ГОСТ IEC 61000-4-30-2017. Межгосударственный стандарт. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-30. Методы испытаний и измерений. Методы измерений качества электрической энергии

Приложение B

(справочное)

ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ -

РУКОВОДСТВО ПО ПРОВЕДЕНИЮ

B.1 Измерения показателей качества электрической энергии при выполнении условий договоров

B.1.1 Общие положения

Приведенные в настоящем подразделе материалы представляют собой рекомендации по измерениям показателей качества электрической энергии при выполнении условий договоров. В них изложены факторы, которые следует учитывать заинтересованным сторонам.

Примечание - В настоящем разделе обсуждается описание показателей качества напряжения.

При включении вопросов обеспечения качества электрической энергии в текст договора следует учитывать рекомендации, приведенные в B.1.2. При проведении измерений показателей КЭ в целях проверки соответствия условиям договора следует учитывать рекомендации, приведенные в B.1.3.

B.1.2 Общие рассмотрения

Условия договора, относящиеся к качеству электрической энергии, должны быть выполнимы одной стороной и приемлемы для другой. В качестве отправной точки при установлении вопросов качества электрической энергии в договоре должен быть указан стандарт или спецификация, устанавливающий нормы КЭ. Следует учитывать сведения об ожидаемых и фактических значениях, приведенные в соответствующих стандартах IEC, например IEC 61000-2-2, IEC 61000-2-4, IEC 61000-2-12 и части IEC TR 61000-3-6, IEC TR 61000-3-7 и IEC TR 61000-3-13.

Для того чтобы результаты измерений показателей качества электрической энергии были представительными при нормальных условиях работы системы электроснабжения, следует при анализе результатов измерений не принимать во внимание (но не исключать полностью) данные, полученные в интервалы времени, когда питающая сеть являлась объектом воздействий, вызванных:

- исключительными погодными условиями;

- влиянием третьей стороны;

- действиями органов власти;

- промышленными нагрузками;

- обстоятельствами непреодолимой силы;

- нехваткой мощности в связи с внешними событиями.

Договор должен устанавливать, следует ли при оценке соответствия результатов измерений требованиям договора исключать результаты измерений, маркированные, как указано в нормативной части стандарта (см. 4.7). Если маркированные данные исключают, то результаты измерений каждого показателя будут, как правило, взаимно независимыми и значение каждого показателя можно будет непосредственно сравнить со значением, установленным в договоре. Если маркированные данные не исключают, то результаты измерений будут, как правило, в большей степени характеризовать непосредственное влияние качества электрической энергии на функционирование восприимчивых нагрузок, но при этом будет более сложно или даже невозможно сравнить результаты измерений с любым договорным значением.

Примечание - Маркирование результатов измерений указывает на то, что измерения могли быть подвержены влиянию помех и что одна помеха могла стать причиной изменения нескольких показателей качества электрической энергии.

Если проведение измерений показателей считается необходимым для оценки соответствия электроснабжения условиям договора, то на сторону договора, которая считает измерения необходимыми, должна быть возложена ответственность за их организацию (если уже не проводится непрерывный мониторинг качества электрической энергии). Однако это не должно препятствовать тому, чтобы в договоре была специально определена сторона, проводящая измерения. Могут также потребоваться консультации с третьей стороной.

В договоре следует указать, какие финансовые затраты, связанные с проведением измерений, должны нести стороны договора. Финансовые затраты могут зависеть от результатов измерений.

Условия договора должны устанавливать сроки действия договора, интервал времени измерений, показатели, подлежащие измерениям, и места размещения средств измерения. При выборе интервалов времени измерений и номенклатуры показателей см. в качестве примера B.1.3 настоящего стандарта.

Способ подключения средства измерения (например, "фаза-нейтраль" или "фаза-фаза") должен соответствовать виду электрической сети или быть выбран на основе согласованного решения сторон, что должно быть указано в договоре.

В договоре следует указать применяемые методы измерений и значения неопределенности измерений, как установлено в нормативной части настоящего стандарта.

В договоре следует установить метод определения компенсации при нарушении одной из сторон условий договора.

Договор может содержать положения о порядке разрешения споров, связанных с оценкой результатов измерений.

Договор может содержать информацию о порядке доступа к данным и их конфиденциальности, так как сторона, анализирующая данные и оценивающая соответствие договору, может не быть стороной, проводящей измерения показателей качества электрической энергии.

B.1.3 Специальные рассмотрения

B.1.3.1 Общие положения

Качество электрической энергии оценивают сравнением результатов измерений показателей качества с нормами (договорными значениями), указанными в договоре. Нормы качества электрической энергии в настоящем стандарте не установлены.

В отношении каждого из показателей в договор могут быть включены следующие сведения: договорное значение (значения) показателя, продолжительность времени измерений, длительность временных интервалов при оценке значений показателей, возможные специальные процедуры, относящиеся к применению маркированных результатов измерений.

Значения многих показателей качества электрической энергии (относящихся к напряжению, гармоникам, дозе фликера) могут быть разными в будничные и выходные дни. Продолжительность измерений для оценки этих показателей должна быть минимум одна неделя (или несколько недель).

B.1.3.2 Частота

Продолжительность измерений: минимальный интервал времени измерений для оценки - одна неделя.

Методы оценки основаны на использовании значений частоты на 10-секундных интервалах времени измерения.

Предлагаются следующие методы оценки:

- расчет числа или процентной доли значений частоты в течение времени измерений, которые выходят за верхний или нижний предельные значения, установленные в договоре;

- сравнение значений частоты, в максимальной степени отклоняющихся от номинального значения, с верхним и/или нижним предельными значениями, установленными в договоре (продолжительность измерений в данном случае может отличаться от указанного выше минимального значения);

- сравнение значений частоты (в герцах), определенных с вероятностью 95% (или с иной вероятностью) за один или несколько недельных интервалов времени измерений, с верхним и/или нижним предельными значениями, установленными в договоре;

- расчет числа последовательных значений частоты, которые выходят за верхний и/или нижний предельные значения, установленные в договоре;

- сравнение величин, полученных усреднением значений частоты, отклоняющихся от номинального значения, на интервале времени измерений, с предельными значениями, установленными в договоре.

По соглашению между сторонами могут быть применены другие методы оценки.

B.1.3.3 Значение напряжения

Продолжительность измерений: минимальный интервал времени измерений для оценки - одна неделя.

Методы оценки основаны на использовании значений напряжения на 10-минутных интервалах времени измерений.

Предлагаются следующие методы оценки:

- расчет числа или процентной доли значений напряжения в течение времени измерений, которые выходят за верхний или нижний предельные значения, установленные в договоре;

- сравнение значений напряжения, в максимальной степени отклоняющихся от номинального значения, с верхним и/или нижним предельными значениями, установленными в договоре (продолжительность измерений в данном случае может отличаться от указанного выше минимального значения);

- сравнение значений напряжения (в вольтах), определенных с вероятностью 95% (или с иной вероятностью) за один или несколько недельных интервалов времени измерений, с верхним и/или нижним предельными значениями, установленными в договоре;

- расчет числа последовательных значений напряжения, которые выходят за верхний и/или нижний предельные значения, установленные в договоре.

По соглашению между сторонами могут быть применены другие методы оценки.

B.1.3.4 Фликер

Продолжительность измерений: минимальный интервал времени измерений для оценки - одна неделя.

Методы оценки основаны на использовании значений кратковременной дозы фликера P_st (10-минутный интервал времени измерений) и длительной дозы фликера P_lt (интервал времени измерения 2 ч).

Предлагаются следующие методы оценки:

- расчет числа или процентной доли значений дозы фликера в течение времени измерений, которые выходят за предельные значения, установленные в договоре;

- сравнение значений P_st, определенных с вероятностью 99% (или с иной вероятностью), или значений P_lt, определенных с вероятностью 95% (или с иной вероятностью) за один или несколько недельных интервалов времени измерений, с предельными значениями, установленными в договоре.

По соглашению между сторонами могут быть применены другие методы оценки.

B.1.3.5 Провалы напряжения/перенапряжения

Продолжительность измерений: минимальный интервал времени измерений для оценки - один год.

Методы оценки основаны на установлении сторонами договора заявленного значения входного напряжения U_din.

Примечание - Для абонентов низковольтных систем электроснабжения входное напряжение U_din обычно равно номинальному напряжению системы. Для абонентов систем электроснабжения среднего и высокого напряжения входное напряжение U_din может отличаться от номинального напряжения.

Стороны договора должны согласовать:

- пороговые значения обнаружения провала напряжения и перенапряжения;

- методы объединения результатов измерений по времени;

- методы объединения результатов измерения в различных местах установки средств измерения, если измерения проводят более чем в одном месте;

- содержание протоколов испытаний, например в части таблиц остаточного напряжения и длительности провалов напряжения и перенапряжений;

- другие требования, относящиеся к методам оценки, представляющие интерес.

B.1.3.6 Прерывания напряжения

Продолжительность измерений: минимальный интервал времени измерений для оценки - один год.

Методы оценки: стороны договора должны согласовать значение длительности, определяющей границу между "кратковременными" и "длительными" прерываниями напряжения. Предлагается проводить расчет числа "кратковременных" прерываний напряжения и полной продолжительности "длительных" прерываний напряжения в течение интервала времени измерения. Могут быть применены другие методы оценки, согласованные сторонами договора.

Прерывания напряжения, о которых абонента информируют заранее (например, не менее чем за 24 ч), могут рассматриваться как плановые отключения и не приниматься в расчет.

B.1.3.7 Несимметрия напряжений

Продолжительность измерений: минимальный интервал времени измерений для оценки - одна неделя.

Методы оценки основаны на использовании значений несимметрии напряжений на интервалах времени измерения 10 мин и/или 2 ч.

Предлагаются следующие методы оценки для каждого из двух значений:

- расчет числа или процентной доли значений несимметрии в течение времени измерений, которые выходят за предельные значения, установленные в договоре;

- сравнение значений несимметрии, в максимальной степени отклоняющихся от номинального значения, с предельными значениями, установленными в договоре (продолжительность измерений в данном случае может отличаться от указанного выше минимального значения и быть равной, например, одному году);

- сравнение значений несимметрии (в процентах), определенных с вероятностью 95% (или с иной вероятностью) за один или несколько недельных интервалов времени измерений, с предельными значениями, установленными в договоре.

По соглашению между сторонами могут быть применены другие методы оценки.

B.1.3.8 Гармоники напряжения

Продолжительность измерений: минимальный интервал времени измерений для оценки - одна неделя при использовании значений, полученных на 10-минутных интервалах времени. Кроме того, ежедневная оценка по крайней мере в течение одной недели при использовании значений, полученных на интервалах времени 150/180 периодов.

Методы оценки основаны на использовании значений на интервалах времени 150/180 периодов и/или 10 мин.

Договорные значения (нормы качества электрической энергии) могут быть в соответствии с соглашением между сторонами установлены для отдельных гармоник, для групп гармоник в конкретной полосе частот или других групп, например четных и нечетных гармоник.

Предлагаются следующие методы оценки для любых значений:

- расчет числа или процентной доли значений в течение времени измерений, которые выходят за предельные значения, установленные в договоре;

- сравнение максимальных значений с предельными значениями, установленными в договоре (продолжительность измерений в данном случае может отличаться от указанного выше минимального значения и быть равной, например, одному году);

- сравнение значений (в процентах), измеренных на интервалах времени 10 мин, определенных с вероятностью 95% (или с иной вероятностью) за один или несколько недельных интервалов времени измерений, и/или значений, измеренных на интервалах времени 150/180 периодов, определенных с вероятностью 95% (или с иной вероятностью) за каждые сутки, с предельными значениями, установленными в договоре.

По соглашению между сторонами могут быть применены другие методы оценки.

B.1.3.9 Интергармоники напряжения

Продолжительность измерений: минимальный интервал времени измерений для оценки - одна неделя при использовании значений, измеренных на 10-минутных интервалах времени. Кроме того, ежедневная оценка по крайней мере в течение одной недели при использовании значений, измеренных на интервалах времени 150/180 периодов.

Методы оценки основаны на использовании значений на интервалах времени 150/180 периодов и/или 10 мин.

Договорные значения (нормы качества электрической энергии) могут быть в соответствии с соглашением между сторонами установлены для групп интергармоник гармоник в конкретной полосе частот или других групп.

Предлагаются следующие методы оценки для любых значений:

По соглашению между сторонами могут быть применены другие методы оценки.

B.1.3.10 Напряжения сигналов в электрических сетях

Продолжительность измерений: минимальный интервал времени измерений для оценки - одни сутки.

Предлагаются следующие методы оценки для любых значений:

B.2 Применения статистических наблюдений

B.2.1 Общие положения

В настоящем подразделе приведены рекомендации по организации и проведению статистических наблюдений (обследований) качества электрической энергии, включая непрерывный мониторинг, для обеспечения:

1) Требований потребителей, в отношении которых задача таких обследований состоит в том, чтобы обеспечить потребителя сведениями о соответствии показателей качества электрической энергии, получаемой потребителем, совокупности статистических индексов качества, признанных сторонами договора. Эти статистические индексы могут основываться на требованиях стандарта или устанавливаться для конкретной электрической установки или образца оборудования (например, в договоре или в спецификации на оборудование).

2) Требований сетевой организации в отношении оценки существующего уровня искажений/помех в сети (например, при оценке, проводимой в связи с подключением новой нагрузки).

В силу исторических причин сети в разных странах были сконструированы и функционируют различным образом. Поэтому любые попытки стандартизовать сведения, получаемые в различных национальных системах обследования качества электрической энергии, будут исключительно сложными и открытыми для ошибочных интерпретаций.

Подраздел B.2 объясняет задачи статистических наблюдений и содержит некоторые рекомендации.

Первая цель предлагаемых методов заключается в сокращении большого объема результатов измерений.

Вторая цель заключается в расчете индексов качества электрической энергии для сравнительного анализа в одной конкретной точке электрической сети или в сети в целом, для того чтобы:

- проверить соответствие договорным соглашениям (см. B.1);

- проводить мониторинг изменения показателей качества электрической энергии сети в течение продолжительного периода времени;

- сравнивать различные электрические сети в один и тот же период времени.

B.2.2 Анализ

Для статистического анализа должны применяться однородные данные, полученные в один и тот же интервал времени измерений в результате одних и тех же измерений в одной и той же электрической сети и т.д.

Статистический анализ основывается на классификации измеренных значений.

Для каждого отдельного показателя необходимо установить "область нормальных изменений" и решить, включать или не включать в эту область маркированные данные (см. 4.7), которые по определению могут быть неуместными.

Область нормальных изменений затем разделяют на несколько классов одинаковой ширины.

Примечание - Число классов зависит от измеряемого показателя, требуемой точности и от обязательств. Для некоторых применений адекватным считают минимальное число классов 40; для других применений более полезным может быть число классов 100.

Выбранное число классов определяет доверительный интервал. Классы должны оставаться постоянными в течение интервала времени измерений (один день, одна неделя, один год и т.д.). В пределах области нормальных изменений устанавливают последовательность классов от наиболее низкого до самого высокого значения. Рассчитывают число измеренных значений показателя КЭ в пределах каждого класса. Эти расчеты могут быть использованы для определения интегральных кривых, которые в свою очередь могут быть использованы для определения процентных отношений.

Для определения доверительного интервала используют формулы статистики при заданной доверительной вероятности, например, 95%. Если число статистических значений невелико, следует соблюдать осторожность при определении доверительного интервала.

B.2.3 Индексы качества электрической энергии

B.2.3.1 Характеристики отдельной точки электрической сети

Отдельная точка измерения в зависимости от конкретных показателей КЭ может характеризоваться индексами качества электрической энергии двух видов:

- статистическим индексом (например, процентным отношением) для максимальных или средних значений в течение времени измерений (см. IEC TR 61000-3-6 для гармоник или IEC TR 61000-3-7 для фликера);

- подсчетом событий нарушения КЭ в табличной форме.

Примеры индексов для различных показателей приведены в B.1.3.

B.2.3.2 Характеристики сети в целом

Сеть в целом представляет собой совокупность отдельных точек, классифицируемых по типу сети или потребителей. Для получения общих результатов могут быть определены весовые коэффициенты. Весовые коэффициенты могут применяться и к статистическим индексам и событиям нарушения качества электрической энергии.

B.2.4 Цели мониторинга

Мониторинг качества электрической энергии необходим для того, чтобы характеризовать электромагнитные явления в конкретной точке электрической сети. Цель мониторинга может быть простой, например заключаться в проверке состояния непрерывного регулирования напряжения в точке подачи электрической энергии или более сложной, например в анализе гармонических токов, протекающих в распределительной электрической сети.

Для проведения мониторинга в основном могут быть следующие основания:

1) необходимость оценки качества электрической энергии, то есть оценки электрической обстановки в конкретной точке для совершенствования методов формирования обстановки или установления опорных значений КЭ;

2) планирование подключения нового оборудования, то есть прогноз будущего функционирования оборудования или устройств, обеспечивающих повышение качества электрической энергии, планируемых к подключению внутри установки;

3) необходимость устранения повреждений путем выявления несовместимостей между источником электрической энергии и существующим оборудованием, подключенным внутри установки.

При любом событии наиболее важной задачей при организации мониторинга является четкое понимание целей мониторинга. Процедура определения целей мониторинга зависит от оснований для мониторинга. От целей мониторинга зависят номенклатура показателей, подлежащих измерению, продолжительность мониторинга и пороговые значения, с которыми будут сравниваться измеренные значения показателей.

B.2.5 Экономические аспекты обследования качества электрической энергии

На стоимость и общую экономическую эффективность измерительной кампании влияют несколько факторов, в том числе:

- измерительное оборудование;

- измерительные преобразователи;

- монтаж в местах измерения, включая доступ для подключения;

- обслуживание;

- передача данных;

- управление данными (создание баз данных и т.д.);

- обработка и анализ данных;

- продолжительность обследования.

Из этого перечня стоимость применения собственно средств измерения редко является наиболее затратным фактором. На подстанциях и в электрических сетях поставщиков электрической энергии стоимость монтажа и обслуживания средств измерения обычно значительно доминируют над стоимостью их применения. Если рассматривается длительный процесс измерений, то начинают доминировать стоимость передачи и анализа данных. Следовательно, при организации мониторинга качества электрической энергии целесообразно применять средства измерения, которые легко устанавливать, иметь достаточно возможностей для связи и передачи данных и проводить сбор данных в форме, которая упрощает задачи анализа (например, в стандартизованном формате).

При оценке стоимости измерительного процесса длительность обследования обычно можно рассматривать в качестве множителя. Данное положение применимо к измерениям с целью оценки соответствия качества электрической энергии требованиям, установленным в стандарте, устанавливающем нормы качества, например EN 50160. Требования стандартов, касающихся продолжительности обследования, должны быть выполнены. Если длительность измерений в стандарте точно не установлена, продолжительность измерений следует минимизировать с учетом конкретной ситуации, при условии получения достаточной информации для соответствующего проведения оценки. Факторы, которые следует учитывать при выборе продолжительности измерений, включают:

- тип потребителя (отнесение нагрузок к применяемым в жилых, коммерческих и производственных зонах);

- основания для проведения мониторинга качества электрической энергии (см. выше);

- изменчивость нагрузок и временные рамки, в пределах которых эта изменчивость должна быть изучена.

Перед организацией постоянной системы мониторинга часто следует оценить преимущества постоянного наблюдения.

Прямые материальные выгоды при непрерывном мониторинге, в частности, включают в себя:

- возможность идентификации неисправного оборудования до его полного выхода из строя (например, переключателей трансформаторов и батарей конденсаторов);

- уменьшение времени восстановления систем (за счет выявления неисправностей);

- возможность проверки соответствия условиям договоров;

- определение условий подключения нового оборудования.

Непрямые материальные выгоды включают в себя:

- идентификацию проблем линий передачи, что улучшает показатели надежности;

- возможность связи с потребителем для улучшения его отношений с поставщиком.

Экономическая эффективность кампании по измерению показателей может быть улучшена, если в системе применяются сведения, полученные от других устройств, специально не предназначенных для измерения качества электрической энергии. Такое разделение ресурсов позволяет разделить стоимость измерений с первичной стоимостью устройств: автоматов повторного включения, контроллеров управления конденсаторными батареями и т.д.

B.3 Места и виды обследования

B.3.1 Места проведения мониторинга

Выбор мест для установки мониторов качества электрической энергии зависит от цели обследования. Если цель проведения мониторинга заключается в анализе проблем, связанных с качеством функционирования оборудования, подключенного к электрическим сетям, то средства измерения следует монтировать возможно ближе к нагрузкам. Данное положение применимо при анализе проблем, связанных с качеством функционирования восприимчивых электронных нагрузок (компьютеры, электрические приводы с регулируемой скоростью вращения) и для оборудования электрических распределительных сетей (устройства защитного отключения, конденсаторы). После того как выявлены колебания напряжения, возможно перемещение средства измерения в пределах электрической системы для обнаружения источника помех.

Места проведения мониторинга следует также выбирать с учетом затрат и удобств применения при выполнении технических, методических требований и правовых положений. Например, измерения при низком напряжении являются менее затратными, чем при высоком. Измерения на электрической подстанции в основном являются менее затратными, чем аналогичные измерения на опорах электрической линии вдалеке от подстанции. При проведении мониторинга с целью проверки соответствия условиям договоров место размещения средства измерения должно быть согласовано сторонами договора. Как правило, в качестве места размещения средства измерения выбирают точку общего присоединения к электрической сети, определяемую как точка общественной электрической сети, электрически ближайшая к входным устройствам рассматриваемого приемника электрической энергии, к которой присоединены или могут быть присоединены входные устройства других приемников.

B.3.2 Обследование объекта перед проведением мониторинга качества электрической энергии

Перед проведением измерительной кампании следует собрать сведения об обстановке в системе электроснабжения. Это облегчит целесообразный выбор мест размещения средств измерения, проведение измерений и анализ их результатов. При обследовании объектов следует учитывать:

- сведения о системе электроснабжения (однолинейные схемы сетей, характеристики трансформаторов, схемы подключения трансформаторов, характеристики сети при коротком замыкании, характеристики и размещение батарей конденсаторов, сведения об ответвлениях сети, данные о нагрузках, заземлении и т.д.);

- изменения, имевшие место в топологии электроустановок (например, в связи с изменениями конденсаторов для улучшения коэффициента мощности, изменениями нагрузок, вводом в эксплуатацию и выводом из эксплуатации трансформаторов и т.д.);

- сведения об известных возмущающих нагрузках, их параметрах и рабочих режимах.

B.3.3 Обследование электроустановки потребителя

При обследовании электроустановки потребителя целесообразно в дополнение к сведениям, указанным выше, собрать информацию о видах и характеристиках применяемого восприимчивого оборудования, а также о времени любых событий, совпадающих с ухудшением качества функционирования оборудования. Эти события должны быть проверены для выявления их совпадений с процессами, имевшими место в электрических установках и в электрических сетях.

B.3.4 Обследование электрической сети

Обследование электрической сети требует, чтобы была собрана специфическая информация о сети, включая:

- сведения о защитных устройствах электрической сети и их уставках. Следует учитывать, что если уставки изменяются по какой-либо причине в течение периода обследования, это может оказать воздействие, например, на статистику провалов напряжения. Целесообразно, основываясь на результатах обследования, провести оценку различных сценариев работы устройств защиты;

- сведения о наличии и характеристиках устройств телеуправления, осуществляемого по силовым линиям, которые могут влиять на результаты измерений;

- характеристики нагрузок (например, промышленные нагрузки, в коммерческих зонах, в жилых зонах или смешанные);

- порядок контроля реактивной мощности в электрической сети.

B.4 Соединения и измеряемые величины

B.4.1 Возможности подключения средств измерения

При подключении средств измерения необходимо принять решения относительно нескольких вариантов подключения, в том числе:

- для однофазных и трехфазных измерений;

- по схемам "фаза-фаза", "фаза-нейтраль" и "фаза-земля";

- на стороне низкого и высокого напряжения вблизи трансформатора.

Вариант подключения средства измерения во многом зависит от целей проведения обследования. Иногда требования к подключению средства измерения могут быть регламентированы в стандарте, устанавливающем нормы качества электрической энергии, соответствие требованиям которого проверяется при обследовании. В любом случае при подключении должны учитываться требования безопасности, правила подключения оборудования, подвергающегося воздействию помех, а также особенности подключения трансформаторов.

Как правило, при измерениях показателей качества электрической энергии, относящихся к длительным, установившимся явлениям, таким как гармоники и фликер, могут быть проведены однофазные измерения вместо трехфазных. Это возможно потому, что данные явления часто проявляются симметрично в трех фазах. Однако такое предположение следует подтвердить временным проведением трехфазных измерений. Если основной причиной проведения мониторинга является обнаружение провалов и выбросов напряжения, измерения следует проводить во всех фазах электрической сети, к которой подключено техническое средство, подвергаемое воздействию искажений.

Если общее обследование проводится с трехфазным подключением и/или имеется несколько трансформаторов напряжения по направлению тока от места обследования, то рекомендуется переключить измерительный прибор из схемы "линия-нейтраль" в заземленную схему, так как напряжения "линия-линия" часто могут быть созданы либо в приборе, либо вне линии.

Если это не имеет места, то способ подключения измерительного прибора следует выбирать с учетом способа подключения оборудования, потенциально подвергаемого воздействию искажений, и имеющихся трансформаторов напряжения по направлению тока от места обследования.

B.4.2 Измеряемые величины: порядок очередности

Измеряемые величины зависят в основном от целей проведения мониторинга, стандартов, применяемых при оценке соответствия, и других факторов. При организации мониторинга необходимо для упорядочения базы данных и экономии пространства данных установить порядок очередности величин, подлежащих мониторингу, например в следующем виде:

1) силовые параметры (V, I, P, Q, S, DPF, TPF и т.д.), которые в основном не рассматриваются, как показатели качества электрической энергии);

2) провалы напряжения и перенапряжения;

3) гармоники напряжения;

4) гармоники тока;

5) несимметрия;

6) низкочастотные переходные процессы (переключение конденсаторов);

7) фликер;

8) интергармоники напряжения и тока;

9) сигналы, передаваемые по электрическим сетям.

Примечание - DPF - смещенный коэффициент мощности (косинус угла между основным напряжением и основным током. TPF - истинный коэффициент мощности (отношение активной и кажущейся мощности).

Данная очередность приведена в качестве примера, действительная очередность будет определяться целями и задачами конкретной измерительной кампании. Если очередность получения данных установлена и с ее учетом проведен выбор средства измерения, то рекомендуется, чтобы была использована вся информация, получаемая от средства измерения. Проще исключить некоторые сведения после проведенного мониторинга, чем получить необходимые величины позже, если они не были измерены непосредственно. Как правило, единственными вопросами, влияющими на это решение, будут объем памяти средства измерения и влияние стоимости/времени передачи данных.

B.4.3 Мониторинг тока

Как правило, потребитель несет ответственность за ток, который принадлежащее ему оборудование получает из системы электроснабжения или инжектирует в систему, а поставщик электрической энергии - за напряжение электропитания. Данное положение следует использовать в качестве основы при решении вопросов, относящихся к измерениям тока.

Измерения тока имеют важную роль для оценки эмиссии помех в электрические сети, однако при измерениях гармонических токов достаточно сложным является точное определение углов фазового сдвига.

Измерения токов могут быть неоценимы при определении источников/причин ухудшения КЭ, так как результаты этих измерений могут помочь определить, находится ли средство измерения в положении "вверх по течению" или "вниз по течению". Это особенно справедливо в отношении провалов напряжения.

B.5 Выбор пороговых значений и продолжительности мониторинга

B.5.1 Пороговые значения при мониторинге

Пороговые значения при мониторинге могут быть определены, исходя из статистических индексов, с которыми сравнивают результаты измерений, или из требований к нагрузке. В этой связи следует еще раз отметить необходимость обсуждения оснований для проведения мониторинга. Следует учитывать различия между пороговыми значениями при обнаружении помехи, определении характеристик события ухудшения КЭ, проведении расчетов, статистическом анализе.

Рекомендуется, чтобы пороговые значения при измерениях были выбраны настолько жестко, насколько это осуществимо (при исключении ложных срабатываний). Более широкие пороговые значения могут быть эффективно введены при обработке полученных результатов измерений. Однако потерянные из-за неправильно выбранных пороговых значений данные не могут быть восстановлены.

При измерениях в нерегулярной части электрической сети следует использовать пороговые значения на скользящей основе. Например, средства измерения, развернутые на распределительных электрических линиях, с регулированием напряжения трансформаторами с ответвлениями и батареями конденсаторов, могут использовать фиксированные пороговые значения. Однако при установке средств измерения в передающих системах или других частях электрических сетей, не имеющих прямого регулирования напряжения, следует использовать скользящие опорные значения.

Примечание - Пороговые значения используются при обнаружении случайных событий, например провалов напряжения, перенапряжений и быстрых изменений напряжения. Однако для статистического анализа квазистационарных параметров, таких как гармоники, несимметрия и фликер, необходима непрерывная регистрация без пороговых значений.

B.5.2 Период мониторинга

Продолжительность мониторинга должна быть определена с учетом оснований для проведения обследования качества электрической энергии. Например, если результаты измерений сравнивают с индексами качества электрической энергии, продолжительность мониторинга определяется требованиями к расчетам этих индексов.

Часто полезно сравнить результаты измерений качества электрической энергии, полученные в различные моменты времени, например результаты текущего и прошлого года. Если сравнения такого вида целесообразны, мониторинг может быть непрерывным. Минимальная продолжительность мониторинга может быть установлена в стандартах, устанавливающих нормы качества электрической энергии. В любом случае измерения таких событий ухудшения качества электрической энергии, как провалы и выбросы напряжения, требуют длительного периода измерений (месяцы) для получения данных, необходимых для значимой оценки. Более редкие события ухудшения качества, такие как прерывания напряжения, могут требовать еще более длительных периодов наблюдения. В противоположность этому измерения гармоник и других установившихся процессов позволяют получить значимую информацию за сравнительно короткий период времени (минимум одна неделя).

Для измерений на соответствие стандарту, устанавливающему нормы качества электрической энергии, продолжительность наблюдения должна быть установлена в стандарте. Вопрос о том, необходим ли непрерывный мониторинг для проверки соответствия стандарту должен быть решен в каждом конкретном случае.

B.6 Статистический анализ результатов измерений

B.6.1 Общие положения

Для обработки результатов измерений должен быть применен подходящий метод статистического анализа. В зависимости от целей измерений и номенклатуры измеряемых показателей качества электрической энергии могут быть выбраны различные методы анализа, как правило, относящиеся к:

- методам подсчета числа событий, при которых превышается установленное пороговое значение;

- методам группирования большого числа результатов измерений, проведенных в одинаковых условиях, с их приведением к одному или нескольким значениям. В качестве таких значений могут применяться: максимальные, средние и минимальные значения, а также значения, соответствующие вероятности 99 и 95%. Во многих случаях целесообразно применение значений, соответствующих вероятности 95%.

Применение статистического анализа к сведениям, полученным в нескольких точках, позволяет оценить функционирование сети.

B.6.2 Индексы

Перед проведением измерительной кампании необходимо выбрать применяемые статистические индексы качества электрической энергии, с которыми будут сравниваться результаты измерений. Эти сведения будут полезны для определения продолжительности измерений, пороговых значений и порядка статистической обработки результатов измерений. При отсутствии стандарта, устанавливающего индексы качества, необходим выбор комплекта индексов для конкретных измерений. В документах, указанных в библиографии, приведены ссылки на ряд работ, проведенных по вопросам вычисления статистических индексов качества электрической энергии.

B.7 Применения для устранения технических проблем

B.7.1 Общие положения

Устранение повреждений, вызывающих ухудшение качества электрической энергии, проводят в основном в связи с эксплуатационными происшествиями или проблемами. Поэтому часто желательно получить результаты как можно быстрее, в отличие от их получения для проверки выполнения условий договоров или архивного применения. Тем не менее необходимость быстрой диагностики не должна приводить к необдуманным или необоснованным выводам.

Обычно первичные (не объединенные) результаты измерений являются наиболее пригодными при отыскании и устранении повреждений, так как позволяют проводить любую последующую обработку данных, например построение графических характеристик (сигнатур) качества электрической энергии. Для того чтобы минимизировать объем сведений, сохраняемых и обрабатываемых при отыскании повреждения, целесообразно фиксировать и выдавать только те данные, которые были получены средствами измерения непосредственно перед событием, во время и после события (например, провала напряжения или переходного процесса).

B.7.2 Графические характеристики качества электрической энергии

Графические характеристики (сигнатуры) представляют собой графические представления событий нарушения качества электрической энергии, часто сопровождаемые краткими таблицами числовых характеристик.

Наиболее общей формой графической характеристики является временная осциллограмма напряжения и тока. Могут быть полезны также другие формы сигнатур, такие как спектрограммы, отражающие гармонический состав, интегральные распределения вероятности и т.д. Шкала времени для представления графических характеристик может меняться от 100 мкс до 30 дней. Шкалу времени для представления события нарушения качества электрической энергии определяют с использованием средства измерения на основе характеристик и длительности события.

В большинстве случаев считают, что графические характеристики должны представлять сигнал перед, во время и после события нарушения качества электрической энергии. Обычно отображение сигнала перед событием должно занимать четвертую часть графика.

Графические характеристики качества электрической энергии являются полезными при отыскании и устранении повреждений во всей электрической сети, включая установки потребителей. Обычно графические характеристики используют, чтобы идентифицировать и определить источник события нарушения качества электрической энергии и принять соответствующее решение.

С использованием графической характеристики провала напряжения эксперт может, например, определить, что причиной ухудшения качества является пуск мощного двигателя в конкретном месте размещения, и принять соответствующее решение. Хотя приведенный пример относится к провалу напряжения, в справочной литературе приведены типовые графические характеристики для сотен различных событий нарушения качества электрической энергии, вызванных: включениями устройств компенсации реактивной мощности, молниевыми разрядами, неисправностями в электрических сетях и установках потребителей, ослаблением контактов, искрением контактов, излучениями радиопередатчиков, одновременным подключением электронных устройств и двигателей к одной сети и т.д.

Хотя идентификация события нарушения качества электрической энергии возможна на основе только графической характеристики напряжения, наличие графических характеристик тока существенно повышает возможности и точность оценки события. Более того, графические характеристики тока помогают определить направление к источнику искажения.