Что такое соответствие классу А стандарта IEC 61000-4-30?

УКАЗАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

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 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.

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, 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 приборами или организациями. Требования к функциональным испытаниям и показателям неопределенности приборов класса А также указаны в стандарте IEC 62586-2.

В стандарте IEC 6100-4-30 для приборов класса A стандартизованы методы измерений следующих параметров:

• частота сети;
• среднеквадратичное значение напряжения в системе электроснабжения;
• фликер (согласно требованиям стандарта IEC 61000-4-15);
• провалы и выбросы напряжения;
• прерывания напряжения;
• несимметрия поставляемого напряжения;
• гармоники и интергармоники напряжения (согласно требованиям стандарта IEC 61000-4-7);
• напряжение посторонних сигналов в сети;
• резкие перепады напряжения;
• среднеквадратичное значение тока;
• гармоники и интергармоники тока (согласно требованиям стандарта IEC 61000-4-7);
• несимметрия токов.

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.

Алгоритм БПФ для измерения гармоник определен однозначно, чтобы все приборы класса А измеряли и анализировали одинаковые параметры гармоник. На основе метода быстрого преобразования Фурье (БПФ) создано огромное количество алгоритмов, использование которых при отсутствии регулирования может привести к измерению совершенно разных параметров гармоник. Согласно требованиям класса А, временные интервалы измерения гармоник должны быть такими же (10/20 периодов), как и для среднеквадратичных значений, что соответствует классу I стандарта IEC 61000-4-7/2008, с использованием метода непрерывных измерений гармонических подгрупп. В стандарте IEC 6100-4-7 описывается несколько методов и алгоритмов для измерения гармоник, однако в стандарте IEC 61000-4-30 однозначно указан метод измерений подгрупп для класса I.

Каждое из этих требований для соответствия классу А крайне важно для предоставления пользователям достоверных, надежных и сравнимых данных и в конечном счете приводит к повышению точности и скорости анализа, диагностики и устранения проблем с качеством электроэнергии. Результаты измерений приборами, не соответствующими классу А, очень трудно сравнивать.

И напротив, данные, полученные приборами класса А, согласованы и сопоставимы, что дает специалистам уверенность, необходимую для точного анализа даже самых сложных проблем с качеством электроэнергии. И энергоснабжающие компании, и крупные потребители электроэнергии хотят иметь возможность проверять качество поступающей электроэнергии и определять, где появляются проблемы с качеством — внутри или за пределами помещений потребителя.

Всю информацию, необходимую для обнаружения источника нарушений и правильной диагностики проблемы, могут обеспечить только те приборы, которые специально разработаны для поиска и устранения неполадок, а также регистрации и анализа показателей качества электроэнергии. Кроме того, измерения, соответствующие требованиям класса А, можно использовать в судебных или коммерческих спорах, что говорит о пользе выбора приборов с такими возможностями.