Раздел 6. Средства измерения, применяемые при энергетических обследованиях

Лекция 8. Приборы, применяемые при инструментальном обследовании, требования к ним. Обзор средств измерения, существующих на рынке приборов

Стандарт содержит приложения, изложенные в двух частях: цели измерения и общие требования к измерениям.

Цели измерения:

а) Заключение контракта, в котором должны быть оговорены условия электроснабжения и требования к каждому ПКЭ. Эти условия и требования излагаются достаточно подробно.

б) Оперативная диагностика (поиск причин ухудшения КЭ). Этот раздел в значительной своей части находится в стадии разработки. Обращает на себя внимание необходимость применения тех или иных форм отображения результатов измерений.

в) Меры безопасности и условия организации мониторинга.

Общие требования:

- требования к измерительным преобразователям напряжения и тока представлены в описательной форме;

- требования к соединительным проводам каналов напряжения тока;

- требования безопасности;

- требования к установке СИ.

Общие требования к средствам измерений

При всех видах испытаний, контроля и измерений качества электроэнергии, за исключением технологического контроля, должны использоваться средства измерений, реализующие алгоритмы обработки измерительной информации в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-97 и имеющие метрологические характеристики не хуже указанных в таблице.

Средства измерений должны обеспечивать нормальную работу при характеристиках напряжения питания, изменяющихся в пределах ± 20 % от номинального напряжения, в том числе при снижении напряжения питания до 80 % от номинального напряжения. При большем снижении или исчезновении напряжения питания средства измерений должны обеспечивать сохранение установочных параметров, оперативных уставок, накопленных в памяти информации, а также отсчет текущего времени. При восстановлении напряжения питания до 80 % от номинального значения, средства измерений должны обеспечивать автоматическое восстановление нормальной работы.

Средства измерений должны обеспечивать накопление измерительной информации за время не менее семи суток и хранение этой информации при отключенном питании не менее пятнадцати суток.

По устойчивости к климатическим воздействиям в рабочих условиях применения приборы должны соответствовать группе исполнения не ниже третьей по ГОСТ 22261-94.

Средства измерений должны выдерживать на зажимах входных цепей и цепей сетевого питания длительное (не менее 24 ч) воздействие напряжения не менее удвоенного номинального значения.

Средства измерений должны выдерживать на зажимах входных цепей и цепей сетевого питания воздействие грозовых импульсов напряжения до 6 кВ.

Средства измерений должны обеспечивать защиту измерительной информации путем ограничения доступа к входным зажимам и органам управления применением паролей, фиксацией в памяти моментов времени ввода команд, изменяющих режимы работы прибора.

Таблица 1

Метрологические характеристики приборов

Наименование измеряемых характеристик, единица измерений	Диапазон измерений	Чувстви- тельность	Предел погрешности		Интервал усреднения, с
			абсолютн.	относит., %
Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, %	0 – 15	0,01	+0,1	+ 10	3
Коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения, %	0 – 15 при n  25 0 – 10 при n > 25	0,01	+ 0,05 при KU(n) < 1 %	+ 5 при KU(n) > 1	3
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности, %	0 – 25	0,1	+ 0,2	-	3
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности, %	0 – 25	0,1	+ 0,2	-	3
Установившееся отклонение напряжения, %	+ 20	0,1	+ 0,2	-	60
Отклонение частоты, Гц	+ 5	0,01	+0,02	-	20
Размах изменения напряжения, %	0 – 10	0,1		+5	–
Длительность провала напряжения, с	0 – 600	0,01	+ 0,01	-	-

Средствам измерений показателей качества электроэнергии (СИ ПКЭ) последние годы уделяется большое внимание.

Оценивая современный парк отечественных СИ ПКЭ, можно, не умаляя существенного прогресса в этой области в последние годы, отметить ряд недостатков:

• объем производства СИ явно недостаточен;

• не все существующие СИ обеспечивают контроль КЭ в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-97 по номенклатуре измеряемых ПКЭ и по метрологическим характеристикам;

• технические характеристики СИ, номенклатура измеряемых ими параметров не отвечают в полной мере требованиям анализа и контроля КЭ в их постановке действующими методиками и правилами, в частности , не обеспечивают инструментального контроля фактического вклада и определении скидок (надбавок);

• существующие СИ не ориентированы на сопряжение с единой информационной системой диспетчерского управления электрическими сетями (АСДУ) и учета электроэнергии (АСКУЭ).

Одной из существенных функциональных особенностей СИ, определяющей конструктивные и климатические требования к ним, элементную базу, систему электропитания, возможности хранения и передачи результатов измерений, равно как и наблюдения за ними в процессе измерений, является процедура измерений – постоянная (непрерывная) или периодическая. Основанием для решения этого вопроса являются действующая нормативно-техническая документация. Так, согласно ГОСТ-13109-97, длительность непрерывных измерений ПКЭ с целью контроля выполнения требований этого стандарта определяется 24 часами как обязательная и 7 суток как рекомендуемая. Периодичность контроля КЭ, устанавливаемая этим стандартом, составляет в зависимости от вида ПКЭ от двух раз в год до одного раза в два года. Вместе с тем контроль КЭ является обязательным условием при заключении договоров на отпуск электрической энергии потребителям.

Таким образом, действующая нормативно-техническая документация ориентирует на периодический контроль КЭ с различными интервалами между очередными контрольными измерениями.

В то же время очевидно, что периодический контроль может быть оправдан в условиях дефицита СИ как временное условие. Но разработка перспективных СИ должна быть ориентирована на их массовое производство, без чего решение проблемы обеспечения КЭ при ее современном состоянии невозможно.

В расчете на СИ, предназначенные для постоянного контроля КЭ (при этом не исключаются и периодические измерения, например, с целью анализа КЭ), необходимо обеспечить выполнение требований:

• по конструктивному исполнению;

• по климатическим воздействующим факторам;

• по принципу действия;

• по электропитанию;

• по входным каналам;

• по хранению результатов измерений;

• по отображению результатов измерений.

Технические характеристики

Современные программируемые СИ обладают большими возможностями в части обеспечения высоких технических характеристик. Это прежде всего обусловлено характеристиками используемой элементной базы и комплектующих, средствами программирования, что определяет, прежде всего, диапазоны измерений и погрешности прибора.

Что касается ПКЭ, то эти характеристики определяются исходя из требований ГОСТ 13109-97. Так диапазоны измерений могут быть выбраны как для нормируемых, так и ненормируемых ПКЭ. Для нормируемых ПКЭ диапазоны могут быть выбраны как полутора- двукратные значения соответствующих предельно допустимых ПКЭ. Для ненормируемых можно использовать статистические данные, приводимые в том же стандарте. Погрешности СИ, наоборот, должны быть приняты равными не менее, чем половине пределов допустимых погрешностей, указанных в стандарте для этих ПКЭ. Такое ужесточение требований к погрешностям прибора вызвано необходимостью учета погрешностей, вносимых штатными измерительными трансформаторами.

Требования к параметрам входных цепей:

а) Полная потребляемая мощность по каждому каналу тока при нормальных условиях и при токе до 10 А не должна превышать 3 ВА.

б) Входное сопротивление каждого канала тока не должно превышать 0,035 Ом.

в) Полная потребляемая мощность по каждому каналу напряжения прибора при нормальных условиях и при напряжении 57,7; 100 и 220 В не должна превышать 3 ВА.

г) Входное сопротивление каждого канала напряжения должно быть не менее 450 кОм.

Требования к электропитанию:

а) Электропитание приборов должно осуществляться от одного или нескольких из перечисленных источников электрической энергии:

- сеть переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 220 В между фазами (внешняя сеть);

- электрическую сеть, в которой проводится измерение;

- встраиваемые или внешние источники постоянного тока.

б) При питании приборов от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В и контролируемой электрической сети рабочие условия применения прибора, в части отклонения напряжения, отклонения частоты напряжения питающей сети и несинусоидальности напряжения питания, должны соответствовать диапазонам измерений ПКЭ.

в) Приборы типа АК и КУ должны сохранять свои функциональные возможности при провалах напряжения питания длительностью не менее 30 с и глубиной не менее 50%.

г) Полная потребляемая мощность по цепям питания прибора при нормальных условиях не должна превышать:

- при питании от сети переменного тока и контролируемой сети – 20 ВА;

- при питании от встраиваемых или внешних источников постоянного тока - 30 ВА.

Требования к надежности:

а) Среднее время наработки на отказ прибора должно быть не менее 10000 ч.

б) Средний срок службы приборов должен быть не менее 10 лет с учетом хранения на складе.

в) Гарантийный ресурс прибора должен быть не менее 10000 ч.

г) Среднее время восстановления прибора не должно превышать 2 ч.

Требования электромагнитной совместимости:

Приборы должны удовлетворять требованиям помехоустойчивости к воздействию внешних помех – по ГОСТ 29156, ГОСТ 29191, ГОСТ Р 50008, ГОСТ Р 50627. Группы жесткости и критерии функционирования могут быть различными для приборов того или иного типа.

Требования к конструкции:

а) Приборы должны изготавливаться в пылезащищенном и брызгозащищенном исполнении со степенью защиты IР51 по ГОСТ 14254.

б) Масса переносного прибора не должна превышать 5 кг.

в) Подключение измерительных входов к измеряемому напряжению (току) должно производиться под винт.

г) Прибор должен иметь зажим защитного заземления.

д) Приборы должны сохранять характеристики после замены в них сменяемых элементов, при этом допускается настройка приборов, предусмотренная в эксплуатационной документации.

е) В приборах должен обеспечиваться визуальный доступ к индикаторам, используемым обслуживающим персоналом в процессе работы.

ж) Конструкция прибора должна предусматривать возможность его пломбирования. Органы управления, используемые только при изготовлении, техническом обслуживании, смене режимов работы и ремонте, должны быть недоступны без распломбирования прибора.