1. No category

HRVATSKI OGRANAK ME UNARODNE
ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE – HO CIRED
1. savjetovanje
Šibenik, 18. - 21. svibnja 2008.
SO2 – 09
Ivo Novakovi , dipl.ing.
TECTRA d.o.o.
novakovic@tectra.hr
ŠTO JE TO KLASA „A“?
SAŽETAK
Što je to Klasa „A“? Da li je to instrument? Da li je to to nost mjerenja? Da li je to mjerna metoda?
Ili možda od svega po malo?
Klasa „A“ je skup definiranih mjernih metoda, ijom primjenom za odre eni mjerni parametar,
kažemo da taj instrument mjeri taj parametar sukladno Klasi „A“.
Za svaki mjereni ili izra unati parametar, norma IEC 61000-4-30 definira metode mjerenja i
obrade rezultata. A sve sa ciljem da se sa instrumentima raznih proizvo
a dobiju pouzdani, ponovljivi i
usporedivi rezultati. Svakako da se kod izrade norme vodilo ra una da ne mogu svi instrumenti biti
jednako izvrsni, jer je to vezano sa cijenom koštanja. S druge strane, postoji ve puno instrumenata na
tržištu koji ne udovoljavaju ovim kriterijima. Što sa njima, da li ih proglasiti nevaže ima?
Klju ne rije i: Klasa A, mjerna nesigurnost, validacija, certifikat, agregacija, steady-state
WHAT IS THE CLASS „A“?
SUMMARY
What is the Class „A“? Is it an instrument? Measuring uncertainty? Measuring method? Or maybe
part of all of this?
Class „A“ is the group of defined measuring methods. Applying those measuring methods by
measuring one parameter, we can say that instrument is measuring that parameter according to Class „A“
methods.
Standard IEC 61000-4-30 defines the methods for measurement and interpretation of results for
each measured and calculated parameter. All of this to meet the target, with instruments from different
manufactures to reach reliable, repeateable and comparable results. Making this standard, it has been
acknowledged that not all instruments can be with the best performances. On the another side, there are
already many instruments on the market which do not meet new requirements. Shall we declare them
obsolete?
Key words:
Class A, measuring uncertainty, validation, certificate, aggregation, steady-state
1
1.
UVOD
Norma na koju se referira ovaj referat je IEC 61000-4-30, i nosi originalni naslov:
“Testing and measurement techniques –Power quality measurement methods”
Prevedeno na hrvatski: “Ispitne i mjerne tehnike-mjerne metode za kvalitetu elektri ne energije”.
Norma se odnosi samo na mjerne metode parametara elektri ne energije, a ne odnosi se na
ure aje. Eksperti okupljeni u radnoj grupi TC77A / WG9 odlu ili su da se mjerne metode klasificiraju, da
bi se dopustilo postoje im instrumentima da ostanu na tržištu, ali za primjene koje nisu zahtjevne. Sve o
klasifikaciji u slijede im poglavljima.
2.
KLASE MJERNIH METODA
Za svaki parametar koji se mjeri, norma definira tri klase A, S i B. Zahtjevi za svaku klasu
uklju uju mjerne metode i svojstva. Odlu eno je da se odabere slijede a klasifikacija:
Klasa A “A” (“Advanced”)
Klasa S “S” (“Surveys”)
Klasa B “B” (“Basic”)
3.
DEFINICIJA KLASA
Klasa A
Namijenjena je mjerenjima, kao što su ona kod ugovornih potroša a gdje treba rješavati sporove
ili odre ivati sukladnost sa normom. Druga primjena je kod snimanja ili stalnog monitoringa, gdje se mora
provjeravati sukladnost prema važe im normama.
Ako se mjeri jedan parametar sa dva razli ita instrumenta koji su sukladni Klasi A za taj
parametar, kada mjere isti signal, moraju pokazati isti rezultat unutar definirane mjerne nesigurnosti za taj
parametar.
Klasa S
Ova klasa je namjenjena za statisti ke primjene kao što su mjerenja radi procjene nivoa kvalitete
el. energije. Kod takovih primjena se nekada ne zahtjeva mjerenje svih parametara. Mjerni intervali su isti
kao kod Klase A, ali su zahtjevi na procesiranje i mjerne nesigurnosti niži.
Klasa B
Ova klasa je uvedena da bi se dopustilo mnogim postoje im instrumentima da ostanu na tržištu,
ali za primjene koje nisu zahtjevne.
Klasa B biti e potpuno uklonjena iz slijede e verzije ove norme, tako da se ne preporu a njeno
korištenje za oblikovanje novih ure aja.
4.
VAŽNA PRAVILA KOD PRIMJENE KLASIFIKACIJE
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
2
Za svaku klasu definiran je opseg utjecajnih veli ina, a koji je dan u posebnoj tablici.
Korisnik može odabrati Klasu koja mu odgovara, ovisno i primjeni instrumenta
Proizvo
može odrediti utjecajne veli ine koje nisu navedene u specifikacijama, a koje
mogu pogoršati karakteristike ure aja.
Isti ure aj može mjeriti samo neke ili sve od definiranih mjernih parametara u ovoj normi.
Preporu a se korištenje iste Klase za sve mjerene parametre
Proizvo
treba specificirati koje parametre ure aj mjeri, i koja klasa je primjenjena na koji
parametar
Proizvo
mora specificirati deklarirani ulazni napon Udin za koji vrijedi navedena Klasa
Proizvo
mora specificirati sve potrebne zahtjeve i pribor da bi ure aj bio u specificiranoj
klasi. Ovi se odnosi na: vrstu sinkronizacije, mjerne senzore i njihove karakteristike, period
kalibracije ure aja, temperaturno podru je i.t.d.
5.
KONCEPT DEFINIRANJA MJERENJA
Koncept se uvijek sastoji od slijede ih postavki:
Mjerna metoda
Mjerna nesigurnost i mjerni opseg
Obrada mjernih podataka
Agregacija mjerenja
6.
SPECIFIKACIJE KLASE „A“ ZA MJERENJE NAPONA
6.1.
Mjerna metoda
Mjerenje mora biti Vrms vrijednost napona u 200ms. Svaki slijede i 200ms interval mora slijediti
bez prekida i preklapanja.
6.2.
Mjerna nesigurnaost i mjerni opseg
±0,1% Udin, u podru ju 10 % ~ 150 % Udin. (Udin je deklarirani ulazni napon)
6.3.
Obrada mjernih podataka
Nije definirana.
6.4.
Agregacija mjerenja:
a)
a)
b)
c)
7.
Osnovni interval mjerenja: 200ms.
Nakon osnovnog intervala, agregacija se nastavlja u slijede im intervalima:
I agregacija: 3 sekunde
Podatak za 3sek interval dobije se tako da se uklju e svih 15 (petnest) osnovnih intervala
200ms
II agregacija: 10-minute
Podatak za 10min interval dobije se tako da se uklju e svi osnovni intervali 200ms
III agregacija 2-sata
Podatak za 2 sata interval dobije se tako da se uklju e svih dvanest 10-min intervala osnovni
intervali 200ms
SPECIFIKACIJE KLASE „A“ ZA SVE PARAMETRE
Tablica I prikazuje specifikacije svih parametara za Klase „A“ i „S“. Specifikacije se odnose na
mjernu metodu, mjernu nesigurnost, mjerni opseg, opseg utjecajnih veli ina i metodu agregacije.
3
Tablica I.: Kompletne specifikacije za Klase „A“ i „S“
Parametar
Mjerni opseg
Opseg utjecajnih
veli ina
42,5~57,5 Hz,
51~69 Hz
42,5~57.5 Hz,
51~ 69 Hz
10%~150% Udin
20%~120% Udin
0,2~10,0 Pst
0,4~4,0 Pst
42,5~57,5 Hz,
51~69 Hz
42,5~57,5 Hz,
51~69 Hz
10%~200% Udin
10%~150% Udin
0~20 Pst
0~10 Pst
Iz ove norme
Iz ove norme
IEC 61000-4-15
IEC 61000-4-15
N/A
N/A
N/R
N/A
N/A
N/R
N/A
N/A
N/R
N/A
N/A
N/R
0,5~5% u2
0,5~5% u0
0~5% u2
0~5% u0
Iz ove norme
IEC61000-4-7 Klasa
I
200% prema IEC
61000-4-7 Klasa II
IEC61000-4-7 Klasa
I
1~5% u2
1~5% u0 ako je
uklju eno
10% ~ 200% Klasa3
IEC 61000-2-4
10% ~ 100% Klasa3
IEC 61000-2-4
10% ~ 200% Klasa3
IEC 61000-2-4
0~5% u2
0~5% u0 ako je
uklju eno
200% Klasa3 IEC
61000-2-4
200% Klasa3 IEC
61000-2-4
200% Klasa3 IEC
61000-2-4
200% Klasa3 IEC
61000-2-4
Klasa
Mjerna ametoda
Mjerna nesigurnost
A
Iz ove norme
±10 mHz
S
Iz ove norme
±50 mHz
A
S
A
S
Iz ove norme
Iz ove norme
IEC61000-4-15
IEC61000-4-15
A
Urms(1/2)
S
Iz ove norme
A
Urms(1/2)
S
Iz ove norme
±0,1% Udin
±0,5% of Udin
IEC61000-4-15
Iz ove norme
Amplituda
±0,2%Udin
Trajanje +/- 1
perioda
Amplituda ±1% Udin
Trajanje +/- 1
perioda ili+/-2
periode
Trajanje +/- 1
perioda
Trajanje +/- 1
perioda ili+/-2
periode
Frekvencija
Veli ina
napona
Flicker
Naponski
propadi i
poskoci
Naponski
prekidi
A
Nesimetrija
S
Naponski
harmonici
Naponski
me uharmoni
ci
Signalni
naponi
Poz/neg
naponski
otkloni
Tranzijentni
naponi
IEC61180
Brzi
tranzijenti
IEC61000-4-4
Simetri ne
komponente:
U2 i U0
Simetri ne
komponente:
U2, i opcijski U0
0,3 %
N/R
N/R
Iz ove norme
A
Iz ove norme
S
Iz ove norme
A
Iz ove norme
S
SBM
SBM
SBM
A
Iz ove norme
Iz ove norme
0% ~ 15% Udin
0% ~ 15% Udin
N/R
S
SBM
SBM
SBM
0% ~ 15% Udin
N/R
A
Iz ove norme
Iz ove norme
Iz ove norme
N/A
Iz ove norme
S
N/R
N/R
N/R
N/A
N/R
Iz ove norme
Iz ove norme
Iz ove norme
Iz ove norme
A
N/R
N/R
N/R
6 kV pk
N/A
S
N/R
N/R
N/R
N/R
N/A
A
N/R
N/R
N/R
4 kV pk
N/A
S
N/R
N/R
N/R
N/R
N/A
SBM=Specificirano od proizvo
8.
0,15%
Metoda agregacije
a, N/R=nema zahtjeva, N/A=nije primjenjivo
TESTIRANJE RADI VERIFICIRANJA SVOJSTAVA
Parametri kvalitete el. energije u ovoj normi mogu se staviti u dvije kategorije: oni koji su prisutni
stalno (non triggered) i oni koji se registriraju tek kada su ispunjeni neki uvjeti-pragovi (triggered). U ove
prve spadaju veli ina napona, frekvencija, harmonici, flickeri.
Tzv. steady-state testovi dovoljni su za verificiranje mjerne nesigurnosti, djelovanja i odziva na
utjecajne veli ine stalno prisutnih parametara. Ali, ovi testovi ne mogu verificirati da su svi zahtjevi
ispravno primjenjeni.
8.1.
Verificiranje svojstava stalno prisutnih parametara (steady-state testovi)
Ovi testovi potvr uju da su stalno prisutni signali mjereni unutar specificiranih mjernih
nesigurnosti, uz prisutne utjecajne veli ine. To je potrebno, ali ne i dovoljno da bi se potvrdilo da ure aj
udovoljava svih zahtjevima klasifikacije. Da bi se to moglo potvrditi, potrebna su dodatna testiranja ili
validacije.
4
Za potvrdu da su steady-state djelovanja ure aja ispravna, moraju se sprovesti ispitivanja mjerne
nesigurnosti. Mjerna nesigurnost ure aja testira se za svaku veli inu koju ure aj mjeri, kako slijedi:
a) odrediti mjernu veli inu (npr, r.m.s. napon)
b) Održavaju i sve druge utjecajne veli ine na ispitnoj razini 1, provjeriti nesigurnost mjerne
veli ine tako što e se postaviti na 5 jednako razmaknutih to aka unutar mjernog opsega (za
napon, 10 % Udin, 45 % Udin, 80 % Udin, 115% Udin, 150 % Udin )
c) Održavaju i sve druge veli ine na ispitnoj razini 2, ponoviti test
d) Održavaju i i sve druge veli ine na ispitnoj razini 3, ponoviti test
Ovi testovi uobi ajeno se zahtjevaju kao tipski testovi, a ne kao rutinski testovi. Testiranja steadystate djelovanja ure aja mogu se obaviti u akreditiranom laboratoriju, ovlaštenom za provjeru mjernih
nesigurnosti veli ina koje se mjere.
8.2.
Verificiranje svojstava obje vrste parametara (testovi sa promjenjivim valnim oblicima)
Za obje kategorije parametara primjena postupaka može se verificirati samo promjenjivim valnim
oblicima. Primjer: da bi verificirali da je mjerenje naponskog propada kod jednog ure aja u skladu sa
propisanim za Klasu „A“, moramo koristiti:
a) Promjenjivi valni oblik 1, da bi dokazali da da je naponski propad mjeren koriste i TRMS.
b) Promjenjivi valni oblik 2, da bi dokazali da je TRMS vrijednost ra unana svaku periodu.
c) Pomjenjivi valni oblik 3, da bi dokazali da je TRMS osvježavana svake poluperiode.
d) Pomjenjivi valni oblik 4, moramo koristiti da bi dokazali da je da poluperioda neovisno
sinkronizirana za svaku fazu.
e) Promjenjivi valni oblik 5, da bi dokazali da je dubina i trajanja naponskog propada na više
faza ispravno registrirano.
8.3.
Testiranje ili validacija, kako testirati, gdje testirati?
Kompletna verifikacija svih parametara zahtjeva testiranje sa vrlo mnogo promjenjivih valnih
oblika. Postoji i drugi na in, koji je doduše teže primjeniti jer zahtjeva ulaženje u strukturu ure aja, a to je
validacija programa koji upravlja ure ajem.
Ova norma ne daje kompletnu listu svih testova za verificiranje svih mjernih metoda. Takovu listu
biti e mogu e prona i u normi za proizvode, ali one za sada ne postoje. Zbog toga se kod verificiranja
Klase „A“ od strane neovisne institucije dopušta da listu testova definira ta institucija, ali je mora priložiti,
zajedno sa rezultatima testova, kod izdavanja reporta / certifikata.
Za neke parametre (ve inom za Klasu „B“), u normi umjesto zahtjeva piše: „Biti e specificirano
od strane proizvo
a“. Kako ovo provjeriti? Tako da se provjeri da li je djelovanje u skladu sa
objavljenim specifikacijama ure aja.
Ovi testovi su uobi ajeno zahtjevani kao tipski testovi, a ne kao rutinski testovi. Testovi uklju uju
provjeru mjernih nesigurnosti veli ina koje se mjere, ali i provjeru mjernih metoda.
Testiranja sa promjenjivim valnim oblicima ili validacijom nisu definirana kod akreditiranih
laboratorija i traže posebno opremljene ustanove, specijalne testne konfiguracije i vrhunske stru njake
koji poznaju ovu normu. Kako su kompletni rezultati testiranja složeni i teško usporedivi, to je prvenstveno
na kupcima i tržištu da ocjene kredibilitet ustanove koja izdaje takove certifikate.
9.
VERIFICIRANJE IZJAVA O KLASAMA URE AJA
Kada dobijemo ponudu od nekog proizvo
a za ure aj Klase „A“, prvo što se moramo zapitati tko je
taj prozvo
, da li je ve renomiran u podru ju ure aja za mjerenje kvalitete el. energije. Ovo navodim stoga,
što naj eš e nedovoljno poznati proizvo
i bez problema lažno deklariraju svoj proizvod u odre enoj klasi,
ra unaju i da to nitko ne može provjeriti. Ali nije baš tako. Prvo što morate u initi jest zatražiti dokumentaciju i
pogledati što piše vezano za klasificiranje. Izjava proizvo
a da instrument udovoljava Klasi A nije dovoljna.
Proizvo
mora minimalno deklarirarti slijede e:
1.
Mjerni opseg Udin i podru je frekvencija u kojemu vrijedi
2.
Pribor i opcije koje su potrebne da bi ure aj bio te Klase A
3.
Popis svih mjernih parametara iz ove norme koje ure aj mjeri
4.
Klasa mjerne metode za svaki mjereni parametar
5
10.
KAKO U PRAKSI PROIZVO
I DEKLARIRAJU KLASU „A“ I KLASU „B“
Primjer A: Što je nesimetrija u Klasi B?
Primjer B: Što je to Flicker u Klasi B? Harmonici bez klase?
Primjer C: Ure aji Klase B za harmonike i flickere?
Primjer D: Klasa B dovoljna za mjerenje sukladno EN 50160??
6
11.
PRIMJER TEST REPORT IEC 61000-4-30
Autor daje primjer dijela jednog profesionalnog Izvještaja o testranju sukladno Klasi „A“:
7
12.
ZAKLJU AK
U praksi se pojam Klase „A“ esto nedovoljno poznaje, krivo interpretira ili tendeciozno
zloupotrebljava. Još eš e se krivo definira kao „Ure aj Klase „A“, što je apsolutno krivo. Na sve ovo se
dodaju i pitanja: koje parametre treba mjeriti, kako sve definirano provjeriti, koja institucija je ovlaštena da
testira i certificira?
Stoji injenica da skup zahtjeva za mjerne metode Klase „A“ nije jednostavan za razumjevanje.
Isto tako je to no da se neki zahtjevi teško mogu provesti, a još teže ispitati. Ali iznad svega je to no da
ova norma po prvi put definira mjerne metode kao sastavni dio mjerenja, što omogu ava da ure aji raznih
tipova i raznih proizvo
a, kada mjere isti ulazni signal, za sve mjerene parametre pokazuju isti rezultat
unutar mjerne nesigurnosti. U tom smislu autor smatra da je definicija Klase A zapravo definicija
etalonskog (ili referentnog) instrumenta za mjerenje parametara kvalitete el. energije.
LITERATURA
[1]
IEC 61000-4-30 (FDIS-Ed2), Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-30: Testing and
measurement techniques –– Power quality measurement methods - Basic EMC publication
[2]
CIRED 19th International Conference, Vienna May 2007; Special Report-Session 2: POWER
QUALITY & EMC
[3]
IEC 61000 2-4, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 2-4: Environment – Compatibility levels
in industrial plants for low-frequency conducted disturbances – Basic EMC publication
[4]
IEC 61000 4-15, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4: Testing and measurement
techniques – Section 15: Flickermeter – Functional and design specifications
8