Меню

Система измерений качества электроэнергии



Измерение качества электрической энергии

  1. Измерение качества электрической энергии
  2. Государственные стандарты
  3. Принцип работы анализатора качества электроэнергии
  4. Кто проводит исследования?
  5. Цели проверки
  6. Классификация проверок
  7. Многофункциональные измерительные приборы
  8. Показатели частоты
  9. Медленные отклонения в напряжении
  10. Колебания в напряжении сети
  11. Быстрые одиночные отклонения напряжения
  12. Несинусоидальность
  13. Коэффициент несимметрии

Измерение качества электрической энергии

Измерение качества электрической энергии осуществляется с помощью специальных устройств и приборов. Во время исследования фиксируется значения трансформаторов, вторичных токов и напряжения сети. Существуют различные виды анализаторов электроэнергии. В процессе проверки выявляются параметры энергосистемы, которые анализируются на соответствие ГОСТам и нормативной документацией.

Государственные стандарты

ГОСТ определяет ряд показателей качества электрической энергии:

  • отклонения частоты;
  • провалы напряжения и колебания;
  • напряжение импульсивное;
  • несимметричность внутри трехфазных систем;
  • несинусоидальность кривой.

Отклонения от установленных значений указывает на проблемы в работе оборудования. В таких ситуациях наблюдается снижение мощности и надежности оборудования, повышение расхода энергии и нерациональности использования ресурсов.

Принцип работы анализатора качества электроэнергии

Прибор выполняет функцию проверки величин и уровень соответствия требованиям. Принцип его работы основан на измерителе электрических величин. Аппарат фиксирует значения тока и напряжения за короткие интервалы времени.

Современные технологии позволяют получить исчерпывающую информацию о работе системы:

  • постоянное отклонение напряжения;
  • пиковые нагрузки и токи;
  • природа переходных процессов в сети;
  • фиксация времени с наибольшими потреблениями электрической энергии;
  • искажения кривых тока;
  • падения и провалы.

Анализаторы выпускаются в мобильной и стационарной форме. Они могут использоваться систематически или эпизодически, в зависимости от поставленной цели. Комплексная проверка корректности работы оборудования – это залог длительной и эффективной работы техники на предприятии. Своевременное выявление неполадок позволяет устранить неисправность до возникновения серьезных проблем.

Контроль за работой техники осуществляется с целью выявления дефектов в электрической сети и их устранения. Для выполнения задания требуется подсоединить анализатор к системе. Места контроля – это точки подключения к потребительской сети. При работе с простыми системами допускается подсоединение в местах, расположенных максимально близко к этим точкам.

Полученная информация обрабатывается с помощью математических алгоритмов. Это позволяет достигнуть ряда целей:

  • рассчитать параметры работы;
  • проанализировать качество электроэнергии;
  • установить количество энергии.

Показатели измеряются на определенном отрезке времени. Низкое напряжение – это самая частая причина плохого качества энергии. Это значение анализируется дважды в год. Другие нормы определяются один раз в 12 месяцев.

Кто проводит исследования?

Право проводить измерения имеют лаборатории с аттестатами Ростехнадзор. В службах квалифицированные работники, использующие сертифицированное оборудование. Точность результатов гарантируется высоким качеством используемой измерительной техники.

Оборудование проходит многочисленные проверки, перед началом эксплуатации. Класс точности, определяется соответствующими специалистами и технологами.

Цели проверки

Полученные результаты позволяют добиться соблюдения заданных в договоре поставщика параметров. Анализ обеспечивает получение данных для составления развернутого отчета о работе системы. Экспертиза выявляет перечень отклонений или их отсутствие. Полученный документ дает основания, для предъявления поставщику обоснованных претензий о несоответствии качества энергии общепринятым нормам. В результате вторая сторона договора устранит все проблемы, и выявленные нарушения в оговоренный промежуток времени.

Измерения обеспечивают расчет коэффициента рациональности использования электричества. Благодаря этому производство выходит на технологичный уровень работы с минимальным расходом ресурсов. При необходимости, из электрической сети устраняются объекты, работающие неэффективно или во вред всей системе.

Проводить исследования стоит для реальных и запланированных систем энергоснабжения. Экспертизу приурочивают к энергетическому аудиту промышленного объекта. Итоги проверки, дают данные для повышения уровня энергетической эффективности в промышленной сфере.

Полученные значения сохраняются и используются при проведении следующего аудита. Специалисты сравнивают данные и делают соответствующие выводы о работе системы.

Классификация проверок

В зависимости от цели контроль качества распределяется на 4 вида:

  • оперативный;
  • инспекционный;
  • диагностический;
  • коммерческий учет.

Виды анализа имеют свои особенности, характеристики и целевое назначение. Необходимость проведения той или иной инспекции определяется узкими специалистами на основе общепринятых стандартов работы электрических сетей.

Диагностический вид контроля, предназначен для решения спорных вопросов между поставщиком и потребителем. Он проводится в местах распределения электричества между двумя сторонами договора. На основе полученных данных, создается официальный отчет, позволяющий доказать невыполнение правил соглашения. После рассмотрения отчета, виновная сторона будет обязана устранить нарушения и повысить качество электроэнергии.

Инспекционный контроль проводится сертифицированными службами с целью выявления отклонений от официальных требований и нормативов. Аудит является обязательным для всех сторон договора и проводится с определенной периодичностью.

Читайте также:  Система показателей измерения результатов национальной экономики

При возникновении дефектов проводится оперативный контроль. Он выявляет реальные и потенциальные угрозы понижения качества электричества в сети. В результате проверки проводятся мероприятия по устранению нарушений работы и профилактические процедуры.

Коммерческий учет, предназначен для рассмотрения ставок и тарифов поставщика. Анализ осуществляется в местах раздела электросети между двумя сторонами договора. Исследование назначается при необходимости определения уровня надбавок и скидок за предоставленное качество ресурса.

Многофункциональные измерительные приборы

Современные многофункциональные приборы обеспечивают получение результатов не только в цифровом формате, но и в денежном эквиваленте. Модели отличаются рядом показателей:

Модели нового поколения ускоряют процесс получения значений по прогнозированию, фиксации, устранению и предотвращению возникновения новых проблем в работе системы. С помощью специальных аппаратов, специалисты определяют механические и электрические параметры.

Отсутствие контроля приводит к частым неполадкам, сбоям энергосистемы и чрезмерным расходам электричества. Общего показателя эффективности работы сети недостаточно для проведения глубинного анализа. Большие предприятия обращаются в сертифицированные службы для осуществления контроля над всеми компонентами рабочей зоны.

Важно анализировать нагрузки в динамике. Это позволит выявить уровень износа электросети и своевременно провести мероприятия по устранению потенциальных угроз. При выявлении вины поставщика, потребитель будет лишен необходимости брать на себя обязанность по решению проблем.

Показатели частоты

Отклонения в диапазоне от 50 Гц и выше допускаются при серьезных авариях. По нормативам, показатель не должен превышать 0,4 Гц во время работы сети. При использовании автономных генераторов требования смягчаются (±1 Гц и ±5 Гц).

Эти сети не способны поддерживать высокую стабильность. В процентном соотношении предельно допустимое значение составляет 10%. Нормальный показатель не превышает 5%.

Медленные отклонения в напряжении

Интервал изменений превышает 1 минуту. При анализе определяется промежуток времени, на протяжении которого напряжение отклонялось на 10% от номинального показателя (220 и 380 для бытовых сетей). Дискретность при этом составляет 10 минут. Замеры проводятся на протяжении недели.

Колебания в напряжении сети

Основу оценки этого значения составляет понятие фликера. Он характеризует то, как человек воспринимает мерцания света от источника. Выделяют длительную и кратковременную фазу – 2 часа и 10 минут соответственно. Обе величины не должны превышать 1,38 и 1,0 в разрезе недельных измерений. Для расчета показателей применяются сложные формулы.

Быстрые одиночные отклонения напряжения

Одиночные колебания – это случайные изменения. Возникновения отклонений свидетельствуют о переключении электроустановок или незначительных нарушениях в работе сети (сбои или далекие короткие замыкания в системе). Эти колебания относят к провалам перенапряжения и напряжения. В таблице определены общепринятые нормативные показатели.

Несинусоидальность

Наличие импульсивного тока в сети, приводит к ряду изменений в системе параметров. Наблюдается изменение кривой напряжения, которая раскладывается на основную и частотную. Возникновение гармоник может нарушить работы полупроводниковых приборов. Для устранения такой угрозы следует контролировать уровень этого параметра.

Коэффициент несимметрии

Это один из основных параметров при оценке качества работы в трехфазных и двухфазных сетях. Превышение коэффициента, наблюдается при неравномерном распределении нагрузки по фазам. Параметр регламентирован ГОСТом и используется при проведении любых проверок сети.

Не все процессы происходят систематически. Существует ряд характеристик, которые фиксируются в случайных ситуациях. Для их возникновения требуются определенные условия и совпадения по сопутствующим изменениям.

Прерывание напряжения случается во время аварий или плановых ремонтных работ. Провалы возникают при подключении оборудования высокой мощности, или коротких замыканиях. Перенапряжения фиксируются по ряду причин:

  • короткие замыкания;
  • резкое снижение нагрузки;
  • обрывы нейтральных проводников;
  • замыкания на землю.

При воздействии молний происходят импульсивные перенапряжения.

Минимальный интервал измерений составляет неделю. За 7 дней прибор собирает достаточное количество информации для подготовки точных результатов. Математический алгоритм исключает риск ошибки и позволяет автоматизировать процесс измерений. В результате пользователь получает усредненные значения и определяет основные проблемы в работе сети.

Источник

Новые приборы контроля качества электроэнергии

В статье рассмотрены особенности, основные технические характеристики и возможности приборов АКЭ-823, АКЭ-824 (серия АКИП) современных многофункциональных приборов оценки показателей качества электроэнергии.

Широкое внедрение современных типов телекоммуникационного оборудования, средств радио- и электросвязи, чувствительных к снижению качества электроэнергии, выдвигает на первый план необходимость контроля и обеспечения качества электропитания.

С появлением приборов АКЭ-823, АКЭ-824, такая важная задача, как регистрация и анализ показателей качества электроэнергии (ПКЭ) становится минимальной по трудозатратам и простой в реализации.

Читайте также:  Кондуктометр погрешность измерения 0 5

Новые трехфазные регистраторы-анализаторы для электриков и технического персонала являются идеальным инструментом для записи показателей и оценки качества электроэнергии, изучения свойств электрических нагрузок, измерения мощности и энергии.

Приборы могут применяться для решения следующих задач:

Изучение нагрузок — проверка состояния и возможностей системы электроснабжения перед включением дополнительных нагрузок;

Оценка энергии — количественная оценка потребления энергии до и после усовершенствования систем для определения эффективности устройств энергосбережения и устройств КРМ;

Измерение гармоник — обнаружение проблем, связанных с гармониками, которые могут стать причиной неполадок в работе или повреждения чувствительной аппаратуры;

Регистрация аномалий напряжения — контроль кратковременных понижений и повышений напряжения, приводящих к ложным сбросам в аппаратуре и нежелательному срабатыванию автоматических выключателей.

Уникальность регистраторов-анализаторов АКЭ-823/-824 заключается в следующих инновационных технических решениях и функциональных возможностях:

  • построение на платформе ОС Windows CE;
  • применение 16-битного АЦП (256 отсчетов за период частоты 50 Гц);
  • наличие цветного сенсорного TFT-дисплея с подсветкой;
  • одновременная запись по 3-м режимам: аномалии, кратковременные импульсы, текущие интегральные измерения.

Анализатор способен измерять: напряжение, токи, все виды мощности и энергии, коэффициент мощности, THD% и др. параметры аналоговых или импульсных сигналов (макс. до 251 параметра). Следует подчеркнуть, что все эти возможности обеспечиваются, как в 3-х фазной энергосистеме всех типов исполнения, так и в однофазной электросети.

Анализатор по своему исполнению — 9 канальный осциллограф (4 токовых входов и 5 потенциальных) с максимальной частотой дискретизации до 200 кГц. В АЦП все входные сигналы (напряжение и ток) преобразуются в 256 отсчетов (сэмплов) за 1 период f=50 Гц и собираются в модули. Хранение в приборе всех данных, учитывая частоту дискретизации, потребовало бы огромного объема внутренней памяти. Разработчиками был реализован способ сжатия информации для рационального заполнения ячеек. Как единственно возможный был выбран метод интегрирования: по окончании интервала времени, называемого «период интегрирования», прибор выбирает из всего массива оцифрованных (сэмплированных) данных только следующие:

— мин. значение за период интегрирования (кроме гармоник);

— среднее значение параметра за период (ср. арифм. всех значений);

— макс. значение за период интегрирования (кроме гармоник).

Основные измерительные возможности:

  1. В режиме «Анализатор»:
  • детектирование аномалий напряжения от 10 мс (отклонения и колебания, провалы напряжения);
  • детектирование импульсов напряжения (voltage spikes) от 5 мкс до 2,5 мс и амплитудой до 6 кВ (только АКЭ-824);
  • детектирование бросков тока (inrush current) от 10 мс и амплитудой до 3 кА пикового значения;
  • регистрация отклонений частоты, измерение дозы фликера;
  • регистрация гармонических искажений (до 49-й гарм.) по напряжению и току;
  • построение векторных диаграмм и графиков, статистический анализ;
  • измерение коэфф. несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательности для 3ф энергосистемы.
  1. В режиме «Регистратор данных»:
  • запись в память текущих значений контролируемых параметров (TRMS значений сигналов произвольной формы).

В случае обнаружения аномалий напряжения приборы фиксируют в сводной таблице за период записи: их общее количество, № фазы события, полярность, дату и время, длительность, максимальное значение.

При объеме штатной внутренней памяти 16 Мб длительность автономной записи 251 параметра (интервал усреднения 15 минут) составляет более 90 суток. Имеется возможность увеличения внутренней памяти за счет применения compact-flash (до 512 Мб). По выбору оператора данные отображаются в виде таблиц численных значений, графиков (гистограмм) или векторных диаграмм. Настройки можно выполнять непосредственно в строке меню на сенсорном цветном дисплее.

Благодаря легкосъемным гибким токовым преобразователям, наличию маркировки измерительных проводов и входных гнезд, наличию цветного дисплея подготовка регистратора к работе занимает не более 1 минуты.

Программное обеспечение TopView из комплекта прибора позволяет управлять режимами измерений, выбирать параметры регистрации и анализировать результаты.

Анализаторы планируются к внесению в Госреестр СИ и в первую очередь вызовут интерес отраслевых специалистов, профессионалов в области электроэнергетики и энергоаудита.

Продолжая ознакомление с новыми приборами контроля показателей качества электроэнергии (ПКЭ) регистраторами-анализаторами АКЭ-823, АКЭ-824 целесообразно подробнее остановиться на наиболее интересных функциональных режимах и их особенностях.

От других аналогичных приборов новинки отличает: реализованные алгоритмы, высокие технические характеристики, функциональная насыщенность, оригинальные решения и современный дизайн.

Главная особенность старшей модели в серии АКЭ-824 — возможность детектирования кратковременных импульсов напряжения (voltage spikes).

Читайте также:  Как измерить окружность головы при вязании шапки

Анализатор для регистрации подключается к тестируемой энергосистеме в соответствии с рис. 1. Для наглядности приведены два наиболее распространенных варианта подключения. Всего в меню прибора доступен выбор из 4 типов энергосистем.

Прибор анализирует все возможные события, связанные с фазным напряжением, удовлетворяющие следующим критериям и условиям:

  • быстрое изменение крутизны нарастания кривой сигнала напряжения (больше заданной);
  • превышение порога, заданного пользователем.

Максимальное количество записываемых событий — 4 импульса за половину периода f = 50 Гц. Максимальное общее количество регистрируемых событий — до 20 000. Для пояснения возможностей анализа приведен пример типичного импульса напряжения (рис. 2).

Прибор на входе непрерывно проверяет и преобразует с помощью 2-х 16 битных АЦП напряжение сигнала одновременно по двум внутренним параллельным трактам с различной частотой дискретизации:

  • SLOW / медленно — оцифровка с частотой 256 выборок за период 50 Гц;
  • FAST / быстро — оцифровка с частотой дискретизации 200 кГц.

При возникновении на входе события, прибор автоматически проверяет его на соответствие одному из следующих условий:

  • dV/dt > 100В/5ms > FAST;
  • dV/dt > 100В/78ms > SLOW @ 50Hz.

Во время интервала регистрации, определяемого как:

  • 32 × 5ms = 160ms;
  • 32 × 78ms = 2,5ms.

Положительный и отрицательный размахи ( Delta+ и Delta- ) определяются, если амплитуда импульса превышает условное «сито», заданное пользователем.

По окончании записи на дисплее прибора отображается общее количество зарегистрированных событий.

После загрузки в компьютер файла сохраненных данных с использованием стандартного TopView доступны для анализа и обработки сведения:

Num. Tot — общее количество зарегистрированных событий.

Limit — предел напряжения, задаваемый пользователем.

Phase — номер фазы, на которой случилось событие.

Date/Time — время / дата.

Up/Down — индикатор нарастающего (UP) или спадающего (DOWN) фронта.

Peak+ — макс. «+» (положит.) значение импульса за период регистрации.

Peak– — мин. «–» (отриц.) значение импульса за период регистрации.

Delta+ — макс. «+» (положит.) амплитуда импульса относительно основного сигнала.

Delta– — мин. «–» (отриц.) амплитуда импульса относительно основного сигнала.

F/S — тип события: F = быстрое (Fast), S = медленное (Slow).

Существенным отличием серии АКЭ-82x от анализаторов предыдущей серии АКЭ-9032, АКЭ-2020, является наличие режима регистрации бросков тока (inrush current).

Новинки способны в реальном времени детектировать события связанные с бросками тока, обычно проявляющихся в виде пусковых токов электрооборудования, двигателей, механизмов и приводов. Типичный вид формы пускового тока показан на рисунке 3.

Однако броски тока могут быть связаны и с другими ситуациями: маневрирование нагрузками, переключение фидеров электропитания, срабатывание защитных устройств, колебания токов до установившегося значения (осцилляция, рис. 4) и т.д.

Прибор обнаруживает и регистрирует как «пусковой ток» все такие события, при которых текущее TRMS значение тока превышает установленный оператором порог (лимит). Максимальное число сохраненных событий 1000 бросков.

Во время установки параметров непосредственно перед началом регистрации в режиме «Регистрации бросков тока (inrush current)» , пользователь может изменять следующие настройки:

  • Установленный порог: значение силы тока для детектирования событий как бросков. Максимальное значение порога всегда равно верхнему пределу используемого преобразователя тока.
  • Режимы детектирования:

FIX — прибор детектирует и записывает событие каждый раз когда на интервале 1/2 периода частоты 50 Гц (10 мс) значение тока превысит установленный пользователем порог. Т.е. если в процессе нескольких последовательных пульсаций ток пересекает установленный порог, то каждый такой переход фиксируется прибором, как очередной «бросок».

VAR — прибор детектирует и записывает событие каждый раз в виде TRMS значения тока, рассчитанного на интервале 1/2 периода частоты 50 Гц (10 мс), если это значение превысит предыдущий результат на величину установленного порога. Т.е. если скорость нарастания сигнала превышает заданную, определяемую пользователем как отношение: Установлен. порог / 10 мс.

Интервал детектирования: временной интервал, заданный пользователем из ряда: 1 с, 2 с, 3 с, 4 с, в течение которого прибор записывает 100 значений тока (TRMS) и соответствующие им 100 значений напряжения (TRMS) при детектировании события.

Анализ результатов возможен только после передачи файла сохраненных данных на компьютер с помощью программного обеспечения.

В соответствии с поручением Ростехрегулирования в настоящее время завершены испытания с положительным результатом для целей утверждения типа анализаторов АКЭ-823/-824 и оформлены необходимые документы по внесению в Госреестр СИ.

А. А. ШИГАНОВ,
ЗАО «Прист».

Источник