По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.317.7

Анализ требований стандарта IEEE С37.118.1

Покидышев А.Н. руководитель группы разработчиков электроизмерительных приборов, ООО «ПАРМА», г. Санкт-Петербург

Во всем мире продолжается отработка требований к устройствам синхронных векторных измерений (УСВИ). В марте 2014 года вышла очередная версия стандарта СЗ7.118.1 в виде поправок [I]. В этой статье обсуждаются новые метрологические требования к устройствам синхронных векторных измерений. Требования к УСВИ в стандарте сформулированы в виде серии тестов с различными типами «полезных» сигналов (стационарных и нестационарных), помех и их величин, а также допустимых для этого теста погрешностей. В данной статье они анализируются по порядку их следования в стандарте. При изложении материала предпочтение отдано наглядности: соотношения между погрешностями и самими измеряемыми величинами иллюстрируются.

Литература:

1. IEEE Std С37.118.1а-2014. Amendment to IEEE Std С37.118.1-2011.

2. Жуков В.П. Плотность вероятности производной фазы суммы синусоидального сигнала и гауссова шума // Радиотехника и электроника. — 1962. — №7. — С. 1244–1246.

В новом стандарте более чем на порядок снижено требование к максимальной погрешности частоты для класса Р (с 0,01 до 0,4 Гц/с) и на порядок - для класса М (с 0,01 до 0,1 Гц/с), для теста с «чистым синусоидальным сигналом». В данном тесте основным фактором, ограничивающим точность измерения, является внутренний шум прибора. Ниже рассмотрен пример — влияние шума на измерения частоты и скорости изменения частоты.

Внутренний шум измерительного прибора, показанный на рис. 1, не приводит к превышению границы погрешности измерений фазора (рис. 2), влечет превышение границ погрешности частоты (рис. 3) и существенное превышение границ погрешности скорости изменения частоты (рис. 4).

Таким образом, измерения мгновенной частоты и мгновенной скорости изменения частоты очень чувствительны к воздействию шума на сигнал.

Для получения фазоров, следующих с темпом передачи Fs = 50 Гц, измерительный прибор тем или иным способом обеспечивает частотную избирательность (рис. 5).

Тогда шум (рис. 1) уменьшается по интенсивности и становится узкополосным процессом (рис. 6). Влияние этого узкополосного шума и приводит к погрешностям (рис. 2–4).

В стандарте (во всех версиях) ограничиваются максимальные ошибки измеряемых величин, но нигде не указана величина интервала времени наблюдения (времени проведения теста) или число тестов (где что применимо). В условиях воздействия шума и помех эти экстремальные статистические величины малоинформативны. Неопределенность измерений необходимо характеризовать точнее, тем более что мгновенная частота и мгновенная скорость изменения частоты узкополосных гауссовских процессов являются негауссовскими [2], и привычные представления о характере неопределенности, например — известная связь между среднеквадратическим значением и максимальным уклонением (так называемый «закон трех сигм»), здесь неприменимы.

Для УСВИ класса М в современной версии стандарта сняты ограничения на максимальную ошибку по скорости изменения частоты в тестах с помехами: в виде гармоник и в виде внеполосной помехи. Другими словами, измерения прибора по классу М становятся беззащитными перед этими перманентными возмущениями в сети. Влияние гармонического засорения на погрешность измерения рассмотрено на следующем примере.

Для Цитирования:
Покидышев А.Н., Анализ требований стандарта IEEE С37.118.1. Оперативное управление в электроэнергетике: подготовка персонала и поддержание его квалификации. 2016;1.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: