Класс А стандарта IEC 61000-4-30 решает проблему слепого выбора приборов для измерения показателей качества электроэнергии.
Регистрация, измерение и анализ показателей качества электроэнергии — это относительно новое, но быстроразвивающееся направление. В то время как для основных электрических характеристик, таких как среднеквадратичное напряжение и ток, четко определены измеряемые параметры, для многих показателей качества электроэнергии точные определения отсутствуют. Этот факт вынудил ведущих производителей разрабатывать свои собственные алгоритмы измерения показателей качества электроэнергии, что привело к появлению сотен различных методик измерений во многих странах мира.
При такой массе отличий между измерительными приборами специалисты часто теряют время, пытаясь проанализировать и понять возможности этих приборов и индивидуальные алгоритмы измерений вместо того, чтобы заниматься самим качеством электроэнергии. Стандартизация этих методик измерения обеспечивает возможность непосредственного сравнения результатов измерений разными анализаторами.
В стандарте IEC 61000-4-30 для класса А определяются методы измерений, время усреднения, точность и порядок расчета каждого показателя качества электроэнергии, обеспечивающие получение достоверных, повторяемых и сопоставимых результатов. Кроме того, в стандарте IEC 62586 указан минимальный набор требований к переносным и стационарным приборам для измерения показателей качества электроэнергии.
Поскольку все больше производителей переходят к выпуску приборов для измерения и анализа качества электроэнергии, соответствующих требованиям класса А, специалисты могут больше доверять получаемым результатам измерений. Все это приводит к повышению точности, достоверности, сравнимости и эффективности результатов работ. Стандарт периодически обновляется по мере развития технологий, а также создания или возникновения потребности в новых методиках измерений. После введения в действие в 2003 году, стандарт неоднократно редактировался, и в настоящее время действует его 3-я редакция от 2015 года.
В стандарте IEC 6100-4-30 для приборов класса A стандартизованы методы измерений следующих параметров:
- частота сети;
- среднеквадратичное значение напряжения в системе электроснабжения;
- фликер (требования стандарта IEC 61000-4-15);
- прерывания напряжения;
- несимметрия поставляемого напряжения;
- резкие скачки напряжения;
- гармоники и интергармоники напряжения (требования стандарта IEC 61000-4-7);
- напряжение посторонних сигналов в сети;
- несимметрия токов;
- выбросы и провалы напряжения;
- среднеквадратичное значение тока;
- гармоники и интергармоники тока (требования стандарта IEC 61000-4-7).
Примеры требований класса А
Неопределенность измерений поставляемого напряжения устанавливается на уровне 0,1 % от заявленного входного напряжения Udin в диапазоне от 10 % до 150 % Udin. Следует отметить, что во многих случаях указывается только точность как процент от всего диапазона; и если достичь точности 0,1 % относительно легко, обеспечить такую точность в каждой точке диапазона намного сложнее.
Кроме того, согласно требованиям, при измерении параметров систем с частотой 50/60 Гц «последовательные измерения не должны перекрываться» во временном интервале 10/12 периодов. Заметим, что судя по спецификациям производителей, измерительные приборы с более высокими показателями неопределенности измерений могут демонстрировать результаты, которые будут вызвать сомнения — как у поставщиков, так и у потребителей электроэнергии.
Например, у недорогих систем измерения качества электроэнергии часто показатели неопределенности измерений больше в нижней части диапазона (например, измерение параметров трансформатора напряжения с фазным напряжением 58 В). Кроме того, если измерения непоследовательны, отклонения могут остаться незамеченными. Такие ошибки могут привести к тому, что неисправные узлы оборудования будут считаться работоспособными, вопреки реальной ситуации. Специалисты, работающие с приборами класса А, могут быть уверенными в том, что их измерения классифицированы с общепринятыми значениями неопределенности. Это особенно важно при подтверждении соответствия стандартам или сравнении результатов, полученных разными измерительными приборами или организациями. Требования к функциональным испытаниям и показателям неопределенности приборов класса А также указаны в стандарте IEC 62586-2.
Провалы, выбросы и прерывания напряжения нужно измерять за полный период и обновлять каждый полупериод, чтобы прибор мог сочетать высокое разрешение выборки точек данных за полупериод с точностью расчета среднеквадратичных значений за полный период. Если полагаться только на расчеты за полный период, это может привести к неправильному толкованию процессов, а результаты только за полупериод могут не обеспечить точность, необходимую для полного понимания возможной проблемы.
Периоды усреднения — это заданные временные интервалы, на которых прибор для измерения качества электроэнергии усредняет результаты измерений. Прибор класса А должен предоставлять данные со следующими периодами усреднения:
- Базовый временной интервал измерений должен составлять 10/12 периодов (~200 мс) при частоте сети 50/60 Гц. Следует учитывать, что временной интервал может меняться в зависимости от фактической частоты.
- 150/180 периодов (~3 с) при частоте 50/60 Гц; временной интервал также может меняться в зависимости от фактической частоты.
- 10-минутный интервал, синхронизируемый с единым временем (UTC) с учетом сдвига.
- 2-часовой интервал для измерений долговременной интенсивности фликера (Plt).
Внешняя синхронизация времени требуется для получения точных временных меток, позволяющих коррелировать данные, полученные с разных приборов. Точность устанавливается на уровне ±20 мс при частоте сети 50 Гц и ±16,7 мс при частоте 60 Гц, независимо от общей длительности временного интервала. Для достижения такой точности необходима синхронизация либо с временем GPS через GPS-приемник, либо с временем NTP (протокол сетевого времени) через Ethernet. Если синхронизация с внешним источником невозможна, погрешность синхронизации должна быть меньше ±1 с за 24‑часовой период. Однако это менее жесткое требование к точности означает, что такие измерения могут не соответствовать классу А. Отсутствие точных временных меток в недорогих приборах для измерения качества электроэнергии существенно усложняет диагностику и устранение проблем с качеством электроэнергии. Это может привести к неспособности правильно определить появления в сети событий, связанных с напряжением, при использовании нескольких приборов.
