lượng chất lượng điện năng
2.2.2.1 Đo giá trị hiệu dụng dựa trên các mẫu đo rời rạc
Giả thiết điện áp được lấy mẫu tại các khoảng thời gian nhất định, thì giá trị hiệu dụng của điện áp đó có thể được tính bằng cách lấy bình phương giá trị mỗi mẫu đo được, sau đó cộng tổng các bình phương đó lại và chia cho số mẫu,
cuối cùng lấy căn bậc hai của kết quả để tìm ra giá trị hiệu dụng của điện áp cần đo.
N 2 i i 1 1 R.M.S u(t ) N
Ví dụ tính toán giá trị hiệu dụng của điện áp như Hình 2.1. Giả thiết có 8 mẫu được lấy trong mỗi chu kỳ:
32
Giá trị mẫu thu được 7 10 7 0 -7 -10 -7 0
Giá trị bình phương 49 100 49 0 49 100 49 0
Tổng bình phương các mẫu là 396. Trung bình bình phương là 396/8 ≈ 50 lấy căn bậc 2 ta được giá trị hiệu dụng của điện áp cần đo là xấp xỉ 7 vôn.
2.2.2.2 Đo giá trị hiệu dụng theo phương pháp cập nhật tín hiệu mỗi nửa chu kỳ
(RMS(1/2))
Để tính biên độ điện áp hay dòng điện cung cấp, trị hiệu dụng được tính dựa trên giá trị các mẫu lấy trong một chu kỳ xác định. Chẳng hạn, để đo độ sụt áp và dạng sóng, trị hiệu dụng tương đương Urms(1/2) được dùng ở mỗi kênh đo. Trị hiệu dụng tương đương là trị hiệu dụng của điện áp xác định trên một chu kỳ và làm tươi sau mỗi nửa chu kỳ : 1 2 (k 1)N/2 2 rms(1/2) i 1 kN/2 1 U U N
N: số mẫu trong 1 giây
u(i): điện áp (mẫu đo) ghi được của sóng hài bậc k, k =1, 2, 3 …
Giá trị đầu tiên thu được qua một chu kỳ từ mẫu 1 tới mẫu N, tiếp theo từ mẫu (N/2 + 1) tới (N + N/2), cứ thế tiếp tục như giới thiệu trong Hình 2.2
33
2.2.2.3 Tổ hợp các giá trị đo trong khoảng thời gian dài
Đo điện áp cung cấp, sóng hài và mức không cân bằng được thực hiện trong mọi chu kỳ. Để đánh giá kết quả đo trong khoảng thời gian dài, cần kết hợp các chu kỳ đo. Tiêu chuẩn IEC 6100-4-30 đề nghị bốn khoảng kết hợp khác nhau, việc kết hợp sử dụng căn bậc hai trung bình toán của giá trị lượng vào.
Tổ hợp khoảng đo theo 10/12 chu kỳ
Khoảng thời gian đo cơ bản là 10 chu kỳ cho hệ 50Hz và 12 chu kỳ cho hệ 60Hz.
1 2 2 rms 200ms 200ms 1 U u (t).dt 200ms
Lượng đo 200 ms nhận được lại được tổng hợp lại theo khoảng thời gian rất ngắn hạn trong 3 giây (hay tương ứng với 150/180 chu kỳ). Kết quả này được thực hiện từ 15 khoảng thời gian đo với thời gian cơ bản 200 ms (10/12 chu kỳ).
1 2 15 2 rms 3ms i 1 rms 200ms 1 U U 15ms Tổ hợp khoảng đo ngắn hạn (10 phút)
Tổ hợp 200 khoảng đo ngắn hạn 3 giây là tổ hợp từ một khoảng ngắn hạn. Giá trị kết quả đo 10 phút có thể kết hợp với thời gian tuyệt đối để chỉ thị thời gian kết thúc của tổ hợp 10 phút: 1 2 200 2 rms 10 min i 1 rms 3s 1 U U 200
Khoảng dài hạn (2 giờ)
Tổ hợp 12 khoảng ngắn hạn 10 phút là tổ hợp từ một khoảng dài hạn :
1 2 n 2 rms 2h i 1 rms 10 min 1 U U 12
34
2.2.3 Các qui định theo tiêu chuẩn IEC 61000-4-30:2008 liên quan tới việc đo
lường các đại lượng chất lượng điện năng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.3.1 Đo tần số của hệ thống điện
Việc đo lường tần số của hệ thống điện nên được đánh giá theo phương pháp tổ hợp 10 giây.
Để đảm bảo phương pháp đo tần số dựa theo việc đếm số chu kỳ (thời điểm qua không của sóng cần đo) được chính xác, cần loại bỏ các sóng hài tránh việc có nhiều thời điểm qua không của dạng sóng, có thể gây sai số khi đếm.
2.2.3.2 Đo độ lớn của điện áp
Độ lớn điện áp được đánh giá dựa theo giá trị hiệu dụng đo được, việc đo thực hiện theo phương pháp tổ hợp trong khoảng 10 chu kỳ đối với hệ 50Hz và 12 chu kỳ đối với hệ 60Hz. Các khoảng đo 10/12 chu kỳ phải liền kề và không chồng lấn.
2.2.3.3 Đo sụt áp/quá áp ngắn hạn (sag/swell)
Việc đo lường hiện tượng sụt áp/ quá áp ngắn hạn được thực hiện dựa trên giá trị hiệu dụng của điện áp đo theo phương pháp nửa chu kỳ Urms(1/2).
Trong hệ thống một pha thì sụt áp ngắn hạn được coi là bắt đầu khi giá ttrị điện áp
Urms(1/2) giảm dưới ngưỡng và kết thúc khi Urms(1/2) bằng hoặc lớn hơn giá trị ngưỡng
cộng với một giá trị điện áp trễ (hysteresis voltage). Giá trị điện áp trễ này được sử dụng để tránh việc đếm nhầm lẫn nhiều sự kiện sụt áp khi giá trị điện áp chỉ dao động quanh ngưỡng đặt.
Đối với hệ thống ba pha thì sụt áp ngắn hạn được coi là bắt đầu xuất hiện khi giá ttrị điện áp Urms(1/2) của một trong các pha giảm dưới ngưỡng và kết thúc khi Urms(1/2) của tất cả các pha bằng hoặc lớn hơn giá trị ngưỡng cộng với một giá trị điện áp trễ.
Đặc tính của hiện tượng sụt áp được thể hiện qua hai đại lượng là điện áp dư còn lại và khoảng thời gian sụt áp. Điện áp dư là điện áp còn lại thấp nhất đo được trong quá trình sụt áp, độ sâu sụt áp được định nghĩa là sự chênh lệch giữa điện áp tham chiếu và
35
điện áp dư (thường diễn tả theo phần trăm). Hình 2.3 và Hình 2.4 diễn tả phương thức đánh giá thời điểm bắt đầu, kết thúc sụt áp kèm theo mức độ sụt áp.
Phương thức đánh giá quá áp ngắn hạn được định nghĩa tương tự.
2.2.3.4 Đo lường mức độ không cân bằng
Mức độ không cân bằng của điện áp/ dòng điện được đánh giá dựa trên các thành phần đối xứng đã được phân tích. Tùy theo hệ thống, ngoài thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch còn có thể xuất hiện/không xuất hiện thành phần thứ tự không. Mức độ mất cân bằng có thể được đánh giá theo tỷ số của thành phần thứ tự nghịch u2 (hoặc thêm cả thành phần thứ tự không u0) với thành phần thứ tự thuận.
Hình 2.3 Dạng sóng và sụt áp đánh giá cho từng pha
36
Thành phần tần số cơ bản của điện áp được đo theo khoảng tổ hợp 10/12 chu kỳ.
2.2.3.5 Đo lường sóng hài điện áp/ dòng điện
Phương thức đo lường sóng hài bậc nguyên và không nguyên (interharmonic) được định nghĩa trong tiêu chuẩn IEC 61000-4-7. Tiêu chuẩn này áp dụng với các thiết bị đo kỹ thuật số sử dụng tín hiệu rời rạc, lấy mẫu.
Tiêu chuẩn IEC 61000-4-7 áp dụng đối với các thiết bị đo phổ tần tới mức tần số 9 kHz của các dạng sóng hài phát sinh trong hệ thống điện 50Hz hoặc 60Hz. Một cách cụ thể hơn, tiêu chuẩn này phân biệt rõ các thành phần sóng hài bậc nguyên, sóng hài bậc không nguyên và các thành phần khác với tần số tới 9 kHz.
Một trong những khía cạnh quan trọng của tiêu chuẩn này là định ra độ dài của sổ tín hiệu cần lấy mẫu trước khi đưa vào phân tích Fourier để tìm ra các thành phần hài. Cửa sổ tín hiệu lấy mẫu được qui định là 10 chu kỳ đối với hệ 50Hz và 12 chu kỳ đối với hệ 60Hz. Điều này dẫn tới kết qủa đầu ra của phân tích Fourier có độ phân giải là 5 Hz cho cả hệ thống 50Hz và 60Hz. Điều này có nghĩa là giữa các tần số sóng hài bậc nguyên (50Hz, 100Hz, 150Hz…) còn xuất hiện thêm 9 thành phần tần số bậc không nguyên khác.
37
Hình 2.5 Phân tích sóng hài theo tiêu chuẩn IEC 61000-4-7
Đầu ra 1 là kết quả thô sau phân tích Fourier, bao gồm các phổ tần với bước tần số 5 Hz (ứng với khoảng thời gian lấy mẫu 200ms hay 10 chu kỳ).
Để đơn giản hóa kết quả và thuận tiện cho việc phân tích thì các phổ tần này được nhóm lại theo từng nhóm (group spectra) và kết quả đưa ra đầu 2. Các thành phần với phổ tần bậc không nguyên lớn nhất và nhỏ nhất giữa các thành phần phổ tần nguyên được nhóm lại với thành phần phổ tần nguyên. Còn lại 7 thành phần khác được nhóm lại để hình thành nên thành phần sóng hài không nguyên.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});