Måleavvik og sporbarhet Målefeil/nøyaktighet, beregningsfeil, kalibrering, måleverdiomformere Helge Seljeseth helge.seljeseth@sintef.no www.energy.sintef.no 1
Måleavvik og sporbarhet Måleinstrumentets klasse (spesifisert nøyaktighet) Kalibrering, sporbarhet og kalibreringsintervall Måleverdiomformere Temperaturavhengighet Samplingshastighet Vurder behovet for anti-aliasing filter ( fordeler og ulemper ) Nøyaktigheten av beregninger/utreginger i måleinstrumentene (flimmer?) 2
Måleinstrumentets klasse (spesifisert nøyaktighet) Viktig å velge rett nøyaktighetsklasse på instrumentet NVE legger opp til at nøyaktigheten til instrumentet er avgjørende for hvor store spenningstoleranser man har. Med i utgangspunkt i Un +/- 10 % IEC61000-4-30 klasse 1 (0,1 %) medfører Un +/- 9,9 % Et svært billig instrument med mulig målefeil 2 % vil tilsvarende gi en toleranse på Un +/- 8 % Målenøyaktigheten bør ikke være dårligere enn 0,5 % av avlest verdi 3
Forskrift om Leveringskvalitet om kalibrering 4.3 Metode for måling og kalibrering samt dokumentasjon av utstyrets nøyaktighet Målinger av leveringskvalitet skal utføres i henhold til relevante normer utarbeidet av International Electrotechnical Commission IEC eller European Committee for Electrotechnical Standardization CENELEC. Instrumenter som benyttes, skal kalibreres i henhold til instrumentleverandørens spesifikasjoner med hensyn til hyppighet og metode. Måleteknisk sporbarhet for de enkelte måleparametere skal dokumenteres. Måleutstyrets nøyaktighet og begrensninger skal fremgå ved dokumentasjon av måleresultater. Måleresultat pluss usikkerhet skal være innenfor de grenseverdier som er angitt i denne forskriften. 4
Sporbarhet hvor pr. 2006? Kilde: Harald Slinde, Justervesenet Land (laboratorium) INDIREKTE SPORBARHET DIREKTE SPORBARHET ANNET Frekvens ACV ACV Flimmer "Resten" (direkte i THD, %, antall, osv.) ~50 Hz 2 khz, 230V 35 kv (??) "distorted waveform" (rene toner) Sverige (SP) JA JA (JA) JA Kun THD, ellers NEI FoU Danmark (AREPA) JA JA NEI NEI NEI Finland (MIKES/HUT) JA JA NEI NEI NEI Storbritannia (NPL) JA JA JA JA ("IEC 61000-3-3") Kun THD ("IEC 61000-3-2"), ellers NEI FoU Tyskland (PTB) JA JA NEI NEI NEI FoU Nederland (NMi-VSL) JA JA NEI NEI NEI Norge (JV) JA JA NEI NEI NEI FoU Norge (akkred.lab.) JA JA NEI NEI NEI Inntrykk: generelt vanskelig å finne tilbud 5
Usikkerhet og sporbarhet Kilde: Harald Slinde, Justervesenet Måleteknisk sporbarhet ~ Et måleresultat eller verdien til en normal skal kunne relateres til kjente referanser, vanligvis til nasjonale eller internasjonale normaler, gjennom en ubrutt kjede av sammenlikninger (kalibreringer) med angitte måleusikkerheter for alle trinn i kjeden. Usikkerhet i måleresultat ~ Alle måleresultater er beheftet med en usikkerhet. ~ Måleusikkerhet er det intervallet omkring resultatet der vi forventer at sann verdi ligger med en viss angitt sannsynlighet. Verdi +Krav 0 Testpunkt 6
Kalibrering og norske kunder av nettstøyanalysatorer? Som kunde har en ansvar for å kalibrere instrumentene sine til foreskrevne (av fabrikant) intervaller. Leverandør/fabrikant må tillegges ansvaret for kvaliteten av kalibrering og sporbarheten av denne. Be leverandøren om dokumentasjon/informasjon om kalibreringsrutiner og sporbarheten. 7
Måleverdiomformere Merk at det hjelper lite med nøyaktige måleinstrumenter dersom måleverdiomformerne ikke er nøyaktige! 0,1 % instrument på 1 % eller til og med 2 % spenninstrafo? Måleverdiomformere med ok nøyaktighet ved 50 Hz kan ha svært dårlig nøyaktighet ved andre (høyere) frekvenser! Ved lavspennings måleverdiomformere som følger med instrumentene, skal leverandør/fabrikant dokumentere nøyaktigheten. Denne er som regel tilfredsstillende sett opp mot instrumentets nøyaktighet. Ved bruk av måletransformatorer i høyspenningsanlegg MÅ en være klar over at disse kan bidra til ALVORLIGE målefeil! UNNGÅ for all del kapasitive spenningstransformatorer til å måle høyere frekvenser enn 50 Hz (overharmoniske, koblingstransienter etc.) med mindre du har nøye dokumentasjon på frekvensresponsen i disse, slik at du kan korrigere måleverdiene. Vær påpasselig også ved bruk av induktive måletransformatorer Kan ved enkelte frekvenser gi betydelig demping av målesignalet Kan ved enkelte frekvenser også gi betydelig forsterkning av målesignalet 8
Transformer ratio in pu rel. 50Hz ratio 14 12 10 8 6 4 2 Phase R FEDA Phase S FEDA Phase T FEDA Phase R TONDSTAD Phase S TONDSTAD Phase T TONDSTAD 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Harmonic order 9
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 0 1 3 5 7 9 11 13 15 Harmonic order 10
5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 300 kv 300 kv 132 kv 132 kv 132 kv 132 kv 132 kv 132 kv 66 kv 66 kv 66 kv 22 kv 22 kv 22 kv 11 kv 11 kv 11 kv 6 kv 6 kv 6 kv 11 3500 3450 3400 3350 3300 3250 3200 3150 3100 3050 3000 2950 2900 2850 2800 2750 2700 2650 2600 2550 2500 2450 2400 2350 2300 2250 2200 2150 2100 2050 2000 1950 1900 1850 1800 1750 1700 1650 1600 1550 1500 1450 1400 1350 1300 1250 1200 1150 1100 1050 1000 950 900 850 800 750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 Frekvens Relativ omsetning
Temperaturavhengighet Norge er et KALDT land Instrumenter som skal stå i nettstasjoner, på kunders inntak osv., må tåle lave temperaturer Men sommeren kan også være varm Sjekk målenøyaktigheten ved lave og høye temperaturer Enkelte instrumenter har ikke oppgitt målenøyaktighet lavere enn til 0 grader. andre helt ned til -20, noen opp til +40 og andre opp til +50 12
Samplingshastighet Samplingshastigheten er viktig for enkelte typer forstyrrelser i spenningen. Overharmoniske spenninger Koblingstransienter Høyfrekvente transienter Eks. Typisk minimum 128 samplinger pr. periode (6,4 khz) eller mer for måling av harmoniske, mens en brøkdel av dette er nok for nøyaktig måling av rms-verdien av spenningen. For å måle høyfrekvente transienter, vil man gjerne ha sampling på flere MHz. 13
Antialiasing filter Meget fornuftig i instrumenter som ikke skal kunne måle forstyrrelsen med så høye frekvenser. Risiko for til dels store målefeil av overharmoniske uten AAF. Vanskelig med AAF i instrumenter som skal kunne måle signaler med høye frekvenser. Mulighet for å slå AAF av Separate innganger for ulike måleparametere 14
Test av flimmermåling/flickermeter Planlagte forsøk med 1. Konstante IEC standardiserte flimmerverdier 2. Varierende flimmerverdier (avanserte variasjoner i både frekvens og amplitude) Feil i Heafely disturbance generator medførte at vi ikke klarte å holde helt stabile IEC-verdier. Del 1 av testen kunne derfor ikke gjennomføres, kun delvis test 2 Testen viste dessverre STORE forskjeller i resultater mellom måleinstrumentene Dette BØR følges opp med nye tester med en flimmergenerator uten feil 15