ГОСТ Р 51317.4.15-2012 (МЭК 61000-4-15:2010). Национальный стандарт Российской Федерации. Совместимость технических средств электромагнитная. Фликерметр. Функциональные и конструктивные требования

(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 26.11.2012 № 1178-ст)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["ГОСТ Р 51317.4.15-99"]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/metodika-rd-52-24-505-98" "ГОСТ Р 51317.4.15-99. Государственный стандарт Российской Федерации. Совместимость технических средств электромагнитная. Фликерметр. Технические требования и методы испытаний (прин"
  n1["ГОСТ Р 51317.4.15-2012"]:::rst
  click n1 "https://bukva.ai/docs/gost-r-51317-4-15-2012" "ГОСТ Р 51317.4.15-2012. Национальный стандарт Российской Федерации. Совместимость технических средств электромагнитная. Фликерметр. Функциональные и конструктивные требования (утв."
  n2["ГОСТ IEC 61000-4-15-2014"]:::doc
  click n2 "https://bukva.ai/docs/standart-gost-iec-61000-4-15-2014" "ГОСТ IEC 61000-4-15-2014. Межгосударственный стандарт. Совместимость технических средств электромагнитная. Часть 4. Методики испытаний и измерений. Раздел 15. Фликерметр. Функциона"
  n1 --> n2
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

от 26 ноября 2012 г. № 1178-ст

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СОВМЕСТИМОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ

ФЛИКЕРМЕТР

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Electromagnetic compatibility of technical equipment. Flikermeter. Functional and design specifications

IEC 61000-4-15:2010 Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-10: Testing and measurement techniques — Flikermeter — Functional and design specifications (MOD)

ГОСТ Р 51317.4.15-2012 (МЭК 61000-4-15:2010)

1 января 2013 года

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 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. Подготовлен ЗАО «Научно-испытательный центр „САМТЭС“ и Техническим комитетом по стандартизации ТК 30 „Электромагнитная совместимость технических средств“ на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного 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 26 ноября 2012 г. № 1178-ст.

4. Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 61000-4-15:2010 «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-15. Методы испытаний и измерений. Фликерметр. Функциональные и конструктивные требования» [IEC 61000-4-15:2010 «Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-10: Testing and measurement techniques — Flikermeter — Functional and design specifications»]. При этом дополнительные положения, включенные в текст стандарта для учета особенностей российской национальной стандартизации, выделены в тексте стандарта курсивом.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта 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 и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном Приложении ДА.

5. Взамен ГОСТ Р 51317.4.15-99 (МЭК 61000-4-15-97).

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.

Предисловие к МЭК 61000-4-15:2010

Международный стандарт МЭК 6100-4-15:2010 разработан подкомитетом 77А «Низкочастотные электромагнитные явления» Технического комитета МЭК ТК 77 «Электромагнитная совместимость».

МЭК 61000-4-15:2010 основан на работах рабочей группы «Помехи» Международного союза по электротермии (UIE), работах Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и на работах, проведенных непосредственно в МЭК.

Настоящий стандарт представляет собой часть 4-15 серии стандартов МЭК 61000. Он имеет статус основополагающей публикации МЭК в соответствии с Руководством МЭК 107 (IEC Guide 107).

Стандарт МЭК 61000-4-15:2010 (второе издание) отменяет и заменяет первое издание стандарта МЭК 61000-4-15:1997 <*> и Изменение 1 (2003 г.) к первому изданию.

<*> ГОСТ Р 51317.4.15-99 (МЭК 61000-4-15-97).

В текст стандарта 61000-4-15:2010 внесены изменения по отношению к стандарту МЭК 61000-4-15:1997. В частности, добавлены и прояснены определения некоторых непосредственно измеряемых параметров, что способствует исключению неоднозначных интерпретаций.

Введение к МЭК 61000-4-15:2010

Настоящий стандарт является частью стандартов МЭК серии 61000 согласно следующей структуре:

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 тех случаях, когда 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.

Руководства по помехоподавлению.

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 опубликованы и будут опубликованы с указанием номера части, за которым следует дефис, а затем второй номер, указывающий раздел (например, 61000-6-1).

1. Область применения и цель

Настоящий стандарт устанавливает функциональные и конструктивные требования к приборам для измерений характеристик фликера (фликерметрам), предназначенным для индикации точного уровня восприятия фликера применительно ко всем встречающимся на практике формам колебаний напряжения (далее — приборы).

В настоящем стандарте представлены сведения, позволяющие выполнить конструирование такого прибора, и установлен метод оценки дозы фликера на основе использования выходных сигналов фликерметра, соответствующего требованиям настоящего стандарта.

Требования и методы испытаний приборов, установленные в настоящем стандарте, относятся исключительно к измерениям на входах прибора напряжением 120 и 230 В частотой 50 и 60 Гц. Характеристики некоторых ламп накаливания, применяемых при других напряжениях, достаточно близки к указанным в таблицах 1 и 2. Поэтому для этих других напряжений могут быть применены поправочные коэффициенты. Некоторые из этих поправочных коэффициентов приведены в Приложении B. Детальные требования в отношении напряжений и частот, отличных от указанных выше, находятся на рассмотрении.

Целью стандарта является обеспечение основными сведениями, необходимыми для конструирования и изготовления прибора аналогового или цифрового вида.

Настоящий стандарт не устанавливает допустимых норм фликера.

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

#ГОСТ Р 50397-2011 (МЭК 60050-161:1990) Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения

ГОСТ Р 51522.1-2011 (МЭК 61326-1:2005) Совместимость технических средств электромагнитная. Электрическое оборудование для измерения, управления и лабораторного применения. Часть 1. Общие требования и методы испытаний

ГОСТ 30804.3.3-2013 (IEC 61000-3-3:2008) Совместимость технических средств электромагнитная. Ограничение изменений напряжения, колебаний напряжения и фликера в низковольтных системах электроснабжения общего назначения. Технические средства с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе), подключаемые к электрической сети при несоблюдении определенных условий подключения. Нормы и методы испытаний

ГОСТ 30804.3.11-2013 (IEC 61000-3-11:2000) Колебания напряжения и фликер, вызываемые техническими средствами с потребляемым током не более 75 А в одной фазе, подключаемыми к низковольтным системам электроснабжения при определенных условиях. Нормы и методы испытаний

ГОСТ 30804.4.30-2013 (IEC 61000-4-30:2008) Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии#

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. Параметры и обозначения

3.1. Непосредственно измеряемые параметры и характеристики

3.1.1 Общие положения

На рисунках B.2a, B.2b, B.2c и B.2d Приложения B представлены примеры, предназначенные для оказания помощи изготовителям фликерметров в правильном применении определений параметров, установленных в настоящем подразделе.

3.1.2. Среднеквадратическое значение напряжения, измеряемое для каждого полупериода (half-period rms value of the voltage) U_{hp} : среднеквадратическое значение напряжения сети электропитания, определяемое на интервале времени, равном одному полупериоду между смежными пересечениями нуля и напряжением основной частоты.

3.1.3. Характеристика изменений во времени среднеквадратических значений напряжения, измеряемых для каждого полупериода (half-period rms value characteristics) U_{hp}(t) : функция времени, представляющая собой последовательность среднеквадратических значений напряжения, измеряемых для каждого полупериода, определяемая последовательными значениями U_{hp} (см. также примеры в Приложении B).

3.1.4. Относительная характеристика изменений во времени среднеквадратических значений напряжения, измеряемых для каждого полупериода (relative half-period rms value characteristics) d_{hp}(t) : функция времени, представляющая собой отношение последовательности среднеквадратических значений напряжения, измеряемых для каждого полупериода, к номинальному значению напряжения U_{n} :

d_{hp}(t) = U_{hp}(t)/U_{n} . (1)

3.1.5 Характеристики установившегося напряжения и изменения напряжения

В настоящем подразделе определены правила оценки изменений во времени среднеквадратических значений напряжения, измеряемых для каждого полупериода (среднеквадратических полупериодных напряжений).

Устанавливают два основных условия, относящихся к периодам времени, в течение которых напряжение считают установившимся, и к периодам, когда имеют место изменения напряжения.

Условия установившегося состояния напряжения имеют место, если среднеквадратическое полупериодное напряжение U_{hp} поддерживается в пределах установленного допуска \pm 0,2\%U_{n} в течение интервала времени не менее 100/120 полупериодов основной частоты (для частот 50/60 Гц соответственно).

В начале испытаний среднее значение среднеквадратических полупериодных напряжений, определенное в течение последней секунды, предшествующей периоду наблюдения, используют в качестве начального опорного напряжения для измерений d_{max} и d_{hp}(t) , а также расчетов d_{c} и d(t).

В случае если условия установившегося напряжения в течение конкретного периода испытаний отсутствуют, параметр d_{c} считают равным нулю.

При проведении измерений в течение конкретного периода испытаний и наличии условий установившегося напряжения определяют скользящее опорное напряжение сравнения U_{hp_avg} , представляющее собой усредненное в течение одной секунды значение напряжений U_{hp} , т.е. используют для расчета U_{hp_avg} последние 100 значений U_{hp} (120 значений при частоте сети 60 Гц).

Рассчитанное значение U_{hp_avg} последовательно используют для проверки сохранения условий установившегося напряжения, а также в качестве опорного значения при определении d_{c} и d_{max} , если имеет место изменение напряжения.

Для установления новых условий установившегося состояния "d_{ci}" после имевшего место изменения напряжения используют первое значение d_{start_i} = d_{hp}(t = t_{start}) . По отношению к этому значению определяют допуск \pm 0,002U_{n} (т.е. \pm 0,2\%U_{n} ).

Считают, что условия установившегося состояния имеют место, если U_{hp}(t) не выходит за пределы указанного выше допуска в течение последующих 100 полупериодов основной частоты (120 полупериодов при частоте сети 60 Гц).

Примечание. Использование параметра U_{hp_avg} в качестве скользящего напряжения сравнения предотвращает выход медленных изменений напряжения в линии за пределы d_{c} или d_{max} с одновременным уменьшением разности показаний двух приборов из-за различий между ними до значения 0,4\%U_{n} (т.е. \pm 0,2\%U_{n} ).

Условия установившегося состояния заканчиваются, если последовательно измеряемые значения U_{hp}(t = t_{x}) выходят за установленные пределы допуска, т.е. d_{hp}(t = t_{x})>U_{hp_avg} + 0,002 или d_{hp}(t = t_{x})<U_{hp_avg} - 0,002 .

Последнее значение в пределах установленных допусков обозначают d_{endi} = d_{hp}(t = t_{x - 1}) .

Значение d_{hp}(t = t_{x}) используют как начальное значение для определения следующего условия установившегося состояния d_{ci + 1} ( = d_{starti + 1}) .

Любое из значений d_{hp}(t>t_{x}) , вышедшее за пределы установленных допусков первым среди значений для 100/120 полупериодов, необходимых для определения установившегося состояния, используют в качестве первого значения для определения следующего установившегося состояния d_{ci + 1} . Следовательно, новое установившееся состояние возникнет в момент времени завершения расчета U_{hp_avg} .

3.1.6. Изменение установившегося напряжения (steady state voltage change) d_{cj} : значение разности между двумя последующими значениями установившегося напряжения, выраженное в процентах U_{n} , т.е. d_{endi} - d_{start} .

При этом необходимо идентифицировать полярность изменения (изменений) установившегося состояния (состояний) напряжения. Как следует из формулы, приведенной выше, результирующее значение d_{cj} будет положительным, если напряжение снижается в течение характеристики изменения напряжения. Результирующее значение d_{cj} будет отрицательным, если напряжение повышается в течение характеристики изменения напряжения.

3.1.7. Максимальное изменение напряжения в течение характеристики изменения напряжения (maximum voltage change during voltage change characteristic) d_{maxi} : абсолютное значение максимальной разности между последним значением установившегося состояния d_{endi - 1} и последующим значением d_{hp}(t) , наблюдаемыми в течение характеристики изменения напряжения, выраженное (в общем случае) в процентах U_{n} :

d_{maxi} = max[d_{endi - 1} - d_{hp}(t)] . (2)

Оценка d_{maxi} заканчивается при возникновении нового установившегося состояния или в конце периода наблюдения.

При этом должна быть идентифицирована полярность изменения (изменений) напряжения. Если максимальное отклонение напряжения наблюдается в процессе уменьшения напряжения относительно d_{endi - 1} , то из приведенной выше формулы следует, что результирующее значение d_{maxi} будет положительным. Если максимальное отклонения напряжения наблюдается в процессе повышения напряжения относительно d_{endi - 1} , то результирующее значение d_{maxi} будет отрицательным.

3.1.8. Максимальное изменение установившегося напряжения в течение периода наблюдения (maximum steady state voltage change during an observation period) d_{c} : наибольшее значение всех абсолютных значений d_{ci} , наблюдаемых в течение периода наблюдения, т.е.:

d_{c} = ma_{i}x(|d_{ci}|) . (3)

3.1.9. Максимальное абсолютное изменение установившегося напряжения в течение периода наблюдения (maximum absolute steady state voltage change during an observation period) d_{max} : наибольшее значение всех абсолютных значений d_{maxi} , наблюдаемых в течение периода наблюдения, т.е.:

d_{max} = ma_{i}x(|d_{maxi}|) . (4)

3.1.10. Отклонение напряжения (voltage deviation) d(t) — отклонение наблюдаемого значения d_{hp}(t) от предыдущего значения d_{endi - 1} , выраженное в процентах U_{n} :

d(t) = d_{endi - 1} - d_{hp}(t) . (5)

Полярность является дополнительной характеристикой. Если полярность указывают, то положительным считают падение напряжения.

Примечание. Приведенная в #ГОСТ 30804.3.3# оценка предельных значений d(t) с установлением максимально допустимого значения d(t) = 3,3% для интервала времени 500 мс предназначена, в основном, для оценки влияния пускового тока испытуемого оборудования. Таким образом, при установлении нового значения U_{hp_avg} оценка d(t) заканчивается. При возникновении нового изменения напряжения начинается новая оценка d(t). Максимальную длительность интервала времени, в течение которого любое отдельное значение d(t), оцениваемое в течение интервала наблюдения, превышает установленное предельное значение 3,3%, применяют при оценке соответствия испытуемого оборудования предельному значению 3,3% для интервала 500 мс и указывают в протоколе испытаний.

3.1.11. Центральное напряжение (centre voltage) U_{c} — напряжение, вокруг которого центрированы его изменения при модуляции, как требуется в соответствии с 6.3, таблица 5, при проведении классификационных испытаний или периодических калибровочных испытаний.

3.2. Обозначения

В настоящем стандарте применяют следующие обозначения:

T_{short} — кратковременный интервал времени для оценки P_{st} .

Примечание. Если не установлено иное значение, кратковременный интервал времени для оценки P_{st} равен 10 мин;

P_{st} — кратковременная доза фликера.

Примечание. Если не установлено иное, оценку кратковременной дозы фликера проводят за период 10 мин;

T_{long} — длительный интервал времени для оценки P_{lt} , который всегда равен целому числу, умноженному на кратковременный интервал времени для оценки P_{st} ;

P_{lt} — длительная доза фликера

P_{lt} = \frac{3 \sqrt{\sum_{i = 1}^{N} P_{sti}^{3}}}{3} , (6)

где P_{sti} (i = 1, 2, 3...) — последовательные значения кратковременной дозы фликера P_{st} .

Примечание. Если не установлено иное, значения P_{lt} рассчитывают на дискретных интервалах времени T_{long} . При окончании интервала времени T_{long} начинается расчет нового значения P_{lt} ;

P_{inst} — мгновенное значение фликера.

Примечание. В предыдущем издании настоящего стандарта (см. [1]) для получения мгновенных значений фликера был предусмотрен выход 5 прибора;

P_{inst,max} — пиковое значение мгновенных значений фликера, измеренных в течение периода наблюдения;

P_{lin} — демодулированный сигнал изменения напряжения после прохождения блока 3 фликерметра;

U_{hp} — среднеквадратическое значение напряжения, измеряемое для каждого полупериода;

U_{hp_avg} — усредненные в течение одной секунды значения напряжений U_{hp} ;

U_{c} — центральное напряжения;

d_{hp} — относительная характеристика изменений во времени среднеквадратических значений напряжения, измеряемых для каждого полупериода;

d_{c} — максимальное изменение установившегося напряжения в течение периода наблюдения;

d(t) — отклонение напряжения;

d_{max} — максимальное абсолютное изменение установившегося напряжения в течение периода наблюдения.

4. Описание прибора

4.1. Общие положения

Приведенное ниже описание основано на конструкции прибора цифрового вида. Применение приборов аналогового вида допускается, если они обеспечивают получение таких же результатов, как приборы цифрового вида. Для целей испытаний на соответствие и мониторинга качества электрической энергии результаты, получаемые с применением цифрового прибора, соответствующего требованиям настоящего стандарта, являются определяющими.

Функциональная схема прибора представлена на рисунке 2. Прибор состоит из двух частей, выполняющих следующие задачи:

• моделирование реакции цепи «лампа — глаз — мозг»;
• статистический анализ сигнала фликера в реальном времени и отображение результатов измерений.

Для выполнения первой задачи предназначены блоки 2, 3 и 4 прибора, указанные на рисунке 2, второй задачи — блок 5.

4.2. Блок 1 — адаптер входного напряжения

Блок 1 включает в себя адаптер входного напряжения, который приводит входное напряжение частоты сети к внутреннему опорному уровню напряжения прибора, как установлено в 5.3.

С применением этого метода измерения фликера могут быть проведены независимо от действительного уровня напряжения на входе прибора и выражены в процентах.

4.3. Блок 2 — квадратичный умножитель

Назначение блока 2 — воспроизведение колебаний напряжения путем возведения в квадрат входного напряжения, приведенного к внутреннему опорному уровню напряжения прибора, для имитации характеристик лампы.

Примечание. Квадратичный умножитель вместе с фильтром Баттерворта в блоке 3 действует как демодулятор.

4.4. Блок 3 — взвешивающие фильтры

Блок 3 состоит из каскада двух последовательно включенных фильтров и селективного фильтра, который может быть установлен до или после каскада двух последовательно включенных фильтров.

Первый из двух последовательно включенных фильтров является низкочастотным и исключает компоненты пульсаций удвоенной частоты сети на выходе демодулятора. Высокочастотный фильтр (первого порядка, с затуханием минус 3 дБ на частоте 0,05 Гц) может быть использован для исключения любого компонента напряжения постоянного тока. Значения, приведенные в калибровочных таблицах 1a и 1b, в таблицах 2a и 2b, а также в таблице 5 испытаний на качество функционирования, учитывают результаты применения данного высокочастотного фильтра с опорной частотой 0,05 Гц.

Второй фильтр является взвешивающим фильтром, который моделирует частотный отклик зрительной системы человека при колебаниях напряжения синусоидальной формы, подаваемого на газонаполненную электрическую лампу с биспиральной нитью накаливания (60 Вт, 230 В и/или 60 Вт, 120 В).

4.5. Блок 4 — квадратичная обработка и сглаживание

Блок 4 состоит из устройства квадратичной обработки сигналов и низкочастотного фильтра первого порядка. Восприятие фликера с учетом характеристик глаза и мозга человека при подаче колебаний напряжения на эталонную лампу моделируется нелинейной характеристикой, обеспечиваемой блоками 2, 3 и 4.

Выход блока 4 представляет собой мгновенное значение фликера P_{inst} .

4.6. Блок 5 — текущий статистический анализ

Блок 5 осуществляет анализ уровня фликера онлайн, обеспечивая тем самым непосредственное вычисление важнейших оцениваемых параметров.

Соответствующий интерфейс с цифровыми или аналоговыми сигналами обеспечивает отображение и регистрацию результатов. Этот блок обеспечивает определение показателей дозы фликера путем статистического анализа, осуществляемого в реальном времени. Статистический анализ основан на разбиении амплитуды сигнала, характеризующего мгновенное значение фликера, на определенное число классов.

Каждый раз, когда уровень фликера достигает определенного значения, счетчик соответствующего класса добавляет единицу к имеющемуся числу. Таким образом определяется функция частотного распределения значений P_{inst} .

При выборе достаточно высокой частоты опроса получают в конце интервала измерения окончательный результат анализа, который представляет собой распределение длительностей уровней фликера в каждом классе. Суммируя показания счетчиков всех классов и выражая показание счетчика каждого класса по отношению к общей сумме, получают функцию плотности вероятности уровня фликера.

Из этой функции получают интегральную функцию вероятности, применяемую при осуществлении статистического анализа «время — уровень фликера». На рисунке 3 схематично показан метод статистического анализа, ограниченный для простоты лишь 15 классами для расчета P_{st} при испытаниях на качество функционирования прибора, как установлено в 6.2 и таблице 5 для 230 В/50 Гц с использованием коэффициента модуляции 1,788% (т.е. k = 2) при 39 изменениях в минуту (0,325 Гц) для значения P_{st} = 2 .

С использованием интегральной функции вероятности могут быть получены основные статистические характеристики фликера, такие как среднее значение, стандартное отклонение, уровень фликера, превышаемый в заданной части интервала наблюдения (в процентах), и относительное время, в течение которого уровень фликера превышает заданное значение.

При проведении статистического анализа в реальном времени сразу после получения результатов на кратковременном интервале T_{short} (значение кратковременной дозы фликера P_{st} ) начинается анализ следующего временного интервала наблюдения, и результаты предыдущего интервала поступают на выход фликерметра.

При обработке измерений на длительном интервале T_{long} конечный результат (значение длительной дозы фликера P_{lt} ) будет получен совместно с результатами измерений на n кратковременных интервалах.

4.7. Выходы прибора

4.7.1 Общие положения

В соответствии с функциональной схемой (см. рисунок 2) в приборе предусмотрены несколько обязательных выходов. Выходы, отмеченные звездочкой, не являются обязательными, но могут быть полезны для более полного использования возможностей прибора при анализе колебаний напряжения. При разработке приборов конкретного типа могут быть предусмотрены дополнительные выходы.

4.7.2 Выход P_{lin}

Выход P_{lin} не является обязательным и предназначен, в основном, для целей минимизации фликера. Сигнал на этом выходе пропорционален изменениям входного напряжения.

4.7.3 Выход P_{inst}

Данный выход, называвшийся в прежнем издании настоящего стандарта выходом 5 #(см. [1])#, является обязательным. На выходе 5 могут быть получены мгновенные значения фликера для их регистрации с целью быстрой оценки на месте или последующей обработки. Данные на выходе 5 могут быть в аналоговом или цифровом формате.

4.7.4 Выход P_{st}

Выход P_{st} на блоке 5 является обязательным.

4.7.5 Выход P_{lt}

Выход P_{lt} является обязательным.

4.7.6 Выходы измерителей параметров «d»

При проведении испытаний на соответствие требованиям #ГОСТ 30804.3.3# или #ГОСТ 30804.3.11# необходимо применять непосредственно измеренные значения d-параметров d_{c} , d_{max} и d(t). Вместе с тем для целей оценки кратковременной и длительной дозы фликера измерение значений параметров d_{c} , d_{max} и d(t) не является обязательным. Значения U_{hp} не являются необходимыми при проведении любых испытаний на соответствие или при оценке фликера с применением прибора, но могут быть необходимыми при калибровке прибора.

При конструировании прибора должны быть обеспечены выходы данных для параметров d_{c} , d_{max} и d(t) в цифровом или аналоговом формате и рекомендуется наличие выхода для U_{hp} .

5. Технические требования

5.1. Отклик и точность

Обобщенная частотная характеристика «вход прибора — выход блока 4» приведена в таблицах 1 и 2 для колебаний напряжения синусоидальной и прямоугольной формы при частотах 50 и 60 Гц соответственно. Порог восприимчивости фликера человеком соответствует единичному уровню на выходе блока 4. Обобщенная частотная характеристика прибора центрирована относительно частоты 8,8 Гц при колебаниях напряжения синусоидальной формы. Таблицы 1 и 2 содержат данные для систем электропитания 120 и 230 В, 50 и 60 Гц.

Требуемая точность прибора (от его входа до выхода блока 4) обеспечивается, если измеренные значения P_{inst} находятся в пределах +/- 8% выходного значения восприимчивости, равного единице при модуляции сигналами синусоидальной формы и имеющими форму меандра, при модуляционном фазовом соотношении в соответствии с Приложением B и для установленных рабочих условий и частот фликерметра. Значения, выделенные полужирным шрифтом в таблицах 1 и 2, при испытаниях являются обязательными. Изготовитель прибора должен установить пределы напряжения и частоты, применительно к которым предполагается применение фликерметра.

Таблица 1a

для единичного уровня восприимчивости на выходе)

При проведении типовых испытаний прибора значения частоты в таблице 1a, выделенные полужирным шрифтом, являются обязательными. Другие точки считают дополнительными. Значения, выделенные полужирным шрифтом, соответствуют важнейшим точкам нормализованной частотной характеристики прибора и выбраны в точках изгиба кривой или вблизи от них. Изготовитель фликерметра может провести испытания прибора при всех значениях частоты в таблице 1a, но при типовых испытаниях или при верификации прибора это не является обязательным.

Примечание. Учитывая различные отклики в системах 50 и 60 Гц, частотные точки обязательной верификации слегка различаются. Частоты модуляции устанавливают с допуском +/- 0,5% установленных значений или менее. Модулирующие напряжения устанавливают с допуском +/- 0,5% установленных значений. Допуск +/- 0,5% при установке частоты и амплитуды модулирующих сигналов может привести к ошибкам при определении значения P_{inst} до 3%.

Таблица 1b

для единичного уровня восприимчивости на выходе)

При проведении типовых испытаний прибора значения частоты в таблице 1b, выделенные полужирным шрифтом, являются обязательными. Другие точки считают дополнительными. Значения, выделенные полужирным шрифтом, соответствуют важнейшим точкам нормализованной частотной характеристики прибора и выбраны в точках изгиба кривой или вблизи от них. Изготовитель фликерметра может провести испытания прибора при всех значениях частоты в таблице 1b, но при типовых испытаниях или при верификации прибора это не является обязательным.

Примечание. Учитывая различные отклики в системах 50 и 60 Гц, частотные точки обязательной верификации слегка различаются. Частоты модуляции устанавливают с допуском +/- 0,5% установленных значений или менее. Модулирующие напряжения устанавливают с допуском +/- 0,5% установленных значений. Допуск +/- 0,5% при установке частоты и амплитуды модулирующих сигналов может привести к ошибкам при определении значения P_{inst} до 3%.

Таблица 2a

для единичного уровня восприимчивости на выходе)

При проведении типовых испытаний прибора значения частоты в таблице 2a, выделенные полужирным шрифтом, являются обязательными. Другие точки считают дополнительными. Значения, выделенные полужирным шрифтом, соответствуют важнейшим точкам нормализованной частотной характеристики прибора и выбраны в точках изгиба кривой или вблизи от них. Изготовитель фликерметра может провести испытания прибора при всех значениях частоты в таблице 2a, но при типовых испытаниях или при верификации прибора это не является обязательным.

Примечание. Учитывая различные отклики в системах 50 и 60 Гц, частотные точки обязательной верификации слегка различаются. Частоты модуляции устанавливают с допуском +/- 0,5% установленных значений или менее. Модулирующие напряжения устанавливают с допуском +/- 0,5% установленных значений. Допуск +/- 0,5% при установке частоты и амплитуды модулирующих сигналов может привести к ошибкам при определении значения P_{inst} до 3%.

Таблица 2b

для единичного уровня восприимчивости на выходе)

При проведении типовых испытаний прибора значения частоты в таблице 2b, выделенные полужирным шрифтом, являются обязательными. Другие точки считают дополнительными. Значения, выделенные полужирным шрифтом, соответствуют важнейшим точкам нормализованной частотной характеристики прибора и выбраны в точках изгиба кривой или вблизи от них. Изготовитель фликерметра может провести испытания прибора при всех значениях частоты в таблице 2b, но при типовых испытаниях или при верификации прибора это не является обязательным.

Примечание. Учитывая различные отклики в системах 50 и 60 Гц, частотные точки обязательной верификации слегка различаются. Частоты модуляции устанавливают с допуском +/- 0,5% установленных значений или менее. Модулирующие напряжения устанавливают с допуском +/- 0,5% установленных значений. Допуск +/- 0,5% при установке частоты и амплитуды модулирующих сигналов может привести к ошибкам при определении значения P_{inst} до 3%.

5.2. Пределы входного напряжения

Входная цепь напряжения должна быть рассчитана на широкий диапазон номинальных напряжений сети, преобразуемых к максимальному уровню, обеспечивающему нормальное функционирование последующих цепей прибора. Наиболее широко применяемые номинальные напряжения приведены ниже. Изготовитель должен установить напряжение (напряжения), для которого сконструирован прибор.

В зависимости от местной практики применяются различные значения номинального напряжения электропитания в пределах от 60 до 690 В. Для обеспечения относительно универсального применения прибора для большинства систем электроснабжения желательно сконструировать входную цепь прибора для следующих номинальных напряжений:

U_{nom} = 66 ; 115; #220#; 230; 400; 690 В — для систем 50 Гц;

U_{nom} = 69 ; 120; 240; 277; 347; 480; 600 В — для систем 60 Гц.

Примечания.

1. При использовании внешних трансформаторов напряжения может быть необходимо, помимо напряжений, указанных выше, применять также и дополнительные, такие как 100, 100 \sqrt{3} и 110 \sqrt{3} \text{В} .

2. Входы с повышенной чувствительностью (0,1; 1; 10 В) не являются необходимыми, но полезны при использовании внешних преобразователей. Входные цепи должны быть способны воспринимать входные сигналы с коэффициентом амплитуды не менее 2.

Ширина полосы пропускания по входам прибора должна быть указана изготовителем, как установлено в 6.5, и не должна быть менее 450 Гц.

Примечание. Определение понятия «ширина полосы пропускания по входам прибора» существенно отличается от определения этого понятия, обычно используемого при установлении характеристик фильтров, основанного на значении частоты при затухании минус 3 дБ. Ширина полосы пропускания по входам прибора на уровне минус 3 дБ шире, чем 450 Гц.

5.3. Адаптер напряжения

Адаптер напряжения должен поддерживать на входе блока 2 среднеквадратическое значение модулированного напряжения, равное внутреннему опорному уровню напряжения прибора U_{r} в соответствии с характеристиками входного трансформатора, сохраняя неизменными относительные значения изменений напряжения.

Для этого среднеквадратические полупериодные напряжения подают на низкочастотный RC фильтр 1-го порядка с постоянной времени 27,3 с. Рабочий диапазон этой цепи должен быть достаточен для точного воспроизведения входных колебаний напряжения, вызывающих фликер.

5.4. Взвешивающие фильтры

Взвешивающие фильтры, входящие в блок 3, предназначены:

• для подавления постоянной составляющей и составляющей двойной частоты напряжения сети, присутствующих на выходе демодулятора (амплитуды составляющих более высоких частот пренебрежимо малы);
• для взвешивания колебаний напряжения в соответствии с чувствительностью цепи «лампа — глаз — мозг».

Фильтр, подавляющий нежелательные частотные составляющие входного сигнала, должен содержать высокочастотное звено первого порядка (частота среза на уровне 3 дБ около 0,05 Гц) и низкочастотное звено, в качестве которого применяют фильтр Баттерворта шестого порядка с частотой среза на уровне 3 дБ, равной 35 Гц для систем 230 В/50 Гц, и частотой среза на уровне 3 дБ, равной 42 Гц для систем 120 В/60 Гц.

5.5. Отклик взвешивающего фильтра в блоке 3

С учетом того, что фильтры, описанные выше, подавляющие нежелательные частотные составляющие входного сигнала, оказывают незначительное влияние в полосе частот сигналов, создаваемых колебаниями напряжения, передаточная функция «вход-выход» блока 3 F(s) должна иметь вид

F(s) = \frac{K\omega_{1}s}{s^{2} + 2\lambda s + \omega_{1}^{2}} \frac{1 + \frac{s}{\omega_{2}}}{(1 + \frac{s}{\omega_{3}})(1 + \frac{s}{\omega_{4}})} , (7)

где s — комплексный оператор Лапласа.

Параметры передаточной функции должны иметь значения, представленные в таблице 3.

Таблица 3

Параметры передаточной функции для ламп 230 и 120 В

5.6. Квадратичный умножитель и сглаживающий фильтр среднего значения

Блок 4 выполняет две функции:

• возводит в квадрат значения взвешенного сигнала фликера, моделируя нелинейность характеристик восприятия цепи «глаз — мозг»;
• сглаживает сигнал, моделируя эффект накопления в памяти мозга.

Рабочие амплитудные характеристики квадратичного оператора по входу и выходу должны быть достаточными для воспроизведения установленного диапазона измерений прибора.

Функция передачи сглаживающего оператора среднего значения должна соответствовать низкочастотному RC фильтру первого порядка с постоянной времени 300 мс.

5.7. Общая процедура статистического анализа

5.7.1 Общие положения

Длительность интервала времени T_{short} может быть выбрана в пределах от 1 до 15 мин, но предполагается равной 10 мин, если не установлено иное.

Длительность T_{long} должна представлять собой произведение выбранного значения T_{short} и целого числа N. Число № может быть по меньшей мере до 1008 (что соответствует семи дням при T_{short} = 10\text{мин} ). Предполагается, что длительность T_{long} равна 12T_{short} , т.е. двум часам, если не установлено иное.

Примечания.

1. Если фликерметр будет применяться для общих целей мониторинга качества электрической энергии, в процессе которого могут иметь место значительные колебания напряжения, рекомендуется использовать в приборе разрешение 16 бит и классификатор, включающий в себя по меньшей мере 512 логарифмических классов.

2. В приборах, используемых для целей мониторинга качества электрической энергии, должна быть предусмотрена индикация значений P_{inst} вне диапазона классификатора.

5.7.2 Оценка кратковременной дозы фликера

Измерение на интервале наблюдения T_{short} = 10\text{мин} позволяет определить кратковременную дозу фликера P_{st} , значение которой может быть получено в результате проводимого в реальном времени статистического анализа в блоке 5.

При этом применяется следующая формула:

P_{st} = \sqrt{0,0314P_{0,1} + 0,0525P_{1s} + 0,0657P_{3s} + 0,28P_{10s} + 0,08P_{50s}} , (8)

где перцентили P_{0,1} , P_{1s} , P_{3s} , P_{10s} , P_{50s} — уровни фликера, значения которых были превышены в течение 0,1%; 1%; 3%; 10% и 50% времени за интервал наблюдения T_{short} . Индексы s в формуле указывают на сглаженные значения P_{1} , P_{3} , P_{10} , P_{50} .

Сглаженные значения рассчитывают по следующим формулам:

(9)

Вследствие того, что постоянная времени прибора составляет 0,3 с, значение P_{0,1} не может быстро изменяться и сглаживание для P_{0,1} не требуется.

Примечание. Кратковременная доза фликера P_{st} является обязательным выходом прибора; значения индивидуальных перцентилей являются добровольными выходами.

5.7.3 Оценка длительной дозы фликера

Интервал наблюдения 10 мин, применяемый при оценке кратковременной дозы фликера, удобен для оценки колебаний напряжения, создаваемых техническими средствами с коротким рабочим циклом. В случаях, когда необходимо учитывать суммарный эффект нескольких нагрузок, создающих помехи случайным образом (например, сварочных аппаратов, электродвигателей), или принимать во внимание источники фликера с длительным и меняющимся рабочим циклом (например, дуговые электрические печи), необходимо оценивать длительную дозу фликера. Для этого длительную дозу фликера P_{lt} определяют на основе измерений кратковременных доз фликера P_{st} применительно к периоду наблюдения, связанному с длительным рабочим циклом нагрузки или периодом, в течение которого наблюдатель может воспринимать фликер, например, несколько часов, используя выражение

P_{lt} = \frac{3 \sqrt{\sum_{i}^{N} = 1P_{sti}^{3}}}{N} , (10)

где P_{sti} (i = 1, 2,...N) — последовательные значения кратковременной дозы фликера.

Примечание. Для измерения показателей качества электрической энергии в соответствии с ГОСТ Р #51317.4.30# и для измерений в соответствии с #ГОСТ 30804.3.3# и #ГОСТ 30804.3.11# рекомендуется определение значения длительной дозы фликера P_{lt} на интервале времени 2 ч (N = 12).

6. Испытания фликерметра

6.1. Общие положения

Установлено разделение фликерметров на три класса. Фликерметры, относящиеся к различным классам, подлежат испытаниям при подаче испытательных напряжений с несколькими различными характеристиками. Обзор этих испытаний представлен в таблице 4. В Приложении B представлены модуляционные схемы и значения \Delta U/U , указанные в настоящем разделе.

Класс F1. Фликерметры общего назначения, пригодные для применения при мониторинге качества электрической энергии и при проведении испытаний на соответствие (см. примечание к таблице 4). Фликерметры этого класса могут функционировать в условиях широкого диапазона изменений входного напряжения, включая изменения частоты и даже скачки фазы. Поэтому фликерметры общего назначения должны быть испытаны применительно к широкому диапазону входных сигналов, как установлено в таблице 4. При проведении периодической верификации калибровки необходимы лишь испытания с прямоугольными изменениями напряжения в соответствии с 6.3. Рекомендуется также периодически проводить широкополосные испытания.

Класс F2. Фликерметры, предназначенные для испытаний на соответствие групп однородной продукции требованиям #ГОСТ 30804.3.3# и #ГОСТ 30804.3.11#, функционирующие в контролируемой электромагнитной обстановке при постоянных частоте и фазе и ограниченных колебаниях напряжения. Поэтому для фликерметров класса F2 достаточны испытания в соответствии с 6.3 (см. таблицу 5).

Класс F3. Фликерметры, предназначенные для применения при мониторинге качества электрической энергии, поиске неисправностей и для других применений, при которых малая неопределенность измерений не является необходимой и должна соответствовать неопределенности измерений приборами для измерений показателей качества электрической энергии класса S #(см. ГОСТ 30804.4.30)#.

Примечание. Фликерметры, соответствующие требованиям [1], рассматривают как относящиеся к классу F3.

Изготовитель фликерметра должен установить любые дополнительные процедуры, требуемые при верификации конкретного прибора. Протокол калибровки должен включать в себя сведения о конкретной версии прибора, а также о версии применяемого поддерживающего программного обеспечения. Образцы протоколов типовых испытаний приведены в Приложении C.

Для целей периодической верификации калибровки достаточными считают испытания, требования к которым выделены полужирным курсивом в таблице 4.

Таблица 4

Требования к испытаниям фликерметра

6.2. Синусоидальные/прямоугольные изменения напряжения

Общая характеристика отклика фликерметра от его входа до выхода P_{inst} должна быть проверена при синусоидальных и прямоугольных изменениях напряжения. Для всех значений частоты в таблицах 1 и 2 значение P_{instmax} должно быть равно 1,00 с допуском +/- 8%.

6.3. Прямоугольные изменения напряжения и испытания на функционирование

Для всех значений числа изменений напряжения в минуту в таблице 5 значение P_{st} должно быть равно 1,00 с допуском +/- 5%. Данное испытание является достаточным для целей калибровки при регулярных временных интервалах.

Таблица 5

Требования к испытаниям для классификатора фликерметра

Для фликерметров классов F1 и F3, предназначенных для общего мониторинга качества электрической энергии, колебания напряжения, установленные в таблице 5, должны быть центрированы относительно номинального испытательного напряжения, указанного в таблице 5. Это гарантирует, что фликерметр будет иметь достаточно большой входной динамический диапазон для точной оценки колебаний напряжения в обоих направлениях.

Для фликерметров класса F2, предназначенных для испытаний групп однородной продукции на соответствие, напряжение, подаваемое на испытуемую продукцию, не должно, как правило, превышать номинальное испытательное напряжение. Фактически при больших значениях коэффициента амплитуды k, таких как k = 5, и малой глубине модуляции максимальное напряжение превышает установленное рабочее напряжение большинства бытовых электрических приборов. Следовательно, колебания напряжения при испытаниях фликерметров класса F2 допускается центрировать относительно пониженного напряжения U_{c} , чтобы максимальное напряжение в течение испытаний не превышало номинального испытательного напряжения.

Например, для номинального напряжения 230 В/50 Гц и значения P_{st} = 3,00 при одном изменении напряжения в минуту по таблице 5 модуляция может быть центрирована относительно U_{c} = 221,0\text{В} , т.е.:

230\text{В } = U_{c} + 0,5 \cdot 3 \cdot 2,715 \cdot U_{c}/100 . (11)

Изготовитель должен установить рабочий диапазон фликерметра. Для этого все значения \Delta U/U по таблице 5 умножают на постоянный коэффициент k и кратковременную дозу фликера P_{st} определяют для этого значения k. Изготовитель должен установить наименьшее и наибольшее значение k, для которых соответствующие значения P_{stk} находятся в пределах +/- 5% или +/- 0,05%, в зависимости от того, что больше. Эта операция устанавливает рабочий диапазон классификатора, например, 0,25 <= k <= 5,0.

Прямоугольную модуляцию подают при рабочем цикле (50 +/- 2)%. При этом время перехода от одного уровня напряжения к другому должно быть менее 0,5 мс.

6.4. Комбинированные изменения частоты и напряжения — фликерметры класса F1

При данных испытаниях частота f и амплитуда испытательного напряжения U изменяются с периодом 4 с при пересечении нуля кривой напряжения. Наблюдаемое значение P_{inst,max} должно быть равно 1,00 с допуском +/- 5% (см. таблицу 6).

Таблица 6

частоты и напряжения — фликерметры класса F1

6.5. Искаженное напряжение с многократными пересечениями нуля — фликерметры класса F1

Искаженное напряжение с многократными пересечениями нуля состоит из напряжения основной частоты U и гармонических составляющих. Уровни гармонических составляющих, % от U, установлены в таблице 7. Все гармонические составляющие имеют сдвиг фаз 180% относительно напряжения основной частоты 50/60 Гц, т.е. напряжения всех гармоник проходят через нуль в отрицательную сторону, когда напряжение основной частоты проходит через нуль в положительную сторону. Полученное искаженное напряжение затем модулируют синусоидальным напряжением частотой 8,8 Гц с амплитудой по таблице 8.

Таблица 7

с многократными пересечениями нуля — фликерметры класса F1

Таблица 8

с искаженным напряжением — фликерметры класса F1

Наблюдаемое значение P_{inst,max} должно быть равно 1,00 с допуском +/- 8%.

6.6. Испытания на ширину полосы частот с использованием однополосной модуляции гармониками и интергармониками

Для этих испытаний напряжение сети электропитания (230/120 В) при частоте сети 50/60 Гц модулируют суммой двух гармонических напряжений с частотами, различающимися на 10 Гц, по таблице 9. Два модулирующих сигнала должны иметь равные относительные амплитуды (U_{j}/U) .

Таблица 9

гармониками и интергармониками — фликерметр класса F1

Модулирующие частоты f_{v} , f_{j} в паре частот ( f_{v} , f_{j} = f_{v} - 10\text{Гц} ) увеличивают, чтобы установить максимальную ширину полосы частот фликерметра. Наивысшая частота f_{vmax} , для которой P_{instmax} = 1,00\text{с} допуском +/- 8%, равна входной ширине полосы частот фликерметра, наивысшая частота f_{vmax} должна быть не менее 450 Гц.

Частоты пар напряжений могут увеличиваться шагами по 50 Гц (60 Гц для систем 60 Гц), начиная от минимальных частот, указанных в таблице 9.

6.7. Скачки фазы — фликерметра класса F1

Фликерметр должен быть испытан при подаче испытательного напряжения с последовательными скачками фазы. Каждый скачок фазы должен быть при положительном пересечении нуля через 1; 3; 5; 7 и 9 мин (+/- 10 с) после начала десятиминутного периода наблюдения.

Испытания проводят при скачках фазы \Delta\beta = + 30^{\circ} ; -30°; +45°; -45°.

Полученное по результатам периода наблюдения значение P_{st} должно быть в соответствии с таблицей 10 при допуске +/- 5% или 0,05 в зависимости от того, что больше.

Таблица 10

фазы — фликерметры класса F1

Время перехода при каждом скачке фазы должно быть менее 0,5 мс.

6.8. Прямоугольные изменения напряжения с 20-процентным рабочим циклом

Напряжение U имеет прямоугольную модуляцию сигналом частотой 28 Гц с рабочим циклом 12/60 (20%). Это означает, что в интервале времени 60 с объединенное время нахождения испытательного напряжения сигнала при одном уровне равно 12 с, а при другом уровне — 48 с.

Время перехода от одного напряжения к следующему должно быть менее 0,5 мс.

Значение P_{st} должно быть равно 1,00 при допуске +/- 5%.

Таблица 11

изменениях напряжения с 20-процентным рабочим циклом

частотой 28 Гц, с 20-процентным рабочим циклом

6.9 Испытания d-параметров d_{c} , d_{max} и d(t) > 3,3%

Изменения напряжения при испытаниях и значения соответствующих d-параметров должны быть такими, как представлено в таблицах 12 и 13. Каждое изменение (переход) напряжения должно происходить при пересечении нуля напряжением основной частоты. Измеритель должен указывать значения параметров, как установлено в таблицах 12 и 13, с допуском +/- 5%. Временной интервал t, в течение которого d(t) > 3,3%, измеряется путем отдельных приращений длительностью 10 мс и, следовательно, должен быть именно таким, как установлено в таблицах, т.к. изменения испытательного напряжения происходят при пересечении нуля напряжением основной частоты.

Таблица 12

d_{c} , d_{max} и t_{d(t)}>3,3\%

	d_{c} = + 2,00\% (большее значение из 1% и 2%)
	t_{(d(t)>3,3\%)} = 500\text{мс}
	d_{max} = 4,00\%

Таблица 13

d_{c} , d_{max} и t_{d(t)}>3,3\%

	d_{c} = 1,00\%
	d_{max} = 5,00\%
	t_{(d(t)>3,3\%)} = 600\text{мс}

Первые испытания d-параметров проводят в соответствии с таблицей 12. Напряжение U должно изменяться, как указано на рисунке в таблице 12. Для упрощения рисунка на вертикальную ось нанесены значения d(t), что позволяет выражать изменения напряжения в процентах U_{n} . Все изменения проводят при пересечении нуля основной составляющей напряжения электропитания.

Первое изменение проводят с шагом 2%, т.е. от U_{n} до (U_{n} - 2\%) , и данный уровень поддерживают в течение 1,5 с. Следовательно, первое значение d_{c} будет равно 2,00%.

Через 1,5 с осуществляют переход напряжения на -0,4% длительностью 10 мс (изменение напряжения в положительном направлении), за которым следует переход напряжения ниже 3,3% длительностью 500 мс. Первый шаг в этом переходе длительностью 500 мс представляет собой изменение на 4% по отношению к предыдущему установившемуся состоянию d_{ci} . Необходимо отметить, что этот переход также эквивалентен изменению на 4,4% по отношению к последнему уровню, имевшему место непосредственно перед переходом. Следовательно d_{max} = 4\% , хотя полный переход в начале периода 500 мс равен 4,4%.

Через 10 мс после начала полного перехода, равного 4,4%, проводят переход на 0,4%, как показано на рисунке, после чего напряжение поддерживают на уровне 3,6% ниже предыдущего установившегося состояния в течение 490 мс. Затем напряжение изменяют на -2,6%, т.е. переходят к уровню на 1,00% ниже предыдущего установившегося состояния. Следовательно, второе состояние d_{ci + 1} равно 1% по отношению к предыдущему установившемуся состоянию.

Наибольшее изменение по отношению к первому установившемуся состоянию (1%) должно быть зафиксировано.

Первые испытания предназначены для проверки правильного функционирования измерителя при измерении всех d-параметров, а также применяемой логики программного обеспечения.

Вторые испытания d-параметров проводят в соответствии с таблицей 13. Напряжение U должно изменяться, как указано на рисунке в таблице 13. Для упрощения рисунка на вертикальную ось нанесены значения d(t), что позволяет выражать изменения напряжения в процентах U_{n} . Все изменения проводят при пересечении нуля основной составляющей напряжения электропитания.

Первое изменение выполняют с шагом 5%, т.е. от U_{n} до (U_{n} - 5\%) , и данный уровень поддерживают 300 мс. Затем данный уровень изменяют на -2% при длительности 100 мс, после чего вновь в течение 300 мс следует напряжение, уровень которого на 5% ниже предыдущего установившегося состояния. После этого напряжение изменяют до значения на 1% ниже предыдущего установившегося состояния.

Главная задача вторых испытаний — проверить правильность суммирования значений, необходимых для оценки t_{d(t)}>3,3\% , т.е. времени нахождения напряжения ниже уровня 3,3% в течение состояния изменения напряжения. Так как установившееся состояние отсутствует в течение 700 мс плюс 1 с после начала первого перехода, суммирование времени, в течение которого d(t) превышает установленное предельное значение 3,3%, продолжается до установления нового установившегося состояния. Начало и окончание состояния изменения напряжения отмечены на рисунке таблицы 13.

7. Внешние воздействующие факторы и другие требования

7.1 Общие положения

Изготовитель должен установить номинальные рабочие условия и, при возможности, значения ошибки, вызываемой изменениями:

• температуры;
• влажности;
• напряжения электропитания прибора и связанных с электрической сетью симметричных напряжений сетевых помех;
• общих несимметричных напряжений помех между заземляющим проводником прибора и его входными цепями, а также вспомогательных напряжений электропитания;
• разрядов статического электричества;
• излучаемых электромагнитных полей.

Примечание. При применении [2] для установления требований к безопасности и изоляции прибора следует принимать во внимание, что входные цепи (как напряжения, так и тока) могут быть непосредственно подключены к напряжению сетевого электропитания.

7.2. Испытания изоляции, испытания на воздействие климатических факторов, на соответствие требованиям электромагнитной совместимости и другие испытания

#7.2.1.# Требования безопасности установлены в [2].

#7.2.2.# Требования электромагнитной совместимости установлены в #ГОСТ Р 51522.1#.

#7.2.3.# Требования к внешним воздействующим факторам установлены в [3].

<*> Дополнительные выходы для испытаний с целью оценки соответствия и расширения возможностей измерений.

Рисунок 2. Функциональная схема фликерметра МЭК

Примечание. В качестве примера показано наличие сигнала в классе 7:

T_{7} = \sum_{i = 1}^{i - 5} t_{i} .

a) Уровень фликера как функция времени

Примечание. Интегральная функция вероятности получена с использованием модуляции меандрами 1,806% при частоте модуляции 0,325 Гц (39 изменений/мин). Испытание соответствует значению k = 2 в 6.3 и таблице 5.

b) Интегральная функция вероятности

(для P_{st} = 2,000 )

(обязательное)

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОЦЕНКИ ФЛИКЕРА

Существуют различные способы повышения точности оценки фликера применительно к широкому диапазону условий. Некоторые из этих способов указаны ниже. При условии обеспечения установленной в настоящем стандарте точности измерений (+/- 5%) для требуемого диапазона значений относительных изменений входного напряжения может быть применен любой из этих способов или их комбинация.

Во многих случаях частные значения уровней фликера P_{k} , необходимые для вычисления P_{st} , не будут соответствовать определенному классу и должны быть получены путем интерполяции (или экстраполяции) применительно к имеющимся значениям.

A.1. Линейная интерполяция

При линейной интерполяции полную шкалу классификатора F_{s} разделяют на № равных частей так, что интервал значений, соответствующий отдельному классу, составляет F_{s}/N . Обозначают через n номер класса, которому соответствует уровень фликера P_{k} . Уровень фликера, соответствующий классу n, расположен между значением (n - 1)F_{s}/N , превышаемым в течение Y_{n - 1} процентов времени интервала наблюдений, и значением nF_{s}/N , превышаемым в течение Y_{n} процентов времени. При линейной интерполяции уровень фликера P_{k} , соответствующий проценту времени Y_{k} , равен

P_{k} = \frac{F_{s}}{N} (n - \frac{Y_{k} - Y_{n}}{Y_{n - 1} - Y_{n}}) . (A.1)

A.2. Нелинейная интерполяция

Если линейная интерполяция не обеспечивает необходимой точности, используют нелинейную интерполяцию. При этом рекомендуется применять квадратичную формулу для уровней фликера, соответствующих трем смежным классам на интегральной функции вероятности. Значение P_{k} определяют из выражения

P_{k} = \frac{F_{s}}{N} (n - 1 + \frac{1}{2H_{2}} (H_{1} - \sqrt{H_{3}})) , (A.2)

где

H_{1} = \frac{3}{2} Y_{n - 1} - 2Y_{n} + \frac{1}{2} Y_{n + 1} ;

H_{2} = \frac{1}{2} Y_{n - 1} - Y_{n} + \frac{1}{2} Y_{n + 1} ;

H_{3} = H_{1}^{2} - 4H_{2} + (Y_{n - 1} - Y_{k}) ;

Y_{n} — процент вероятности, соответствующий классу n (см. A.1).

A.3. Псевдонулевая точка пересечения

Может случится, что одно или несколько значений уровней фликера P_{k} , представляющих интерес, находятся в интервале, принадлежащем первому классу.

Опыт показывает, что интерполяция между нулевым значением и верхней границей первого класса приводит к ошибочным результатам, при этом подразумевается, что нулевой уровень будет превышен с вероятностью 100%. На практике кривая типовой интегральной функции вероятности может пересекать ось вероятностей в точке значительно ниже отметки 100% и затем проходить вертикально вверх по оси. Способ уменьшения ошибок в этой области заключается в экстраполяции кривой интегральной функции вероятности до пересечения с осью Y для получения псевдонулевой точки пересечения Y_{0} . Y_{0} определяют из следующего выражения:

Y_{0} = (3Y_{1} - Y_{2} + Y_{3}) . (A.3)

A.4. Нелинейная классификация

Статистический анализ может быть более эффективным и точным, если классы имеют изменяемую ширину интервалов.

Может быть, например, использована логарифмическая классификация, которая обычно позволяет применить линейную интерполяцию и избежать определения псевдонулевых точек пересечения. При этом обработка полного диапазона входных напряжений может осуществляться без переключения пределов измерений.

(справочное)

ПРИМЕРЫ d_{c} , d_{max} И d(t)

B.1. Общие положения

Приведенные ниже формула B.1 и рисунок B.1 иллюстрируют значения \Delta U/U и числа изменений напряжения в настоящем стандарте. Испытания на функционирование предполагают наличие определенного фазового соотношения между составляющей основной частоты и модулирующей функцией (в приведенном ниже примере — синусоидальной функцией). Изменения указанного фазового соотношения могут привести к различным значениям P_{st} и P_{lt} при испытаниях с прямоугольной модуляцией.

Рассмотрим функцию времени u(t), модулированную по амплитуде, и процесс колебаний напряжения U(t). Процесс колебаний напряжения U(t) представляет собой функцию времени, образованную среднеквадратическими значениями напряжения, полученными из u(t). Изменения функции времени \Delta u/\overline{u} принимают равными изменениям отношения среднеквадратических значений \Delta U/U .

В качестве примера приведена формула для синусоидального напряжения частотой 50 Гц со средним значением 1,0, относительными изменениями напряжения \Delta u/\overline{u} , равными 40% при прямоугольной амплитудной модуляции частотой 8,8 Гц:

{}^{U(t) = 1 \cdot sin(2 \cdot \pi \cdot 50 \cdot t) \cdot}{^{1 + 40/100 \cdot 1/2 \cdot signum[sin(2 \cdot \pi \cdot 8,8 \cdot t)]}} . (B.1)

Соответствующая форма колебаний представлена на рисунке B.1.

\Delta u/\overline{u} = 40\% , 8,8 Гц, 17,6 изменений в секунду

Изменения среднеквадратических значений \Delta U/U равны 40%, т.е. соответствуют изменениям \Delta u/\overline{u} модулирующей функции времени. Прямоугольные изменения напряжения имеют частоту 8,8 Гц. Каждый полный период модулирующей функции создает два отдельных колебания напряжения — один с увеличенным значением и один с уменьшенным значением. Два изменения при каждом периоде модулирующей функции времени частотой 8,8 Гц дают 17,6 изменений в секунду.

B.2. Поправочные коэффициенты для напряжений, иных чем 120/230 В, 50/60 Гц

В таблице B.1 представлены поправочные коэффициенты, которые применяют при комбинациях напряжение/частота, иных, чем указано в таблицах 1 и 2.

Таблица B.1

комбинаций «напряжение/частота»

Фликерметр устанавливают в режим функционирования для напряжения и частоты, указанных в таблице B.2, в колонке «опорная таблица».

Затем измеренные значения P_{lt} и P_{st} умножают на поправочные коэффициенты, установленные в таблице B.1.

Результирующие значения фликера, как правило, не будут отличаться более чем на 3% от значений фликера, которые могли быть получены при модификации передаточной функции Лапласа применительно к точной модели лампы, применяемой при комбинации напряжение/частота, указанной в первой колонке.

Отклонения результирующих значений фликера, таким образом, хорошо вписываются в пределы допуска +/- 5%, установленного в настоящем стандарте при измерении фликера. Следовательно, непрактично изменять установленные выше требования к испытаниям прибора для учета многих комбинаций напряжение/частота, т.к. это приведет лишь к увеличению стоимости сертификации прибора без получения существенной выгоды.

Следует отметить, что все d-параметры являются относительными величинами, т.е. независимыми от напряжения или частоты.

Следовательно, все требования к приборам, установленные в настоящем стандарте, применяют равным образом ко всем напряжениям и частотам.

На рисунках B.2a и B.2b показаны некоторые обычно наблюдаемые колебания напряжения и соответствующие d-параметры, указанные в разделе 3. Рисунки B.2a и B.2b предназначены для оказания помощи изготовителям фликерметров в правильной разработке приборов.

Рисунок B.2a. Пример для объяснения d-параметров

при многократных условиях установившегося состояния

На рисунках B.2c и B.2d иллюстрированы более сложные колебания напряжения и связанные с ними полярности различных d-параметров, указанных в разделе 3. Данные рисунки предназначены для оказания помощи изготовителям фликерметров в правильной разработке приборов.

при многократных установившихся состояниях

при многократных установившихся состояниях

(справочное)

Изготовитель:                                       Прибор:
Серийный номер:                                     Фирменная версия:

Изготовитель:                                       Прибор:
Серийный номер:                                     Фирменная версия:

Изготовитель:                                       Прибор:
Серийный номер:                                     Фирменная версия:

Изготовитель:                                       Прибор:
Серийный номер:                                     Фирменная версия:

Приложение ДА (справочное)

И МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫХ СТАНДАРТОВ МЕЖДУНАРОДНЫМ СТАНДАРТАМ,

БИБЛИОГРАФИЯ