background image

 

Podstawy monitorowanie jako

ś

ci energii elektrycznej   

 

Podstaw

ą

 badania parametrów JEE powinno by

ć

 monitorowanie JEE b

ę

d

ą

ce procesem 

gromadzenia, przetwarzania, analizowania i interpretacji pomierzonych parametrów JEE, 
ukierunkowanym zazwyczaj na realizacj

ę

 nast

ę

puj

ą

cych celów podstawowych : 

-   oceny poziomu JEE w systemach sieciowych (monitoring oceniaj

ą

cy); ocena polega  

    na porównaniu wielko

ś

ci pomierzonych z warto

ś

ciami dopuszczalnymi okre

ś

lonymi  

    w obowi

ą

zuj

ą

cych przepisach, 

-   diagnozowanie zaburze

ń

 elektromagnetycznych w sieciach, gdy wyniki  

    monitorowania oceniaj

ą

cego s

ą

 negatywne, albo gdy ich skutkiem s

ą

 widoczne  

    zakłócenia w pracy urz

ą

dze

ń

 elektrycznych (monitoring diagnostyczny);  

    diagnozowanie umo

Ŝ

liwia poznanie przyczyn i natury zaburze

ń

 oraz zakłóce

ń

,  

    pomaga w poprawie procedur realizacji monitoringu oceniaj

ą

cego, ma zastosowanie 

w   

    

okre

ś

leniu odpowiednich 

ś

rodków do przeciwdziałania zakłóceniom. 

 
Działania podstawowe w zakresie monitorowania JEE zale

Ŝą

 od odpowiedzi na pytania 

nast

ę

puj

ą

ce: 

-   kiedy (w jakich okoliczno

ś

ciach) monitorowa

ć

 parametry JEE ?  

Czynnikami sprawczymi mog

ą

 by

ć

 przepisy okre

ś

laj

ą

ce warunki realizacji monitorowania 

oceniaj

ą

cego albo widoczne zakłócenia w pracy sieci elektroenergetycznej czy 

przył

ą

czonych do niej odbiorników, wymagaj

ą

ce ich zdiagnozowania. Trudniejsze w 

realizacji jest monitorowanie wyprzedzaj

ą

ce okoliczno

ś

ci pojawienie si

ę

 zaburze

ń

 i 

zakłóce

ń

-   w jakich miejscach sieci elektroenergetycznej mierzy

ć

 parametry?  

Wybór miejsc pomiarów w sieci mo

Ŝ

e by

ć

 okre

ś

lony przepisami jak w przypadku 

monitorowania oceniaj

ą

cego lub wymaga rozwa

Ŝ

enia wielu czynników pomocnych w 

wyborze odpowiednich miejsc zainstalowania przyrz

ą

dów pomiarowych; 

-   jakie parametry JEE mierzy

ć

?  

W przypadku normatywnego monitorowania oceniaj

ą

cego skal

ę

 parametrów JEE 

okre

ś

laj

ą

 przepisy reguluj

ą

ce ich pomiary. Czasami w podstawowych ekspertyzach  

wymagana jest ocena wszystkich wska

ź

ników jako

ś

ci energii elektrycznej. W innych 

przypadkach interesuj

ą

 nas tylko niektóre parametry JEE;  

-   jak mierzy

ć

 parametry JEE ? Jaki rodzaj przyrz

ą

dów pomiarowych zastosowa

ć

 ?   

    Wybór mi

ę

dzy podr

ę

cznymi, przeno

ś

nymi lub stacjonarnymi przyrz

ą

dami mo

Ŝ

e zale

Ŝ

e

ć

 od  

     mo

Ŝ

liwo

ś

ci pomiarowych przyrz

ą

du takich jak : czas rejestracji pomiarów, liczba kanałów  

     pomiarowych i rodzaj rejestrowanych zaburze

ń

-

  jak ocenia

ć

 parametry JEE ? powinna by

ć

 forma raportu z wynikami monitorowania 

parametrów JEE.  Jak przetworzy

ć

 wyniki pomiarów. Po wykonaniu pomiarów, „surowe” 

dane i zdarzenia nale

Ŝ

y przeanalizowa

ć

 w celu uzyskania wniosków. 

 

Niezale

Ŝ

nie od rozwoju systemów pomiarowych umo

Ŝ

liwiaj

ą

cych monitorowanie JEE w 

Ŝ

nych miejscach sieci elektroenergetycznych, nale

Ŝ

y si

ę

 spodziewa

ć

 zapotrzebowania na 

szczegółowe badania JEE, które w wa

Ŝ

nych w

ę

złach systemów sieciowych b

ę

d

ą

 mie

ć

 

charakter stacjonarny lub b

ę

d

ą

 wykonywane dorywczo. Pomocne w takich badaniach b

ę

d

ą

 

specjalistyczne przyrz

ą

dy pomiarowe, np. analizatory JEE.  

Do podstawowych elementów technicznych zapewniaj

ą

cych realizacj

ę

 monitorowania 

JEE nale

Ŝą

 urz

ą

dzenia pomiarowe, które mo

Ŝ

na podzieli

ć

 na dwie kategorie : 1) przyrz

ą

dy 

specjalistyczne, przeznaczone tylko do pomiaru wielu zaburze

ń

 elektromagnetycznych i 

parametrów JEE, 2) urz

ą

dzenia pomiarowe wielofunkcyjne, w których pomiar JEE jest 

jednym z zada

ń

 (np. liczniki elektryczne z członem mierz

ą

cym parametry JEE). 

Oprócz wst

ę

pnych warunków standardowych jakie powinny spełnia

ć

 przyrz

ą

dy pomiarowe 

mierz

ą

ce parametry JEE, nale

Ŝ

y uwzgl

ę

dnia

ć

 przy ich doborze inne rekomendacje b

ę

d

ą

ce 

wynikiem wieloletnich analiz i bada

ń

 w tej dziedzinie. Nale

Ŝ

y zwraca

ć

 uwag

ę

, aby 

background image

 

współczesne przyrz

ą

dy do pomiarów JEE spełniały wymagania normy PN-EN 61000-4-

30:2003 
Norma PN-EN 61000-4-30:2003 Kompatybilno

ść

 elektromagnetyczna (EMC). Cz

ęść

 4-30: 

Metody bada

ń

 i pomiarów. Metody pomiaru jako

ś

ci energii.

 

Zdefiniowano metody pomiaru wska

ź

ników jako

ś

ci energii elektrycznej dla systemów 

zasilaj

ą

cych pr

ą

du przemiennego o cz

ę

stotliwo

ś

ci 50/60 Hz oraz wymagania dotycz

ą

ce 

interpretacji wyników pomiarów.  
Dla ka

Ŝ

dego parametru i wska

ź

nika opisano metody pomiaru oraz podano sposób 

umo

Ŝ

liwiaj

ą

cy uzyskanie wiarygodnych, powtarzalnych i porównywalnych wyników, 

niezale

Ŝ

nie od typu zastosowanego przyrz

ą

du i niezale

Ŝ

nie od jego warunków 

ś

rodowiskowych. Zapisy zawarte w normie dotycz

ą

 pomiarów realizowanych w miejscu 

badanej instalacji, a przedstawiona standaryzacja metod wyznaczania wszystkich 
wska

ź

ników jako

ś

ci energii elektrycznej odnosi si

ę

 do wybranego i w pewnym sensie 

ograniczonego zbioru zaburze

ń

, obejmuj

ą

cego tylko zjawiska przewodzone, które wyst

ę

puj

ą

 

w sieci zasilaj

ą

cej pr

ą

du przemiennego 50/60 Hz oraz uwzgl

ę

dniaj

ą

 wszystkie parametry 

napi

ę

cia i/lub pr

ą

du, stosownie do potrzeb.  

Przedstawiona norma jest tylko pewnym opisem działania „przyrz

ą

du pomiarowego” 

(np. analizatora jako

ś

ci energii elektrycznej), a nie specyfikacj

ą

 projektow

ą

a okre

ś

lone w niej niepewno

ś

ci wyników pomiaru w podanych przedziałach zmian wielko

ś

ci 

wpływaj

ą

cych na pomiar, jedynie determinuj

ą

 wymagania funkcjonalne. Sama norma okre

ś

la 

głównie metody pomiaru, lecz nie ustala warto

ś

ci progowych, a wpływ na wyniki pomiarów 

stosowanych dodatkowych elementów sprz

ę

towych np. przetworników, wł

ą

czanych 

pomi

ę

dzy system zasilaj

ą

cy i przyrz

ą

d pomiarowy, nie s

ą

 w tym dokumencie szczegółowo 

rozwa

Ŝ

ane. 

Istotnym wyznacznikiem dla całego dokumentu jest to, 

Ŝ

e podstawy standaryzacji 

metod pomiarowych do wyznaczania wska

ź

ników jako

ś

ci energii elektrycznej z normy PN-

EN 61000-4-30:2003 okre

ś

lono w pkt. 4 opisuj

ą

cym postanowienia ogólne, gdzie podano: 

klasy pomiarowe, organizacj

ę

 pomiarów, mierzone wielko

ś

ci elektryczne, agregacj

ę

 

pomiarów w przedziałach czasu, algorytm agregacji pomiarów, niepewno

ść

 czasu 

zegarowego i koncepcj

ę

 oznaczania. 

Zdefiniowano dwie klasy pomiarowe
 
Klasa pomiarowa A - jest stosowana w przypadku przeprowadzenia dokładnych pomiarów, 
a koniecznych przy realizacji celów kontraktowych, weryfikacji zgodno

ś

ci wyników z 

postanowieniami norm, rozstrzygni

ę

cia zaistniałych sporów itp. 

W uzupełnieniu okre

ś

la si

ę

 wymaganie, 

Ŝ

e dowolne pomiary danego parametru 

przeprowadzone za pomoc

ą

 dwóch ró

Ŝ

nych przyrz

ą

dów spełniaj

ą

cych wymagania klasy A i 

mierz

ą

cych te same sygnały powinny da

ć

 zbie

Ŝ

ne wyniki mieszcz

ą

ce si

ę

 w okre

ś

lonym 

przedziale niepewno

ś

ci. 

W celu zagwarantowania zbie

Ŝ

no

ś

ci wyników, przyrz

ą

d klasy A wymaga, aby dla ka

Ŝ

dego 

parametru charakterystyka pasmowa i cz

ę

stotliwo

ść

 próbkowania były wystarczaj

ą

ce 

dla podanej niepewno

ś

ci pomiaru. 

Klasa pomiarowa B – jest najcz

ęś

ciej stosowana przy wykonywaniu pomiarów 

statystycznych, w celu wykrywania przyczyn i eliminacji awarii oraz dla innych zastosowa

ń

 

nie wymagaj

ą

cych dokładnych wyników. 

 
Dla ka

Ŝ

dej klasy pomiarowej podano przedział zmienno

ś

ci wielko

ś

ci wpływaj

ą

cych na 

wynik, który powinien by

ć

 uwzgl

ę

dniony, a u

Ŝ

ytkownicy przyrz

ą

du powinni wybra

ć

 t

ę

 klas

ę

 

pomiarow

ą

, która w pełni uwzgl

ę

dni ich wymagania w odniesieniu do zastosowania. Ka

Ŝ

dy 

taki przyrz

ą

d pomiarowy mo

Ŝ

e mie

ć

 dwie klasy pomiarowe (A i B) dla ró

Ŝ

nych parametrów, 

a ponadto jego producent powinien okre

ś

li

ć

 wielko

ś

ci maj

ą

ce wpływ na wynik pomiaru, które 

je

ś

li nie s

ą

 podane mog

ą

 pogorszy

ć

 jego własno

ś

ci metrologiczne. 

Organizacja pomiarów zaproponowana w normie PN-EN 61000-4-30:2003 wg pkt. 4.2 
pozwala ustali

ć

Ŝ

e mierzone wielko

ś

ci elektryczne mog

ą

 by

ć

 dost

ę

pne bezpo

ś

rednio, jak 

background image

 

jest to zwykle w systemach niskiego napi

ę

cia, lub te

Ŝ

 mog

ą

 by

ć

 dost

ę

pne poprzez 

„przył

ą

czone” przetworniki pomiarowe. Przedstawiony na rys.1 tor pomiarowy “przyrz

ą

du” 

jest kompletny, jednak

Ŝ

e w tej cz

ęś

ci normy nie rozwa

Ŝ

a si

ę

 uwzgl

ę

dniania przetworników 

pomiarowych i zwi

ą

zanej z nimi niepewno

ś

ci pomiaru. 

 

 
Rys.1. Tor pomiarowy 
 
Mierzone wielko

ś

ci elektryczne wg wymaga

ń

 PN-EN 61000-4-30:2003 charakteryzuj

ą

 

warunki przeprowadzania pomiarów w systemach zasilaj

ą

cych jedno- lub wielofazowych, 

gdzie w zale

Ŝ

no

ś

ci od okoliczno

ś

ci, mo

Ŝ

e by

ć

 wymagany pomiar napi

ęć

 pomi

ę

dzy 

przewodami fazowymi a przewodem neutralnym (faza – przewód neutralny) lub pomi

ę

dzy 

przewodami fazowymi (faza – faza) lub pomi

ę

dzy przewodem neutralnym i ziemi

ą

. Nie jest 

celem normy narzucenie wyboru wielko

ś

ci elektrycznych podlegaj

ą

cych pomiarowi. Z 

wyj

ą

tkiem pomiaru asymetrii napi

ę

cia, który ze swej natury jest wielofazowy, opisane metody 

pomiarowe w normie daj

ą

 niezale

Ŝ

ne wyniki dla ka

Ŝ

dego toru pomiarowego. Pomiary pr

ą

du 

mog

ą

 by

ć

 wykonane w systemie zasilaj

ą

cym dla ka

Ŝ

dego przewodu, ł

ą

cznie z przewodem 

neutralnym i przewodem ochronno-neutralnym. Cz

ę

sto korzystny jest pomiar pr

ą

du 

równocze

ś

nie z pomiarem napi

ę

cia i powi

ą

zanie pomiarów pr

ą

du w danym przewodzie z 

pomiarami napi

ę

cia pomi

ę

dzy tym przewodem i przewodem odniesienia, którym mo

Ŝ

e by

ć

 

przewód uziemiaj

ą

cy lub przewód neutralny . 

Agregacja pomiarów w przedziałach czasu realizowana jest w taki sposób (zgodnie 
z PN-EN 61000-4-30:2003 pkt. 4.4), 

Ŝ

e podstawowym czasem pomiaru warto

ś

ci parametrów 

(napi

ę

cia zasilaj

ą

cego, harmonicznych, interharmonicznych i asymetrii napi

ęć

) jaki przyj

ę

to 

do „obserwacji” s

ą

 przedziały czasu wyznaczone: dla 10-okresów systemu zasilaj

ą

cego 

o cz

ę

stotliwo

ś

ci znamionowej 50 Hz lub dla 12-okresów systemu zasilaj

ą

cego o 

cz

ę

stotliwo

ś

ci znamionowej 60 Hz.

 

Klasa pomiarowa A - przyj

ę

to nast

ę

puj

ą

ce przedziały czasów agregacji: 

1. 3 s (jako 150 okresów dla cz

ę

stotliwo

ś

ci znamionowej 50 Hz lub jako 180 okresów dla 

cz

ę

stotliwo

ś

ci znamionowej 60 Hz), 

2. 10 min
3. 2 h
Klasa pomiarowa B – gdzie podano tylko, 

Ŝ

e metod

ę

, liczb

ę

 i czasy przedziałów agregacji 

powinien wskaza

ć

 producent. 

Algorytm agregacji pomiarów proponowany w PN-EN 61000-4-30:2003 pkt. 4.5 okre

ś

la, 

Ŝ

e agregacje wyników pomiarów wyznacza si

ę

 z wykorzystaniem pierwiastka kwadratowego 

ś

redniej arytmetycznej mierzonych wielko

ś

ci wej

ś

ciowych podniesionych do kwadratu. 

 

Inne normy 
Norma PN - EN 61000 – 4 – 7; zawiera wytyczne dla pomiarów harmonicznych (wy

Ŝ

szych 

harmonicznych i interharmonicznych) w systemach zasilania i dla urz

ą

dze

ń

 przył

ą

czanych 

do sieci 
Norma PN - EN 61000 – 4 – 11; zawiera wytyczne dla bada

ń

 i pomiarów zapadów napi

ę

cia, 

krótkich przerw i i zmian napi

ę

cia  dla urz

ą

dze

ń

 o pr

ą

dzie zasilania nie przekraczaj

ą

cym 16 


Norma PN-EN 61000-4-14; zawiera wytyczne do bada

ń

 odporno

ś

ci na wahania napi

ę

cia  

Norma PN-EN 61000- 4 – 15; zawiera opis funkcjonalny i cechy konstrukcyjne przyrz

ą

du do 

pomiaru migotania 

ś

wiatła 

background image

 

 
 
 
Post

ę

p w technice pomiarów parametrów JEE zwi

ą

zany z zastosowaniem innowacyjnych 

technik przetwarzania sygnałów cyfrowych przyczynia si

ę

 do rozwoju nowych rozwi

ą

za

ń

 

konstrukcyjnych przyrz

ą

dów pomiarowych. Szkic ich rozwoju w podziale na trzy arbitralne 

generacje, z uwzgl

ę

dnieniem perspektywy czasu, zamieszczone w tabeli. 

 
Tabela. Charakterystyka generacji przyrz

ą

dów do pomiarów JEE  

Rodzaj generacji przyrz

ą

dów 

pomiarowych 

Realizowane funkcje 

Rodzaj komunikacji 

I generacja 

Pomiar podstawowych 
parametrów JEE 

Szeregowa 

II generacja 

Jw. oraz ocena zaburze

ń

 

elektromagnetycznych 

Szeregowa, internet 

III generacja 

Jw. oraz rozpoznawanie 
przyszłych zmian 

Internet, przegl

ą

darka 

internetowa 

W ostatnich latach, burzliwy rozwój technologii transmisji informacji powoduje zmiany w 
koncepcji rozwi

ą

za

ń

 monitorowania JEE w systemach sieciowych. Niezale

Ŝ

ne pomiary JEE 

w pojedynczych miejscach sieci elektroenergetycznej za pomoc

ą

 specjalistycznych 

przyrz

ą

dów pomiarowych albo pomiary w ramach lokalnych systemów pomiarowych o 

niewielkiej skali (ł

ą

cza RS 232 C, 485) s

ą

 zast

ę

powane pomiarami nale

Ŝą

cymi do rozległych 

systemów monitorowania JEE z wykorzystaniem zdalnej transmisji danych (rys).  
 

 

 
Rys. System pomiarów parametrów JEE 
 
Te systemy b

ę

dzie charakteryzowa

ć

 m. in. bardzo szybka komunikacja za pomoc

ą

 sieci 

internetowej, analizy statystyczne mierzonych w sposób ci

ą

gły parametrów JEE, wizualizacja 

wyników pomiarów za pomoc

ą

 przegl

ą

darki internetowej, a w bliskiej przyszło

ś

ci diagnostyka 

JEE.  
W tradycyjnej strukturze monitorowania JEE poszczególne analizatory lokalnie realizuj

ą

 

gromadzenie, przetwarzanie, analizowanie i zapami

ę

tywanie pomierzonych parametrów 

JEE. Ta rozbudowana forma pozyskiwania wyników pomiarów kształtuje wysok

ą

 cen

ę

 

jednostkow

ą

 analizatora i stanowi jedn

ą

 z podstawowych barier w budowie rozległych 

systemów monitorowania. 
Rozwi

ą

zaniem, które zmniejsza koszty rozległego systemu monitorowania JEE jest system o 

strukturze rozległej.  

background image

 

W systemie o takiej strukturze przyrz

ą

dy pomiarowe maj

ą

 uproszczon

ą

 budow

ę

, która 

zasadniczo ma zapewni

ć

 przetworzenie pomierzonych parametrów napi

ęć

 i pr

ą

dów w 

standardow

ą

 posta

ć

 cyfrow

ą

 oraz ekspediowanie tej informacji do internetowej sieci 

szkieletowej poł

ą

czonej z analizatorem centralnym. Dopiero na poziomie analizatora 

centralnego zachodzi gromadzenie, przetwarzanie, analizowanie oraz zapami

ę

tywanie 

informacji dostarczanej w sposób ci

ą

gły z poszczególnych przyrz

ą

dów pomiarowych.  

 
Przybli

Ŝ

on

ą

 charakterystyk

ę

 zalet i wad obydwu systemów monitorowania prezentuje tabela . 

Tabela. Porównanie niektórych cech konwencjonalnego i perspektywicznego systemu 
monitorowania JEE  

Wyszczególnienie 

 System konwencjonalny  System perspektywiczny 

Cena przyrz

ą

du pomiarowego 

wysoka 

niska 

Koszt systemu 

du

Ŝ

mniejszy 

Zastosowanie systemu 

ograniczone 

Ŝ

norodne 

Modyfikacja systemu 

zło

Ŝ

ona 

łatwa 

Obsługa systemu  

zło

Ŝ

ona 

łatwa 

Modułowo

ść

 i elastyczno

ść

 

słaba 

dobra 

Wizualizacja w czasie rzeczywistym 

powolna 

szybka i precyzyjna 

Ilo

ść

 przekazywanych danych 

mała 

du

Ŝ

 
 
Przyrz

ą

dy/ systemy pomiarowe 

 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

U

sk

 =  

T

dt

u

T

0

2

1

 

 

 

Rodzaj 

 

 

Cechy pomiarów  

 

Podstawowy 

 zakres pomiarów i 

komunikacji 

Miernik (multimetr) 

 

Chwilowe, o małej częstości 

próbkowania sygnałów,

 

kontrolne 

U, I, moce, niektóre

 

parametry JEE;

   

RS

 

232C

 

  

 

Analizator/rejestrator 

  

Okresowe (wielodniowe), o 

znacznej / duŜej częstości 

próbkowania sygnałów, 

normatywne 

U, I, moce, parametry 

JEE (w tym wg EN 50 

160),  przebiegi 

parametrów, opis 

przekroczeń limitów,

 

konfigurowane funkcje

  

pomiarowe; 

RS 232C; RS 485;

 

modem 

 

System monitorowania 

(rozproszone, scentralizowane, 

jednozadaniowe, 

wielozadaniowe) 

Ciągłe, w wielu miejscach, 

o duŜej / bardzo duŜej częstości 

próbkowania sygnałów, 

normatywne 

 

PowyŜszy zakres + 

wskaźniki  

dynamiczne+diagnostyka 

; sieci teletechniczne

 

background image

 

 

 

 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Przykład parametrów napi

ę

cia zapami

ę

tywanych przez analizator jako

ś

ci energii 

elektrycznej 

 
 

 

 

Zakres danych 
zapamiętywanych 

 

 

Forma zapamiętywania 

Statystyki 

przez analizator 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

is

to

ry

cz

n

E

N

5

0

1

6

0

 

o

b

li

cz

en

ia

 

E

N

5

0

1

6

0

  

za

p

am

ty

w

an

ie

 

zd

ar

ze

ń

 

D

łu

g

o

te

rm

in

o

w

re

je

st

ra

cj

N

ar

as

ta

ce

 z

ap

am

ty

w

an

ie

 

u

st

aw

ie

n

ia

 u

Ŝy

tk

o

w

n

ik

1

h

1

 d

zi

e

ń

1

 t

y

d

zi

e

ń

1

 r

o

k

 

H

is

to

g

ra

m

y

 

Parametry napięcia 

Jednostka  Rozpatrywane fazy 

 

 

 

 

 

 

Wartość skuteczna 

L1, L2, L3 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

Kolejność 0 

dla 3 faz 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

Kolejność 1 

dla 3 faz

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

Kolejność 2 

dla 3 faz

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

Częstotliwość 

Hz 

L1, L2, L3 & śred. 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

Harmoniczne (do 50) 

% U

L1, L2, L3 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

Interharmoniczne (do 49) 

% U

L1, L2, L3 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

THD 

% U

L1, L2, L3 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

background image

 

Przerwy 

N

L1, L2, L3 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

Zapady 

N

n

 

L1, L2, L3 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

Przepięcia 

N

n

 

L1, L2, L3 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

Asymetria 

N

n

 

dla 3 faz 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

Flikier krotkoterminowy (10 min) 

P

st 

L1, L2, L3 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

Flikier długoterminowy (2 h) 

P

lt 

L1, L2, L3 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

Sygnały napięciowe (3) 

L1, L2, L3 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

√√√√

 

 
 

Warunki pomiarów parametrów jako

ś

ci energii elektrycznej 

 
Warunki pomiarów parametrów elektrycznych zasadniczo zale

Ŝą

 od czynników 

technicznych, charakteryzuj

ą

cych miejsca ich wykonywania w układach elektrycznych 

obiektu oraz celu ich realizacji. Podstawowe czynniki techniczne kształtuj

ą

ce warunki 

pomiarów to : 

  rodzaj pr

ą

du elektrycznego (stały, przemienny), 

  typ systemów przewodów czynnych w układach elektrycznych (jednofazowe, 

wielofazowe, dwu - wieloprzewodowe), 

  napi

ę

cie znamionowe;  

  warto

ś

ci skuteczne pr

ą

dów maksymalnych i minimalnych w układach elektrycznych; w 

układach zasilaj

ą

cych CT z reguły płyn

ą

 pr

ą

dy wymagaj

ą

ce korzystania z przekładników 

albo sond pr

ą

dowych, 

  rodzaj i poziom zaburze

ń

 w układach elektrycznych, 

  czynniki 

ś

rodowiskowe (warunki klimatyczne). 

Ustalenie faktycznej warto

ś

ci parametrów jest mo

Ŝ

liwe, gdy układ pomiarowy spełnia 

wymagania warunków pomiaru, prawidłowo mierzy parametry, zapewnia ci

ą

gło

ść

 pomiaru, 

jest odporny na negatywne oddziaływania otoczenia, jest łatwy w obsłudze i odczycie. 

 
 

Przekładniki pomiarowe i zasady ich doboru 

Wa

Ŝ

nym  elementem  układu  pomiarowego  w  pomiarach  co  najmniej  półpo

ś

rednich  s

ą

  

przekładniki pomiarowe – napi

ę

ciowe i pr

ą

dowe.  

Przekładniki  (przetworniki,  sondy)  s

ą

  stosowane  w  celu  zwi

ę

kszenia  zakresu  pomiarowego 

urz

ą

dze

ń

 pomiarowych. 

Przekładniki pr

ą

dowe zapewniaj

ą

 separacj

ę

 galwaniczn

ą

 obwodów z mierzonym pr

ą

dem od 

układu pomiarowego.  
Ze wzgl

ę

du na obecno

ść

 magnetowodu przekładniki pr

ą

dowe mo

Ŝ

na  ogólnie podzieli

ć

 na : 

1)  transformatory pomiarowe rdzeniowe, 
2)  przekładniki bezrdzeniowe. 
Do pierwszej grupy zalicza si

ę

 m. in. przekładniki c

ę

gowe, przekładniki hallotronowe. 

Do drugiej grupy zalicza si

ę

 przekładniki Rogowskiego (przekładniki elastyczne). 

Sygnał wyj

ś

ciowy przekładnika pr

ą

dowego – niskonapi

ę

ciowy lub niskopr

ą

dowy – jest wprost 

proporcjonalny do mierzonego pr

ą

du. 

Przetworniki  
Znacz

ą

cym 

ź

ródłem bł

ę

dów w pomiarach JEE (szczególnie harmonicznych) s

ą

 przetworniki 

(transduktory) pr

ą

du i napi

ę

cia. Przetwornik pr

ą

du musi mie

ć

 płask

ą

 charakterystyk

ę

 w 

funkcji cz

ę

stotliwo

ś

ci w zakresie 50 do 2 500 Hz. Je

Ŝ

eli s

ą

 mierzone subharmoniczne (h<1), 

wtedy przetwornik pr

ą

du powinien by

ć

 dostosowany do pomiaru niskich cz

ę

stotliwo

ś

ci oraz 

składnika dc. Te same wymagania dotycz

ą

 przetworników napi

ę

ciowych. 

Transformatory pr

ą

du 

Wi

ę

kszym 

ź

ródłem bł

ę

du powodowanego przez transformatory pr

ą

du, to generacja pr

ą

dów 

magnesowania. Pr

ą

d magnesowania jest niesinusoidalny i zawiera harmoniczne, które s

ą

 

background image

 

zawarte w pr

ą

dzie mierzonym. Gdy pr

ą

d harmonicznych jest tego samego rz

ę

du co pr

ą

magnesowania, wtedy pojawia si

ę

 du

Ŝ

y bł

ą

d k

ą

ta fazowego i mierzone warto

ś

ci 

harmonicznych mog

ą

 by

ć

 obci

ąŜ

one du

Ŝ

ym bł

ę

dem. Przy pomiarze harmonicznych jest 

wskazane stosowanie transformatorów pr

ą

du, których harmoniczne pr

ą

du magnesuj

ą

cego 

spełniaj

ą

 warunek I

mh

 

 5 % I

h

Strona wtórna transformatora pr

ą

du jest obci

ąŜ

ona impedancj

ę

 wej

ś

ciow

ą

 analizatora 

powi

ę

kszon

ą

 o impedancj

ę

 przewodów ł

ą

cz

ą

cych analizator z wyj

ś

ciem przetwornika. 

Obci

ąŜ

enie to powinno zawiera

ć

 si

ę

 w zakresie 25 % do 120 % obci

ąŜ

enia znamionowego 

transformatora pr

ą

du.  

 Do pomiarów dokładnych nie powinno stosowa

ć

 si

ę

 transformatorów c

ę

gowych 

powszechnego wykonania. Pr

ą

d magnesowania tych transformatorów jest zazwyczaj du

Ŝ

y. 

Utlenianie, zanieczyszczenia i naci

ę

cia na powierzchniach stykaj

ą

cych si

ę

 c

ę

g s

ą

 przyczyn

ą

 

wzrostu pr

ą

du magnesowania. Co wi

ę

cej, wiele dost

ę

pnych na rynku transformatorów 

c

ę

gowych s

ą

 czułe na bł

ą

dz

ą

ce pola magnetyczne wytwarzane przez s

ą

siednie przewody z 

pr

ą

dem. 

 
Cewka Rogowskiego 
Ten rodzaj przetworników pr

ą

du, który jest dobrze znany jako transformator pr

ą

du z 

rdzeniem powietrznym nazywany jest cewk

ą

 Rogowskiego. To jest cewka toroidalna o 

sztywnym lub elastycznym niemetalicznym rdzeniu. Pr

ą

d sinusoidalny  

indukuje w cewce napi

ę

cie 

gdzie M jest indukcj

ą

 wzajemn

ą

 mi

ę

dzy przetwornikiem i obwodem, w którym płynie  

mierzony pr

ą

d odkształcony. Analizator o du

Ŝ

ej impedancji wej

ś

ciowej (

 10 M

) mo

Ŝ

mierzy

ć

 warto

ś

ci M

ω

hI

h

 . System jest kalibrowany dla 50 Hz ze znanym pr

ą

dem I

K

, który daje 

odczyt V

K

.  

 
Warto

ść

 pr

ą

du harmonicznych jest okre

ś

lona z zale

Ŝ

no

ś

ci  

 

Ta metoda jest dogodna dla du

Ŝ

ych pr

ą

dów harmonicznych. Dla mniejszych pr

ą

dów, jest 

potrzebna du

Ŝ

a warto

ść

 M .  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

)

sin(

2

h

h

t

h

I

i

θ

ω +

=

)

90

sin(

2

°

+

+

=

h

h

m

t

h

hI

M

v

θ

ω

ω

K

h

K

h

hV

V

I

I

=

background image

 

 
Współczesne cewki współpracuj

ą

 z  precyzyjnymi integratorami, które rekonstruuj

ą

 sygnał 

pierwotny. Geometria cewki, metoda osłony, długo

ść

 i charakterystyki kabli koncentrycznych 

ł

ą

cz

ą

cych  cewk

ę

 z integratorem i integratora z analizatorem i specjalnie zbudowany 

integrator maj

ą

 wpływ na dokładno

ść

 pomiaru. Dokładno

ść

 mierzonej warto

ś

ci skutecznej 

mo

Ŝ

na uzyskiwa

ć

 dla szerokiego zakresu cz

ę

stotliwo

ś

ci. K

ą

t fazowy mo

Ŝ

e by

ć

 jednak 

mierzony ze znacznym bł

ę

dem. 

Przetworniki z efektem Halla 
Przetworniki nowej generacji u

Ŝ

ywaj

ą

ce czujników Halla s

ą

 obecnie reklamowane do 

pomiarów z bł

ę

dem 

±

 1 %. Takie przekształtniki mog

ą

 mierzy

ć

 DC i subharmoniczne pr

ą

dy 

jak równie

Ŝ

 składniki w zakresie kHz. 

Nieindukcyjne boczniki rezystancyjne 
Zapewniaj

ą

 najbardziej dokładny pomiar, je

Ŝ

eli impedancja bocznika jest odpowiednio 

zbudowana i kalibrowana. Impedancja bocznika musi by

ć

 zawarta w Z

s

. Ta metoda jest 

konwencjonalnie zastosowana w laboratoriach w sytuacji gdy 

ź

ródło zasilania i analizator 

mog

ą

 by

ć

 rozdzielone wspólnym punktem przył

ą

czenia. 

 
Zasady doboru przekładników elastycznych 

 

1. Okre

ś

lenie czy jest mierzone AC lub DC (kategoria AC/DC mierzy obydwie wielko

ś

ci)  

2. Jaki pr

ą

d maksymalny b

ę

dzie mierzony, i jaki pr

ą

d minimalny b

ę

dzie mierzony ?  

     Nale

Ŝ

y sprawdzi

ć

, czy dokładno

ść

 dla pr

ą

du minimalnego jest wła

ś

ciwa,  lub nale

Ŝ

y  

     wybra

ć

 przekładnik o mniejszym pr

ą

dzie.  

3.  Jaka 

ś

rednica przewodnika b

ę

dzie obejmowana sond

ą

4.  Jaki typ wyj

ś

cia przekładnika jest potrzebny (mA, mV, AC, DC).   

     Nale

Ŝ

y skontrolowa

ć

 max impedancj

ę

 przyrz

ą

du dla zapewnienia, 

Ŝ

e przekładnik spełni    

     jego wymagania. 
Pozostałe potrzebne informacje to : 
 -    jakie jest napi

ę

cie pracy przekładnika ? Wi

ę

kszo

ść

 mo

Ŝ

e by

ć

 zastosowana dla 600 V. 

 -    jaki rodzaj wyj

ś

cia przekładnika jest zastosowany : gniazdka, przewody lub BNC, 

 -    jaki rz

ą

d harmonicznych b

ę

dzie mierzony lub jakie moce (specyfikacja cz

ę

stotliwo

ś

ci i  

      odchylenia k

ą

ta).