ГОСТ Р 51317.4.7-2008 Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств.

ГОСТ Р 51317.4.7-2008

Группа Э02

 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 Совместимость технических средств электромагнитная

 ОБЩЕЕ РУКОВОДСТВО ПО СРЕДСТВАМ ИЗМЕРЕНИЙ И ИЗМЕРЕНИЯМ ГАРМОНИК И ИНТЕРГАРМОНИК ДЛЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ПОДКЛЮЧАЕМЫХ К НИМ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

 Electromagnetic compatibility of technical equipment. General guide on harmonics and interharmonics measuring instruments and measurement, for power supply systems and equipment connected thereto

ОКС 33.100

Дата введения 2010-01-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом "Научно-испытательный центр "САМТЭС", Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И.Менделеева", Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы" и Техническим комитетом по стандартизации ТК 30 "Электромагнитная совместимость технических средств" на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 30 "Электромагнитная совместимость технических средств"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 декабря 2008 г. N 723-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 61000-4-7:2002 "Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-7. Методы испытаний и измерений. Общее руководство по измерениям гармоник и интергармоник и измерительным приборам для систем электроснабжения и подключаемого к ним оборудования" (IEC 61000-4-7:2002 "Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-7: Testing and measurement techniques - General guide on harmonics and interharmonics measurement and instrumentation, for power supply systems and equipment connected thereto" с Изменением 1 (2008 г.) указанного международного стандарта. При этом дополнительные положения и требования, включенные в текст стандарта для учета потребностей национальной экономики Российской Федерации и особенностей российской национальной стандартизации, выделены в тексте стандарта курсивом*.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта МЭК для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении D

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Введение к МЭК 61000-4-7:2002

Стандарты серии МЭК 61000 публикуются отдельными частями в соответствии со следующей структурой:

- часть 1. Основы:

общее рассмотрение (введение, фундаментальные принципы), определения, терминология;

- часть 2. Электромагнитная обстановка:

описание электромагнитной обстановки, классификация электромагнитной обстановки, уровни электромагнитной совместимости;

- часть 3. Нормы:

нормы помехоэмиссии, нормы помехоустойчивости (в случаях, если они не являются предметом рассмотрения техническими комитетами, разрабатывающими стандарты на продукцию);

- часть 4. Методы испытаний и измерений:

методы измерений, методы испытаний;

- часть 5. Руководства по установке и помехоподавлению:

руководства по установке, методы и устройства помехоподавления;

- часть 6. Общие стандарты;

- часть 9. Разное

Каждая часть подразделяется на разделы, которые могут быть опубликованы как международные стандарты либо как технические условия или технические отчеты. Некоторые из указанных разделов опубликованы. Другие будут опубликованы с указанием номера части, за которым следует дефис, а затем второй номер, указывающий раздел (например, 61000-6-1).

Настоящий международный стандарт применяется при измерениях гармонических токов и напряжений в системах электроснабжения, а также гармонических токов, инжектируемых в системы электроснабжения подключаемым оборудованием.

Настоящий стандарт устанавливает также характеристики средств измерений.

Предисловие к МЭК 61000-4-7:2002

Международный стандарт МЭК 61000-4-7:2002 разработан Подкомитетом 77А "Низкочастотные электромагнитные явления" Технического комитета МЭК ТК 77 "Электромагнитная совместимость".

МЭК 61000-4-7:2002 (второе издание) отменяет и заменяет собой первое издание МЭК 61000-4-7:1991.

Изменение 1 к МЭК 61000-4-7:2002 опубликовано в 2008 г.

Настоящий стандарт является частью 4-7 серии стандартов МЭК 61000.

      1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на средства измерений (СИ), предназначенные для измерений спектральных составляющих напряжения и тока в полосе частот до 9 кГц, которые наложены на основные составляющие в системах электроснабжения частотой 50 и 60 Гц.

Из практических соображений в настоящем стандарте установлено различие между гармониками и интергармониками с одной стороны, и другими спектральными составляющими, расположенными выше области частот гармоник (приблизительно 2 кГц) до частоты 9 кГц, с другой стороны.

Настоящий стандарт устанавливает характеристики СИ, предназначенных как для измерений параметров гармонических токов и напряжений в действующих системах электроснабжения, так и для испытаний отдельных образцов технических средств (ТС) на соответствие нормам эмиссии низкочастотных кондуктивных помех, установленным в соответствующих стандартах (например, нормам эмиссии гармонических составляющих потребляемого тока по ГОСТ Р 51317.3.2).

Сведения о СИ, предназначенных для применения в полосе частот, расположенной выше области частот гармоник и до 9 кГц, приведены в приложении В.

В настоящем стандарте установлены характеристики СИ, основанных на использовании дискретного преобразования Фурье.

Описание функций и структура СИ приводятся в настоящем стандарте достаточно подробно и должны воспроизводиться изготовителями СИ с максимальной точностью. Это объясняется необходимостью применять СИ, обеспечивающие воспроизводимые результаты, независимо от характеристик входных сигналов.

СИ должны обеспечивать измерение гармоник до 50-го порядка.

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 51317.3.2-2006 (МЭК 61000-3-2:2005) Совместимость технических средств электромагнитная. Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний

ГОСТ Р 51317.3.12-2006 (МЭК 61000-3-12:2004) Совместимость технических средств электромагнитная. Ограничение эмиссии гармонических составляющих тока, создаваемых техническими средствами с потребляемым током более 16 А, но не более 75 А (в одной фазе), подключаемыми к низковольтным системам электроснабжения общего назначения. Нормы и методы испытаний

ГОСТ Р 51317.4.30-2008 (МЭК 61000-4-30:2008) Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии

ГОСТ Р 51318.16.1.1-2007 (СИСПР 16-1-1:2006) Совместимость технических средств электромагнитная. Требования к аппаратуре для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости и методы измерений. Часть 1-1. Аппаратура для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости. Приборы для измерения индустриальных радиопомех

ГОСТ Р 51318.16.1.2-2007 (СИСПР 16-1-2:2006) Совместимость технических средств электромагнитная. Требования к аппаратуре для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости и методы измерений. Часть 1-2. Аппаратура для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости. Устройства для измерения кондуктивных радиопомех и испытаний на устойчивость к кондуктивным радиопомехам

ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения

ГОСТ 30372-95/ГОСТ Р 50397-92 Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

      3 Термины, определения, обозначения и индексы

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 30372, [1], а также следующие термины с соответствующими определениями.

      3.1 Определения, относящиеся к частотному анализу сигналов с применением преобразования Фурье

В настоящем стандарте используется приведенная ниже форма ряда Фурье, учитывая относительную простоту измерений значений углов фазового сдвига путем определения моментов перехода через нуль:

,                                         (1)

	(2)

и

                                         (3)

Примечание - Установление в приведенном выше определении фазовых углов

равными нулю для случаев, когда значения

и

представляют собой достаточно малые величины, означает для изготовителей СИ возможность исключить требование измерений углов фазового сдвига малых сигналов, учитывая, что фазовые измерения при сигналах крайне малых амплитуд могут привести к большим отклонениям результатов.

В выражениях (1)-(3):

- угловая частота основной составляющей (

);

- длительность временного интервала измерения (ширина измерительного окна). В течение интервала измерения выполняется преобразование Фурье функции времени;

- постоянная составляющая;

- амплитуда составляющей спектра с частотой

;

;

- среднеквадратическоезначение составляющей спектра

;

- основная частота системы электроснабжения;

- порядковый номер (порядок) спектральной составляющей, относящийся к разрешению по частоте (

);

- число периодов основной частоты во временном интервале измерения;

- угол фазового сдвига спектральной составляющей с порядковым номером

.

В большинстве случаев для нахождения ряда Фурье применяют цифровые методы, т.е. алгоритм дискретного преобразования Фурье (DFT) или его вариант - быстрое преобразование Фурье (FFT). Для этого анализируемый аналоговый сигнал подают на вход аналогово-цифрового преобразователя. Полученные отсчеты запоминают. Каждая группа из

отсчетов соответствует временному интервалу измерения, в котором осуществляется дискретное преобразование Фурье.

В соответствии с принципами разложения функции времени в ряд Фурье длительность временного интервала измерения

определяет разрешение по частоте

(частотное разделение спектральных составляющих) при анализе. Следовательно, длительность временного интервала измерения

должна быть равна произведению длительности периода основной частоты напряжения в системе электроснабжения на целое число

, т.е.

. Частота отсчетов в этом случае должна быть

, где

- число отсчетов в пределах длительности временного интервала измерения

.

Перед выполнением дискретного преобразования Фурье отсчеты, соответствующие длительности временного интервала измерения, в ряде случаев взвешивают, умножая их на симметричную функцию (функцию измерительного окна). Однако для периодических сигналов и синхронизированных отсчетов предпочтительно использовать прямоугольную взвешивающую функцию измерительного окна, эквивалентную умножению каждого отсчета на единицу.

Процессор, осуществляющий дискретное преобразование Фурье, определяет ортогональные коэффициенты Фурье

и

составляющих спектра на частотах

,

=0, 1, 2 ...

. Однако лишь значения

, не превышающие половины максимального значения, являются полезными, другая половина является их дубликатами.

При условии синхронизации гармоническая составляющая порядка

(порядок определяется относительно основной частоты

) возникает в преобразовании Фурье как спектральная составляющая порядка

, где

.

Быстрое преобразование Фурье представляет собой специальный алгоритм сокращения времени вычислений. Для его применения необходимо, чтобы число отсчетов

было равно целой степени 2, т.е.

, где, например,

10.

При необходимости символ

, обозначающий среднеквадратическое значение составляющей спектра

, заменяют символом

для тока и символом

- для напряжения. Индекс

предназначен для отнесения переменных к спектральным составляющим.

Примечание - Следует учитывать, что приведенные определения применимы к установившимся сигналам.

      3.2 Термины и определения, относящиеся к гармоникам

3.2.1

частота гармоники

(harmonic frequency)

:

частота, кратная основной частоте системы электроснабжения (

).

Примечание - Частота гармоники

идентична частоте спектральной составляющей

при

.

3.2.2

порядок гармоники

(harmonic order)

:

Целое число, равное отношению частоты гармоники к основной частоте системы электроснабжения. Применительно к анализу, использующему дискретное преобразование Фурье при синхронизации между

и

(частота отсчетов), порядок гармоники

соответствует спектральной составляющей

(

- номер спектральной составляющей,

- число периодов основной частоты, соответствующее временному интервалу измерения

).

3.2.3

среднеквадратическое значение гармонической составляющей

(r.m.s. value of a harmonic component)

:

Среднеквадратическое значение одной из составляющих на частоте гармоники при анализе сигналов несинусоидальной формы. Для краткости допускается применять для данных составляющих наименование "гармоника".

Для целей настоящего стандарта длительность временного интервала измерения соответствует

=10 периодам основной частоты (для систем электроснабжения частотой 50 Гц) или

=12 периодам основной частоты (для систем электроснабжения частотой 60 Гц), т.е. приблизительно 200 мс (см. 4.4.1). Это означает, что

для систем 50 Гц и

для систем 60 Гц.

Примечание - Гармоническая составляющая

идентична составляющей спектра

при

(

). При необходимости символ

заменяют символом

для тока и символом

- для напряжения. Индекс

предназначен для отнесения переменных

или

к гармоническим составляющ

им.

3.2.4

среднеквадратическое значение гармонической группы

(r.m.s. value of a harmonic group)

:

Корень квадратный из суммы квадратов среднеквадратических значений гармонической составляющей и примыкающих к ней спектральных составляющих, соответствующих данной длительности временного интервала измерения. В гармонической группе суммируется энергия близлежащих спектральных составляющих с энергией собственно гармоники (см. также уравнение 8 и рисунок 4). Порядок гармонической группы определяется порядком рассматриваемой гармоники.

Примечание - При необходимости символ

заменяют символом

для тока и символом

- для напряжения.

3.2.5

среднеквадратическое значение гармонической подгруппы

(r.m.s. value of a harmonic subgroup)

:

Корень квадратный из суммы квадратов среднеквадратических значений гармонической составляющей и двух непосредственно примыкающих к ней спектральных составляющих. Для учета влияния колебаний напряжения при проведении исследований спектрального состава напряжения подгруппы выходных компонентов дискретного преобразования Фурье получают суммированием энергетического содержания непосредственно примыкающих спектральных составляющих с энергией собственно гармоники (см. также уравнение 9 и рисунок 6). Порядок гармонической подгруппы определяется порядком рассматриваемой гармоники.

Примечание - При необходимости символ

заменяют символом

для тока и символом

- для напряжения.

      3.3 Термины и определения, относящиеся к коэффициентам искажения

3.3.1

суммарный коэффициент гармонических составляющих

(total harmonic distortion, THD)

:

Отношение среднеквадратического значения суммы всех гармонических составляющих

до порядка

к среднеквадратическому значению основной составляющей

:

.                                                 (4)

Примечания

1 При необходимости символ

заменяют символом

для тока и символом

- для напряжения.

2

принимают равным 40, если иное значение не установлено в международных стандартах, устанавливающих нормы эмиссии гармоник.

3 Термин "коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения" для обозначения суммарного коэффициента гармонических составляющих применен в ГОСТ 13109.

3.3.2

суммарный коэффициент гармонических групп

(group total harmonic distortion THDG)

:

Отношение среднеквадратического значения гармонических групп

к среднеквадратическому значению гармонической группы, связанной с основной составляющей

:

,                                                 (5)

где

2.

Примечания

1 При необходимости символ

заменяют символом

для тока и символом

- для напряжения.

2 Принимают

=2,

=40, если иные значения не установлены в международных стандартах, устанавливающих нормы эмиссии гармоник.

3.3.3

суммарный коэффициент гармонических подгрупп

(subgroup total harmonic distortion)

:

Отношение среднеквадратического значения гармонических подгрупп

к среднеквадратическому значению гармонической подгруппы, связанной с основной составляющей

:

,                                                 (6)

где

2.

Примечания

1 При необходимости символ

заменяют символом

для тока и символом

- для напряжения.

2 Принимают

=2,

=40, если иные значения не установлены в международных стандартах, устанавливающих нормы эмиссии гармоник.

3.3.4

частичный взвешенный коэффициент гармонических составляющих

(partial weighted harmonic distortion PWHD)

:

Отношение среднеквадратического значения суммы выделенных высших гармонических составляющих (порядка от

до

), взвешенных с коэффициентами, равными порядку гармонической составляющей, к среднеквадратическому значению основной составляющей:

.                                                 (7)

Примечания

1 При необходимости символ

заменяют символом

для тока и символом

- для напряжения.

2 Частичный взвешенный коэффициент гармонических составляющих

применяют, чтобы иметь возможность установить единую норму объединенного значения высших гармонических составляющих. Могут быть применены также частичный взвешенный коэффициент гармонических групп

и частичный взвешенный коэффициент гармонических подгрупп

. Частичный взвешенный коэффициент гармонических групп

рассчитывают, заменив

на

. Частичный взвешенный коэффициент гармонических подгрупп

рассчитывают, заменив

на

. Частичные взвешенные коэффициенты гармонических составляющих (гармонических групп, гармонических подгрупп) применяют в соответствии со стандартами, устанавливающими нормы эмиссии помех на основе значений

(см., например, ГОСТ Р 51317.3.12).

3 Значения

и

устанавливают в стандартах норм эмиссии помех на основе значений

.

      3.4 Термины и определения, относящиеся к интергармоникам

3.4.1

среднеквадратическое значение спектральной составляющей

(r.m.s. value of a spectral component)

:

Среднеквадратическое значение составляющей, частота которой кратна величине, обратной значению длительности временного интервала измерения.

Если значение длительности временного интервала измерения

кратно длительности периода основной частоты, то частоты лишь некоторых спектральных составляющих будут кратными основной частоте. При этом интервал частот между двумя последовательными спектральными составляющими равен

, т.е. приблизительно 5 Гц для целей настоящего стандарта.

Примечание - При необходимости символ

заменяют символом

для тока и символом

- для напряжения.

3.4.2

среднеквадратическое значение интергармонической составляющей

(r.m.s. value of an interharmonic component)

:

Среднеквадратическое значение спектральной составляющей

, частота которой находится между двумя последовательными гармоническими частотами (см. рисунок 4). Для краткости допускается применять для данных составляющих наименование "интергармоника".

Примечания

1 Частота интергармонической составляющей определяется частотой линии спектра. Данная частота не кратна основной частоте.

2 Необходимо учитывать разницу между "интергармонической составляющей", фактически создаваемой при функционировании оборудования, например, на частоте 183,333 Гц, и "спектральной составляющей", рассчитываемой в СИ в результате анализа формы сигналов, например, на частоте 185 Гц для системы электроснабжения частотой 50 Гц (частота отсчетов при быстром преобразовании Фурье). "Спектральная составляющая" является "гармонической составляющей" при

, где

- целое число.

3.4.3

среднеквадратическое значение интергармонической группы

(r.m.s. value of an interharmonic group)

:

Среднеквадратическое значение всех спектральных составляющих в интервале частот между двумя последовательными гармоническими частотами (см. рисунок 4).

Примечания

1 Для целей настоящего стандарта среднеквадратическое значение интергармонической группы между гармониками с порядковыми номерами

и

обозначают

. Например, среднеквадратическое значение интергармонической группы между гармониками порядка 5 и 6 обозначают

.

2 При необходимости символ

заменяют символом

для тока и символом

- для напряжения.

3.4.4

среднеквадратическое значение интергармонической центрированной подгруппы

(r.m.s. value of an interharmonic centred subgroup)

:

Среднеквадратическое значение всех спектральных составляющих в интервале частот между двумя последовательными гармоническими частотами, исключая спектральные составляющие, непосредственно прилегающие к гармоническим частотам (см. рисунок 6).

Для целей настоящего стандарта среднеквадратическое значение центрированной интергармонической подгруппы между гармониками с порядковыми номерами

и

обозначают

. Например, среднеквадратическое значение центрированной интергармонической подгруппы между гармониками с порядковыми номерами 5 и 6 обозначают

.

Примечание - При необходимости символ

заменяют символом

для тока и символом

- для напряжения.

3.4.5

частота интергармонической группы (interharmonic group frequency)

:

Среднее значение двух гармонических частот, между которыми расположена интергармоническая группа, т.е.

.

3.4.6

частота интергармонической центрированной подгруппы группы

(interharmonic centred subgroup frequency)

: Среднее значение двух гармонических частот, между которыми расположена интергармоническая центрированная подгруппа, т.е.

.

      3.5 Обозначения и индексы

В настоящем стандарте под значениями напряжения и силы тока понимают (если не установлено иное) их среднеквадратические значения.

3.5.1 Обозначения

В настоящем стандарте используются следующие обозначения:

- амплитудный коэффициент косинусоидальной составляющей ряда Фурье;

- амплитудный коэффициент синусоидальной составляющей ряда Фурье;

- амплитудный коэффициент ряда Фурье;

- частота, функция;

- частота спектральной составляющей порядка

;

- частота спектральной составляющей порядка 1;

- частота гармонической группы порядка

;

- частота гармонической подгруппы порядка

;

- частота интергармонической подгруппы порядка

;

- частота интергармонической центрированной подгруппы порядка

;

- частота гармонической составляющей порядка

;

- основная частота системы электроснабжения;

- частота отсчетов;

- порядок высшей учитываемой гармонической составляющей;

- порядок низшей учитываемой гармонической составляющей;

;

- текущее время;

- полоса частот;

- ток (среднеквадратическое значение);

- целое число, число отсчетов в измерительном окне;

- число периодов основной частоты системы электроснабжения, соответствующее длительности временного интервала измерения (измерительного окна);

- мощность;

- интервал времени;

- период основной частоты системы электроснабжения;

- длительности временного интервала измерения, включающего в себя

периодов основной частоты;

- напряжение (среднеквадратическое значение);

- переменная, заменяемая на

или

;

- среднеквадратическое значение спектральной составляющей порядка

;

- среднеквадратическое значение гармонической группы;

- среднеквадратическое значение гармонической составляющей порядка

;

- среднеквадратическое значение интергармонической группы;

- среднеквадратическое значение интергармонической центрированной подгруппы;

- среднеквадратическое значение гармонической подгруппы;

- угловая частота;

- угловая частота системы элект

роснабжения;

- фазовый угол.

3.5.2 Индексы

В настоящем стандарте используют следующие индексы:

- центральная частота интервала частот;

- текущее целое число, обозначающее порядок гармоники;

- текущее целое число, обозначающее порядок спектральной составляющей;

- измеренное значение;

- максимальное значение;

- минимальное значение;

- сглаженное значение;

- значение, относящееся к группе;

- значение, относящееся к подгруппе;

- значение интергармоники;

- гармоническая группа, связанная с гармоникой порядка

;

- гармоническая подгруппа, связанная с гармоникой порядка

;

- интергармоническая группа, расположенная выше гармоники порядка

;

- интергармоническая центрированная подгруппа, расположенная выше гармоники порядка

;

- сглаженная гармоническая группа порядка

;

- номинальное значение;

- отсчет;

- значение, относящееся к спектральным составляющим;

- гармоника;

- частота;

0 - значение, относящееся к постоянному току.

      4 Общие понятия. Общие требования к средствам измерений всех видов

      4.1 Характеристики измеряемых сигналов

В настоящем стандарте рассмотрены СИ, предназначенные:

a) для измерений гармоник;

b) для измерений интергармоник;

c) для измерений спектральных составляющих на частотах выше области частот гармоник до 9 кГц.

Дискретное преобразование Фурье, в том числе быстрое преобразование Фурье, позволяет получить точные результаты только при установившихся сигналах. Сигналы, амплитуды которых изменяются во времени, не могут быть точно характеризованы только совокупностью их гармонических составляющих. Для того, чтобы получить воспроизводимые результаты гармонического анализа по результатам измерений эмиссии токов и напряжений при колебаниях мощности, приводящих к колебаниям силы основного тока, и, возможно, колебаниям силы гармонических токов, необходимо совместно применять методы сглаживания и длительные периоды измерений. Поэтому метод измерений, установленный в настоящем стандарте, основан на применении определенных процедур сглаживания (см. 5.5.1). Кроме того, в стандартах, устанавливающих нормы эмиссии гармонических составляющих тока, содержащих ссылки на настоящий стандарт, могут быть установлены достаточно длительные периоды наблюдения при испытаниях (см. ГОСТ Р 51317.3.2, ГОСТ Р 51317.3.12), обеспечивающие получение последовательных результатов измерений при допустимой погрешности.

      4.2 Классы точности средств измерений

Допускается применения СИ двух классов точности: I и II. Это позволяет при соответствии требованиям к применению использовать простые СИ малой стоимости. При испытаниях на соответствие нормам гармонических и интергармонических токов и напряжений применение СИ высокого класса точности I необходимо в случаях, если значения измеряемых токов и напряжений близки к нормам эмиссии (см. примечание 2 к таблице 1).

      4.3 Виды измерений

В настоящем стандарте установлены требования к проведению измерений гармоник и интергармоник тока и напряжения. Кроме того, рассмотрены измерения в полосе частот до 9 кГц.

      4.4 Общая структура средства измерений

В современных СИ, основанных на использовании дискретного преобразования Фурье, применяется, как правило, алгоритм ускоренного выполнения указанного преобразования, называемый "быстрое преобразование Фурье". В настоящем стандарте рассмотрена структура СИ на основе быстрого преобразования Фурье. Допускается применение других принципов анализа (см. раздел 6).

Общая структура СИ представлена на рисунке 1.

Примечания

1 Значение активной мощности является входной величиной для процесса сглаживания.

2 Измерение постоянной составляющей и связанной с ней мощности может быть предусмотрено в качестве дополнительной возможности СИ, но не является обязательным в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

Рисунок 1 - Общая структура СИ

СИ могут содержать все блоки и выходы, представленные на рисунке 1, или их часть.

4.4.1 Измерительная часть СИ

Основная измерительная часть СИ должна содержать:

- входные цепи с фильтром, исключающим паразитное наложение спектров;

- аналогово-цифровой преобразователь со схемой выборки и хранения;

- блок синхронизации и формирования временного интервала измерения (при необходимости);

- DFT-вычислитель, выполняющий расчет коэффициентов

и

(выход 1).

СИ могут быть дополнены специальными устройствами, обеспечивающими измерение токов или напряжений.

Примечания

1 Сведения о дополнительных устройствах приведены в 5.5.

2 При проведении анализа гармоник и интергармоник анализируемый сигнал

подвергают предварительной обработке для исключения частот выше частот рабочего диапазона СИ.

Длительность временного интервала измерения должна быть 10 периодов основной частоты (для систем электроснабжения 50 Гц) или 12 периодов основной частоты (для систем 60 Гц), т.е.

мс при прямоугольном взвешивании. Интервал измерений должен быть синхронизирован с основной частотой системы электроснабжения. Применение измерительного окна Хэннинга допускается только при потере синхронизации. Потеря синхронизации должна отмечаться на дисплее СИ. Данные, полученные при потере синхронизации, должны маркироваться (

см.

ГОСТ Р 51317.4.30). Эти данные не подлежат применению для целей оценки соответствия, но могут быть применены для других целей.

Временной измерительный интервал должен быть синхронизирован с каждой группой из 10 или 12 периодов основной частоты (для систем электроснабжения 50 или 60 Гц соответственно). Интервал времени между началом первого отсчета дискретизированного сигнала и началом (

) отсчета дискретизированного сигнала (

- число отсчетов, см. 3.5.1) должен быть равен длительности установленного числа периодов основной частоты при максимальном отклонении не более

±0,03%.

СИ с фазовой автоподстройкой частоты или другими механизмами синхронизации должны соответствовать требованиям к установке частоты и допустимой погрешности синхронизации при измерении любого сигнала, частота которого изменяется по меньшей мере в пределах

±5%

номинальной частоты системы электроснабжения. Для СИ со встроенным источником питания, измерительная система которых внутренне синхронизирована с источником питания, указанное выше требование к допустимым пределам изменения частоты входного сигнала не применяют. Вместе с тем СИ со встроенным источником питания должны соответствовать приведенным выше требованиям к установке частоты и допустимой погрешности синхронизации.

Выход 1 СИ (см. рисунок 1) предназначен для представления индивидуальных коэффициентов

и

дискретного преобразования Фурье, а также значений каждой рассчитанной спектральной составляющей тока или напряжения

.

СИ должны иметь дополнительный выход, не связанный с дискретным преобразованием Фурье, предназначенный для представления значения активной мощности

, измеряемой при той же длительности интервала измерения, что и при измерении гармоник. При измерении эмиссии гармонических составляющих тока, потребляемого ТС, в соответствии с ГОСТ Р 51317.3.2 это значение мощности не должно учитывать составляющую постоянного т

ока.

4.4.2 Устройства постпроцессорной обработки

В соответствии со стандартами, устанавливающими нормы эмиссии гармонических составляющих (см. ГОСТ Р 51317.3.2), в состав СИ включают дополнительные устройства, осуществляющие обработку данных, полученных в результате дискретного преобразования Фурье, например, их сглаживание и взвешивание (см. 5.5).

      5 Измерение гармоник

      5.1 Измерительные входы тока

Входная цепь тока должна быть пригодной для измерения анализируемых токов. Она должна обеспечивать непосредственное измерение гармоник тока и, кроме того, должна иметь низковольтный вход напряжения с высоким полным сопротивлением для подключения внешних шунтов, представляющих собой активные сопротивления, или комбинации трансформаторов тока с шунтами. Область значений чувствительности входной цепи тока может быть от 0,1 до 10 В. Предпочтительным значением является 0,1 В при соответствии требованиям, указанным в 5.3.

При непосредственном измерении тока желательно (но не обязательно) обеспечить следующие диапазоны номинальных среднеквадратических значений измеряемого тока

: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100 А.

Для СИ класса II потребляемая мощность входной цепи не должна превышать 3 Вт.

Для СИ класса I падение напряжения во входной цепи тока не должно превышать 0,15 В (среднеквадратическое значение).

Входная цепь тока должна продолжительное время выдерживать ток, равный

. Воздействие тока

в течение 1 с не должно приводить к каким-либо повреждениям.

СИ должны иметь возможность измерять входные сигналы с отношением амплитудного значения к среднеквадратическому (коэффициентом амплитуды), равным 4 в области значений измеряемого тока до 5 А (среднеквадратическое значение), с коэффициентом амплитуды 3,5 при измеряемом токе 10 А (среднеквадратическое значение) и с коэффициентом амплитуды 2,5 при измеряемом токе более 10 А (среднеквадратическое значение).

СИ должны иметь индикацию перегрузки.

Требования к погрешности измерений установлены в таблице 1.

Таблица 1 - Требования к точности измерений тока, напряжения и мощности

Класс точности СИ	Измеряемая величина	Условия	Максимальная погрешность измерений
I	Напряжение
	Ток
	Мощность	Вт
		Вт	±1,5 Вт
II	Напряжение
	Ток
- номинальное значение диапазона измерения тока средством измерений;   - номинальное значение диапазона измерения напряжения средством измерений;   , и - измеряемые величины.
Примечания     1 СИ класса I применяют, если необходимо проведение измерений с высокой точностью, например, при проверке соответствия стандартам, выполнении условий договоров, предусматривающих возможность разрешения спорных вопросов путем измерений, и т.д. Любые измерения, выполненные двумя различными СИ класса I, должны при измерении одних и тех же сигналов обеспечивать получение воспроизводимых результатов с установленной точностью (или индицировать условия перегрузки).     2 СИ класса I применяют для проведения измерений эмиссии гармонических и интергармонических токов и напряжений. СИ класса II применяют при общих обследованиях. Допускается применение СИ класса II для проведения измерений эмиссии, если значения измеряемых величин таковы, что даже при допущении повышенной неопределенности измерений очевидно, что установленные нормы не превышаются. Практически при этом значения измеряемых величин должны быть менее 90% установленных норм.     3 Дополнительно для СИ класса I угол фазового сдвига между индивидуальными каналами должен быть менее .