Βέλτιστες πρακτικές για τη βαθμονόμηση των εξόδων τάσης επί τόπου

Η επιτόπια βαθμονόμηση των εξόδων τάσης των μονωτήρων αισθητήρων είναι μία από τις πιο απαιτητικές από τεχνική άποψη δραστηριότητες συντήρησης στη διαχείριση περιουσιακών στοιχείων υποσταθμών - και μία από τις πιο συχνά εκτελούμενες εσφαλμένα. Ο συνδυασμός των αγωγών υψηλής τάσης υπό τάση, των αναλογικών σημάτων χαμηλής στάθμης, των υποχρεώσεων κλάσης ακρίβειας των προτύπων IEC και των συνεπειών ασφαλείας ενός λανθασμένου αποτελέσματος βαθμονόμησης δημιουργεί μια πειθαρχία όπου οι διαδικαστικές συντομεύσεις παράγουν αποτελέσματα που είναι χειρότερα από τη μη βαθμονόμηση. Ένας μονωτήρας αισθητήρα που έχει βαθμονομηθεί λανθασμένα δεν δίνει απλώς ανακριβείς ενδείξεις - δίνει ενδείξεις τις οποίες το προσωπικό και τα συστήματα προστασίας εμπιστεύονται, επειδή το αρχείο βαθμονόμησης λέει ότι πρέπει. Η διαφορά μεταξύ μιας βαθμονόμησης που βελτιώνει την αξιοπιστία του υποσταθμού και μιας βαθμονόμησης που εισάγει συστηματικό σφάλμα στις λειτουργίες προστασίας και μέτρησης είναι εξ ολοκλήρου συνάρτηση του κατά πόσον η διαδικασία εκτελέστηκε σωστά, με ανιχνεύσιμο εξοπλισμό αναφοράς, υπό ελεγχόμενες συνθήκες και τεκμηριωμένη σύμφωνα με τις απαιτήσεις των προτύπων IEC. Ο παρών οδηγός παρέχει το πλήρες πλαίσιο βέλτιστης πρακτικής για την επιτόπια βαθμονόμηση εξόδου τάσης των μονωτήρων αισθητήρων - από την επιλογή του εξοπλισμού αναφοράς μέσω της εκτέλεσης του πρωτοκόλλου ασφαλείας έως την τεκμηρίωση μετά τη βαθμονόμηση.

Πίνακας περιεχομένων

• Ποια πρότυπα IEC διέπουν τη βαθμονόμηση επί τόπου των εξόδων τάσης μονωτήρων αισθητήρων;
• Ποιος εξοπλισμός αναφοράς και ποιες περιβαλλοντικές συνθήκες απαιτούνται για έγκυρη επιτόπια βαθμονόμηση;
• Ποια είναι τα σημαντικότερα σφάλματα βαθμονόμησης που γίνονται σε συνθήκες πεδίου υποσταθμού;
• Ποιο είναι το πλήρες πρωτόκολλο επιτόπιας βαθμονόμησης για τις εξόδους τάσης μονωτήρων αισθητήρων;
• ΣΥΧΝΈΣ ΕΡΩΤΉΣΕΙΣ

Ποια πρότυπα IEC διέπουν τη βαθμονόμηση επί τόπου των εξόδων τάσης μονωτήρων αισθητήρων;

Η επιτόπια βαθμονόμηση των εξόδων τάσης του μονωτήρα του αισθητήρα δεν αποτελεί δραστηριότητα συντήρησης ελεύθερης μορφής. Διέπεται από μια ιεραρχία προτύπων IEC που καθορίζουν τις απαιτήσεις κατηγορίας ακρίβειας, τις υποχρεώσεις ιχνηλασιμότητας του εξοπλισμού αναφοράς, τους προϋπολογισμούς αβεβαιότητας μέτρησης και τις απαιτήσεις τεκμηρίωσης. Η κατανόηση των προτύπων που ισχύουν - και τι ακριβώς απαιτούν - αποτελεί προϋπόθεση για οποιαδήποτε διαδικασία βαθμονόμησης που παράγει νομικά και τεχνικά υπερασπίσιμα αποτελέσματα.

Σειρά IEC 61869 - Απαιτήσεις ακρίβειας μετασχηματιστών οργάνων

Η σειρά IEC 61869 είναι το βασικό πλαίσιο προτύπων για τη βαθμονόμηση της τάσης εξόδου του μονωτήρα αισθητήρα:

• iec 61869-1 - γενικές απαιτήσεις για μετασχηματιστές οργάνων¹; καθορίζει το σύστημα κατηγορίας ακρίβειας, τα όρια σφάλματος λόγου και μετατόπισης φάσης, καθώς και τις συνθήκες δοκιμής υπό τις οποίες πρέπει να επαληθεύεται η συμμόρφωση με την κατηγορία ακρίβειας
• iec 61869-11 - πρόσθετες απαιτήσεις για παθητικούς μετασχηματιστές τάσης χαμηλής ισχύος (LPVT)- άμεση εφαρμογή σε μονωτήρες αισθητήρων εξόδου χωρητικής βρύσης- διευκρινίζει ότι η επαλήθευση της κατηγορίας ακρίβειας πρέπει να πραγματοποιείται σε 80%, 100% και 120% της ονομαστικής τάσης για την επιβεβαίωση της γραμμικότητας σε όλο το εύρος λειτουργίας.
• IEC 61869-6 - πρόσθετες γενικές απαιτήσεις για μετασχηματιστές οργάνων χαμηλής ισχύος με ψηφιακές εξόδους- εφαρμόζεται σε μονωτήρες έξυπνων αισθητήρων με εξόδους τιμών δειγματοληψίας IEC 61850- απαιτεί η πλήρης αλυσίδα μέτρησης - από το ηλεκτρόδιο ανίχνευσης έως την ψηφιακή έξοδο - να επαληθεύεται ως σύστημα και όχι ως μεμονωμένα εξαρτήματα.

IEC 61010-1 - Απαιτήσεις ασφάλειας για εξοπλισμό μέτρησης

Το iec 61010-1 διέπει ασφάλεια του ηλεκτρολογικού εξοπλισμού που χρησιμοποιείται για μετρήσεις, έλεγχο και εργαστηριακή χρήση². Για την επιτόπια βαθμονόμηση των εξόδων τάσης μονωτήρα αισθητήρα, καθιερώνει:

• Κατηγορία μέτρησης (CAT) του εξοπλισμού αναφοράς - όλα τα όργανα που χρησιμοποιούνται για βαθμονόμηση σε περιβάλλοντα υποσταθμών πρέπει να είναι τουλάχιστον κατηγορίας CAT III για κυκλώματα έως 1.000 V- ο διαιρέτης τάσης αναφοράς ή ο βαθμονομημένος μετατροπέας που συνδέεται στην πλευρά υψηλής τάσης πρέπει να φέρει την κατάλληλη πιστοποίηση ασφαλείας υψηλής τάσης.
• Συντονισμός μόνωσης μεταξύ του κυκλώματος μέτρησης αναφοράς και των οργάνων βαθμονόμησης χαμηλής τάσης - αποφυγή μεταφοράς υψηλής τάσης στο προσωπικό μέσω της αλυσίδας εξοπλισμού βαθμονόμησης

IEC/IEC 17025 - Απαιτήσεις ιχνηλασιμότητας βαθμονόμησης

iso/iec 17025 (γενικές απαιτήσεις για την επάρκεια των εργαστηρίων δοκιμών και βαθμονόμησης³) καθιερώνει την αλυσίδα ιχνηλασιμότητας που καθιστά τα αποτελέσματα της επιτόπιας βαθμονόμησης νομικά και τεχνικά υπερασπίσιμα:

• Όλα τα πρότυπα αναφοράς που χρησιμοποιούνται στο χώρο πρέπει να διαθέτουν τρέχοντα πιστοποιητικά βαθμονόμησης που να μπορούν να ανιχνευθούν σε εθνικά πρότυπα μέτρησης (NMI - National Metrology Institute).
• Το πιστοποιητικό βαθμονόμησης πρέπει να τεκμηριώνει την αβεβαιότητα μέτρησης του προτύπου αναφοράς, εκφρασμένη ως διευρυμένη αβεβαιότητα σε επίπεδο εμπιστοσύνης 95% (k = 2)
• Τα αποτελέσματα της επιτόπιας βαθμονόμησης είναι έγκυρα μόνο εάν η αβεβαιότητα του προτύπου αναφοράς είναι τουλάχιστον 4 φορές μικρότερη από την ανοχή της κατηγορίας ακρίβειας που επαληθεύεται - ο λεγόμενος λόγος ακρίβειας δοκιμής 4:1 (TAR).

Σύνοψη ανοχής κατηγορίας ακρίβειας

IEC 61869 Κατηγορία ακρίβειας	Όριο σφάλματος αναλογίας	Όριο μετατόπισης φάσης	Απαιτούμενη αβεβαιότητα αναφοράς (4:1 TAR)
Τάξη 0.1	± 0,1%	± 5 λεπτά	≤ 0,025%
Κατηγορία 0.2S	± 0,2%	± 10 λεπτά	≤ 0,05%
Κατηγορία 0.5	± 0,5%	± 20 λεπτά	≤ 0,125%
Κατηγορία 1	± 1,0%	± 40 λεπτά	≤ 0,25%
Τάξη 3	± 3.0%	Δεν προσδιορίζεται	≤ 0,75%

Ποιος εξοπλισμός αναφοράς και ποιες περιβαλλοντικές συνθήκες απαιτούνται για έγκυρη επιτόπια βαθμονόμηση;

Επιλογή εξοπλισμού αναφοράς

Η αλυσίδα εξοπλισμού αναφοράς για τη βαθμονόμηση της τάσης εξόδου μονωτήρα αισθητήρα επί τόπου αποτελείται από τρία στοιχεία, το καθένα με συγκεκριμένες απαιτήσεις απόδοσης:

Διαιρέτης τάσης αναφοράς ή βαθμονομημένος χωρητικός διαιρέτης
Η μέτρηση αναφοράς του αγωγού υψηλής τάσης πρέπει να γίνεται με βαθμονομημένο διαιρέτη τάσης του οποίου το σφάλμα λόγου είναι γνωστό και ανιχνεύσιμο. Για βαθμονόμηση στον υποσταθμό:

• Χωρητικός διαιρέτης τάσης - προτιμάται για εφαρμογές μέσης και υψηλής τάσης- ακρίβεια λόγου ± 0,05% ή καλύτερη- ισχύον πιστοποιητικό βαθμονόμησης εντός 12 μηνών από την ημερομηνία χρήσης.
• Αντιστασιακός διαιρέτης τάσης - αποδεκτός για τάσεις έως 36 kV, ακρίβεια λόγου ± 0,02%, ευαίσθητος στις μεταβολές της θερμοκρασίας (προσδιορίστε συντελεστή θερμοκρασίας < 5 ppm/°C για την περιοχή περιβάλλοντος υποσταθμού).
• Ανιχνευτής υψηλής τάσης με σφιγκτήρα - αποδεκτός μόνο για την επαλήθευση των κλάσεων 1 και 3. Ανεπαρκής αβεβαιότητα αναφοράς για τις κλάσεις 0,5 και άνω.

Βολτόμετρο ακριβείας AC ή αναλυτής ισχύος
Η έξοδος χαμηλής τάσης τόσο του διαιρέτη αναφοράς όσο και του μονωτήρα αισθητήρα υπό βαθμονόμηση πρέπει να μετράται ταυτόχρονα με όργανο ακριβείας:

• Μέτρηση True RMS - υποχρεωτική,; τα όργανα που ανταποκρίνονται στο μέσο όρο εισάγουν συστηματικό σφάλμα σε μη ημιτονοειδείς κυματομορφές⁵ που υπάρχουν σε περιβάλλοντα υποσταθμών
• Ακρίβεια: ± 0,02% της ελάχιστης ανάγνωσης για βαθμονόμηση κλάσης 0,5. ± 0,005% για κλάση 0,2S.
• Αντίσταση εισόδου: > για να αποφευχθεί η φόρτιση του κυκλώματος εξόδου του μονωτήρα αισθητήρα
• Τρέχον πιστοποιητικό βαθμονόμησης: εντός 12 μηνών, ανιχνεύσιμο στο NMI

Δυνατότητα μέτρησης γωνίας φάσης
Το IEC 61869-11 απαιτεί επαλήθευση της μετατόπισης φάσης εκτός από το σφάλμα λόγου. Η επιτόπια μέτρηση της γωνίας φάσης απαιτεί:

• Ταυτόχρονη δειγματοληψία δύο καναλιών με αβεβαιότητα μέτρησης φάσης < 0,1°
• Ελάχιστος ρυθμός δειγματοληψίας: για να επιτευχθεί η απαιτούμενη ανάλυση φάσης στα 50/60 Hz
• Ακρίβεια βάσης χρόνου: < Ταλαντωτής με αναφορά σε κρύσταλλο ή GPS

Περιβαλλοντικές συνθήκες για έγκυρη βαθμονόμηση

Τα αποτελέσματα της επιτόπιας βαθμονόμησης ισχύουν μόνο εντός καθορισμένων περιβαλλοντικών ορίων. Οι μετρήσεις που λαμβάνονται εκτός αυτών των ορίων φέρουν μη διορθωμένα περιβαλλοντικά σφάλματα που ενδέχεται να υπερβαίνουν την ανοχή της κατηγορίας ακρίβειας που επαληθεύεται:

Περιβαλλοντική παράμετρος	Εύρος έγκυρης βαθμονόμησης	Απαιτούμενη διόρθωση Εκτός εύρους
Θερμοκρασία περιβάλλοντος	+15°C έως +35°C	Διόρθωση συντελεστή θερμοκρασίας σύμφωνα με τα στοιχεία του κατασκευαστή
Σχετική υγρασία	25% έως 75% RH	Διόρθωση υγρασίας ή αναβολή βαθμονόμησης
Σταθερότητα θερμοκρασίας	< 2°C διακύμανση κατά τη βαθμονόμηση	Αφήστε 30 λεπτά θερμικής σταθεροποίησης πριν από τη μέτρηση
Δονήσεις	Καμία αισθητή μηχανική δόνηση	Αναβολή εάν λειτουργεί παρακείμενος διακόπτης
Ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον	Δεν υπάρχουν ενεργές λειτουργίες μεταγωγής	Συντονισμός με τις λειτουργίες για την αναστολή της μεταγωγής κατά τη διάρκεια του παραθύρου βαθμονόμησης

Η θερμοκρασία είναι η πιο σημαντική περιβαλλοντική μεταβλητή για τη βαθμονόμηση της τάσης εξόδου του μονωτήρα του αισθητήρα. Η χωρητικότητα σύζευξης $C_1$ των μονωτήρων αισθητήρων με βάση το εποξειδικό υλικό έχει συντελεστή θερμοκρασίας περίπου +50 έως +100 ppm/°C⁴ - που σημαίνει ότι μια διαφορά θερμοκρασίας 10°C μεταξύ των συνθηκών βαθμονόμησης και αναφοράς εισάγει ένα συστηματικό σφάλμα λόγου 0,05% έως 0,1%, το οποίο είναι αόρατο στο αρχείο βαθμονόμησης, αλλά παρόν σε κάθε επόμενη μέτρηση.

Ποια είναι τα σημαντικότερα σφάλματα βαθμονόμησης που γίνονται σε συνθήκες πεδίου υποσταθμού;

Σφάλμα 1 - Χρήση μη διορθωμένου εξοπλισμού αναφοράς

Το πιο συνηθισμένο και επακόλουθο σφάλμα βαθμονόμησης σε συνθήκες πεδίου υποσταθμού είναι η χρήση εξοπλισμού αναφοράς του οποίου το πιστοποιητικό βαθμονόμησης έχει λήξει ή του οποίου δεν έχουν εφαρμοστεί οι περιβαλλοντικοί διορθωτικοί παράγοντες. Ένας διαιρέτης τάσης αναφοράς βαθμονομημένος στους +20°C που χρησιμοποιείται σε περιβάλλον υποσταθμού +35°C χωρίς διόρθωση θερμοκρασίας εισάγει ένα συστηματικό σφάλμα αναφοράς που διαδίδεται απευθείας στο αποτέλεσμα της βαθμονόμησης - παράγοντας μια “βαθμονομημένη” έξοδο μονωτήρα αισθητήρα που είναι μετατοπισμένη από την πραγματική τιμή κατά το μη διορθωμένο σφάλμα αναφοράς.

Συνέπεια: κάθε ρελέ προστασίας, μετρητής εσόδων και σύστημα παρακολούθησης κατάστασης που συνδέεται με τον μονωτήρα αισθητήρα κληρονομεί αυτή τη συστηματική μετατόπιση - και το αρχείο βαθμονόμησης παρέχει ψευδή διαβεβαίωση ότι η μέτρηση είναι ακριβής.

Σφάλμα 2 - Βαθμονόμηση ενός σημείου

Το IEC 61869-11 απαιτεί επαλήθευση της κατηγορίας ακρίβειας σε 80%, 100% και 120% της ονομαστικής τάσης για την επιβεβαίωση της γραμμικότητας. Οι βαθμονομήσεις πεδίου επαληθεύουν συνήθως μόνο στα 100% της ονομαστικής τάσης - το ευκολότερο σημείο λειτουργίας που μπορεί να επιτευχθεί κατά τη διάρκεια ενός παραθύρου συντήρησης υποσταθμού. Η βαθμονόμηση ενός σημείου στην ονομαστική τάση δεν ανιχνεύει:

• Μη γραμμική διηλεκτρική συμπεριφορά σε χαμηλή τάση - τα μολυσμένα από την υγρασία σώματα μονωτήρων αισθητήρων παρουσιάζουν συχνά αποδεκτή ακρίβεια στην ονομαστική τάση, αλλά σημαντική μη γραμμικότητα κάτω από 90% της ονομαστικής τάσης, όπου τα συστήματα προστασίας πρέπει να λειτουργούν σωστά κατά τη διάρκεια συμβάντων πτώσης της τάσης.
• Φαινόμενα κορεσμού σε υπέρταση - οι μονωτήρες αισθητήρων που πλησιάζουν στο τέλος της ζωής τους μπορεί να παρουσιάζουν αποδεκτή ακρίβεια στην ονομαστική τάση, αλλά να υπερβαίνουν τα όρια της κατηγορίας ακρίβειας στην ονομαστική τάση 120%, κάτι που συμβαίνει συνήθως κατά τη διάρκεια συμβάντων μεταγωγής του δικτύου.

Σφάλμα 3 - Φόρτωση της εξόδου μονωτήρα αισθητήρα κατά τη βαθμονόμηση

Οι χωρητικές έξοδοι του μονωτήρα αισθητήρα είναι πηγές υψηλής αντίστασης - η αντίσταση εξόδου καθορίζεται από τη χωρητικότητα σύζευξης. $C_1$ και τη συχνότητα του συστήματος:

$Z_{output} = \frac{1}{2\pi f C_1}$

Για έναν τυπικό μονωτήρα αισθητήρα με $C_1 = 100\ \text{pF}$ στα 50 Hz:

$Z_{output} = \frac{1}{2\pi \times 50 \times 100 \times 10^{-12}} \approx 32\ \text{M}\Omega$

Η σύνδεση ενός βολτομέτρου αναφοράς με αντίσταση εισόδου 1 ΜΩ σε αυτή την έξοδο φορτίζει το κύκλωμα και μειώνει τη μετρούμενη τάση κατά:

$\text{Σφάλμα φόρτωσης} = \frac{Z_{load}}{Z_{output} + Z_{load}} - 1 \approx -3.1$

Ένα σφάλμα φόρτισης 3,1% υπερβαίνει την ανοχή κάθε κατηγορίας ακρίβειας από την κατηγορία 0,1 έως την κατηγορία 1 - ωστόσο οι βαθμονομήσεις πεδίου χρησιμοποιούν συνήθως τυποποιημένα ψηφιακά πολύμετρα με αντίσταση εισόδου 1 MΩ έως 10 MΩ στις εξόδους μονωτήρων αισθητήρων χωρίς να αναγνωρίζουν αυτή την πηγή σφάλματος.

Σφάλμα 4 - Αγνόηση της επαλήθευσης μετατόπισης φάσης

Το σφάλμα λόγου και η μετατόπιση φάσης είναι ανεξάρτητες παράμετροι ακρίβειας σύμφωνα με το πρότυπο IEC 61869. Ένας μονωτήρας αισθητήρα μπορεί να περάσει την επαλήθευση του σφάλματος λόγου ενώ δεν τηρεί τα όρια μετατόπισης φάσης - μια κατάσταση που παράγει σωστή ένδειξη μεγέθους τάσης αλλά λανθασμένες μετρήσεις συντελεστή ισχύος και ενέργειας. Οι βαθμονομήσεις πεδίου που επαληθεύουν μόνο το σφάλμα λόγου είναι ελλιπείς σύμφωνα με το IEC 61869-11 και παράγουν αρχεία βαθμονόμησης που δεν επιβεβαιώνουν την πλήρη συμμόρφωση με την κατηγορία ακρίβειας.

Ποιο είναι το πλήρες πρωτόκολλο επιτόπιας βαθμονόμησης για τις εξόδους τάσης μονωτήρων αισθητήρων;

Βήμα 1 - Επισκόπηση της τεκμηρίωσης πριν από τη βαθμονόμηση
Ανακτήστε το αρχείο βαθμονόμησης του μονωτήρα του αισθητήρα κατά τη θέση σε λειτουργία, τα αποτελέσματα προηγούμενων βαθμονομήσεων επί τόπου και τυχόν δεδομένα παρακολούθησης της κατάστασης που δείχνουν τάσεις ολίσθησης της ακρίβειας. Υπολογίστε το ποσοστό ολίσθησης από τα προηγούμενα αποτελέσματα βαθμονόμησης για να προβλέψετε το αναμενόμενο τρέχον μέγεθος σφάλματος. Εάν το προβλεπόμενο σφάλμα υπερβαίνει το 80% της ανοχής της κατηγορίας ακρίβειας, προχωρήστε σε αξιολόγηση αντικατάστασης πριν προχωρήσετε στη βαθμονόμηση.

Βήμα 2 - Επαλήθευση εξοπλισμού αναφοράς
Επαληθεύστε τα τρέχοντα πιστοποιητικά βαθμονόμησης για όλο τον εξοπλισμό αναφοράς - διαιρέτης τάσης, βολτόμετρο ακριβείας και σύστημα μέτρησης γωνίας φάσης. Επιβεβαιώστε ότι κάθε πιστοποιητικό βρίσκεται εντός της περιόδου ισχύος του και ότι η αβεβαιότητα αναφοράς ικανοποιεί την απαίτηση 4:1 TAR για την κατηγορία ακρίβειας που επαληθεύεται. Μην προχωρήσετε εάν κάποιο πιστοποιητικό αναφοράς έχει λήξει ή εάν η απαίτηση TAR δεν ικανοποιείται.

Βήμα 3 - Απομόνωση ασφαλείας και LOTO
Καθορισμός του ορίου απομόνωσης ασφαλείας σύμφωνα με το σύστημα διαχείρισης ασφαλείας του εργοταξίου. Εφαρμόστε κλείδωμα/αποσύνδεση σύμφωνα με το πρότυπο IEC 61243-1 σε όλα τα κυκλώματα στα οποία θα υπάρχει πρόσβαση κατά τη διάρκεια της ρύθμισης της βαθμονόμησης. Επαληθεύστε μηδενική τάση σε όλους τους προσβάσιμους ακροδέκτες με βαθμονομημένο ανιχνευτή τάσης πριν από την πραγματοποίηση οποιασδήποτε σύνδεσης. Διατηρήστε το καθορισμένο όριο ασφαλείας καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας βαθμονόμησης - μην αφαιρείτε το LOTO για κανέναν λόγο μέχρι να ολοκληρωθεί η βαθμονόμηση και να αφαιρεθούν όλες οι συνδέσεις.

Βήμα 4 - Καταγραφή της περιβαλλοντικής κατάστασης
Μετρήστε και καταγράψτε τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, τη σχετική υγρασία και τη βαρομετρική πίεση στη θέση βαθμονόμησης. Επιβεβαιώστε ότι οι συνθήκες βρίσκονται εντός του έγκυρου εύρους βαθμονόμησης που ορίζεται στην ενότητα 2. Εάν η θερμοκρασία είναι εκτός των +15°C έως +35°C, εφαρμόστε τον συντελεστή διόρθωσης θερμοκρασίας του κατασκευαστή του μονωτήρα αισθητήρα σε όλες τις μετρήσεις ή αναβάλλετε τη βαθμονόμηση έως ότου οι συνθήκες είναι εντός του εύρους.

Βήμα 5 - Ρύθμιση κυκλώματος μέτρησης αναφοράς
Συνδέστε τον βαθμονομημένο διαιρέτη τάσης αναφοράς στον ίδιο αγωγό με τον μονωτήρα του αισθητήρα υπό βαθμονόμηση. Συνδέστε το βολτόμετρο ακριβείας στην έξοδο του διαιρέτη αναφοράς χρησιμοποιώντας θωρακισμένο καλώδιο με γείωση ενός σημείου στο άκρο του βολτομέτρου. Βεβαιωθείτε ότι η γείωση του διαιρέτη αναφοράς είναι ανεξάρτητη από τη γείωση του κυκλώματος σήματος του μονωτήρα αισθητήρα - οι κοινές συνδέσεις γείωσης εισάγουν σφάλματα βρόχου γείωσης που καταστρέφουν και τις δύο μετρήσεις ταυτόχρονα.

Βήμα 6 - Μέτρηση σφάλματος αναλογίας τριών σημείων
Με το σύστημα στην ονομαστική τάση (100%), καταγράψτε ταυτόχρονες ενδείξεις από την έξοδο του διαιρέτη αναφοράς και την έξοδο του μονωτήρα αισθητήρα. Υπολογίστε το σφάλμα αναλογίας:

$\varepsilon_{ratio} = \frac{U_{sensor} - U_{reference}}{U_{reference}} \times 100$

Συντονιστείτε με τις λειτουργίες του συστήματος για την επίτευξη 80% και 120% ονομαστικής τάσης για τα πρόσθετα σημεία μέτρησης που απαιτούνται από το IEC 61869-11. Καταγράψτε το σφάλμα αναλογίας και στα τρία επίπεδα τάσης. Εάν δεν μπορεί να επιτευχθεί λειτουργία 80% ή 120%, τεκμηριώστε τον περιορισμό στο αρχείο βαθμονόμησης και σημειώστε ότι δεν ολοκληρώθηκε η πλήρης επαλήθευση της γραμμικότητας κατά IEC 61869-11.

Βήμα 7 - Μέτρηση μετατόπισης φάσης
Συνδέστε το σύστημα μέτρησης φάσης διπλού καναλιού στην έξοδο του διαιρέτη αναφοράς (κανάλι 1) και στην έξοδο του μονωτήρα αισθητήρα (κανάλι 2). Καταγράψτε τη μετατόπιση φάσης σε ονομαστική τάση. Συγκρίνετε με το όριο μετατόπισης φάσης της κλάσης ακρίβειας IEC 61869. Καταγράψτε τη μετρούμενη τιμή σε λεπτά τόξου.

Βήμα 8 - Φόρτωση επαλήθευσης διόρθωσης σφαλμάτων
Επιβεβαιώστε ότι η αντίσταση εισόδου του βολτομέτρου μέτρησης είναι > 10 MΩ. Εάν η σύνθετη αντίσταση εισόδου είναι κάτω από 10 MΩ, εφαρμόστε τη διόρθωση φόρτισης:

$U_{διόρθωση} = U_{μέτρηση} \times \frac{Z_{output} + Z_{load}}{Z_{load}}$

Πού $Z_{output}$ υπολογίζεται από την καθορισμένη τιμή του μονωτήρα του αισθητήρα $C_1$ τιμή και συχνότητα του συστήματος. Καταγράψτε τη διόρθωση που εφαρμόστηκε και τη διορθωμένη τιμή μέτρησης.

Βήμα 9 - Ρύθμιση βαθμονόμησης (εάν απαιτείται)
Εάν το σφάλμα αναλογίας υπερβαίνει το 50% της ανοχής της κατηγορίας ακρίβειας, ρυθμίστε την έξοδο του μονωτήρα αισθητήρα χρησιμοποιώντας τη διαδικασία ρύθμισης βαθμονόμησης του κατασκευαστή - συνήθως ένας πυκνωτής trimmer ή ρύθμιση κέρδους λογισμικού στους μονωτήρες έξυπνων αισθητήρων. Πραγματοποιήστε εκ νέου μέτρηση μετά την προσαρμογή για να επιβεβαιώσετε ότι το διορθωμένο σφάλμα αναλογίας είναι εντός 25% της ανοχής της κατηγορίας ακρίβειας, παρέχοντας περιθώριο για μελλοντική ολίσθηση.

Βήμα 10 - Τεκμηρίωση μετά τη βαθμονόμηση
Συμπληρώστε το αρχείο βαθμονόμησης με όλα τα απαιτούμενα πεδία σύμφωνα με το ISO/IEC 17025:

• Αναγνώριση και εντοπισμός περιουσιακών στοιχείων αισθητήρων μονωτήρων
• Αναγνωριστικά εξοπλισμού αναφοράς και αριθμοί πιστοποιητικών
• Περιβαλλοντικές συνθήκες κατά τη βαθμονόμηση
• Μετρούμενο σφάλμα αναλογίας και μετατόπιση φάσης σε όλα τα σημεία δοκιμής
• Εφαρμοσμένες διορθώσεις και διορθωμένες τιμές
• Προσδιορισμός επιτυχίας/αποτυχίας έναντι της κατηγορίας ακρίβειας IEC 61869
• Ταυτότητα και υπογραφή τεχνικού βαθμονόμησης
• Επόμενη ημερομηνία λήξης της βαθμονόμησης με βάση τον παρατηρούμενο ρυθμό ολίσθησης

Αρχειοθετήστε το ολοκληρωμένο αρχείο βαθμονόμησης στο σύστημα διαχείρισης περιουσιακών στοιχείων του υποσταθμού και επικαιροποιήστε το πρόγραμμα συντήρησης του μονωτήρα του αισθητήρα. Εάν η βαθμονόμηση αποκάλυψε επιτάχυνση του ρυθμού ολίσθησης σε σύγκριση με προηγούμενα αρχεία, μειώστε το επόμενο διάστημα βαθμονόμησης κατά 50%.

Συμπέρασμα

Η επιτόπια βαθμονόμηση των εξόδων τάσης των μονωτήρων αισθητήρων είναι μια δραστηριότητα μέτρησης ακριβείας που διέπεται από τα πρότυπα IEC 61869, ISO/IEC 17025 και IEC 61010-1 - και όχι μια συνήθης εργασία συντήρησης που μπορεί να εκτελεστεί με όργανα γενικής χρήσης και άτυπες διαδικασίες. Τα σφάλματα βαθμονόμησης που τεκμηριώνονται στον παρόντα οδηγό - μη διορθωμένος εξοπλισμός αναφοράς, επαλήθευση ενός σημείου, φόρτιση εξόδου και παράλειψη μετατόπισης φάσης - είναι συστηματικά και όχι περιστασιακά. Παράγουν αρχεία βαθμονόμησης που βεβαιώνουν τη συμμόρφωση με την κατηγορία ακρίβειας, ενώ αποκρύπτουν σφάλματα μέτρησης που διαδίδονται στις λειτουργίες προστασίας, μέτρησης και παρακολούθησης κατάστασης. Το πρωτόκολλο δέκα βημάτων σε αυτόν τον οδηγό εξαλείφει αυτά τα σφάλματα μέσω της ιχνηλασιμότητας του εξοπλισμού αναφοράς, της επαλήθευσης γραμμικότητας τριών σημείων, της διόρθωσης σφαλμάτων φόρτισης και της πλήρους τεκμηρίωσης. Βαθμονομήστε με βάση το πρότυπο, όχι με βάση την ευκολία του παραθύρου συντήρησης, και τα δεδομένα εξόδου τάσης μονωτήρα αισθητήρα από τα οποία εξαρτάται ο υποσταθμός σας θα είναι αρκετά ακριβή ώστε να τα εμπιστεύεστε.

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με την επιτόπια βαθμονόμηση των εξόδων τάσης μονωτήρων αισθητήρων

1. “IEC 61869-1:2023”, https://webstore.iec.ch/publication/60756. Καθορίζει τις γενικές απαιτήσεις για τους μετασχηματιστές οργάνων, συμπεριλαμβανομένων των κατηγοριών ακρίβειας και των συνθηκών δοκιμής. Τύπος πηγής: πρότυπο. Υποστηρίζει: Επιβεβαιώνει το IEC 61869-1 ως το πρωταρχικό πλαίσιο που ορίζει τα συστήματα κλάσεων ακρίβειας και τις συνθήκες δοκιμής επαλήθευσης. ↩

2. “IEC 61010-1:2010”, https://webstore.iec.ch/publication/65914. Καθορίζει απαιτήσεις ασφαλείας για τον ηλεκτρικό εξοπλισμό για μέτρηση, έλεγχο και εργαστηριακή χρήση. Τύπος πηγής: πρότυπο. Υποστηρίζει: Επικυρώνει τις απαιτήσεις ασφαλείας και τις βαθμολογίες κατηγορίας μέτρησης για τον εξοπλισμό βαθμονόμησης σε περιβάλλοντα υποσταθμών. ↩

3. “ISO/IEC 17025:2017”, https://www.iso.org/standard/66912.html. Καθορίζει τις γενικές απαιτήσεις για την επάρκεια, την αμεροληψία και τη συνεπή λειτουργία των εργαστηρίων. Τύπος πηγής: πρότυπο. Υποστηρίζει: Καθιερώνει την αλυσίδα ιχνηλασιμότητας και τις απαιτήσεις αβεβαιότητας μέτρησης για νομικά υπερασπίσιμες βαθμονομήσεις. ↩

4. “Συντελεστής θερμοκρασίας”, https://en.wikipedia.org/wiki/Temperature_coefficient. Εξηγεί πώς μεταβάλλονται οι φυσικές και ηλεκτρικές ιδιότητες των υλικών με τις μεταβολές της θερμοκρασίας. Τύπος πηγής: έρευνα. Υποστηρίζει: Επικυρώνει ότι οι μεταβολές της θερμοκρασίας εισάγουν συστηματικά σφάλματα αναλογίας στα εξαρτήματα των χωρητικών αισθητήρων. ↩

5. “Μετατροπέας True RMS”, https://en.wikipedia.org/wiki/True_RMS_converter. Περιγράφει την αναγκαιότητα της μέτρησης πραγματικού RMS για ακριβείς μετρήσεις μη ημιτονοειδών εναλλασσόμενων ρευμάτων. Τύπος πηγής: έρευνα. Υποστηρίζει: Επιβεβαιώνει ότι η πραγματική μέτρηση RMS είναι υποχρεωτική για την αποφυγή συστηματικών σφαλμάτων κατά τη μέτρηση παραμορφωμένων κυματομορφών που υπάρχουν στους υποσταθμούς. ↩