Iterpretacja wyik pomiar błęd liczika Ator: Adrzej Olecki - Uiwersytet Zieloogórski ("Eergia Elektrycza" - 4/2017) Pomiar błęd liczika zasilaego z sieci eergetyczej obiekt może być obarczoy a tyle dżą iepowtarzalością, że awet przy stosowai testera ajwyższych klas dokładości oraz przy stosowai zaych zasad dokmetowaia wyik pomiar wg przewodika [8], wyik pomiar może być zay za iewystarczająco wiarygody i w związk z tym może być kwestiooway w przypadk spor. Sprawdzaie dokładości liczików eergii Wskazaia żytkowych liczików eergii elektryczej są podstawą do rozliczeń fiasowych między dostawcą eergii a jej odbiorcą i z tego powod sprawdzai dokładości wskazań liczików jest poświęcaa dża waga. Niestety, ormy i rozporządzeia dotyczą sytacji, kiedy liczik eergii jest odłączoy od sieci eergetyczej i zasilay ze stacji wzorcowiczej [1, 2]. Dostawcy eergii dążą do sprawdzaia dokładości liczików w miejsc ich zaistalowaia z astępjących powodów: - błęde podłączeie sprawego liczika sktkje błędym aliczaiem eergii, - racjoalizacji kosztów eksploatacji kładów pomiarowo-rozliczeiowych eergii elektryczej odłączają liczik od sieci tylko w przypadkach koieczych. Przeośe testery liczików eergii możliwiają sprawdzeie błęd liczika a obiekcie, zarówo odłączoego od sieci, jak i przyłączoego do iej. Pracowik, który sprawdza błąd liczika eergii zasilaego z sieci obiekt jest w trdej sytacji w zakresie iterpretacji wyik pomiar - żade ze zaych dokmetów ie rozstrzyga tej kwestii. Natomiast potrzeba wiarygodych wyików pomiar błęd liczika jest oczywista - spory dotyczące rozliczeń za eergię zajdją fiał w sądach. Pomiar błęd liczika zasilaego z sieci Beziwazyje testowaie liczika eergii jest polecaą formą weryfikacji poprawości włączeia liczika do sieci i sprawdzaia błęd liczika zasilaego z sieci, poieważ ie wymaga rozłączaia obwod prądowego i apięciowego liczika (rysek). W tym cel są
stosowae cęgowe testery liczików [3], które pracją z zastosowaiem metody liczika kotrolego [4]. W obiekcie ie są spełioe warki odiesieia [5] i liczik zasilay z sieci może mieć sprawdzay tylko błąd roboczy, zdefiioway jako pierwiastek z smy kwadratów błęd podstawowego oraz błędów dodatkowych spowodowaych temperatrą, apięciem i częstotliwością. Aby wyliczyć wartość dopszczalą błęd roboczego, pracowik powiie mieć wiedzę o dopszczalej wartości poszczególych błędów cząstkowych i wartościach wielkości wpływających dokmetować wyiki pomiar temperatry, apięcia, częstotliwości oraz oczywiście wartości prąd i współczyika mocy. Jeżeli wartość prąd pobieraa przez obciążeie obiekt (i₁ a rysk) jest zbyt mała, moża: włączyć obciążalik rezystacyjy R, który wymsza dodatkowy prąd i₂, włączyć wymszalik prądowy I, który wymsza dodatkowy prąd i₃. Moc dostarczaa do sprawdzaego liczika eergii i testera daa jest wzorem: P =U I1 cosϕ1+u I 2 cosϕ 2 +U I3 cosϕ3 gdzie: U wartość apięcia sieci między zaciskami L-N, I1, I2, I3 wartości prądów z rys.1, φ1, φ2, φ3 kąty przesięcia fazowego Wyiki pomiar błęd liczika zasilaego z sieci charakteryzją się zazwyczaj bardzo dżą iepowtarzalością poprawę powtarzalości moża zyskać przez: stosowaie wymszalików prądowych i obciążalików rezystacyjych, wydłżeie czas pomiar, co zwiększa pracochłoość sprawdzaia liczika. Ewolcję poglądów a temat czas pomiar eergii opisao w [6]. Iterpretacja wyik pomiar Laboratoria pomiarowe jż od 1993 rok fkcjoją wedłg ogólie obowiązjących zasad obliczaia i wyrażaia iepewości pomiar w odiesiei do wszystkich pomiarów fizyczych, zawartych w przewodik,,gide to the Expressio of Ucertaity i Measremet'', którego krajową wersję [8] wydał Główy Urząd Miar w 2001 rok. Wedłg [8] poday wyik pomiar tylko wtedy jest komplety, gdy zawiera zarówo wartość wielkości mierzoej, jak i iepewość pomiar związaą z tą wartością. W przypadk pomiar błęd liczika wyik pomiar powiie mieć postać:
E U E N 1 2 E k C i k A i 1 i 1 2 Bi gdzie: E - średia wartość błęd procetowego liczika wyliczoa z błędów cząstkowych E z pomiarów, i U - iepewość rozszerzoa zwaa iepewością pomiar, k współczyik rozszerzeia, dla k=2 z prawdopodobieństwem 95% błąd sprawdzaego liczika mieści się w przedziale C - złożoa iepewość stadardowa, E U, A - iepewość typ A związaa z iepowtarzalością wyików pomiar, Bi - iepewości typ B związae z możliwościami techiczymi testera. Niepewość typ A oblicza się ze wzor: A s gdzie jest liczbą powtarzaych pomiarów w jedym pkcie (w laboratoriach =10 a w obiekcie wystarczy =3 [5]), atomiast s jest estymatorem (oceą) odchyleia stadardowego, zwaym rówież powtarzalością, obliczaym ze wzor: s 1 1 i E i 1 2 Specyfikacja techicza owoczesych testerów liczików eergii możliwia przyjęcie założeia domiacji jedego źródła iepewości typ B w postaci błęd dopszczalego δ, zatem iepewość typ B może być obliczoa ze wzor: B 3 Jak teoretyczie, wiarygodie i szybko mierzyć błąd liczika w obiekcie? Niepewość pomiaru błęd liczika powia mieć kilkkrotie miejszą wartość iż błąd dopszczaly liczika, p. wg orm a stacje [1, 2] zapas dokładości powiie być pięciokroty. Poieważ iepewość pomiar w jedakowym stopi zależy od iepewości typ A i B, moża przyjąć astępjący warek wystarczającej powtarzalości wyików pomiar błęd liczika w obiekcie: A B
co dla liczby powtórzeń =3 daje astępjącą postać: s i ozacza, że powtarzalość wyików pomiar jest wystarczająca, jeżeli odchyleie stadardowe jest ie większe iż błąd dopszczaly testera w daym pkcie obciążeia. Spełieie wark możliwia: dobre wykorzystaie dokładości testera przesadie dża wartość odchyleia s iemożliwia wykorzystaie dokładości testera, poieważ o iepewości pomiar będzie decydowała iepewość typ A, szybkie wykoaie pomiarów przesade wydłżaie czas pomiar w cel przesadego zmiejszaia wartości odchyleia s ie ma ses, poieważ o iepewości pomiar będzie decydowała iepewość typ B. Jak praktyczie, wiarygodie i szybko mierzyć błąd liczika w obiekcie? Po włączei testera liczików w obwód sprawdzaego liczika, po weryfikacji poprawości połączeń i po wprowadzei stałej liczika ależy zadać wartość czas pomiar tp=1s, iezależie od obciążeia liczika. Tester zlicza implsy z fotogłowicy, mierzy czas od momet przyjścia pierwszego impls Start i po płyięci zadaego czas pomiar tp tester oczekje przyjścia kolejego impls, który jest traktoway jako impls Stop. Iformacja o czasie między implsami Start i Stop oraz zliczoa w tym czasie liczba implsów jest wykorzystywaa do obliczaia błęd procetowego liczika [6]. Zadawaie tak krótkiego czas pomiar, rówego jedej sekdzie, jest podyktowae aspektem ekoomiczym potrzeby skracaia czas testowaia. Jeżeli tester ie ma fkcji zadawaia czas pomiar, to ależy zadawać taką liczbę implsów, wyliczaą i iestety rożą dla każdego pkt obciążeia, aby czas pomiar był możliwie krótki. Jeżeli tester ma zaawasowaą fkcję atomatyczego określaia czas pomiar [9], to oczywiście moża skorzystać z tej fkcji. Kolejym krokiem jest staleie liczby powtórzeń =3, co jest wystarczające dla potrzeb obliczeia iepewości typ A. Po wykoai trzech pomiarów w daym pkcie obciążeia ależy wyliczyć wartość odchyleia s ze wzor lb odczytać z testera, jeżeli tester ma tak zaawasowaą fkcję [9]. Następie ależy sprawdzić warek wystarczającej powtarzalości pomiarów. Spełieie wark ozacza, że zyskao pożąday wyik metrologiczy w sesie zapewieia wystarczającej powtarzalości wyików pomiar i wystarczająco małej wartości iepewości pomiar.
Rys. 1. Schemat włączeia rządzeń do beziwazyjego testowaia liczika eergii W protokole pomiar ależy podać: wartość średią błęd liczika E wyliczoą ze wzor (2), i jede z parametrów dokmetjących wiarygodość zyskaego wyik: o iepewość pomiar U, o iepewość stadardową o iepewość A, o odchyleie s. C, Jeżeli warek (7) ie został spełioy, co zdarza się często podczas sprawdzaia błęd liczika zasilaego z sieci eergetyczej, ależy: zwiększyć czas pomiar t P tyle razy, ile razy potrzebe jest zmiejszeie wartości odchyleia s. Jeżeli zwiększeie czas pomiar ie sktkje wystarczającym zmiejszeiem wartości odchyleia s, ależy: o włączyć obciążalik rezystacyjy lb wymszalik prądowy (rys.1) w cel zwiększeia ich dział w obciążei liczika, o odłączyć iespokoje obciążeia sieci eergetyczej. Wioski Prodceci i dostawcy eergii elektryczej dążą do sprawdzaia liczików eergii zasilaych z sieci eergetyczej bezpośredio w miejsc ich zaistalowaia. Wyiki pomiar błęd liczika zasilaego z sieci są obarczoe dżą iepowtarzalością, co trdia iterpretację wyików badań i ich dokmetowaie.
Przewodik EA-4/02 [8] poad dwadzieścia lat tem stalił zasady wyrażaia iepewości pomiar przy wzorcowai, które przyjęły laboratoria pomiarowe w cel wiarygodego dokmetowaia wyików pomiar. W myśl tych wymagań wyik pomiar powiie być wyrażoy w postaci podaia wartości średiej i iepewości pomiar. Zapropoowao warek wystarczającej powtarzalości wyik pomiar, w którym wartość estymaty odchyleia stadardowego z trzech powtarzalych pomiarów powia być ie większa iż dopszczaly błąd testera. Błąd sprawdzaego liczika powiie być dokmetoway przez podaie wartości średiej i iepewości (ewetalie estymaty odchyleia stadardowego). W tym cel zapropoowao efektywy czasowo sposób postępowaia podczas badaia błęd liczika zasilaego z sieci. Fkcje zadawaia czas pomiar i atomatyczej idetyfikacji czas pomiar, zadawaia liczby pomiarów, atomatyczego obliczaia wartości średiej i odchyleia stadardowego są jż zawarte w testerach owej geeracji [9]. Bibliografia 1. Urządzeia do sprawdzaia liczików eergii elektryczej, PN-IEC 736, 1998. 2. Testig eqipmet for electrical eergy meters, IEC Pblicatio 736, 1982. 3. Olecki A.: Testowaie cęgowych liczików kotrolych,,,pomiary, Atomatyka, Kotrola'', 2010, Vol. 56, r 11, s.1262-1264. 4. Olecki A., Szmytkiewicz J., Urbański K.: Testowaie jedofazowych liczików eergii żytkowika,,,elektro Ifo'', 2008, r 7-8, s. 88-89. 5. Urządzeia do pomiarów eergii elektryczej (prąd przemieego) Część 3: Wymagaia szczegółowe Licziki statycze eergii czyej (klas A, B i C), orma PN-EN 50470-3: 2009. 6. Olecki A.: Powtarzalość jako miara jakości test dokładości liczika eergii elektryczej,,,przegląd Elektrotechiczy'', 2011, r 11, s.154-158. 7. Test eqipmet, techiqes ad procedres for electrical eergy meters Part 2: Portable test eqipmet ad test procedre for electricity meters ad electricity meter istallatios, IEC 62057-2 Ed.1.0, 2009. 8. Wyrażaie iepewości pomiar przy wzorcowai. Dokmet EA-4/02, GUM, 2001. 9. Olecki A.: Układ pomiarowo-rozliczeiowy eergii elektryczej owe możliwości testowaia oferowae przez firmę Calmet. Koferecja Nakowo-Techicza,,Pomiary i diagostyka w sieciach elektroeergetyczych", Torń 2016, s. 97-105.