 |
Оценка гармонических подгрупп напряжения
|
|
|
|
Преобразование Фурье применяют в предположении, что сигнал является стационарным. Однако в системах электроснабжения могут иметь место колебания напряжения, что приводит к передаче части энергии от гармонической составляющей спектральным составляющим на смежных частотах. Для повышения точности оценки напряжений гармоник в системах электроснабжения выходные составляющие дискретного преобразования Фурье на частотах, отстоящих на 5 Гц, должны быть сгруппированы в соответствии с выражением (9) и рисунком 6:
. (9)
Интергармоническая
Y С Гармоническая подгруппацентрированная подгруппа
h + 2 h + 4
 |  | ||||
 | |||||
Выход
h +1 h +2 h +3 h +4 h +5 дискретного
Порядок гармоники преобразования
Фурье
П р и м е ч а н и е - Процедуры дальнейшего объединения данных для оценки подгрупп напряжения установлены в ГОСТ Р 51317.4.30.
Рисунок 4 – Схема образования гармонических подгрупп и интергармонических центрированных подгрупп (для систем электроснабжения частотой 50 Гц)
Другие принципы анализа
Применение СИ на основе дискретного преобразования Фурье установлено в настоящем стандарте в качестве опорного способа измерений. Однако это не исключает применения других принципов анализа, таких как применение цифровых фильтров, а также аналоговых анализаторов формы сигнала.
Кроме того, не исключается применение СИ с измерительными окнами малой ширины (вплоть до одного периода), особенно в приборах низкой стоимости. Однако применение таких СИ для оценки соответствия нестационарных сигналов нормам эмиссии не допускается, так как оценка нестационарных сигналов не может быть проведена при малой ширине измерительного окна.
|
|
|
Требования к СИ, применяющим альтернативные принципы анализа, должны включать в себя погрешность измерений, обусловленную всеми воздействующими факторами, включая нестационарный характер сигнала, паразитное наложения спектров и потери синхронизации. Погрешность измерений должна соответствовать требованиям, установленным в разделе 5.
Переходный период
В СИ следует применять метод группирования, особенно при испытаниях, связанных с флюктуирующими нагрузками. Вместе с тем в течение переходного периода допускается применение СИ, соответствующих требованиям, установленным в ГОСТ 13109. При выполнении измерений с применением СИ, соответствующих требованиям настоящего стандарта, в протоколе испытаний указывают: «Измерительная аппаратура соответствует требованиям ГОСТ Р 51317.4.7–2008 (МЭК 61000-4-7: 2002)». При выполнении измерений с применением СИ, соответствующих требованиям ГОСТ 13109, в протоколе испытаний указывают: «Измерительная аппаратура соответствует требованиям ГОСТ 13109–97».
Общие требования
Изготовитель должен установить рабочие условия применения СИ и, по возможности, пределы погрешностей, обусловленных:
- изменениями температуры;
- изменениями влажности;
- изменениями напряжения питания СИ;
- кондуктивными электромагнитными помехами, воздействующими по сети электропитания;
- общими несимметричными напряжениями помех между входными цепями СИ, зажимами питающего напряжения и зажимом заземления;
- воздействием электростатических разрядов;
- воздействием радиочастотных электромагнитных полей.
При применение требований к безопасности и координации изоляции, следует учитывать, что входные цепи напряжения и тока СИ могут быть непосредственно подключены к сетевым проводникам под напряжением.
|
|
|
Приложение А
(справочное)
Измерение интергармоник
Спектральные составляющие на частотах, расположенных между двумя последовательными гармоническими частотами, возникают при наличии в сигнале интергармонических составляющих. Источниками интергармонических составляющих, в основном, являются:
- ТС, вызывающие изменения амплитуды и / или фазового угла основной составляющей и / или гармонических составляющих, например, инвертируемые электродвигатели;
- силовые электронные устройства, у которых частоты переключений не синхронизированы с частотой системы электроснабжения, например, источники питания «переменный ток - постоянный ток» и корректоры коэффициента мощности.
Интергармоники в системах электроснабжения, в частности, приводят к:
- возникновению помех в усилителях звуковой частоты;
- возникновению дополнительных моментов в электродвигателях и генераторах;
- нарушению работы устройств, основанных на измерении моментов перехода напряжения через нуль, например, регуляторов силы источников света;
- возникновению помех в катушках индуктивности (явление магнитострикции);
- блокированию или нарушению работы приемников сигналов в электрических сетях, использующих контроль пульсаций.
Схема измерений интергармоник токадолжна использовать общие принципы, указанные в 5.4.
Спектральные составляющие, относящиеся к интергармоникам, обычно изменяются по амплитуде и по частоте. Группирование спектральных составляющих в интервале частот между последовательными гармоническими составляющими образует интергармоническую группу. Это группирование позволяет учесть значения спектральных составляющих, возникающих между двумя последовательными гармониками, а также учесть результаты флюктуаций гармоник. Выражение А.1 позволяет рассчитать значение интергармонической группы в зависимости от частоты гармонической составляющей.
(А.1)
П р и м е ч а н и е - В контексте требований настоящего стандарта ig, h представляет собой интергармоническую группу порядка h (см. 3.4.3 и рисунок 4). Для целей настоящего стандарта среднеквадратическое значение интергармонической группы между гармониками порядка h и h + 1 обозначается как Y ig, h. Например, группа между h = 5 и h = 6 обозначается Y ig, 5.
|
|
|
Влияние колебаний амплитуд и фазовых углов гармоник может быть частично уменьшено при исключении из выражения (А.1) спектральных составляющих, непосредственно прилегающих к гармоническим частотам. Для определения среднеквадратического значения Y isg, h интергармонической центрированной подгруппы спектральные составляющие, т.е. результаты дискретного преобразования Фурье («Выход 1», рисунок 1) должны быть перегруппированы в соответствии с выражением (А.2) (см. 3.4.4.).
, (А.2)
где Y C, (N ∙ h) + k -среднеквадратические значенияспектральных составляющих дискретного преобразования Фурье, расположенных выше частотной позиции гармоники порядка h;
Y isg, h - среднеквадратическое значение интергармонической центрированной подгруппы порядка h.
Например, центрированная подгруппа между h = 5 и h = 6 обозначается Y isg 5 (см. 3.4.4 и рисунок 6).
П р и м е ч а н и я
1 Так как нестационарные гармоники вызывают образование боковых полос, близких к гармоникам, спектральные составляющие для k =1, 9 или 11, непосредственно прилегающие к рассматриваемым гармоникам, могут отражать изменения амплитуд или фазовых углов гармоник. Они, следовательно, должны быть исключены для того, чтобы образовать интергармоническую центрированную подгруппу. См. также рисунок 6.
2 Если производится оценка только гармоник, то группирование проводится в соответствии с выражением (8). Если гармоники и интергармоники оценивают по отдельности (при испытаниях ТС, способных генерировать интергармоники), спектральные составляющие, непосредственно прилегающие к гармонике (для k = -1 и + 1), группируют совместно с этой гармоникой для образования гармонической подгруппы порядка h. Остающиеся спектральные составляющие (для k от 2 до 8) группируют для образования интергармонической центрированной подгруппы порядка h в соответствии с выражением (А.2). См. также рисунок 6.
Сглаживание интергармонических групп и интергармонических центрированных подгрупп проводят тем же способом, что и при измерении гармоник, см. 5.5.1. Сглаживание отдельных интергармонических составляющих проводить не рекомендуется.
|
|
|
Требования к погрешности измерения интергармоник идентичны установленным для измерения гармоник, см. таблицу 1.
Приложение Б
(справочное)
Измерения на частотах выше области частот гармоник до 9 кГц
Б.1 Общие положения
Составляющие сигналов (токов или напряжений), частоты которых расположены выше частоты 40 гармоники (приблизительно 2 кГц), но ниже верхней границы полосы низких частот (9 кГц), обусловлены несколькими явлениями:
- применением устройств управления в источниках электропитания, использующих широтно-импульсную модуляцию, действующих на стороне подключения к электрической сети (синхронизированных или не синхронизированных по отношению к частоте сети), например, используемых в активных системах коррекции коэффициента мощности;
- передачей сигналов в электрических сетях;
- инжекцией помех в системы электроснабжения от подключенных ТС, например, преобразователей напряжения;
- колебаниями напряжения и тока, наведенными узкополосными радио излучениями.
Интергармонические составляющие на частотах выше области частот гармоник до 9 кГц могут представлять собой сигналы на отдельных частотах или широкополосные процессы.
Измерения этих составляющих не требуют высокого разрешения по частоте. Вместо этого обычно применяется группирование энергии анализируемых сигналов в заранее установленных полосах частот.
Для частотного анализа рекомендуется использование дискретного преобразования Фурье в соответствии с разделом 4.
Одна из трудностей при анализе спектральных составляющих в полосе частот от 2 до 9 кГц, имеющих малые амплитуды, связана с исключением влияния значительно более мощных сигналов гармоник низкого порядка. Для того, чтобы отфильтровать сигналы гармоник низкого порядка, следует применять эквивалент сети (ЭС) (см. рисунок Б.4). Если используется ЭС, то испытательное напряжение, подаваемое на ИТС при измерениях интергармоник потребляемого тока в полосе от 2 до 9 кГц, может быть получено непосредственно от распределительной электрической сети низкого напряжения (при условии, что напряжение является достаточно стабильным и отклонения напряжения и частоты находятся в пределах установленных допусков). Если необходимые напряжение и частота не могут быть получены от распределительной сети общего назначения, то в качестве альтернативы может быть применен подходящий источник электроснабжения.
В некоторых случаях, если конструкция СИ включает комбинацию внутренних фильтров и СИ обладает достаточно большим динамическим диапазоном, анализ в полосе от 2 до 9 кГц возможен без применения эквивалента сети.
|
|
|
|
|
|
