Метрологическое обеспечение измерительных систем (стр. 9 )

Фактическая вторичная нагрузка ТТ, установленного на энергообъекте, как правило, не меняется при неизменной температуре. Изменение температуры приводит к изменению активного сопротивления вторичной цепи. И если конструкция ТТ выполнена без брака, например, буфер между сердечником и литой изоляцией выполняет свою функцию при термическом изменении линейных размеров изделия, то температурное влияние на систематическую погрешность ТТ происходит только за счёт изменения фактического импеданса вторичной цепи. Например, при изменении температуры от –40 до 40 °С и cosφ2=1 сопротивление нагрузки варьируется на ±10 % от номинального значения. Для этого случая погрешности ТОЛ-10 представлены на рис. 4.

Несинусоидальная форма первичного тока оказывает влияние на систематическую погрешность ТТ, через проявление нелинейной зависимости по статической петле гистерезиса между магнитной индукцией и полем. Как показано в работе [1], наибольший вклад в изменения погрешностей ИТ даёт третья гармоника.

В процессе метрологических исследований был разработан методический подход, который позволил разделить погрешности ТТ на систематические и случайные составляющие. Из результатов этого разделения для ТОЛ-10, приведенных в таблицах 1 и 2, следует, что метрологические возможности ТТ используются далеко не полностью. Например, этот тип трансформатора класса точности 0.5 при внесении поправок на систематическую составляющую может быть успешно использован по классу точности 0.2S. Если учесть, что себестоимость ТТ класса точности 0,2S почти в четыре раза выше себестоимости ТТ класса точности 0.5, то даже при дополнительных экономических затратах на метрологические исследования по выделению систематической составляющей погрешности ТТ экономический эффект очевиден. Тем более что с внедрением АИИС в электроэнергетике внесение поправок на систематические погрешности трансформаторов можно достаточно легко реализовать, включив их в алгоритмы программного обеспечения АИИС.

Что касается трансформаторов напряжения, то эта задача разделения погрешностей на систематические и случайные составляющие облегчается, поскольку влияниями остаточной намагниченности (сердечник перемагничивается практически по предельной петле) на погрешности ТН и формы кривой напряжения можно практически пренебречь, поскольку они малы [1]. При этом оценивается среднее значений систематической составляющей погрешности ТН при фактической вторичной нагрузке в диапазоне напряжений 0,8-1,2 Uном. А после внесения поправок на систематическую погрешность, приписанная погрешность ТН будет определяться, главным образом, инструментальными погрешностями средств поверки (калибровки).

Литература

1. Миронюк Н. Е., Дидик Ю. И., Гилёв Ю. В., Бабкин В. В., Раскулов Р. Ф.,  Влияние искажений синусоидальной формы кривых тока и напряжения на погрешности измерительных трансформаторов. – Электричество, 2005, №2.

Автор

– ведущий научный сотрудник ФГУП “УНИИМ”, к. т.н.

Россия, 620000, Екатеринбург, www. uniim. ru

Тел. [phone] E-mail: *****@***ru

О влиянии систематических погрешностей
измерительных каналов АИИС
на распределение неучтённых потерь электроэнергии
между субъектами ОРЭ

Нормирование и снижение потерь электрической энергии в электрических сетях – это одна из задач учёта и контроля электрической энергии как для технических, так и коммерческих целей. Реформирование РАО “ЕЭС”, создание оптового рынка электроэнергии существенно повысило технические требования по учёту электроэнергии, особенно, коммерческому. Но учёт и контроль электроэнергии невозможен без средств и методов измерений, без развитой метрологической базы. А это – задачи метрологии, которые должны решаться совместными усилиями энергетики, предприятий, изготавливающих средства измерений, научных метрологических институтов и т. д.

К сожалению, решение метрологических задач измерения электроэнергии даже с внедрением автоматизированных информационно-измерительных систем (АИИС) оставляет желать лучшего.

Одна из причин – слабый метрологический контроль средств измерений (СИ), часто неправильные, а порой и недопустимые условия их эксплуатации на энергообъектах. Другая, до сих пор, спорная причина – не вполне обоснованное использование типовых методик выполнения измерений электроэнергии на конкретных энергообъектах. Дело в том, что в типовых МВИ погрешности каждого СИ, входящих в состав измерительных каналов (ИК) АИИС, рассматриваются как случайные, хотя это не всегда оправдано. Возможно, что для повышения точности и достоверности результатов измерений электроэнергии потребуется информация о фактических погрешностях (случайных и систематических составляющих) СИ АИИС. Одни специалисты-метрологи считают, что доминирующими являются систематические составляющие погрешностей СИ АИИС, другие – случайные (последняя позиция общепринятая). Алгоритмы и результаты оценки погрешностей измерений электроэнергии в том и другом случае разные [1]. Для подтверждения случайного или систематического характера погрешностей нужны экспериментальные исследования.

Основные элементы ИК современной АИИС представляют измерительные трансформаторы и электросчётчики. Поэтому точность измерений электроэнергии АИИС определяется, главным образом, метрологическими характеристиками этих средств.

Предположим, что нам известны систематические и случайные составляющие погрешностей СИ АИИС, причём, доминирующими являются систематические погрешности. Например, для измерительных трансформаторов они имеют и положительные, и отрицательные значения (рис. 1) согласно требованиям нормативных документов в соответствии с их классом точности, первичной и вторичной нагрузками. Это же относится и к счётчикам. Нетрудно догадаться, что при отрицательных погрешностях ИТ в показаниях счётчиков ИК будет недоучёт электроэнергии, а при положительных – переучёт (рис. 2).

Рис. 1

Рис. 2

Для субъектов оптового рынка электроэнергии возникающий небаланс (потери электроэнергии), в частности, вызванный методическими и инструментальными погрешностями СИ, распределяют между ними в соответствие с МИ 2807 [2] и МИ 2808 [3]. Учёт фактических погрешностей ИК АИИС этими документами не предусмотрен из-за отсутствия метрологической нормативной и методологической базы в этой области измерений. Что из этого получается?

Можно проиллюстрировать это на примере двух субъектов рынка – покупателе и продавце, для которых нам известны систематические погрешности каналов АИИС, полученные, например, в результате метрологических исследований их СИ. У покупателя СИ АИИС проходят по классу точности 0.5, у продавца – (0.5–0.2). Продавец постоянно повышает точность измерений АИИС, тогда как покупатель – нет. Кроме того, у покупателя систематические погрешности СИ максимально приближены к допустимой отрицательной границе. Небаланс (потери электроэнергии), возникающий между ними, распределяют в соответствие с МИ2807 [2]. Но если мы наложим сетку систематических погрешностей ИК АИИС каждого из субъектов, то налицо распределение небаланса в пользу покупателя (рис. 3 – до 1% корректированные показания его счётчиков будут меньше фактических, а при недостаточной нагрузке в электросети эти цифры могут быть больше в несколько раз), хотя метрологические характеристики его АИИС хуже. Причём продавец проигрывает всё более, чем точнее его АИИС.

Рис. 3

Если учесть систематические погрешности АИИС каждого из субъектов, то несправедливость в распределении небаланса будет устранена. Аналогичная ситуация имеет место и для сетевых предприятий (табл. 1) Другими словами, с целью учёта и контроля электроэнергии при измерениях необходимо учитывать фактические погрешности СИ,

но для этого нужно разделить их на систематические и случайные составляющие, знать дрейф систематических погрешностей, зависимость от влияющих величин и т. д. Потери электроэнергии возможно снизить даже без учёта систематических составляющих СИ АИИС, если одновременно повысить точность СИ АИИС, например, с класса точности 0,5 до 0,1 или 0,2S всех субъектов рынка, хотя несправедливость распределения небаланса может сохраниться, но на другом уровне.

В связи с выше сказанным, возможно, могут возрасти технические требования потребителей к СИ, и заводы-изготовители должны быть к этому готовы. Например, отразить в технической документации более полную информацию о фактических погрешностях СИ (систематических, случайных составляющих, влияющих факторах и т. д.) при различных нагрузках. Тогда у потребителя появится возможность оценки фактических погрешностей СИ в конкретных рабочих условиях.

Если в задачах измерений или учёта и контроля электроэнергии не принимать в расчёт систематические погрешности СИ АИИС, то возможен следующий сценарий развития событий:

– электроэнергетикам будет не выгодно улучшать метрологические характеристики СИ АИИС;

– нет тенденции к снижению потерь электроэнергии, обусловленных инструментальными погрешностями СИ АИИС;

– заводы-изготовители СИ не заинтересованы в совершенствовании метрологических характеристик своей продукции.

Проблема снимается, если в задачах измерений или учёта и контроля электроэнергии принимать в расчёт систематические погрешности каналов АИИС.

Литература

1. Миронюк Н. Е. О методике выполнения измерений электрической энергии. Измерительная техника, №4, 2006. – С. 64–67.

2. МИ 2807-2003. “ГСИ. Количество электрической энергии. Методика распределения небалансов с использованием неопределенности измерений при взаимных расчетах на оптовом рынке электроэнергии”.