 |
Общая структура средства измерений
|
|
|
|
В современных СИ, основанных на использовании дискретного преобразования Фурье, применяется, как правило, алгоритм ускоренного выполнения указанного преобразования, называемый «быстрое преобразование Фурье». В настоящем стандарте рассмотрена структура СИ на основе быстрого преобразования Фурье. Допускается применение других принципов анализа (см. раздел 6).
Общая структура СИ представлена на рисунке 1.
СИ могут содержать все блоки и выходы или их часть, представленные на рисунке 1.
4.4.1 Средства измерений в электрических сетях
Для измерений в электрических сетях СИ должны содержать:
- входные цепи с фильтром, исключающим паразитное наложение спектров;
- аналогово-цифровой преобразователь со схемой выборки и хранения;
- блок синхронизации и формирования измерительного окна (при необходимости);
- процессор, выполняющий быстрое преобразование Фурье, обеспечивающий определение коэффициентов a k и b k (выход 1).
СИ могут быть дополнены специальными устройствами, обеспечивающими измерение токов или напряжений.
Сведения о дополнительных устройствах приведены в 5.5
При проведении анализа гармоник и интергармоник анализируемый сигнал f (t) подвергают предварительной обработке для исключения частот выше частоты дискретизации в СИ.
Ширина измерительного окна должна быть 10 периодов основной частоты (для систем электроснабжения 50 Гц) или 12 периодов основной частоты (для систем 60 Гц), т.е., TN = (10 или 12) ∙ T 1 ≈ 200 мс при прямоугольном взвешивании. Измерительное окно должно быть синхронизировано с основной частотой системы электроснабжения. Применение измерительного окна Хэннинга допускается только при потере синхронизации. Потеря синхронизации должна отмечаться на дисплее СИ. Данные, полученные при потере синхронизации, должны маркироваться (см. ГОСТ Р 51317.4.30). Эти данные не подлежат применению для целей оценки соответствия, но могут быть применены для других целей.
|
|
|
Измерительное окно должно быть синхронизировано с каждой группой из 10 или 12 периодов основной частоты (для систем электроснабжения 50 или 60 Гц соответственно). Интервал времени между началом первого отсчета дискретизированного сигнала и началом (М + 1) отсчета дискретизированного сигнала (М - число отсчетов, см. 3.5.1) должен быть равен длительности установленного числа периодов основной частоты при максимальной ошибке не более ± 0,03 %. СИ с фазовой автоподстройкой частоты или другими механизмами синхронизации должны соответствовать требованиям к установке частоты и допустимой ошибке синхронизации при измерении любого сигнала, частота которого изменяется по меньшей мере в пределах ± 5 % номинальной частоты системы электроснабжения. Для СИ со встроенным источником питания, измерительная система которых внутренне синхронизирована с источником питания, указанное выше требование к допустимым пределам изменения частоты входного сигнала не применяют. Вместе с тем СИ со встроенным источником питания должны соответствовать приведенным выше требованиям к установке частоты и допустимой ошибке синхронизации.
Выход 1 СИ (см. рисунок 1) предназначен для представления индивидуальных коэффициентов a k и b k дискретного преобразования Фурье, а также значений каждой рассчитанной спектральной составляющей тока или напряжения Y C,k.
СИ должны иметь дополнительный выход, не связанный с дискретным преобразованием Фурье, предназначенный для представления значения активной мощности Р, измеряемой при той же ширине измерительного окна, что при измерении гармоник. При измерении эмиссии гармонических составляющих тока, потребляемого ТС, в соответствии с ГОСТ Р 51317.3.2, это значение мощности не должно учитывать составляющую постоянного тока.
|
|
|
 |
|
напряжения
|
| ||||
Выход 1
Средство измерений
|
в электрических сетях (ak, bk, YC,k)
Токовый
вход
|
Выход 2а
Значение активной мощности
|
 |
Выход 2б
|
 |
Выход 3
(проходит / не проходит)
Рисунок 1 - Общая структура СИ
П р и м е ч а н и я
1 Значение активной мощности является входной величиной для процесса сглаживания.
2 Измерение постоянной составляющей и связанной с ней мощности может быть предусмотрено в качестве дополнительной возможности СИ, но не является обязательным в соответствии с требованиями настоящего стандарта.
4.4.2 Устройства постпроцессорной обработки
В соответствии со стандартами, устанавливающими нормы эмиссии гармонических составляющих (см. ГОСТ Р 51317.3.2), в состав СИ включают дополнительные устройства, осуществляющие обработку данных, полученных в результате дискретного преобразования Фурье, например, их сглаживание и взвешивание.
Измерение гармоник
Входная цепь тока
Входная цепь тока должна быть пригодной для измерения анализируемых токов. Она должна обеспечивать непосредственное измерение гармоник тока и, кроме того, должна иметь низковольтный вход напряжения с высоким полным сопротивлением для подключения внешних шунтов, представляющих собой активные сопротивления, или комбинации трансформаторов тока с шунтами. Область значений чувствительности входной цепи тока может быть от 0,1 до 10 В. Предпочтительным значением является 0,1 В при соответствии требованиям, указанным в 5.3.
При непосредственном измерении тока желательно (но не обязательно) обеспечить следующую область номинальных среднеквадратических значений измеряемого тока I nom: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100 А.
Для СИ класса II потребляемая мощность входной цепи не должна превышать 3 Вт.
|
|
|
Для СИ класса I падение напряжения во входной цепи тока не должно превышать 0,15 В (среднеквадратическое значение).
Входная цепь тока должна продолжительное время выдерживать ток, равный 1,2 I nom.Воздействие тока 10 I nomв течение 1 с не должно приводить к каким-либо повреждениям.
СИ должны иметь возможность измерять входные сигналы с отношением амплитудного значения к среднеквадратическому (коэффициентом амплитуды) 4 в области значений измеряемого тока до 5 А (среднеквадратическое значение), с коэффициентом амплитуды 3,5 при измеряемом токе 10 А (среднеквадратическое значение) и с коэффициентом амплитуды 2,5 при измеряемом токе более 10 А (среднеквадратическое значение).
СИ должны иметь индикацию перегрузки.
Требования к погрешности измерений установлены в таблице 1.
В части других требований к СИ см. раздел 8.
П р и м е ч а н и е - В результате искажений измеряемого тока часто возникают составляющие постоянного тока. Наличие составляющих постоянного тока может вызвать значительные погрешности входных трансформаторов тока. Изготовитель СИ должен указать в технических документах на СИ максимально допустимое значение составляющей постоянного тока, не приводящее к дополнительной погрешности результатов измерений.
Входная цепь напряжения
Входная цепь напряжения должна быть пригодной для измерений при максимальном значении напряжения и частоты в анализируемой системе электроснабжения и сохранять свои характеристики и обеспечивать установленную погрешность измерений при напряжении, превышающем в 1,2 раза максимальное напряжение.
СИ должны иметь возможность измерять входные сигналы с коэффициентом амплитуды не менее 1, 5 за исключением измерений сильно искаженных напряжений в промышленных электрических сетях, для которых коэффициент амплитуды должен составлять не менее 2.
СИ должны иметь индикацию перегрузки.
Воздействие на СИ в течение 1 с напряжения, в 4 раза превышающего измеряемое напряжение, или 1 кВ, с зависимости от того, какое значение меньше, не должно приводить к каким либо повреждениям.
|
|
|
Номинальное напряжение электрических сетей в зависимости от местных условий может быть от 60 до 690 В. Для обеспечения универсальности применения СИ для большинства систем электроснабжения целесообразно предусмотреть в конструкции входного устройства следующие номинальные напряжения:
U nom: 66; 115; 220; 230; 400; 690 В для систем электроснабжения частотой 50 Гц;
U nom : 69; 120; 240; 277; 347; 480; 600 В для систем электроснабжения частотой 60 Гц.
При использовании внешних трансформаторов напряжения целесообразно применять следующие дополнительные номинальные напряжения: 100; 100 / √ 3; 110 / √ 3 В.
При использовании внешних преобразователей целесообразно применять входы с повышенной чувствительностью: 0,1; 1; 10 В. Входные цепи должны быть способны воспринимать входные сигналы с коэффициентом амплитуды не менее 2.
|
|
|
