 |
Термины и определения, относящиеся к частотному анализу
|
|
|
|
Совместимость технических средств электромагнитная
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
И ПОДКЛЮЧАЕМЫЕ К НИМ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
ОБЩЕЕ РУКОВОДСТВО ПО ИЗМЕРЕНИЯМ ГАРМОНИК
И ИНТЕРГАРМОНИК И СРЕДСТВАМ ИЗМЕРЕНИЙ
Electromagnetic compatibility of technical equipment.
Power supply systems and equipment connected thereto.
General guide on harmonics and interharmonics measurement and instrumentation
 |
Дата введения – 2010–01–01
Для средств измерений, разработка которых
Была начата ранее 1 января 2010 г. – 2011–01–01
Область применения
Настоящий стандарт распространяется на средства измерений (СИ), предназначенные для измерений спектральных составляющих напряжения и тока в полосе частот до 9 кГц, которые наложены на основные составляющие в системах электроснабжения частотой 50 и 60 Гц.
Из практических соображений в настоящем стандарте установлено различие между гармониками и интергармониками с одной стороны, и другими спектральными составляющими, расположенными выше области частот гармоник (приблизительно 2 кГц) до частоты 9 кГц с другой стороны.
Настоящий стандарт устанавливает характеристики СИ, предназначенных как для измерений параметров гармонических токов и напряжений в действующих системах электроснабжения, так и для испытаний отдельных образцов технических средств (ТС) на соответствие нормам эмиссии низкочастотных кондуктивных помех, установленным в соответствующих стандартах (например, нормам эмиссии гармонических составляющих потребляемого тока по ГОСТ Р 51317.3.2).
| Издание официальное |
Сведения о СИ, предназначенных для применения в полосе частот, расположенной выше области частот гармоник и до 9 кГц, приведены в приложении Б.
|
|
|
В настоящем стандарте установлены характеристики СИ, основанных на использовании дискретного преобразования Фурье.
Описание функций и структура СИ приводятся в настоящем стандарте достаточно подробно и должны воспроизводиться изготовителями СИ с максимальной точностью. Это объясняется необходимостью применять СИ, обеспечивающие воспроизводимые результаты, независимо от характеристик входных сигналов.
СИ должны обеспечивать измерение гармоник до 50 - го порядка.
Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 51317.3.2-2006 (МЭК 61000-3-2: 2005) Совместимость технических средств электромагнитная. Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний
ГОСТ Р 51317.3.4 - 2006 (МЭК 61000-3-4:1998) Совместимость технических средств электромагнитная. Ограничение эмиссии гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током более 16 А, подключаемыми к низковольтным системам электроснабжения. Нормы и методы испытаний
ГОСТ Р 51317.3.12 – 2006 (МЭК 61000-3-12:2004) Совместимость технических средств электромагнитная. Ограничение эмиссии гармонических составляющих тока, создаваемых техническими средствами с потребляемым током более 16 А, но не более 75 А (в одной фазе), подключаемыми к низковольтным системам электроснабжения общего назначения. Нормы и методы испытаний
ГОСТ Р 51317.4.30─2008 (МЭК 61000-4-30: 2008) Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии
ГОСТ Р 51318.16.1.1–2007 (СИСПР 16-1-1: 2006) Совместимость технических средств электромагнитная. Требования к аппаратуре для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости и методы измерений. Часть 1-1. Аппаратура для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости. Приборы для измерения индустриальных радиопомех
|
|
|
ГОСТ Р 51318.16.1.2–2007 (СИСПР 16-1-2: 2006) Совместимость технических средств электромагнитная. Требования к аппаратуре для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости и методы измерений. Часть 1-2. Аппаратура для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости. Устройства для измерения кондуктивных радиопомех и испытаний на устойчивость к кондуктивным радиопомехам
ГОСТ 13109–97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения
ГОСТ 30372–95 / ГОСТ Р 50397–92 Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения
П р и м е ч а н и е – При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования–на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 30372, [ 1 ], а также следующие термины с соответствующими определениями.
Термины и определения, относящиеся к частотному анализу
В настоящем стандарте используется приведенная ниже форма ряда Фурье, учитывая относительную простоту измерений значений фазовых углов путем определения моментов перехода через нуль.
 |
(1)
(2)
 |  | ||||
 |
(3)
| |||||||||
|
| ||||||||
| |||||||||
 | |||||||||
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е – Установление в приведенном выше определении фазовых углов φ k равными нулю для случаев, когда значения bk и ak представляют собой достаточно малые величины, означает для изготовителей СИ возможность исключить требование измерений фаз малых сигналов, учитывая, что фазовые измерения при сигналах крайне малых амплитуд могут привести к большим отклонениям результатов.
В выражениях (1) – (3):
ω 1 - угловая частота основной составляющей (ω 1 = 2 π f Н ,1);
ТN - ширина (длительность) измерительного окна. Измерительное окно представляет собой интервал времени, в течение которого выполняется преобразование Фурье функции времени;
c 0 - постоянная составляющая;
cк - амплитуда составляющей спектра с частотой f С, k = (к / N) · f Н , 1;
Y С, k - среднеквадратическоезначение составляющей спектра ck;
f Н , 1 - основная частота системы электроснабжения;
k - порядковый номер (порядок) спектральной составляющей, относящийся к разрешению по частоте (f С,1 = 1 / ТN).
N - число периодов основной частоты в измерительном окне;
φ k - фазовый угол спектральной составляющей порядка k.
В большинстве случаев для нахождения ряда Фурье применяют цифровые методы, т.е., алгоритм дискретного преобразования Фурье (DFT) или его вариант - быстрое преобразование Фурье (FFT). Для этого анализируемый аналоговый сигнал подают на вход аналогово-цифрового преобразователя. Полученные отсчеты запоминают. Каждая группа из М отсчетов образует измерительное окно, в котором осуществляется дискретное преобразование Фурье.
В соответствии с принципами разложения функции времени в ряд Фурье ширина измерительного окна ТN определяет разрешение по частоте f С ,1 = 1 / ТN (частотное разделение спектральных составляющих) при анализе. Следовательно, ширина измерительного окна ТN должна быть равна произведению длительности периода основной частоты напряжения в системе электроснабжения на целое число N, т.е., ТN = N T 1. Частота отсчетов в этом случае должна быть f s = M / (N T 1), где М –число отсчетов в пределах ширины измерительного окна ТN.
|
|
|
Перед выполнением дискретного преобразования Фурье отсчеты в измерительном окне в ряде случаев взвешивают, умножая их на симметричную функцию (функцию измерительного окна). Однако для периодических сигналов и синхронизированных отсчетов предпочтительно использовать прямоугольную взвешивающую функцию измерительного окна, эквивалентную умножению каждого отсчета на единицу.
Процессор, осуществляющий дискретное преобразование Фурье, определяет ортогональные коэффициенты Фурье ak и bk составляющих спектра на частотах f С , k = к / ТN, k = 0, 1, 2 … М - 1. Однако лишь значения k, не превышающие половину максимального значения, являются полезными, другая половина является их дубликатами.
При условии синхронизации гармоническая составляющая порядка h (порядок определяется относительно основной частоты f Н , 1), возникает в преобразовании Фурье как спектральная составляющая порядка k, где k = hN.
Быстрое преобразование Фурье представляет собой специальный алгоритм сокращения времени вычислений. Для его применения необходимо, чтобы число отсчетов М было равно целой степени 2, т.е. М = 2 i, где, например i ≥ 10.
При необходимости символ Y, обозначающий среднеквадратическоезначение составляющей спектра c k, заменяют символом I для тока и символом U для напряжения. Индекс С предназначен для отнесения переменных к спектральным составляющим.
П р и м е ч а н и е - Следует учитывать, что приведенные определения применимы к установившимся сигналам.
|
|
|
