Måleutstyr for spenningskvalitet

Transkript

1 Måleutstyr for spenningskvalitet Ulike målesystemer og instrumenter. Begrensninger og muligheter. Prioriteringer. Helge Seljeseth 1

2 INSTRUMENTER FOR Å MÅLE SPENNINGSKVALITET Hva bør instrumentene kunne måle? Hvordan skal de måle? Målenøyaktighet? Instrument Måleverdiomformere Data innhenting? Analysemuligheter? 2

3 Måleinstrumenter for spenningskvalitet Måleinstrumenter som kan benyttes for å måle spenningskvalitet (elkvalitet) finnes i dag i langt over 100 forskjellige varianter Prisen varierer fra under 1000,- kroner for de aller enkleste til over ,- kroner for de mest avanserte. Hva instrumentene kan måle varierer nesten like mye som prisen på instrumentene. Det er også STOR variasjon i hvor enkle instrumentene er å betjene og hvor enkel og god eventuelle tilhørende PCprogramvare er. 3

4 Måleinstrumenter for spenningskvalitet Alle instrumenter MÅ måle sann effektivverdi true rms Fordel om instrumentet/programvaren til instrumentet støtter den nye PQDIF standarden (Power Quality Data Interchange Format - IEEE ) 4

5 VELG INSTRUMENT UTFRA MÅLEBEHOV! Det er ingen absolutt fasit for valg av måleinstrument, men noen enkle grunnregler bør en følge mht å tilpasse måleinstrument til måleoppgave skyt helst ikke spurv med kanoner at det er dyrt er en ting, men det kan gi brukerproblemer fordi det blir for avansert ikke benytt for billige enkle instrumenter der feilsymptomer etc indikerer behov for noe annet! Skaff da heller ekstern hjelp om nødvendig. 5

6 VELG INSTRUMENT UTFRA MÅLEBEHOV! For de fleste vil det være hensiktsmessig å dele måleoppgavene inn i tre hovedklasser: 1. Enkle målinger hos husholdningskunder og små næringslivskunder. Kan være nødvendig å følge opp med mer avanserte målinger 2. Mer avanserte målinger i viktige knutepunkt i nettet, målinger hos viktige kunder opp mot kontrakter 3. Avanserte problemløsningsmålinger PKT. 1 og 2 kan (men MÅ ikke) i tillegg deles opp i: A. Måling for om mulig å finne årsaken til et rapportert problem B. Måling for å kontrollere om man overholder forskriften eller ikke 6

7 1.Enkle målinger hos husholdningskunder og små næringslivskunder Instrumentpris: Fra under 1000 kr til over Håndholdte stikkprøve -instrument Enkle langtidsmålende analysatorer m/ 10 min gjennomsnittsverdier, med mer. 1A: Kan måle strøm i tillegg til spenning 1B: Kan bare måle spenning 7

8 2. Mer avanserte målinger i viktige knutepunkt i nettet og målinger hos viktige kunder opp mot kontrakter Her bør en skille mellom ytterligere to hovedkategorier: 1B : Måling opp mot forskriften og/eller individuell kontrakt. Dette kan medføre enklere instrument uten måling av strøm, men også uten lagring av kurveform (kun tallverdier) 1A : Måling av strømmer i tillegg til spenninger, men også kurveform i tillegg til tallverdier. Lettere å vurdere en del av de forstyrrelser som man måler. Mulig problem eller ikke? Forårsaker kunden forstyrrelsene selv? 8

9 3.Avanserte problemløsningsmålinger MÅ kunne: måle tre-fase spenning måle tre-fase strøm samtidig som tre-fase spenning vise kurveformen av spenninger og strømmer måle flest mulig (helst ALLE) forskjellige typer forstyrrelser samtidig. 9

10 Andre viktige funksjoner å vurdere Garantert driftstemperaturområde (minusgrader?) Avbruddsfri strømforsyning Lagringskapasitet Dataoverføringsmuligheter OG hastighet Transportvennlighet og soliditet Lettlært og oversiktlig, også PC programvaren Datakompatibilitet (eksportering av data) Service-nettverk 10

11 Data innhenting Det bør være minst to alternative måter å kommunisere med måleinstrumentet på for å hente ut data eller å stille det inn. Hvor mange alternativ og hvilke alternativ avhenger noe av type målinger og instrument. Seriel (USB, RS-232) parallell (IEEE-488, Firewire) modem mobiltelefon (GPRS, EDGE, UMTS, CDMA) LAN TCP/IP over Internet IR Bluetooth Radio Minnebrikke (USB, Compactflash, PCMCIA, etc etc) 11

12 Data innhenting I tillegg til manuell innhenting av data er det ønskelig med mulighet for automatisk datanedlasting! Dette avhenger dog noe av instrumenttype og hva de brukes til. Målinger over korte perioder, dager til få uker > manuell datanedlasting tilstrekkelig? Målinger over lang tid/permanente målinger > automatisk datanedlasting og fjernavlesning Automatiske nedlastingsalternativ: ved faste tidspunkt etter alvorlige triggede forstyrrelser ved en viss %-andel av fyllingsgrad i minnet Callback -funksjon kan være ønskelig. 12

13 Analysemuligheter Muligheter for: manuell gjennomgang og vurdering av målingene automatiske moduler som kan: gi sammendrag over måleresultatene med snittverdier, ekstremalverdier etc sammenligne målingene med akseptable grenseverdier Den norske forskriften Planleggingsgrenser sende varsel til de riktige personer ved betydelige målte avvik etc. 13

14 Målenøyaktighet Tilstrekkelig målenøyaktighet ved valg av instrumenter er ingen selvfølgelighet Spenningens effektivverdi: BØR være innenfor 0,5 % av avlest - et strengt krav! Dette er tross alt over en hel volt ved måling på 230 V Andre parametre som toppverdier, harmoniske mm: Bør være innenfor noen prosent av avlest Strøm: Ikke så kritisk som for spenning, men ønskelig med bra nøyaktighet. De fleste instrumenter på markedet er bra nok på dette området. 14

15 Målenøyaktighet Samplingshastigheten må være høy nok. Eks. Minimum 128 samplinger pr periode eller mer for måling av harmoniske og minimum 16 samplinger pr periode for måling av rms. Flere instrumenter tilgjengelig i dag sampler med 256 til 1024 punkt pr periode Vurder behovet for anti-aliasing filter Temperaturavhengighet Måleverdiomformere 15

16 Måleverdiomformere/måletransformatorer Man må ha kontroll med nøyaktigheten til måleverdiomformere! Dette må stå i forhold til nøyaktigheten til måleinstrumentene. Ved lavspenning kan gjerne omformerne være innebygget i instrumentet (230V, 400V, 690V) Ved høyspenning må en i de fleste tilfeller benytte eksisterende spennings- og strømtransformatorer i anlegget MERK! At disse har svært varierende målenøyaktighet ved andre frekvenser enn grunnharmonisk frekvens! 16

17 Høyspennings måletransformatorer Unngå kapasitive måletransformatorer (CVT) må kalibreres om bruk til annet enn 50 Hz måling er nødvendig Induktive måletransformatorer er akseptable til målinger av lavere ordens harmoniske. Tommelregel - Lavere spenningsnivå = bedre frekvensrespons og høyere orden harmoniske kan måles 300 kv - ok tom 13.h 132 kv - ok tom 25.h 22 kv - ok tom 37.h 17

18 Transformer ratio in pu rel. 50Hz ratio Phase R FEDA Phase S FEDA Phase T FEDA Phase R TONDSTAD Phase S TONDSTAD Phase T TONDSTAD Harmonic order 18

19 1,2 Transformer ratio in pu rel. 50Hz ratio 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Phase R FEDA Phase S FEDA Phase T FEDA Phase R TONDSTAD Phase T TONDSTAD Harmonic order 19

20 5 4,5 Transformer ratio in pu rel. 50Hz ratio 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Frequency Dale Askøy Fana Jordal Lille Sotra Merkesvik Osterøy Ravneberget 20

21 300 kv Inductive voltage transformer 2,5 Transformer ratio in pu rel. 50Hz ratio 2 1,5 1 0, Harmonic order 21