A khz tartományban okozott vezetett zavarok elektronikus mérők pontosságára gyakorolt hatásának vizsgálata

MEE 61. Vándorgyűlés és Kiállítás Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12 B4 szekció

A 2-150 kHz tartományban okozott vezetett zavarok elektronikus mérők pontosságára gyakorolt hatásának vizsgálata

Dr. LADÁNYI JÓZSEF egyetemi adjunktus [email protected]

Dr. VARJÚ GYÖRGY Professor Emeritus [email protected]

BME Villamos Energetika Tanszék Villamos Művek és Környezet Csoport 1

Témakörök: 1. A 2-150 kHz zavarási helyzet 2. Szabványosítási tevékenységek a 2-150 kHz tartományban 3. Zavartűrés vizsgálat 2-150 kHz tartományban

MEE 61. Vándorgyűlés Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12.

BME Villamos Energetika Tanszék

2

A 2-150 kHz zavarási helyzet



3

A zavarási helyzet felismerése Felismerések Svédországban: 5 millió smart mérőt építettek be Egyik mérőtípus (500.000 beépített mérő) nagyon érzékenynek mutatkozott a 2-150 kHz frekvencia tartományban Fő zavarforrások: Napelemek PV inverterekkel; Hőszivattyúk; Inverteres szabályozások; UPS-ek; Tápegységek, töltők Fényforrások (aktív szabályzóval) PLC


Példa PV inverter spektrum: 16 kHz-en 1 A


4

Példák zavarkibocsátás értékekre IEC TC 22 205A/Sec0339/R Study Report II

Bázisállomás egyenirányító

Háztartási mosógép

4 db fluoreszcent lámpa

A legnagyobb zavarkibocsátás esetenként nagyobb 5 V-nál (134 dBµV)



5

Zavarás okozta hiba nagysága (1) NMi Holland Mérő és Minősítő Intézet vizsgálati eredményei: Az NMi 2012 júniusáig megvizsgált 72 különböző típusú fogyasztásmérőt Különböző gyártóktól Különböző mérési technikát alkalmazó mérőket Hall effektusos Söntöt alkalmazó Rogowski tekercses Belső transzformátoros



6

Zavarás okozta hiba nagysága (2)

1. A fogyasztásérők jelentős részénél alig volt hiba

2. A fogyasztásérők 82 %-ánál a hiba kisebb 2 %-nál Vizsgált mérők Hiba kisebb 1 % Hiba kisebb 2 %



7

Zavarás okozta hiba nagysága (2) Hiba %

! A vizsgált mérők közül 6 esetben (8 %) igen jelentős volt hiba MEE 61. Vándorgyűlés Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12.


8

Zavarás okozta hiba nagysága (3) A zavar-érzékeny fogyasztásmérők jellemzői: A mérők 15 % - 100 % mértékben voltak befolyásolva; A befolyásolt mérők között voltak közvetlen és közvetett mérők is; Mindegyik befolyásolt Rogowski tekercses volt; A sönt, transzformátoros és Hall érzékelővel mérők nem voltak befolyásolva.

A Rogowski tekercses mérők sokkal zavarérzékenyebbnek tűntek mint az egyéb szenzorok de voltak hibátlanul mérő Rogowski tekercses mérők is! MEE 61. Vándorgyűlés Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12.


9

Következmények, fejlemények A Svéd Akkreditáló és Megfelelőség Igazoló Testület. Kifogást tesz 2010 novemberében a villamos fogyasztásmérő készülékekkel foglalkozó EN 50470-3:2006 szabvánnyal kapcsolatosan, mivel az nem tartalmaz követelményt a mérők elektromágneses zavartűrésére.

Fejlemények: Az érdekelt szabványosítási szervezetek intenzív munkába kezdenek a 2-150 kHz tartományban történő szabványosítási rés megszüntetésére, szabvány kidolgozására: zavarkibocsátásra és Zavartűrésre. MEE 61. Vándorgyűlés Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12.


10

Szabványosítási tevékenységek a 2-150 kHz tartományban



11

Szabványosítási tevékenységek a 2-150 kHz tartományban Villamosenergia mérő termék bizottságok IEC TC 13: ELECTRICAL ENERGY MEASUREMENT; TARIFF AND LOAD CONTROL Villamosenergia mérés, tarifa és terhelés szabályozás Állást foglal: 1) IEC TC 22 által kidolgozott TS 62578 visszavonása mellett. Indoka: ellehetetleníti a smart mérésre szolgáló, az EN 50065 szerint 3 kHz -148,5 kHz frekvencia tartományt használó PLC kommunikációt.

CENELEC TC 13: Equipment for Electrical Energy Measurement and Load control Készülékek villamosenergia mérésre és terhelés szabályozásra Kidolgozója: 1) A mérőkre vonatkozó követelmények az EN 50470-1 és -3 részek

2) EN TR 50579:2012; Villamos mérőkészülékek (a.c.) – Szigorúsági szintek, zavartűrés követelmények és vizsgálati módszerek vezetett zavarásra a 2 -150 kHz frekvencia tartományban (Electricity metering equipment (a.c.) - Severity levels, immunity requirements and test methods for conducted disturbances in the frequency range 2 kHz to 150 kHz) MEE 61. Vándorgyűlés Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12.


12

Szabványosítási tevékenységek a 2-150 kHz tartományban IEC TC 22 Ipari elektronikai rendszerek és készülékek Kidolgozta:

A TC 22 Javasolt zavar kibocsátási szintjei

IEC / TS 62578 Ed. 2 tervezet: szavazásra bocsájtva 2013-05-24 Aktív inverter alkalmazások (AIC) működési feltételei és jellemzői magába foglalva a 150 kHz alatti zavarkibocsátásra vonatkozó tervezési ajánlást Operation conditions and characteristics of active infeed converter (AIC) applications including design recommendations for their emission values below 150 kHz MEE 61. Vándorgyűlés Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12.

A C1 ajánlott tervezési szint a maximális kibocsátásra 50 kHz-en a CISPR 11-nek felel meg. Ettől a C2 értékek miden frekvencián 7,5 dBµV távolságra vannak.


13

Szabványosítási tevékenységek a 2-150 kHz tartományban PLC termék bizottság

CENELEC SC 205A: MAINS COMMUNICATION SYSTEMS Hálózati kommunikációs rendszerek (PLC terület) Kidolgozója: ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE BETWEEN ELECTRICAL EQUIPMENT / SYSTEMS IN THE FREQUENCY RANGE BELOW 150 kHz (EMI 2013 március)

Villamos berendezések / készülékek közötti elektromágneses zavarás a 150 kHz alatti frekvencia tartományban

Előzmény anyagok: EN 50065 sorozatban Signaling on low-voltage electrical installations in the frequency range 3kHz to 148.5kHz – Part 1: General requirements, frequency bands and electromagnetic disturbances.



14

Szabványosítási tevékenységek a 2-150 kHz tartományban EMC bizottságok IEC TC 77A: EMC Albizottság, kisfrekvenciás jelenségekre WG8 Összeférhetőségi szintek a 2-150 kHz tartományban (Subcommittee 77A: EMC – Low frequency phenomena, of IEC technical committee 77: Electromagnetic compatibility)

Kidolgozta: IEC/EN 61000-4-16 : Vizsgálat a közös módusú vezetett zavarra a 0-150 kHz frekvencia tartományban. (Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-16: Testing and measurement techniques - Test for immunity to conducted, common mode disturbances in the frequency range 0 Hz to 150 kHz)

IEC 61000-4-19: 2014-05 Vizsgálat differenciál módusú vezetett zavarra és jelátvitelre a váltakozóáramú kapukon a 2 -150 kHz frekvencia tartományban (Test for immunity to conducted, differential mode disturbances and signalling in the frequency range from 2 kHz to 150 kHz, at a. c. ports) MEE 61. Vándorgyűlés Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12.


15

Szabványosítási tevékenységek a 2-150 kHz tartományban IEC TC 77 (EMC) ACEC bizottság IEC TC 77 ACEC: A TC 77 EMC Tanácsadó Bizottsága Szabványosítási akcióterv a 2-150 kHz frekvencia tartományra: Döntés a TC 22 által kidolgozott. a zavarkibocsátásra vonatkozó TS 62578 szabványtervezetről: A zavarkibocsájtásra vonatkozó határértékek legyenek tájékoztató mellékletbe áttéve (Informative annex) ACEC 1 hónapon belül értékkeli a TC 22-től kapott átdolgozást Az IEC TC 77 WG 8 várhatóan 2014 végére elkészíti az első bizottsági tervezetet (CD) A végső zavarkibocsátási szabvány nem várható 2016 előtt ACEC javaslat: amíg a fenti kör nem zárul be, addig nem javasolt Smart mérők nagy volumenű telepítése!



16

Zavarkibocsátási és zavartűrési szintek Összefoglaló áttekintés

Feszültség [Veff]

4. szint: Szigorú ipari környezet.


3. szint: Tipikus lakóhelyi és enyhén ipari környezet. PLC EN 50065-1 szerinti maximális jelszintje 2. szint: Védett környezet

1. szint: Jól védett környezet A TS 62578 szerinti kibocsájtási szintek. (A szavazás sikertelen.)


17

Érdekelt szabványosítási szervezetek EMC bizottságok IEC TC 77A WG 8 javaslat zavarkibocsátásra: két tartomány 30 kHz alatt nagyobb, felette kisebb határértékek

Az OFDM modulációs PLC rendszerek (PRIME és G3) a kedvező zöld tartományba esnének MEE 61. Vándorgyűlés Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12.


18

Szabványosítási tevékenység a 2-150 kHz tartományban Követelmények az okos mérésre

Általános követelmények Az EMC szabványosításban a 2-150 kHz tartományban fennálló szabványosítási rés kitöltése Egyetértés az összeférhetőségi szintekben A PLC technológiák használata A CENELEC sáv védelme és használhatóságának biztosítása az okos mérési / hálózati alkalmazásokhoz Mérés- és vizsgálati technikák területén EMC környezet meghatározása maximális kibocsájtási szintben és a típusvizsgálat kifejlesztése a mérők vezetett zavar vizsgálatára A mérő típusszabványok (EN 50470, IEC 62052/53) felülvizsgálata vezetett zavarok szempontjából az IEC 61000-4-19 alapján.



19

Szabványosítási tevékenység a 2-150 kHz tartományban A jelenlegi helyzet

CENELEC TC 13 kidogozta a CLC/TR 50579 szabványt zavartűrés követelményekre és vizsgálati módszerekre

IEC SC 77 kidolgozta az IEC 61000-4-19 szabványt vezetett zavarra vonatkozó vizsgálatok, váltakozóáramú kapukon A hálózathoz csatlakozó berendezések zavarkibocsátási szintjeire vonatkozó maximális zavarkibocsátás szintek előírásai még hiányoznak.



20

Zavartűrés vizsgálat a 2-150 kHz tartományban



21

Zavartűrés vizsgálat a 2-150 kHz tartományban Differenciál módusú zavartűrés vizsgálat elvi összeállítása

Hálózati feszültség forrás

Terhelőáram forrás


EUT

Zavaróáram forrás


22

Zavartűrés vizsgálat a 2-150 kHz tartományban Egyszerűsített vázlat a vizsgálati összeállítás fő elemeivel

Hálózati táp forrás

Elemek: Generátor 2-150 kHz Cc= csatoló kondenzátor Cd= csatolásmentesítő kondenzátor L = csatolásmentesítő induktivitás CDN=csatoló / csatolásmentesítő hálózat

EUT



23

Zavartűrés vizsgálat a 2-150 kHz tartományban Egyszerűsített kapcsolási vázlat a feszültség generátor fő elemeivel



24

Zavartűrés vizsgálat a 2-150 kHz tartományban Fogyasztásmérő zavartűzés vizsgálatának összeállítása (TR 50579:2012 és az IEC 6100-4-19 szabványok szerint)



25

Zavartűrés vizsgálat a 2-150 kHz tartományban Háromfázisú fogyasztásmérő vizsgálatának összeállítása (TR 50579:2012 és az IEC 6100-4-19 szabványok szerint)



26

Zavartűrés vizsgálat a 2-150 kHz tartományban Az IEC 61000-4-19 szerinti differenciál módusú zavaró áram vizsgálati szintek



27

Zavartűrés vizsgálat a 2-150 kHz tartományban Az IEC 61000-4-19 szerinti differenciál módusú zavaró feszültség vizsgálati szintek Szigorú ipari környezet. Tipikus lakóhelyi és enyhén ipari környezet Védett környezet

Jól védett környezet

Amplitúdó – frekvencia profil MEE 61. Vándorgyűlés Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12.


28

Zavartűrés vizsgálat a 2-150 kHz tartományban IEC 61000-4-19 szerinti szinuszos / négyszög impulzus sorozattal

Szinuszos moduláció esetén: fi frekvencia növelendő 2 kHz-től 150 kHz-ig, fi = fi x1,02 ütemben Négyszög moduláció esetén fmod: 50 Hz: 3 Hz; 101 Hz; 301 Hz; 601 Hz, 60 Hz: 4 Hz; 121 Hz; 361 Hz; 721 Hz. MEE 61. Vándorgyűlés Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12.


29

Zavartűrés vizsgálat a 2-150 kHz tartományban CLC/TR 50579 szerinti vizsgáló generátor jellemzői Paraméter

Előírás

A zavarójel frekvencia tartománya Előállított hullámalak: Az előállított zavarójel maximális THD-je a maximális szintnél: Kimenő szint: A zavaró áram tűrése a vizsgálat során: Tartózkodási időtartam: Maximális frekvencia lépés a vizsgálat során:



30

Zavartűrés vizsgálat a 2-150 kHz tartományban CLC/TR 50579 szerinti zavaró áram vizsgálat esetén a maximálisan megengedett járulékos hiba Közvetlenül csatlakoztatott mérő esetén Frekvencia tartomány 2 to 30 kHz 30 to 150 kHz

Zavaró áram értéke 2A 1A

50 Hz- 50 Hz: es áram cos φ Iref Iref

>0,9 >0,9

Megengedett maximális %-os hiba a mérő osztálya szerint A B C ±6% ±4% ±2% ±6% ±4% ±2%

A frekvencia határnál a nagyobb frekvencia tartományhoz tartozó érték alkalmazandó

Transzformátorral csatlakoztatott mérő esetén Frekvencia tartomány 2 to 30 kHz 30 to 150 kHz

Zavaró áram értéke 2 % * Imax 1 % * Imax

50 Hzes áram Iref Iref

50 Hz: cos φ >0,9 >0,9

Megengedett maximális %-os hiba a mérő osztálya szerint A B C ±6% ±4% ±2% ±6% ±4% ±2%

A frekvencia határnál a nagyobb frekvencia tartományhoz tartozó érték alkalmazandó MEE 61. Vándorgyűlés Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12.


31

Konklúziók - ACEC: felül kell vizsgálni az EN TR 50579:2012 szabványt az IEC 61000-4-19:2014 alapján - IEC 61000-4-19: I, U vizsgálat, csomagok, négyszög is - EN TR 50579: csak szinuszos I vizsgálat, zavartűrési szintjei az előbbi szabványnak csak a Fokozottan védett és Védett környezetek követelményeit elégíti ki - Mérőrendszer realizálása - A végső (2016 végére várható) zavarkibocsátási szabvány előtt nem javasolt nagy volumenű Smart mérők telepítése

- Show must go on… MEE 61. Vándorgyűlés Debrecen, 2014. szeptember 10 – 12.


32

Köszönöm a figyelmet!

? E-mail: [email protected] [email protected]

33

A khz tartományban okozott vezetett zavarok elektronikus mérők pontosságára gyakorolt hatásának vizsgálata

Recommend Documents