Калибратор показателей качества электроэнергии

• Автор: Коровина, Ольга Алексеевна
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 222 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОРНАЯ ЧАСТЬ

1.1. Показатели качества электроэнергии воспроизводимого

СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1.2. Методы воспроизведения ПКЭ

1.3. Перспективные структуры калибратора ПКЭ

1.4. Выводы. Постановка задач

2. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАЛИБРАТОРА ПКЭ

2.1. Требования к параметрам воспроизводимого напряжения

2.2. Анализ метрологических характеристик промышленно ВЫПУСКАЕМЫХ КАЛИБРАТОРОВ ПКЭ

2.3. Выводы
3. ПРЯМОЙ ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗ СИГНАЛА КАК ОСНОВА ПОСТРОЕНИЯ КАЛИБРАТОРА ПКЭ
3.1. Структуры ООЭ-синтезатора
3.2. Методическая погрешность
3.3. Требования к фильтру нижних частот
3.4. Способы регулирования частоты сигнала
3.4.1. Регулирование частоты сигнала изменением кода частоты аккумулятора фазы
3.4.2. Регулирование частоты сигнала изменением числа отсчётов в ЗУ
3.4.3. Регулирование частоты сигнала делением опорной частоты ЦАП на варьируемый коэффициент
3.4.4. Регулирование частоты сигнала изменением опорной частоты фазовой автоподстройкой
3.4.5. Регулирование частоты сигнала изменением частоты опорного ЭОЗ-генератора
3.5. Способы воспроизведения фликера и интергармоник
3.6. Выводы
4. НЕИДЕАЛЬНОСТЬ ЦАП КАК ИСТОЧНИК ИСКАЖЕНИЯ СПЕКТРА..
4.1. Искажения спектра сигнала из-за конечной разрядности ЦАП..
4.2. Искажения спектра сигнала из-за нелинейности функции
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЦАП
4.3. Искажение спектра сигнала из-за ложных выбросов и импульсов
СКВОЗНОГО ЦИФРОВОГО ПРОНИКНОВЕНИЯ ЦАП
4.4. Анализ быстродействия ЦАП
4.5. Оценка суммарных искажений спектра из-за неидеальности цифроаналогового преобразователя
4.6. Выводы

5. УСИЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
5.1. Требования к основным метрологическим характеристикам
УСИЛИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ
5.2. Построение усилителя напряжения
5.3. Выводы
6. КОРРЕКЦИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ КАЛИБРАТОРА ПКЭ
6.1. Коррекция систематических погрешностей, найденных РАСЧЁТНЫМ ПУТЁМ
6.2. Проведение коррекции погрешностей, найденных
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ПУТЕМ
6.3. Моделирование погрешностей преобразования цифрового сигнала в напряжение
6.4. Моделирование коррекции систематических погрешностей КАЛИБРАТОРА ПКЭ, НАЙДЕННЫХ РАСЧЁТНЫМ ПУТЁМ
6.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Согласно постановлению Правительства РФ №1013 от 13.08.1997 г. электроэнергия является товаром, который характеризуется качеством. Поскольку электроэнергия - это товар, то её качество - это вопрос экономический. Показатели качества электроэнергии (ПКЭ) и точность их измерения установлены ГОСТ 13109-97 [1] и международным стандартом МЭК 61000-04-30. При измерении ПКЭ применяются специализированные средства измерений (СИ). Для поверки СИ ПКЭ необходим специализированный калибратор. Выпускаемые промышленностью калибраторы предназначены для воспроизведения широкого ряда ПКЭ, включающего в себя параметры фазных напряжений сети, токов и мощности. Однако с точки зрения потребителя электроэнергии, наибольший интерес представляет качество именно напряжения. Из-за своей многофункциональности существующие калибраторы дорогие, их цена составляет от 7000 $ (калибратор «ЭНЕРГОФОРМА 3.3») до 64000 $ (одноканальный калибратор «FLUKE 6100А», для получения трёхфазной системы необходимо три блока) и имеют внушительные массу (от 10 кг до 30 кг) и габариты. В настоящее время на поверочные средства СИ ПКЭ стандартов нет. Поэтому требования к их метрологическим характеристикам (MX) следует формировать исходя из стандартизованной точности измерения ПКЭ и общих требований к точности поверочных средств. Все ПКЭ, определённые стандартами, зависят либо от действующих значений гармоник сигнала, либо от его частоты, либо от начальной фазы и действующего значения первой гармоники сигнала. Поэтому задача точного воспроизведения ПКЭ сводится к задаче точного воспроизведения отмеченных параметров сетевого напряжения. У калибраторов ПКЭ, выпускаемых промышленно, MX не являются удовлетворительными в полном объёме. Например, на калибраторы «ЭНЕРГО-ФОРМА 3.3» и «FLUKE 6100А» не нормируются диапазон и точность воспроизведения коэффициентов несимметрии напряжений, а калибраторы «ПАРМА ГС8.031» и «РЕСУРС-К2» имеют неудовлетворительную точность воспроизведения этих ПКЭ.

Парма ГС8.031 и Ресурс К
Энергоформа 3.
Клавиа-

Процессор
Калибратор

Рис. 1.4. Структурные схемы калибраторов «ПАРМА ГС8.031»,
«ЭНЕРГОФОРМА 3.3» и «Ресурс-К2»
В технической литературе по калибратору «FLUKE 6100А» нет структурной схемы, но есть упоминание о том, что при его построении применён метод DDS [5].
Все рассмотренные калибраторы ПКЭ представляют собой либо полностью автономные устройства («ЭНЕРГОФОРМА 3.3», «FLUKE 6100А»), либо модули, подключаемые к компьютеру («ПАРМА ГС8.031», «Ресурс-К2»). В настоящее время построение калибратора ПКЭ в виде модуля, подключаемого к персональному компьютеру, представляется наиболее целесообразным, поскольку это обеспечивает пользователю удобный интерфейс.
Опираясь на вышесказанное, можно заключить, что рассмотренные калибраторы ПКЭ построены на основе DDS-метода. И это целесообразно, поскольку сигнал, имитирующий сетевое напряжение, имеет довольно сложную форму (он состоит из 40 гармоник различной амплитуды) и необходимо варьировать довольно большое количество его параметров (ПКЭ). Осуществить всё это при помощи частотного подхода представляется весьма проблематичным и громоздким. Кроме того, при использовании DDS-метода для построения ка-