭМ СО РАН 2018 1 Оценка качества напряжения Оценку качества напряжения выполняют только на основе результатов измерений показателей качества электрической энергии с помощью специальных средств измерений 2 Оценка качества напряжения На средства измерений (СИ) показателей качества электрической энергии разработан специальный стандарт: “ГОСТ Р 8.655-2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Средства измерений показателей качества электрической энергии. Общие технические требования”. 3 ГОСТ Р 8.655-2009 СИ по назначению делятся на три группы: 1. для контроля качества электрической энергии, выполняющие измерение показателей качества электрической энергии и осуществляющие контроль соответствия полученных результатов измерений допускаемым значениям; 2. для анализа качества электрической энергии, выполняющие измерение показателей качества электрической энергии, а также параметров тока, мощности, углов фазовых сдвигов, напряжений и других в целях анализа качества электрической энергии; 4 ГОСТ Р 8.655-2009 3. для непрерывного контроля качества электрической энергии, выполняющие измерение показателей качества электрической энергии, предназначенные для проведения длительных измерений, в том числе при диагностических и исследовательских работах. 5 ГОСТ Р 8.655-2009 СИ по конструктивному исполнению делятся на две группы: 1. для мобильного применения, предназначенные для непродолжительных измерений; 2. для стационарного применения, предназначенные для постоянной установки в пунктах контроля качества электрической энергии и организации непрерывных и длительных измерений. 6 ГОСТ Р 8.655-2009 СИ должны обеспечивать измерение: • одного или нескольких показателей качества электрической энергии, • дополнительно, параметры электрической энергии, определенные в эксплуатационной документации 7 ГОСТ Р 8.655-2009 - - - Параметры напряжения: среднеквадратическое значение фазного, междуфазного напряжения U; среднеквадратическое значение фазного, междуфазного напряжения основной частоты U(1); среднеквадратическое значение напряжения прямой U1, нулевой U0 и обратной U2 последовательностей основной частоты; угол фазового сдвига φU между напряжениями; 8 ГОСТ Р 8.655-2009 - Параметры тока: среднеквадратическое значение фазного тока I; среднеквадратическое значение фазного тока основной частоты I(1); среднеквадратическое значение тока прямой I1, нулевой I0 и обратной I2 последовательностей основной частоты; суммарный коэффициент гармоник тока КI; коэффициент n-й гармонической составляющей тока КI(n); коэффициент несимметрии тока по нулевой последовательности К0I, коэффициент несимметрии тока по обратной последовательности К2I; 9 ГОСТ Р 8.655-2009 - - Параметры тока: угол фазового сдвига между фазными токами φI; угол фазового сдвига между фазным напряжением и током φUI; угол фазового сдвига между симметричными составляющими напряжения и тока прямой φU1(1)I1(1), нулевой φU0(1)I0(1) и обратной φU2(1)I2(1) последовательностей; угол фазового сдвига между n-ми гармоническими составляющими фазных напряжения и тока φU(n)I(n). 10 ГОСТ Р 8.655-2009 Параметры активной мощности: - активная однофазная, трехфазная мощность Р; - активная однофазная, трехфазная мощность в заданной полосе частот P(f); - активная однофазная, трехфазная мощность гармоник Р(n); - активная мощность нулевой последовательности Р0(1); - активная мощность прямой последовательности Р1(1); - активная мощность обратной последовательности Р2(1); 11 ГОСТ Р 8.655-2009 Параметры реактивной мощности: - реактивная мощность однофазная, трехфазная Q; - реактивная мощность однофазная, трехфазная в заданной полосе частот Q(f); - реактивная мощность однофазная, трехфазная гармоник Q(n); - реактивная мощность нулевой последовательности, Q0(1); - реактивная мощность прямой последовательности, Q1(1); - реактивная мощность обратной последовательности, Q2(1); 12 ГОСТ Р 8.655-2009 Параметры полной мощности: - полная мощность однофазная, трехфазная S; - полная мощность однофазная, трехфазная в заданной полосе частот S(f); - полная мощность однофазная, трехфазная гармоник S(n); - полная мощность нулевой последовательности S0(1); - полная мощность прямой последовательности S1(1); - полная мощность обратной последовательности S2(1). 13 ГОСТ Р 8.655-2009 Параметры электрической энергии: - активная фазная, трехфазная энергия, WP; - активная фазная, трехфазная энергия первой гармоники WP(1); - реактивная фазная, трехфазная энергия WQ; - реактивная фазная, трехфазная энергия первой гармоники WQ(1); - полная фазная, трехфазная энергия WS; - полная фазная, трехфазная энергия первой гармоники WS(1). 14 ГОСТ Р 8.655-2009 СИ ПКЭ должны обеспечивать измерения показателей качества электрической энергии и параметров в:  однофазных (трехфазных) трехпроводных,  однофазных (трехфазных) четырехпроводных электрических сетях и системах электроснабжения. 15 ГОСТ Р 8.655-2009 Требования к алгоритмам измерений установлены в ГОСТ 30804.4.30-2013 Для каждого электрической измеряемого энергии показателя установлено три качества класса характеристик процесса измерения: А, S, В. 16 ГОСТ Р 8.655-2009 Класс А (advanced – высокий)- для точных измерений применяют при: • проверке соответствия стандартам, устанавливающим нормы качества электрической энергии, • выполнении условий договора, которые предусматривают возможность разрешения споров путем измерений и т.д. Любые измерения показателя качества электрической энергии, проведенные двумя различными средствами измерений класса А, должны при измерении одних и тех же сигналов обеспечивать получение результатов с установленной для данного класса неопределенностью. 17 ГОСТ Р 8.655-2009 Класс S (survey - для наблюдений) – применяют при проведении обследований и оценки качества электрической энергии с использованием статистических методов. Интервалы времени измерений показателей качества электрической энергии для классов A и S одинаковые, но требования к характеристикам процесса измерений снижены. 18 ГОСТ Р 8.655-2009 Класс В (basic - начальный) установлен, чтобы избежать признания СИ многих существующих типов устаревшими. Не рекомендуется для вновь разрабатываемых средств измерений. 19 ГОСТ Р 8.655-2009 Стандарт устанавливает требования к СИ по: 1. алгоритмам измерений, 2. интервалам измерений, 3. входным измерительным цепям, 4. электрическому питанию, 5. устойчивости к внешним воздействиям (температуре, влажности, атмосферному давлению, магнитному полю, механическим воздействиям и др.) 6. метрологическим характеристикам, 7. защите от перегрузок, 8. конструкции, 9. интерфейсам, 10. массе и габаритам, 20 11. программному обеспечению, ГОСТ Р 8.655-2009 12. комплектности, 13. маркировке, 14. упаковке, 15. эргономике, 16. надежности, 17. безопасности, 18. электромагнитной совместимости, 19. методам испытаний и др. 21 ГОСТ Р 8.655-2009 Требования к входным измерительным цепям напряжения СИ: • должны иметь одну или несколько групп трехфазных измерительных входов напряжений, • для измерений в однофазных сетях могут иметь только один измерительный вход напряжения 22 ГОСТ Р 8.655-2009 Требования к входным измерительным цепям тока СИ для подключения в разрыв измерительной цепи: • должны иметь одну или несколько групп трехфазных измерительных входов тока, • для измерений в однофазных сетях могут иметь только один измерительный вход тока 23 ГОСТ Р 8.655-2009 Требования к метрологическим характеристикам по измерительным входам напряжения СИ ПКЭ должны обеспечивать измерение: • с номинальным значением фазных/междуфазных напряжений при прямом подключении к измеряемой цепи; • 100 3 /100 В при подключении с использованием измерительных трансформаторов напряжения, делителей напряжения и т.п., • допускается назначать иное номинальное значение фазных/междуфазных напряжений 24 ГОСТ Р 8.655-2009 Требования к метрологическим характеристикам по измерительным входам тока с подключением в разрыв измерительной цепи СИ ПКЭ должны обеспечивать измерение с номинальным значением: • 1.0 А, • 5.0 А, • допускается назначать иное номинальное значение фазного тока 25 ГОСТ Р 8.655-2009 Таблица 1. Метрологические характеристики СИ показателей качества электрической энергии Параметр Ед. изм. δU ∆f % Гц Ku % K2u K0u Pst % % отн.ед. Диапазон измерения ±20 ±5 0.1-1.0 1.0-30 0-20 0-20 0.2-10.0 Пределы допускаемой погрешности ∆ ±2 ±0.01 δ, % γ, % ±0.10 ±10.0 ±0.2 ±0.2 ±5 26 ГОСТ Р 8.655-2009 Δx = |x – x0| - абсолютная погрешность СИ, где x – приближённое значение величины, полученное путем однократного измерения этой величины, x0 – ее точное значение. δ=∆x/x0*100% - относительная погрешность СИ γ, % - приведенная погрешность СИ – это относительная погрешность (%), выраженная отношением абсолютной погрешности CИ к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона, например, верхнему пределу измерений. 27 Приборы для измерения показателей качества электрической энергии и параметров 28 ИВК «Омск-М» Назначение разъемов : 1–U 2-9 – U, I 10-16 – I 29 Приборы Научно-производственного предприятия «Энерготехника» в г. Пенза 30 Приборы Научно-производственного предприятия «Энерготехника» в г. Пенза • «Ресурс UF2» и «Ресурс UF2C» • «Ресурс ПКЭ» и «Ресурс ПКЭ-1.7» • «Ресурс UF2М» и «Ресурс UF2МВ» 31 Приборы Научно-производственного предприятия «Марсэнерго» в г. Санкт-Петербург • «Энергомонитор-3.3 Т1» • «Энерготестер-ПКЭ-А» 32 Счетчики Закрытого акционерного общества «Алгоритм» в г. Санкт - Петербург • • • • • BINOM 335 BINOM 336/336s BINOM 337/337s BINOM 338/338s BINOM 339/339i 33 Имеется много приборов изготовленных за рубежом: Sonel, Fluke и др. Приобретать нужно российские приборы. Они ни в чем не уступают зарубежным по назначению, а стоят гораздо дешевле 34 Приборы, которые будут применяться для измерения показателей качества электрической энергии в электрической сети, например, для предъявления претензий должны иметь документы, подтверждающие, что: 1) прибор предназначен для измерения ПКЭЭ; 2) прибор соответствует требованиям нормативных документов; 3) свидетельство о поверке 35 Стандарты 1. ГОСТ 30804.4.30-2013 (МЭК 61000-4-30:2008). Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии. – М.: Стандартинформ, 2014. 2. ГОСТ Р 8.655-2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Средства измерений показателей качества электрической энергии. Общие технические требования. 36