Какое установлено предельно допустимое значение отклонения частоты: Качество электроэнергии ГОСТ — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

отклонение частоты — это… Что такое отклонение частоты?

отклонение частоты

3.1.30 отклонение частоты : Величина, равная разности между значением частоты в системе электроснабжения в рассматриваемый момент времени и ее номинальным или базовым значением.

[ГОСТ 23875-88, пункт 13]

13. Отклонение частоты

D. Frequenzabweichung

E. Frequency deviation

F. Ecart de fréquence

Величина, равная разности между значением частоты в системе электроснабжения в рассматриваемый момент времени и ее номинальным или базовым значением

5.6 Отклонение частоты

Отклонение частоты напряжения переменного тока в электрических сетях характеризуется показателем отклонения частоты, для которого установлены следующие нормы:

— нормально допустимое и предельно допустимое значения отклонения частоты равны ±0,2 и ±0,4 Гц соответственно.

Смотри также родственные термины:

73 отклонение частоты Δf: Величина, равная разности значений частоты в системе электроснабжения в рассматриваемый момент времени и ее номинальным или базовым значениям

de. Frequenz abweichung

en. Frequency deviation

fr. Ecart de fréquence

3.2.4 отклонение частоты питания (frequency supply deviation): Колебание рабочей частоты нормального источника питания.

3.49 отклонение частоты радиопередатчика^*: Разность между частотой основного радиоизлучения и номинальным значением частоты радиопередатчика, определенная в заданных условиях.

^* Для траста радиопередатчика в термине и определении следует заменить слова: «радиоизлучение» на «радиоколебание»

27. Отклонение частоты радиопередающего устройства^*

Разность между частотой основного излучения и номинальным значением частоты радиопередающего устройства, определенная в заданных условиях

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

отклонение центральной частоты оптического канала
отклонение частоты Δf

Смотреть что такое «отклонение частоты» в других словарях:

отклонение частоты — от номинального значения; отклонение частоты Алгебраическая разность между фактическим значением частоты и ее номинальным значением … Политехнический терминологический толковый словарь
отклонение частоты — Величина, равная разности между значением частоты в системе электроснабжения в рассматриваемый момент времени и ее номинальным или базовым значением. [ГОСТ 23875 88] EN frequency deviation the difference between the system frequency at a given… … Справочник технического переводчика
отклонение частоты Δf — 73 отклонение частоты Δf: Величина, равная разности значений частоты в системе электроснабжения в рассматриваемый момент времени и ее номинальным или базовым значениям de. Frequenz abweichung en. Frequency deviation fr. Ecart de fréquence… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
отклонение частоты — dažnio nuokrypis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. frequency departure; frequency deviation vok. Frequenzablage, f; Frequenzabwanderung, f; Frequenzabweichung, f rus. отклонение частоты, n pranc. écart de fréquence, m; dérive de… … Automatikos terminų žodynas
отклонение частоты — dažnio nuokrypis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. frequency departure; frequency deviation vok. Frequenzablage, f; Frequenzabwanderung, f; Frequenzabweichung, f rus. отклонение частоты, n pranc. écart de fréquence, m; dérive… … Radioelektronikos terminų žodynas
отклонение частоты — dažnio nuokrypis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. frequency deviation vok. Frequenzabweichung, f rus. отклонение частоты, n pranc. déviation de fréquence, f; excursion de fréquence, f … Fizikos terminų žodynas
Отклонение частоты — См. Отклонение напряжения … Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник
Отклонение частоты — English: Frequency deviation Величина, равная разности между значением частоты в системе электроснабжения в рассматриваемый момент времени и ее номинальным или базовым значением (по ГОСТ 23875 88) Источник: Термины и определения в… … Строительный словарь
отклонение частоты от номинального значения — отклонение частоты от номинального значения; отклонение частоты Алгебраическая разность между фактическим значением частоты и ее номинальным значением … Политехнический терминологический толковый словарь
отклонение частоты вращения машины от номинальной — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN machine deviation speed … Справочник технического переводчика

Допустимое отклонение частоты — Энциклопедия по машиностроению XXL

Испытания на проверку отклонения частоты вращения. Эти испытания проводятся после испытания на нагревание, так как частота вращения машин постоянного тока зависит от сопротивления обмоток. Допустимые отклонения частоты вращения электродвигателей постоянного тока в точке, соответствующей номинальному режиму, от частоты вращения, установленной при типовых испытаниях, не более 3%. У двигателей, предназначенных для вращения в обе стороны, разность между частотами вращения в одну и другую стороны, выраженную в процентах от среднего арифметического обеих частот вращения, должна составлять не более 4%.
[c.67]
Отклонения частоты вращения проверяют в обоих направлениях вращения после испытания на нагревание. Допустимые отклонения частоты вращения.тяговых электродвигателей 3% номинального значения. [c.84]

Определяем. максимально допустимое отклонение частоты вращения приводного вала элеватора [c.45]

Пусть зазор должен быть определен с точностью е, тогда по графику /д == / (А), рассчитанному по (7.23), можно получить допустимое отклонение частоты А/. [c.160]

Номинальное значение частоты, гц.. Допустимые, отклонения частоты, %….. [c.159]

Питание осуществляется от сети переменного тока частотой 50 гц, напряжением 220 в с допустимым отклонением в пределах от +10 до —15%.

[c.297]

Шумомер первого класса должен иметь частотные характеристики Л, В, С и Лин. Допускается дополнительное применение частотной характеристики D. Эти характеристики определяют зависимость показаний шумомера от частоты, измеренной на чистых тонах и приведенной к нулевому уровню на частоте 1000 Гц. Характеристика направленности шумомера должна быть круговой с допустимыми отклонениями от главной оси 90° в диапазоне частот 500. .. 12500 Гц и 30° в диапазоне частот 2000. .. 8000 Гц. Характеристика направленности шумомера— зависимость показаний шумомера от угла ориентации микрофона относительно направления прихода звуковой волны. Главная ось микрофона (шумомера) совпадает с его осью симметрии или с направлением максимальной чувствительности. Нижний предел динамического диапазона шумомера не более 30 дБ (А), с учетом коррекции по характеристике А. Уровень собственных шумов должен быть не менее чем на 5 дБ ниже нижнего предела динамического диапазона. Нормируется также эквивалентный уровень звука в дБ (Л), В), (С), (D) при воздействии на шумомер определенной вибрации, переменного магнитного поля или ветра, если при этом акустическими помехами, действующими на микрофон, можно пренебречь.

[c.173]

Динамические частоты упомянутых выше форм колебаний вновь проектируемых лопаток паровых турбин с частотой вращения 3000 об/мин не должны попадать в интервал 47,5гд

[c.125]

На практике полоса модуляции Д/ ограничивается широкополосным преобразователем и допустимыми отклонениями угла Брэгга. Последнее связано с тем, что соответствующий угол падения света при резонансной брэгговской дифракции зависит от частоты звука Од Xf/2nv). Для того чтобы дефлектор имел полосу Д/, угол падения (угол между волновым вектором падающего светового пучка к и звуковым волновым фронтом) должен перекрывать диапазон порядка [c.412]

Кроме следов обработки, на состояние поверхности вала влияют различные монтажные деформации. Так, начальные отклонения поверхностей вала и втулки резко увеличиваются при установке в агрегат (рис. 5.17) вследствие деформаций при затяжке болтов фланца. В связи с этим, анализируя условия работы уплотнения, необходимо предусмотреть возможность искажения поверхности вала вследствие различных деформаций. Установлено, что при частоте вращения 1000 — 3000 мин допустимы отклонения формы до 5 мкм. При больших отклонениях утечки резко увеличиваются.
[c.189]

Держания устойчивого горения Дуги при ручной дуге- вой сварке плавящимся электродом переменным током путем подачи на дугу в начале каждого полупериода (плюс на электроде) импульса напряжения. Стабилизируемый сварочный ток 80—800 А. Питание от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой (50 5) Гц. Допустимые отклонения напряжения сети от номинального +10 и —15%, масса стабилизатора около 5 кг.

[c.41]

УТ рассчитаны на эффективные значения напряжения первичной обмотки 6 1 127 и 220 В при частоте 50 Гц и на 40, 115, 220 В при частоте 400 Гцс допустимыми отклонениями 5%, пределы регулировки вторичных напряжений /3 от —2,5 до +5%. [c.399]

При выборе рабочей частоты необходимо также считаться с характеристикой генераторов, выпускаемых промышленностью. Отечественной промышленностью выпускаются генераторы и сварочные машины, работающие на частотах от 19-10 до 40,68Х Х10 гц. Вне пределов частот, принятых для радио- и телепередач, лежат три частоты с максимально допустимым отклонением 13,56-10 гц 0,05% 27,12-10 гц 0,6 /о и 40,68-10 гц 0,05%. [c.141]

Исходные данные кинематическая схема — по рис. 6.9 номинальная мощность двигателя PJщ = 3 кВт частота вращения вала двигателя «да = 1430 об/мин частота вращения ведомого вала Пд = 7 об/мин допустимое отклонение передаточного отношения — до 3 % срок службы г = 12 10 ч при пуске двигателя кратковременный максимальный момент на гибком колесе в 2 раза больше номинального, т. е. Тщ х/Т = 2 режим работы -средний (с умеренным колебанием нагрузки). [c.200]

В качестве примера на рис. 7-6 приведена принципиальная схема автоматического регулирования блока с прямоточным котлом. Имеется регулятор мощности 8, получающий импульсы по частоте / в энергосистеме и по мощности генератора N и воздействующий через систему регулирования турбины на изменение открытия ее регулирующих клапанов. При помощи задатчика 9 вручную или дистанционно регулятору мощности дается задание, соответствующее номинальной частоте 50 Гц. Дополнительный задатчик 13 позволяет устанавливать влияние частоты на регулятор мощности. При отклонения. частоты в энергосистеме регулирование будет реагировать и, воздействуя ( а регулирующие клапаны, вызывать наброс или сброс нагрузки. Чтобы при набросе нагрузки избежать чрезмерных падений давления пара перед турбиной, в схему включен ограничитель падения давления I/, который при понижении давления до допустимого предела будет воздействовать на прикрытие регулирующих клапанов. [c.131]

Качество электроэнергии переменного тока определено ГОСТ 13109-67. Допуск на отклонение частот от номинального значения составляет 0,2 Гц. Допустимые колебания напряжения сети, предназначенной для питания электроприводов, от —5% до +10%. [c.12]

Для всех случаев применения процессов реагентного умягчения воды составить единый график проведения анализов не представляется возможным, так как частота отбора проб и набор контролируемых показателей зависит от постоянства качества исходной воды, допустимых отклонений в составе обработанной воды как по содержанию катионов жесткости, так и по другим показателям. [c.47]

Минимизация скаляра Q . приводит к тому, что суммарная АЧХ АС приближается к желаемой АЧХ с допустимым отклонением %. Минимизация скаляра Q приводит к тому, что значения АЧХ АС в точках пространства Л и В (см. рис. 3,7) на частотах разделения (где взаимное влияние разделяемых каналов максимально) приближаются друг к другу по величине. Тогда и суммарные АЧХ системы в точках пространства Л и В становятся близкими по форме с отклонением не более на частотах разделения, [c.100]

Склонность моторного вагона к боксованию можно значительно снизить правильны.м подборо.м тяговых двигателей, Допустимые отклонения частоты вращения якоря тягового двигателя (при номинальных значениях напряжения и тока возбуждения) рекомендуется иметь не более 3% их среднего арифметического значения (характеристики двигателей определяют во время испытаний на стенде и записывают в паспорт машины). [c.8]

Резонансные частоты избирательных ячеек плат блоков управления (управление четырехчастотное с пультов ПУ-3 — ПУ-5). В каждом блоке управления размещено четыре платы для управления одним механизмом. Частоты номинальные. Допустимые отклонения частоты +0,5 % Обмоточные данные индуктивностей резонансных контуров, а также ориентировочные значения емкостей для настройки избирательных ячеек на фиксированные частоты резонансов даны в табл. 5.1. Обмотки резонансных контуров избирательных ячеек выполняются на альсиферовых кольцах типа ТЧ-90П. Маркировочный знак колец — одна синяя полоса. Наружный диаметр кольца 36 мм, внутренний — 25 мм. Высота коль- [c.96]

В настоящее время к П. предъявляется требование строгого поддержания постоянства излучаемой длины волны. Поэтому современные ламповые П. работают всегда по схеме независимого возбуждения. Стабилизации волны достигают применением магнитного стабилизатора, использованием пьезоэлектрич. эффекта кристаллов (см. Пьезокварц) или магнитострикционного эффекта металлов (см. Магнетострикция) или же применением специальных схем возбуждающего генератора. В виду необходимости поддержания постоянства частоты П., независимо от его длины волны, трудность стабилизации П. возрастает с укорочением волны. Так напр., пусть допустимое отклонение частоты П. будет 300 пер/ск., т. е. при частоте 300 ООО пер/ск. точность поддержания частоты определится в 0,1% при работе передатчика на 15 ж, т. е. при частоте 20 ООО ООО пер/ск., потребная точность поддержания частоты будет 0,0015%. Наиболее распространенным методом стабилизации колебаний является возбуждение от кварца. Наиболее короткая волна, которую стабилизируют кварцем, есть волна порядка 100 м. Поэтому в коротковолновых П., стабилизированных кварцем, применяется умножение частоты, что приводит к многокаскадным схемам, независимо от мощности П. В мощных, стабилизированных кварцем передатчиках также приходится применять значительное усиление, т. к. возбуждающий генератор, стабилизированный кварцем, имеет незначительную мощность (порядка одного. или нескольких Л ). Поэтому как правило П. большой и средней мощности независимо от длины волны также имеют много каскадов. Т. о. высокая степень стабилизации частоты достигается при небольших мощностях, и длинноволновые П. большой и средней мощности также имеют много каскадов, в к-рых производится усиление высокочастотных колебаний до требуемой мощности. Однако такая многокаскадная схема представляет опасность обратной реакции мощных каскадов на предыдущие, гл. обр. на маломощный возбудитель, что приводит к неустойчивой работе П., в частности к отсутствию должной стабильности волны и искажениям при телефонии. Для устранения этого принимают ряд мер экранирование каскадов друг от друга, нейтрализация их по схеме анодного или сеточного моста (при трехэлектродных лампах). Кроме того вслед за возбудительным каскадом обычно помещают т. н. буферный каскад, режим которого выбирается таким образом, чтобы всякие изменения, происходящие в последующих каскадах, ни в какой степени не отражались на работе возбудителя. [c.63]

Лопатки проходят контроль, по допустимому отклонению частоты собственных колебаний, чтобы избежать возможных резонансных колебаний и значительного повышения вибронапряжений в процессе эксплуатации. [c.145]

Допустимые отклонения частоты систем электроснабжения представлены рядом аиачении, максимальная величина которого 5%. Допустимое отклонение частоты 10% разрешено только в технически обоснованных случаях по согласованию с соотвегствующими организациями. Допустимые отклонения от номинального значения частоты могут быть двусторонние, симметричные и несимметричные ( ), а также одиостороиине (-j-) или (—). [c.10]

Отклонение частоты передатчика не должно быть больше ширины полосы пропускания приемника. Если учесть, что современный приемники в телеграфном режиме имеют полосу пропускания 0,2—0,5 кГц, а в любительских КВ. диапазонах зачастую приходится 3—5 радиостанций на 1 кГц, можно принять допустимое отклонение частоты таким же, как и при однополосной связи, т. е. не более 100—200 Гц. Если предположить, что передатчик и приемник радиолинии имеют одинаковую нестабильность, отклонение частоты автогенератора передатчика (или приемника) должно быть не более половины этой величины, т.е. 50—100 Гц. Следовательно, в указанных режимах работы (ОМ и ТЛГ) на высшей частоте КВ диапазона (30 МГц) кратковременная относительная нестабильность не должна превышать (1,6—3,3)10 , а на низшем любительском диапазоне (1,85 МГц) — (2,7—5,4)10 . Эти требования достаточно высоки, но так, как любительская радиосвязь обычно длится менее 15 мин, эта стабильность дости-жимэ. Стабильность частоты автогенератора определяется, в первую очередь, устойчивостью собственной частогы колебательной системы. Частота автогенератора не,точно равна частоте КС, а соответствует значению настоты на склоне частотной характе истики КС, т. е. КС несколько расстроена относительно частоты автогенератора и работает подобно фазовому детектору. Поэтому стабильность частоты автогенератора зависит также от крутизны ее фазочастотной характеристики Эта крутизна пропорциональна добротности колебательной системы большая добротность обеспечивает более высокую стабильность частоты. [c.38]

Пример 1. Рассчитать закрытую цилиндрическую передачу с косыми зубьями для привода от электродвигателя с частотой врашения Л =970мин к конвейеру, у которого частота врашения приводного вала 2 = 240 мин и вращаюший момент Т2 = 700 Н м. Допустимое отклонение частоты вращения вала конвейера 5 %, нагрузка спокойная. ресурс работы передачи Ь(,= 0 ч с вероятностью обеспечения заданного ресурса Р, = 0,9. [c.92]

Напряжение питания СНК от сети постоянного в перембрного тока выбирают по ГОСТ 21128—7S, от источников питания — по ГОСТ 26.010—80 допустимое отклонение напряжения сети и нестабилизированных источников питания +10—15%, частота [c.23]

ДЛЯ каждого критерия качества были назначены области допустимых отклонений от минимального значения. Оказалось, что из 32 рассмотренных моделей только три удовлетворяли всем расширенным требованиям, причем достигалось это путем уменьшения в допустимых пределах жесткостных параметров редуктора. При номинальных значениях параметров в диапазоны частот (7.83) иопадали две собственные частоты. В трех лучших моделях все резонансные частоты оказались достаточно удаленными от частотных областегг Atoi и Д(02. Благодаря этому удалось понизить уровни вибраций корпуса и опор и тем самым снизить виброактивность всего редуктора. [c.274]

При увеличении o p, что происходит при повышении подачи вдоль траектории или при уменьшении допустимого отклонения, угол между граничными прямыми уменьшается. Так, если при o pi (рис. 5.20) условие точности приводом с АЧХ выполняется с запасом, то при Юкра максимальная погрешность воспроизведения окружности равна допустимой, а при сонрз —больше ее. В последнем случае допуск не будет выдержан. Для увеличения точности возможны два пути 1) растянуть АЧХ вдоль оси частот до получения Лх (со), что фактически означает необходимость применения более быстродействующего привода 2) при том же приводе так изменить форму АЧХ, чтобы она помещалась внутри требуемой области. Этот путь не связан с повышением быстродействия и поэтому более экономичен. [c.124]

Рабочие частоты гока устанопок и их допустимые отклонения [c.166]

Предельно допустимые значения отклонений частоты, коэффициента несинусоидальности напряжения, коэффициентов несиммет-рии и неуравновешенности напряжений и размаха изменений напряжения рекомендуется принимать в соответствии с п. 4.3. При наличии технико-экономических обоснований с разрешения Минэнерго СССР допускается принимать другие предельно допустимые значения показателей качества электроэнергии на границе раздела. [c.185]

Другими словами, среднее квадратичное отклонение, характеризующее рассеяние геометрического изображения, должно остаться приблизительно в 10 раз меньше, чем период составляющей. Со своей стороны, Гопкинс (Н. Hopkins, 1957), ограничиваясь областью малых частот, изучил для нескольких классических случаев изменение допустимых отклонений в зависимости от пространственной частоты. На фиг. 94 и 95 приведены в качестве примера полученные им некоторые результаты здесь [c.200]

Для расчета конструкций вертикальная и поперечная инерционные нагрузки считаются распределенными по длине конструкции. При наличии отдельных тяжелых узлов инерционная нагрузка прикладывается в виде сосредоточенных сил в. этих узлах. В сечениях металлических конструкций над опорами учитыва ются сжимающие усилия от натяжения крепежных растяжек, которые можно принимать равными нагрузкам на опоры от веса 1 руза. Расчет креплений груза, проверка устойчивости, частоты колебаний длинномерного груза и усЛовШ вписьлвания груза в нодвижный состав, а также допустимые отклонения от габаритных размеров приведены в работе [39]. [c.82]

Магнитная вибрация и шум возникают вследствие периодического изменения электромагнитных сил в воздушном зазоре электромагнитной систерлы, обусловленного конструктивными особенностями (зубчатостью строения ротора, допустимыми отклонениями формы и расположения элементов. Параметры вынуждающих сил зависят от параметров магнитной системы, частот стационарного движения, технологических дефектов изготовления и сборки магнитной системы. [c.675]

Зазор между контактами вследствие эрозии рабочих поверхностей с помощью щупа с достаточной точностью измерить невозможно. Поэтому на существующем оборудовании измеряют и регулируют угол замкнутого состояния контактов, т. е. угол поворота кулачка, в пределах которого контакты находятся в замкнутом состоянии. Проверяемый прерыватель подключают по схеме, приведенной на рис. 7.2. На щкале микроамперметра 2 нанесены цветные зоны допустимых отклонений угла замкнутого состояния контактов для прерывателей с четырьмя, шестью и восемью выступами кулачка. Резистор 6 подбирается при тарировке прибора в зависимости от частоты вращения, на которой проводится измерение угла замкнутого состояния контактов (например, 1500 об/мин). Чем больше этот угол, а следовательно, и время замкнутого состояния контактов, тем больше средняя величина тока, проходящего через прибор, и тем на больший угол отклонится стрелка прибора. Если вал не вращается и контакты прерывателя замкнуты, то стрелка прибора отклонится на всю шкалу. [c.121]

Для оценки реально пропускаемой полосы частот входного воздействия амплитудно-частотная характеристика г = / (со) измерительного преобразователя сопоставляется с амплитудно-частотной характеристикой идеального полосового фильтра Гф = / (со). При. этом выдвигается требование, чтобы ординаты г и Гф нигде не расходились более чем на величину заданного допустимого отклонения. Исходя из этого требования, находится так называемая рабочая полоса частот. Ограничивающие ее сверху (0) ) и снизу (сОрн) частоты являются практически важными критериями измерительного преобразователя. На рис. 19 приведены примеры сопоставления г и Гф. Для определения граничных частот следует назначать допустимы спад амплитудно-частотной характеристики. В измерительной технике принято фиксировать спад на границах рабочей полосы в п )о-центах от среднего уровня (обытао 5—10%) в электротехнике допускается спад до значения 1/]/2 от номинального уровня. Соответствующие значения на рис. 19 отмечены индексами. Критерий 0)5. характеризует область применимости прибора и поэтому широко [c.81]

Топливный насос регулируют на равномерную н одновременную подачу топлива в каждый цилиндр. Равномерную подачу топлива регулируют на стенде с эталонными с х)рсуночными трубками, пропускаю щими 1900 50 г/мин топлива под давлением 4 кгс/см и эталонными форсунками, производительность которых составляет 545 4 г/мин при частоте вращения кулачкового вала 750 об/мнн, и 245+4 г за 5 мин при 400 об/мин. Форсунку регулируют на давление впрыска 250 кгс/см , давление трплива, подаваемого топливоподкачивающим насосом, должно составлять 2 О, I кгс/см , температура —f- 20 — 25° С. При регулировке насосов рейки устанавливают на 27 деление. Перед началом испытаний топливо прокачивают через трубки без форсунок в течение 30 мин. При испытаниях насосов на производительность ведут проверку при частоте вращения кулачкового вала 400 5 об/мин. В этом случае суммарная производительность всех секций 4000 280 (250 X 16) г ва 5 мин, а допустимое отклонение между любыми секциями при одновременном измерении —30 г. При частоте вращения 750 5 суммарная производительность 8720 260 (545 X 16) г за 1 мин, а отклонение 16 р. [c.343]

Стабильность частоты характеризуется макс. допустимыми (по международным нормам) отклонениями частоты Р. у. Д/ относительно номинальной. Для стационарных Р. у,, работающих на длинных, средних и промежуточных волнах, допустимо Д/ порядка десятков гц, при л несущих частот >10 гц создаются помехи биениями между несущими частотами), или, напр,, при быстром вхождении в связь (без поиска волны) корреспондента, [c.300]

Срелние геометрические частоты октавных полос, Гц Средние геометрические частоты третьоктавных полос, Гц Допустимые отклонения, дБ [c.261]

При проведении ТР-1 кроме работ, выполняемых при ТО-3, дополнительно проверяется работа рьиажного механизма предельного выключателя и проверяется частота вращения коленчатого вала дизеля по позиции контроллера. При отклонениях частоты вращения свыше допустимых производится регулировка. [c.201]

28. Отклонение частоты.

Находится усреднённое значение частоты за период изменений, равный одним суткам. Отклонение частоты f– это разность между действительным и номинальным значением частоты:δf=f_у–f_ном , fу – установившаяся. В нормальном режиме допустимое отклонение частоты составляет ±0,2 Гц. Предельно допустимое ±0,4 Гц. Если частота выходит за рамки установленных пределов особенно в сторону уменьшения). То это означает, что в энергосистеме нарушен баланс между мощностью генераторов и потребителей, что привело к снижению частоты.

Длительная работа на пониженной частоте может привести к таким неблагоприятным последствиям, как:

Снижение производительности технологических установок вследствие уменьшения частоты вращения приводных электродвигателей.
Появление погрешности в работе индукционных счётчиков электроэнергии.
Снижение производительности механизмов собственных нужд на электростанциях, что приводит к снижению мощности генераторов. Этот процесс неприятен тем, что в системе и так существует дефицит мощности генераторов и наложение на него процесса снижения мощности собственных нужд может привести к возникновению тяжёлой системной аварии, выражающейся в резком снижении частоты и прекращении нормальной работы энергосистемы.

Для предотвращения процесса снижения частоты в энергосистеме должен иметься резерв мощности генераторов. При выборе резервной мощности следует учитывать тот факт. Что турбогенераторы тепловых и атомных станций не могут быть быстро запущены из резервного состояния. Поэтому в качестве резервных мощностей целесообразно иметь гидрогенераторы или газотурбинные установки.

29. Отклонение напряжения.

В течение суток производится контроль текущего значения напряжения междуфазных напряжений в 3-х фазных сетях и фазных напряжений в однофазных сетях. На основании результатов измерений напряжений определяется усреднённое значение напряжений Uу, после чего производится расчёт значения установившегося отклонения напряжения δU=(Uу-Uн)/Uн·100%.

Нормально допустимое отклонение напряжения не должно превышать ±5%. Предельно допустимое ±10%.Увеличение отклонения напряжения относительно нормированных значений происходит в основном из-за увеличения нагрузки в рассматриваемой системе электроснабжения. При значительном снижении напряжения возникают следующие неблагоприятные последствия:

уменьшается вращающий момент электродвигателей, вследствие чего снижается производительность технологических установок.
Уменьшается световой поток искусственных источников света, создавая тем самым неблагоприятные условия труда для персонала.

Для поддержания нормального значения напряжения должны использоваться различные средства регулирования напряжения: регулирование коэффициента трансформации у силовых трансформаторов (РПН, ПБВ), применение конденсаторных батарей и т.д.

30. Колебания напряжения.

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями: размахом изменения напряжения; дозой Фликера.

Размах колебаний напряженияопределяется на результате измерений среднеквадратичных значений напряжения с периодом измерения 10 мс. Затем по результатам измерений определяются следующие параметры: величина размаха изменения напряжения, а также длительность изменения напряжения и частота изменения напряжения.fкол=m/T.m– число колебаний напряжения за период измерений Т, равный 10 мин.

На основании определения параметров колебаний напряжения делается вывод о том, соответствует или не соответствует этот показатель качества электроэнергии – размах колебания напряжения значениям, установленным ГОСТ.

Для этого в ГОСТе приведены кривые: Кривая 1 применяется, если в составе ЭП рассматриваемой сети отсутствуют лампы накаливания. Кривая 2 используется при наличии ламп накаливания. δU_i₁, Δt₁; δU_i₂, Δt_2;δU_i₃, Δt_3.Точки 1 и 2 соответствуют допустимому значению размаха колебания напряжения, т.к. их положение на рассматриваемой плоскости находится под кривыми 1 и 2. т.е. в области допустимых значений. Точка 3 соответствует режиму, при котором нарушаются требования ГОСТ на качество электроэнергии, т.е. недопустимому (находится выше кривых 1 и 2.)

Фликер представляет собой субъективное восприятие человеком изменений светового потока, создаваемого искусственными источниками света, которые возникают при колебании напряжения в эл.сетях, к которым подключаются рассматриваемые источники света.Доза Фликера представляет собой меру восприимчивости человека к изменению светового потока. Доза Фликера разделяется на 2 составляющие: кратковременнаяP_Sи долговременнаяP_L. Кратковременная доза Фликера определяется для интервала времени 10 минут, долговременная – для интервала времени, равного 2 часам.P_S≤ 1,38; 1,0.P_L≤1,0; 0,74.

Большее значение дозы Фликера допускается, если в составе ЭП отсутствуют лампы накаливания, меньшее значение, если лампы накаливания присутствуют. Для определения дозы Фликера можно произвести непосредственные измерения кратковременной и долговременной дозы Фликера спец. Измерительными приборами: фликерметрами.

Также можно произвести измерение отдельных составляющих дозы Фликера соответствующими измерительными приборами, а затем рассчитать эти дозы по формулам, приведённым в ГОСТе на качество электроэнергии.

Колебания напряжения в большинстве своём создаются резко переменной нагрузкой, например, сварочными трансформаторами, прокатными станами и т.д. Основной способ борьбы с колебаниями напряжения – увеличение мощности питающей сети. Но этот способ может применяться только до определённых пределов. Увеличение мощности сети должно сопровождаться возрастанием капитальных затрат, что делает системы электроснабжения более дорогостоящими.

Одним из наиболее эффективных мероприятий борьбы с колебаниями напряжения, не требующим дополнительных капитальных затрат, является раздельное питание.

Нормы основных показателей качества электроэнергии — Студопедия

В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ

И УРОВЕНЬ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ

АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ. БАЛАНС

ЛЕКЦИЯ 16. ПОКАЗАТЕЛИ И НОРМЫ

План

1. Нормы основных показателей качества электроэнергии.

2. Влияние частоты на работу оборудования.

3. Первичное регулирование частоты.

4. Вторичное регулирование частоты.

5. Выбор станций для регулирования частоты.

6. Регулирование частоты в послеаварийных режимах.

Формирование принципов регулирования режимов основывается на определенных требованиях к качеству электрической энергии. Такие требования сформулированы в межгосударственном стандарте.

Для большинства нормированных показателей качества электроэнергии установлены нормально допустимые и предельно допустимые значения. При этом за интервал времени измерений не менее 24 ч значения показателя не должны выходить за предельно допустимые значения и с вероятностью 0,95 должны находиться в пределах нормально допустимого значения. Данные требования должны соблюдаться во всех нормальных, ремонтных и послеаварийных режимах, кроме режимов, обусловленных стихийными бедствиями и непредвиденными ситуациями (ураган, землетрясение, наводнение, пожар и т. п.).

Качество электроэнергии характеризуется качеством частоты напряжения переменного тока и качеством напряжения. Для оценки качества частоты установлен один показатель – отклонение частоты, под которой понимают медленные плавные изменения частоты (менее одного процента в секунду) относительно ее номинального значения:

Причина появления отклонения частоты заключается в нарушении баланса генерируемой и потребляемой активной мощности в электроэнергетической системе. Действующим стандартом установлено нормально допустимое и предельно допустимое значения отклонения частоты соответственно

δf_норм = ± 0,2 Гц и δf_пред = ± 0,4 Гц.

Качество напряжения оценивают несколькими показателями, большинство из которых также характеризуется допустимыми значениями (см. таблицу). Рассмотрим основные из них.

К повсеместно используемым показателям относится отклонение напряжения в данной точке сети, под которым понимают медленные плавные изменения напряжения относительно его номинального значения. Они вызываются изменением режима работы подключенных к сети потребителей, включением (отключением) дополнительных потребителей и, как следствие, изменением при этом падения напряжения в элементах сети. Другая причина появления отклонений напряжения заключается в изменении напряжения в центрах питания, т. е. на шинах электростанций или шинах вторичного напряжения понижающих подстанций, к которым присоединены распределительные сети.

Отклонение напряжения влияет на работу как непосредственно электроприемников, так и элементов электрической сети. Например, такие наиболее распространенные электроприемники, как асинхронные электродвигатели при отклонении напряжения изменяют скорость вращения, что в ряде случаев может приводить к изменению производительности механизмов, которые приводятся в движение этими электродвигателями. Отрицательные оклонения напряжения приводят к снижению освещенности, что может быть причиной уменьшения производительности труда на ряде предприятий, требующих зрительного напряжения. Отклонения напряжения влияют на потери холостого хода и нагрузочные потери в трансформаторах и линиях электропередачи, на зарядную мощность линий.

Количественно отклонение напряжения оценивают значением установившегося отклонения напряжения:

Действующим стандартом допустимые отклонения напряжения нормируются на выводах приемников электроэнергии (табл. 16.1), которые могут быть присоединены к сетям до 1000 В, а также непосредственно к сети 6−10 кВ. При этом полагается, что в распределительных сетях 6–110 кВ, в сетях районного и системного значения отклонения напряжения допускаются такими, при которых на выводах электроприемников соблюдаются требования стандарта. Вместе с тем по условию работы изоляции ограничиваются верхние пределы допустимых отклонений напряжения, которые равны: при номинальных напряжениях 6–20 кВ – 20 %, 35–220 кВ – 15 %, 330 кВ – 10 %, 500–750 кВ – 5 %.

В условиях эксплуатации невозможно постоянно контролировать отклонения напряжения у каждого электроприемника. Поэтому в системах передачи и распределения электроэнергии устанавливают так называемые контрольные точки, для которых путем расчета устанавливаются допустимые отклонения напряжения. Если в этих наиболее характерных точках напряжения находятся в допустимых пределах, то значит, у большинства потребителей оно также не выходит за допустимые пределы. Контрольные точки обычно выбираются на шинах вторичного напряжения в основных узлах нагрузки, а также на шинах электростанций.

Под колебаниями напряжения понимают резкие кратковременные изменения напряжения (со скоростью свыше 1 % в секунду) относительно значения напряжения до наступления изменения. Они вызываются внезапными достаточно большими изменениями нагрузки потребителей, например, пусковыми токами электродвигателей. Колебания напряжения в сети появляются также при питании нагрузки с повторно-кратковременным режимом работы, например сварочных агрегатов (рис. 16.1). При этом из-за изменения тока в сети изменяется падение напряжения и, как следствие, напряжение в узлах сети. Колебания напряжения вызывают мигания ламп и другие нежелательные явления, что в ряде случаев может приводить к повышенной утомляемости людей, снижению производительности труда и др. Они возникают, как правило, в электрических сетях до 1000 В.

Количественно колебания напряжения оцениваются размахом изменения напряжения

где U_i, U_i+1– значения следующих один за другим экстремумов огибающей амплитудных значений напряжения.

Допустимые значения размаха изменения напряжения установлены в зависимости от частоты его появления. С увеличением частоты изменения напряжения допустимое значение размаха уменьшается.

Для оценки колебания напряжения используется также такое понятие, как доза фликера, которая характеризуется мерой восприимчивости человека к воздействию фликера за установленный промежуток времени. При этом под фликером понимается субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения.

Несинусоидальность напряжения характеризуется отличием формы кривой напряжения от синусоидальной (рис. 16.2). Ее появление связано с наличием в сети нелинейных элементов. К ним относится перегруженное электромагнитное оборудование (от катушки магнитного пускателя до силового трансформатора), работающее на нелинейной части кривой намагничивания и потребляющее из сети несинусоидальный ток, а также выпрямительные установки промышленных предприятий, электрифицированного железнодорожного транспорта и другие, работающие с другой частотой переменного тока. При наличии несинусоидальности напряжения по элементам сетей протекают токи высших гармоник, которые приводят к ряду отрицательных последствий: дополнительному нагреву проводников линий, генераторов, трансформаторов, двигателей; повреждению силовых конденсаторных батарей; ложным срабатываниям ряда релейных зашит и автоматики и др

Несинусоидальность напряжения количественно оценивается коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения (табл. 16.1), как результат i-го наблюдения, по формуле

где U_(n)i – действующее значение напряжения n-й гармоники для i-го наблюдения.

Кроме тока, нормируется коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения (табл.):

Нормально допустимые значения k_U(n)нормустанавливаются в зависимости от номинального напряжения сети, исполнения сети (трехфазная или однофазная) и номера гармоники (нечетные, в т. ч. кратные 3 и не кратные 3 или четные) (см. таблицу). Чем выше номинальное напряжение, тем меньше допустимый уровень гармоник. Допустимый уровень гармоник находят по формуле

Несимметрия напряжений характеризуется различием значений напряжения в разных фазах. Она обусловлена неравномерным присоединением однофазных электроприемников по фазам и случайным одновременным включением и отключением некоторой части однофазного электроприемника (вероятностная симметрия). В результате подключения неодинаковой нагрузки к разным фазам в какой-то момент времени падения напряжения в фазах оказываются различными. Следствием этого являются различия напряжений фаз в узлах сети (рис. 16.3). Несимметрия значительна в сетях, имеющих крупные однофазные электроприемники, например, электровозы в сетях с тяговыми подстанциями, а также в сетях до 1000 В с коммунально-бытовой нагрузкой.

Несимметрия напряжения вызывает появление токов обратной и нулевой последовательности. Эти токи создают дополнительные потери мощности в элементах сети (линиях, трансформаторах) и асинхронных электродвигателях, вызывая их дополнительный нагрев. Несимметрия нагрузок может приводить к недопустимым отклонениям напряжения в отдельных фазах.

Несимметрия напряжений количественно характеризуется следующими показателями:

коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности при i-м наблюдении:

коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности при i-м наблюдении:

где U_2(1)i– действующее междуфазное значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений в i-м наблюдении; U_0(1)i – действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты; U_ном – номинальное междуфазное напряжение.

Упомянем также некоторые другие показатели качества напряжения.

Провал напряжения – резкое снижение напряжения ниже уровня 0,9U_номс последующим восстановлением до этого уровня. Причина появления провалов напряжения заключается в электрической сети. Ясно, что продолжительные короткие замыкания недопустимы из-за чрезмерных токов по элементам сети, невозможности нормального функционирования электроприемников при сниженном напряжении. Поэтому провал количественно оценивается длительностью провала напряжения (рис. 16.4):

где t_н и t_к – начальный и конечный моменты времени провала напряжения.

Нормами устанавливается предельно допустимое значение длительности провала напряжения. При этом длительность автоматически устраняемого провала напряжения не нормируется и определяется выдержками времени релейной защиты и автоматики.

Глубина провала напряжения (рис. 16.4)

также не нормируется.

Качество напряжения рекомендуется также оценивать импульсным напряжением, которое связано с грозовыми и коммутационными импульсами, а также коэффициентом временного перенапряжения, оценивающим временные перенапряжения, возникающие при различных нарушениях в сетях. Предельно допустимые значения указанных показателей не нормируются.

Диапазоны отклонений напряжения в точках передачи электроэнергии. Необходимость дифференцирования

Валентина Суднова, к. т. н., старший научный сотрудник АНО «ЭлектроСертификация»

Илья Карташев, к. т. н., ведущий научный сотрудник НИУ «МЭИ»

Владимир Тульский, к. т .н., зам. заведующего кафедрой электроэнергетических систем НИУ «МЭИ»

Всеволод Козлов, начальник отдела

ООО «НИЦ Тест-Электро», г. Москва

Для показателей качества электрической энергии (КЭ) в новом стандарте ГОСТ 32144-2013 установлены следующие нормы: положительные и отрицательные отклонения напряжения в точках передачи электрической энергии (ТПЭ) не должны превышать 10% номинального или согласованного значения напряжения в течение 100% времени интервала в одну неделю [1].

Относительно конечных электроприемников (ЭП) в ГОСТ 32144-2013 сказано, что «в электрической сети потребителя должны быть обеспечены условия, при которых отклонения напряжения питания на зажимах электроприемников не превышают установленных для них допустимых значений при выполнении требований настоящего стандарта к КЭ в точке передачи электрической энергии».

При возможном уровне напряжения в ТПЭ от сетевой организации (СО) потребителю, равном 90% номинального напряжения электропитания (U_ном), для промышленного потребителя, в чьём энергохозяйстве есть обычно по меньшей мере трансформаторы с устройствами переключения без возбуждения (ПБВ), «обеспечить условия …» ещё представляется возможным.

Однако для электрической сети жилого здания, ТПЭ которой являются шины 0,4 кВ ВРУ или ГРЩ, и, например, при уровне напряжения на шинах 90% U_ном (δU = –10%) и ненулевых потерях напряжения в ней, без средств регулирования напряжения в сети 0,4 кВ обеспечить отклонение напряжения на выводах ЭП уровня δU = –10% для ближайших, и уж точно для наиболее удалённых, невозможно.

Средства регулирования напряжения в сети 0,4 кВ бытового потребителя – вводные вольтодобавочные трансформаторы либо устройства «выпрямитель-инвертор» (ИБП-online) встречаются чрезвычайно редко. Массовая установка такого оборудования как мероприятие по «обеспечению условий в сети потребителя…», к которому подталкивает проект ГОСТ 32144-2103, экономически нецелесообразна.

Нормы нового ГОСТА и требования других НТД

Авторы проекта ГОСТ 32144-2013 в числе фактов, обосновывающих нормы δU = ±10% в ТПЭ сетевых организаций всех уровней, считают, что «именно изменения современной экономики и реструктурированной электроэнергетики, установленные в законодательстве Российской Федерации, были учтены в стандарте, на что неоднократно обращалось внимание разработчиками. Если под традициями понимать нормы ГОСТ 13109 по отклонениям напряжения на зажимах электроприёмника, то от этого в рыночных условиях пришлось отказаться».

Можно и отказаться, чтобы снять ответственность с СО. Но тогда как быть с Постановлением Правительства Российской Федерации от 23.05.2006 № 307 «О порядке предоставления коммунальных услуг гражданам» и требованием, чтобы параметры напряжения и частоты в электрической сети в жилом помещении отвечали требованиям, установленным законодательством Российской Федерации?

Также авторы проекта ГОСТ 32144-2013 утверждают, что в «абсолютном большинстве сетей распределительно-сетевого комплекса не выполняется требование ГОСТ 13109-97 по нормально допускаемым значениям отклонения напряжения».

По нашей статистике, в большинстве проведенных работ (до 90%) по измерениям в рамках обязательной сертификации и периодического контроля КЭ соответствие КЭ требованиям ГОСТ 13109-97 по отклонениям напряжения было подтверждено в части предельно допускаемых значений.

В [2] поднимались вопросы о взаимодействии смежных СО в свете требований ГОСТ Р 54149-2010 по диапазонам отклонений напряжения в ТПЭ, о сохранении норм отклонений напряжения на выводах ЭП, и также было установлено, что введение показателя «согласованного напряжения U_С и δU = ±10%» для уровней межрегиональных и территориальных сетевых организаций, например, не обеспечивает допустимый интервал отклонения напряжения от номинального (90–110% от U_Н) в ТПЭ коммунальным электрическим сетям.

Необходимо ещё раз обратить внимание, что требования по обеспечению δU на выводах ЭП указаны также и в действующих нормативных документах по проектированию сетей:

РД 34.20.185-94 Инструкция по проектированию городских электрических сетей: «п. 5.2.2. В электрических сетях должны быть обеспечены отклонения напряжения у приёмников электрической энергии, не превышающие ±5% номинального напряжения сети в нормальном режиме и ±10% в послеаварийном режиме».

СП 31-110-2003 Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий: «п. 7.23. Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприёмников и наиболее удалённых ламп электрического освещения не должны превышать в нормальном режиме ±5%, а предельно допустимые в послеаварийном режиме при наибольших расчётных нагрузках – ±10%».

В структуре городов, например Москвы, доля потребления электроэнергии бытовыми потребителями достигает 40%, поэтому Постановлением Правительства Российской Федерации от 04.05.2012 № 442 (статья 7) и Законом «Об электроэнергетике» (статья 38) ответственность за надёжность снабжения потребителей и КЭ ложится на субъекты электроэнергетики. Сетевая организация, имеющая все необходимые технические средства, согласно возложенным на нее обязанностям по регулированию напряжения (ПТЭЭС, пп. 5.3.6, 6.2.1, 6.3.12, 6.3.13) должна обеспечивать в ТПЭ потребителю требуемый ему уровень напряжения.

В связи с вышеизложенным считаем, что нормы отклонения напряжения в требуемом ГОСТ 32144-2013 диапазоне δU = ±10% должны действовать не только для «промежуточных ТПЭ сетевых организаций», но и для всех ТПЭ электрической сети, в том числе и для ТПЭ бытовому потребителю (электроприёмнику).

Рис. 1. Допускаемые значения δU(–), δU(+) на шинах РУ 0,4 кВ ТП

Необходимые изменения в ГОСТе

Считаем необходимым внести следующие изменения в проект ГОСТ 32144-2013 (см. табл. 1).

Таблица 1. Необходимые изменения в ГОСТ 32144-2013

Считаем также, что в проект ГОСТ 32144-2013 необходимо добавить Приложение со значениями норм для δU(–), δU(+) с дифференциацией их по уровням напряжения в ТПЭ и виду передачи ЭЭ: от СО к СО либо от СО к потребителю (табл. 2).

Таблица 2. Приложение. Рекомендуемые значения δU(–), δU(+) в ТПЭ

Расчётное обоснование рекомендуемых значений δU(–), δU(+) для ТПЭ 6(10) кВ приведено в [2].

Вывод

Рекомендуемые значения δU(–), δU(+) в ТПЭ от СО к потребителю при U_ном, равном 6(10) кВ: –5…+10%. С учётом возможных добавок устройства ПБВ (0; 2,5; 5; 7,5; 10% соответственно для положений 1; 2; 3; 4; 5), а также рекомендуемого диапазона на шинах РУ 0,4 кВ ТП, значения должны составлять –2,5…+12%.

Литература:

1. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

2. Суднова В. В., Карташев И. И., Тульский В. Н., Козлов В. В. Допустимые отклонения напряжения в точках передачи электроэнергии // Новости ЭлектроТехники. 2013. № 4(82).

КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ — Суднова В.В. Качество электрической энергии
приобрести
Суднова В.В. Качество электрической энергии
скачать (834 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc
1 2 3 4 5 6 Кандидат технических наук
Суднова В.В.
КАЧЕСТВО
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ
МОСКВА
ЭНЕРГОСЕРВИС
2000
Автор: кандидат технических наук СУДНОВА ВАЛЕНТИНА ВИКТОРОВНА
Качество электрической энергии. — М.: ЗАО «Энергосервис», 2000. —
80 с.
ISBN 5-900835-30-8
Поясняются основные положения государственного стандарта на качество электрической энергии ГОСТ 13109-97, обобщены данные о влиянии качества электроэнергии на работу промышленных и бытовых электроприемников, отражены вопросы контроля качества электрической энергии в сетях энергоснабжающих организаций и потребителей и технических средствах контроля, вопросы скидок и надбавок за качество электрической энергии.
Для инженерно-технических работников предприятий, энергоснабжающих организаций, органов госэнергонадзора.
Все предложения и замечания по настоящему изданию просим направлять по адресу:
109147, Москва, а/я № 3, ЗАО «Энергосервис».
ISBN 5-900835-30-8 © ЗАО «Энергосервис» 2000 г.
Введение

Электрическая энергия как товар используется во всех сферах жизнедеятельности человека, обладает совокупностью специфических свойств и непосредственно участвует при создании других видов продукции, влияя на их качество. Понятие качества электрической энергии (КЭ) отличается от понятия качества других видов продукции. Каждый электроприемник предназначен для работы при определенных параметрах электрической энергии: номинальных частоте, напряжении, токе и т.п., поэтому для нормальной его работы должно быть обеспечено требуемое КЭ. Таким образом, качество электрической энергии определяется совокупностью ее характеристик, при которых электроприемники (ЭП) могут нормально работать и выполнять заложенные в них функции.
КЭ на месте производства не гарантирует ее качества на месте потребления. КЭ до и после включения ЭП в точке его присоединения к электрической сети может быть различно. КЭ характеризуют также термином «электромагнитная совместимость». Под электромагнитной совместимостью понимают способность ЭП нормально функционировать в его электромагнитной среде (в электрической сети, к которой он присоединен), не создавая недопустимых электромагнитных помех для других ЭП, функционирующих в той же среде.
Проблема электромагнитной совместимости промышленных ЭП с питающей сетью остро возникла в связи с широким использованием мощных вентильных преобразователей, дуговых сталеплавильных печей, сварочных установок, которые при всей своей экономичности и технологической эффективности оказывают отрицательное влияние на КЭ [4].
Бытовые ЭП, как и промышленные, также должны иметь электромагнитную совместимость с другими ЭП, включенными в общую электросеть, не снижать эффективность их работы и не ухудшать ПКЭ.
КЭ в промышленности оценивается по технико-экономическим показателям, которые учитывают ущерб вследствие порчи материалов и оборудования, расстройства технологического процесса, ухудшения качества выпускаемой продукции, снижения производительности труда —так называемый технологический ущерб. Кроме того, существует и электро-
магнитный ущерб от некачественной электроэнергии, который характеризуется увеличением потерь электроэнергии, выходом из строя электротехнического оборудования, нарушением работы автоматики, телемеханики, связи, электронной техники и т.д. [4].
КЭ тесно связано с надежностью электроснабжения, поскольку нормальным режимом электроснабжения потребителей является такой режим, при котором потребители получают электроэнергию бесперебойно, в количестве, заранее согласованном с энергоснабжающей организацией, и нормированного качества. Статья 542 Гражданского кодекса РФ обязует поставлять энергию, качество которой соответствует требованиям государственных стандартов и иных обязательных правил или договорам энергоснабжения.
В соответствии с Законом Российской Федерации «О защите прав потребителей» (ст.7) и постановлением Правительства России от 13 августа 1997г. №1013 электрическая энергия подлежит обязательной сертификации по показателям качества электроэнергии, установленным ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». Это значит, что каждая энергоснабжающая организация наряду с лицензией на производство, передачу и распределение электроэнергии должна получить сертификат, удостоверяющий, что качество поставляемой ею энергии отвечает требованиям ГОСТ 13109-97.
1.ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО СТАНДАРТА НА КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» (далее ГОСТ) устанавливает показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электрической энергии, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения) [1]. ГОСТ 13109-97 является межгосударственным стандартом и действует в Российской Федерации с 1 января 1999г.
Нормы КЭ, установленные стандартом, являются уровнями электромагнитной совместимости для кондуктивных электромагнитных помех* в системах электроснабжения общего назначения. При соблюдении установленных норм КЭ обеспечивается электромагнитная совместимость электрических сетей энергоснабжающих организаций и электрических сетей потребителей электрической энергии или ЭП.
Стандартом не устанавливаются требования к КЭ в электрических сетях специального назначения (контактных, тяговых, связи), передвижных установок (самолетов, поездов, судов) и др.
Стандартом не устанавливаются нормы КЭ для режимов, вызванных форс-мажорными обстоятельствами (исключительными погодными условиями, стихийными бедствиями и др.).
ГОСТ 13109-97 является первым стандартом в области КЭ, где сказано, что установленные нормы подлежат включению в технические условия на присоединение потребителей и в договоры энергоснабжения.
Потребителям, являющимся виновниками ухудшения КЭ, для обеспечения норм стандарта в точках общего присоединения* допускается устанавливать в технических условиях на присоединение и в договорах энергоснабжения более жесткие нормы (с меньшими диапазонами изменения соответствующих показателей КЭ), чем установлены в стандарте.
Нормы стандарта должны применяться при проектировании и эксплуатации электрических сетей, при установлении уровней помехоустойчивости ЭП и уровней электромагнитных помех, вносимых этими приемниками в электрическую сеть, к которой они присоединены.
_____________
*Кондуктивная электромагнитная помеха в системе электроснабжения – электромагнитная помеха, распространяющаяся по элементам электрической сети.
2.ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Стандартом устанавливаются следующие показатели качества электроэнергии (ПКЭ):
— установившееся отклонение напряжения U_y,
— размах изменения напряженияU_f ;
— доза фликера р_t;

коэффициент искажения синусоидальности кривой

напряжения K_u;

коэффициент п-ой гармонической составляющей

напряжения K_u₍_n₎;
— коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К₂_u;
— коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности K₀_u;
— отклонение частоты ∆f;
— длительность провала напряжения ∆t_n;
— импульсное напряжение U_имп;

коэффициент временного перенапряжения К_пер_U.

При определении значений некоторых ПКЭ стандартом вводятся следующие вспомогательные параметры электрической энергии:

частота повторений изменений напряжения F__Ut,

— интервал между изменениями напряжения ∆t_i^,_i₊₁;

глубина провала напряжения U_g;

— частость появления провалов напряжения F_п ;
— длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды ∆t_имп0,5;
— длительность временного перенапряжения ∆t_пер_{_U;}
Часть ПКЭ характеризует установившиеся режимы работы электрооборудования энергоснабжающей организации и потребителей электрической энергии (ЭЭ) и дает количественную оценку по КЭ особенностям технологического процесса производства, передачи, распределения и потребления ЭЭ. К этим ПКЭ относятся: установившееся отклонение напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент п-ой гармонической составляющей напряжения, коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности, коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности, отклонение частоты, размах изменения напряжения.
Оценка всех ПКЭ, относящихся к напряжению, производится по
действующим его значениям.
_____________
*Точка общего присоединения — точка электрической сети общего назначения, электрически ближайшая к сетям рассматриваемого потребителя электрической энергии, к которой присоединены или могут быть присоединены электрические сети других потребителей [1].
Для характеристики вышеперечисленных показателей стандартом установлены численные нормально и предельно допустимые значения ПКЭ или нормы.
Другая часть ПКЭ характеризует кратковременные помехи, возникающие в электрической сети в результате коммутационных процессов, грозовых атмосферных явлений, работы средств защиты и автоматики и в послеаварийных режимах. К ним относятся провалы и импульсы напряжения, кратковременные перенапряжения. Для этих ПКЭ стандарт не устанавливает допустимых численных значений. Для количественной оценки этих ПКЭ должны измеряться амплитуда, длительность, частота их появления и другие характеристики, установленные, но не нормируемые стандартом. Статистическая обработка этих данных позволяет рассчитать обобщенные показатели, характеризующие конкретную электрическую сеть с точки зрения вероятности появления кратковременных помех [5].
Для оценки соответствия ПКЭ указанным нормам (за исключением длительности провала напряжения, импульсного напряжения и коэффициента временного перенапряжения) стандартом устанавливается минимальный расчетный период, равный 24 ч.
В связи со случайным характером изменения электрических нагрузок требование соблюдения норм КЭ в течение всего этого времени практически нереально, поэтому в стандарте устанавливается вероятность превышения норм КЭ. Измеренные ПКЭ не должны выходить за нормально допустимые значения с вероятностью 0,95 за установленный стандартом расчетный период времени (это означает, что можно не считаться с отдельными превышениями нормируемых значений, если ожидаемая общая их продолжительность составит менее 5% за установленный период времени).
Другими словами, КЭ по измеренному показателю соответствует требованиям стандарта, если суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5% от установленного периода времени, т.е. 1 ч 12 мин, а за предельно допустимые значения — 0 % от этого периода времени [1].
Рекомендуемая общая продолжительность измерений ПКЭ должна выбираться с учетом обязательного включения рабочих и выходных дней и составляет 7 суток [1].
В стандарте указаны вероятные виновники ухудшения КЭ. Отклонение частоты регулируется питающей энергосистемой и зависит только от нее. Отдельные ЭП на промышленных предприятиях (а тем более в быту) не могут оказать влияния на этот показатель, так как мощность их несоизмеримо мала по сравнению с суммарной мощностью генераторов электростанций энергосистемы. Колебания напряжения, несимметрия и несинусоидальность напряжения вызываются, в основном, работой отдельных мощных ЭП на промышленных предприятиях, и только величина этих ПКЭ зависит от мощности питающей энергосистемы в рассматриваемой точке подключения потребителя. Отклонения напряжения зависят как от уровня напряжения, которое подается энергосистемой на промышленные предприятия, так и от работы отдельных промышленных ЭП, особенно с большим потреблением реактивной мощности. Поэтому вопросы КЭ следует рассматривать в непосредственной связи с вопросами компенсации реактивной мощности. Длительность провала напряжения, импульсное напряжение, коэффициент временного перенапряжения, как уже отмечалось, обуславливаются режимами работы энергосис.
В таблице 2.1. приведены свойства электрической энергии, показатели их характеризующие и наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ [1].
Таблица 2.1
Свойства электрической энергии, показатели и
наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ

Свойства
электрической энергии

Показатель КЭ

Наиболее вероятные виновники ухудшения

Отклонение
напряжения

Установившееся отклонение напряжения U_у

Энергоснабжающая орнаизация

Колебания напряжения
Размах изменения напряжения

Доза фликера Р_t

Потребитель с переменной нагрузкой

Несинусоидальность напряжения

Коэффициент искажения синусоидальности кривой
напряжения К_u
Коэффициент n-ой гармонической

составляющей напряжения К_u₍_n₎

Потребитель с нелинейной нагрузкой

Несимметрия трехфазной системы напряжений

Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К₂_u
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К₀_u

Потребитель с несимметричной нагрузкой

Отклонение
Частоты

Отклонение частоты ∆f
Энергоснабжающая организация

Провал
Напряжения

Длительность провала напряжения ∆f_п

Энергоснабжающая организация

Импульс напряжения

Импульсное напряжение U_имп

Энергоснабжающая организация

Временное
перенапряжение

Коэффициент временного перенапряжения К_пер_U

Энергоснабжающая организация
Стандартом устанавливаются способы расчета и методики определения ПКЭ и вспомогательных параметров. Требования к погрешностям измерений и интервалам усреднения ПКЭ, которые должны реализовываться в приборах контроля КЭ при измерениях показателей и их обработке.
3. Характеристика показателей
качества электроэнергии
1 2 3 4 5 6
КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
Основные показатели качества электрической энергии
Электрическая энергия, как и любая другая продукция производства, имеет свои характеристики качества, которые регламентируются ГОСТом и согласуются с определенными режимами работы электрооборудования.

Потребители электрической энергии и электротехнические аппараты, которые присоединяются к электрическим сетям, рассчитаны для работы при определенных номинальных параметрах. Такими параметрами могут быть номинальное напряжение, номинальный ток, номинальный коэффициент мощности и т. п. Только при номинальных параметрах достигается оптимальный режим работы электрооборудования, в противном случае мы всегда будем иметь дело с дополнительными экономическими затратами. Поэтому при электроснабжении потребителей электрической энергией должно быть обеспечено требуемое качество электроэнергии.

Потребители электрической энергии и электротехнические аппараты могут быть подключены к электрической сети в различных точках, в которых качество электрической энергии будет различным. При этом технические и экономические показатели работы потребителей электроэнергии и аппаратов также будут различными, однако они должны находиться в приемлемых пределах.

В соответствии с ГОСТ 13109-97 показателями качества электроэнергии являются:

- установившееся отклонение напряжения;
- размах изменения напряжения;
- доза фликера;
- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения;
- коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения;
- коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности;
- коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности;
- отклонение частоты;
- длительность провала напряжения;
- импульсное напряжение;
- коэффициент временного перенапряжения.
При определении значений некоторых показателей качества электроэнергии используют следующие вспомогательные параметры электрической энергии:

- частоту повторения изменений напряжения;
- интервал между изменениями напряжения;
- глубину провала напряжения;
- частость появления провалов напряжения;
- длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды;
- длительность временного перенапряжения.
Некоторые свойства электрической энергии, по которым определяются ее показатели качества, наглядно отображены на рисунках 6.1, 6.2,6 3.

Рисунок 6.1- Отклонение напряжения

Рисунок 6.2 – Несинусоидальность напряжения

Рисунок 6.34 – Импульсы напряжения

Установлены два вида норм качества электроэнергии: нормально допустимые и предельно допустимые. По ГОСТ оценка соответствия показателей качества электроэнергии указанным нормам проводится в течение расчетного периода, равного 24 часа.

1.1.1 Отклонение напряжения.Отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения напряжения, для которого установлены следующие нормы [1]:

— нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения δU_у на выводах приемников электрической энергии равны соответственно ±5 и ±10 % от номинального напряжения электрической сети;

— нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения в точках общего присоединения потребителей электрической энергии к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ и более должны быть установлены в договорах на пользование электрической энергией между энергоснабжающей организацией и потребителем с учетом необходимости выполнения норм ГОСТ на выводах приемников электрической энергии. Определение указанных нормально допустимых и предельно допустимых значений проводят в соответствии с нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.

По степени влияния на потери мощности и срок службы оборудования, а также на количество и качество выпускаемой продукции отклонение напряжения, как показатель качества электроэнергии, стоит на первом месте. Понижение напряжения приводит к резкому снижению светового потока ламп, а увеличение уровня напряжения резко сокращает срок службы ламп накаливания.

Потери мощности в системах электроснабжения и в электрооборудовании изменяются в зависимости от значения напряжения. Например, нагрузочные потери в линиях электропередачи и трансформаторах, пропорциональны квадрату тока и обратно пропорциональны квадрату напряжения. Вращающий момент асинхронного двигателя является функцией квадрата напряжения, подводимого к двигателю, что существенно влияет на производительность механизма, приводимого этим двигателем.

Снижение количества и качества выпускаемой продукции, так называемый технологический ущерб, оценивается с помощью экономических характеристик, определяющих зависимость изменения общей стоимости продукции от уровня подводимого напряжения. Экономические характеристики экспериментально получают для каждого вида предприятия, и для разных видов предприятий они различны.

6.1.2 Колебания напряжения.Колебания напряжения характеризуются следующими показателями [1]:

— размахом изменения напряжения;

— дозой фликера.

Фликер – субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти источники. Доза фликера – мера восприимчивости человека к воздействию фликера за установленный промежуток времени.

Предельно допустимые значения размаха изменения напряжения δU_tв точках общего присоединения к электрическим сетям при колебаниях напряжения, огибающая которых имеет форму меандра (рисунок 6.5), в зависимости от частоты повторения изменений напряжения F_δUt или интервала между изменениями напряжения Δt_i_,_i₊₁ равны значениям, определяемым по кривой 1 рисунка 6.7, а для потребителей электрической энергии, располагающих лампами накаливания, и помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, — равны значениям, определяемым по кривой 2 рисунка 6.7.

Перечень помещений с разрядами работ, требующих значительного зрительного напряжения, устанавливают в соответствующих нормативных документах.

Здесь следует напомнить, что меандр в геометрическом понимании, это непрерывная ломаная кривая, причем ее изгибы находятся под прямым углом.

Рисунок 6.5 – Колебания напряжения, имеющие форму меандра

Рисунок 6.6 – Колебания напряжения произвольной формы

Рисунок 6.7 – Предельно допустимые размахи изменений напряжения в зависимости от частоты повторения изменений напряжения за минуту для колебаний напряжения, имеющих форму меандра.

Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения δU_у и размаха изменения напряжения δU_t в точках присоединения к электрической сети напряжением 0,38 кВ равно ± 10% от номинального напряжения.

Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера P_St при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра (рисунок 6), равно 1,38, а для длительной дозы фликера P_Lt при тех же колебаниях напряжения равно 1,0.

Кратковременную дозу фликера определяют на интервале времени наблюдения, равном 10 минут. Длительную дозу фликера определяют на интервале времени наблюдения, равном 2 часа.

Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера P_St в точках общего присоединения потребителей электрической энергии, располагающих лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра, равно 1,0, а для длительной дозы фликера P_Lt в этих же точках равно 0,74.

При любой форме периодических и непериодических колебаний напряжения оценка соответствия этих колебаний нормам ГОСТ может быть проведена с помощью специализированного средства измерений – фликерметра. При наличии записи огибающей среднеквадратичных значений напряжения на определенном интервале времени оценка соответствия колебаний напряжения ГОСТ может быть проведена аналитическими методами.

Размах изменения напряжения δU_t в процентах (рисунок 6) вычисляют по формуле

δU_t = , (6.5)

где U_i, U_i₊₁ – значения следующих один за другим экстремумов или экстремума и горизонтального участка огибающей среднеквадратичных значений напряжения основной частоты, определенны на каждом полупериоде основной частоты, В, кВ.

Допускается при коэффициенте искажения синусоидальности напряжения, не превышающем 5 %, определять размах изменения напряжения δU_t в процентах по формуле δU_t = ,

где U_ai , U_ai₊₁ – значения следующих один за другим экстремумов или экстремума и горизонтального участка огибающей амплитудных значений напряжения на каждом полупериоде основной частоты, В, кВ.

Частоту повторения изменений напряжения F_δUt, с^-1, мин^-1, при периодических колебаниях напряжения вычисляют по формуле F_δUt = , где m – число измерений напряжения за время T; T – интервал времени измерения, принимаемый равным 10 минут.

Интервал времени между измерениями напряжения Δt_i_,_i₊₁ секундах или минутах вычисляют по формуле Δt_i_,_i₊₁ = t_i₊₁ – t_i , где t_i, t_i_,_i₊₁ – начальные моменты следующих один за другим изменений напряжения, секундах, минутах.

Если интервал времени между окончанием одного изменения и началом следующего, происходящего в том же направлении, менее 30 мс, то эти изменения рассматривают как одно.

Качество электрической энергии в точке общего присоединения при периодических колебаниях напряжения, имеющих форму меандра, считают соответствующим требованиям ГОСТ, если измеренное значение размаха изменений напряжения не превышает значений, определяемых по кривым рисунка 6.7 для соответствующей частоты повторения изменений напряжения F_δUt или интервала между изменениями напряжения Δt_i_,_i₊₁.

Определение соответствия качества электрической энергии требованиям ГОСТ для периодических и непериодических колебаний напряжения, имеющих форму, отличную от меандра, осуществляют одним из трех методов, изложенных в [1].

Дозу фликера (кратковременную и длительную) при колебаниях напряжения любой формы определяют следующим образом:

а) измеряют с помощью фликерметра за интервал времени T_sh , равный 10 минут, уровни фликера Р (%)², соответствующие интегральной вероятности, равной 0,1; 0,7; 1,0; 1,5; 2,2; 3,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0; 13,0; 17,0; 30,0; 50,0; 80,0 %;

б) определяют с помощью фликерметра или вычисляют сглаженные уровни фликера P_s (%)² по формулам

P₁_s =

P₃_s =

P₁₀_s = (6.6) , P₅₀_s =

где P₁_s, P₃_s, P₁₀_s, P₅₀_s – сглаженные уровни фликера при интегральной вероятности, равной 1,0; 3,0; 10,0; 50,0 соответственно;

в) определяют с помощью фликерметра или вычисляют кратковременную дозу фликера P_St, отн. ед., на интервале времени T_sh по формуле

P_St = . (6.7)

г) определяют с помощью фликерметра или вычисляют длительную дозу фликера P_Lt, отн. ед., на интервале времени T_L, равном 2 часа, по формуле

P_Lt = , (6.8)

где P_stk – кратковременная доза фликера на k-ом интервале времени T_sh в течение длительного периода наблюдения T_L.

Качество электрической энергии по дозе фликера считают соответствующим ГОСТ, если каждая кратковременная и длительная дозы фликера, определенные путем измерения в течение 24 часов или расчета, не превышают предельно допустимых значений.

6.1.3 Несинусоидальность напряжения.Несинусоидальность напряжения характеризуется наличием помимо гармоники основной частоты U₁ слагающих гармоник U_n других высших частот (где n – порядковый номер гармоники). Несинусоидальные режимы электрической сети из-за токов большей частоты приводят к большему дополнительному нагреву и увеличенным диэлектрическим потерям в конденсаторах. Возможно также возникновение резонансных явлений в сетях на высших частотах. При этом резко возрастают значения токов и напряжений на отдельных участках сети.

Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями [1]:

— коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;

— коэффициентом n-ой гармонической составляющей напряжения.

Нормально допустимые и предельно допустимые значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в точках общего присоединения к электрическим сетям с разным номинальным напряжением приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения (в процентах)

Нормально допустимые значения при U_ном кВ Предельно допустимые значения при U_ном кВ
0,38 6 — 20 110 — 330 0,38 6 — 20 110 — 330
8,0 5,0 4,0 2,0 12,0 8,0 6,0 3,0

Нормально допустимые значения коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения в точках общего пользования к электрическим с разным номинальным напряжением U_ном приведены в таблице 2.

Таблица 6.2

Значения коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения (в процентах)

Нечетные гармоники не кратные 3, при U_ном кВ Нечетные гармоники кратные 3^٭٭, при U_ном кВ Четные гармоники при U_ном кВ
n^* 0,38 6 — 20 110, 220, n^* 0,38 6- 20 110, 220, n^* 0,38 6 — 20 110, 220,
6,0 4,0 3,0 1,5 5,0 3,0 3,0 1,5 2,0 1,5 1,0 0,5
5,0 3,0 2,5 1,0 1,5 1,0 1,0 0,4 1,0 0,7 0,5 0,3
3,5 2,0 2,0 1,0 0,3 0,3 ,03 0,2 0,5 0,3 0,3 0,2
3,0 2,0 1,5 0,7 0,2 0,2 0,2 0,2 0,5 0,3 0,3 0,2
2,0 1,5 1,0 0,5 >21 0,2 0,2 0,2 0,2 0,5 0,3 0,3 0,2
1,5 1,0 1,0 0,4 0,2 0,2 0,2 0,2
1,5 1,0 1,0 0,4 >12 0,2 0,2 0,2 0,2
1,5 1,0 1,0 0,4
>25 0,2+ +1,3× ×25/n 0,2+ +1,3× ×25/n 0,2+ +1,3× ×25/n 0,2+ +1,3× ×25/n
* n – номер гармонической составляющей напряжения. ** Нормально допустимые значения, приведенные для n, равных 3 и 9, относятся к однофазным электрическим сетям. В трехфазных трехпроводных электрических сетях эти значения принимают вдвое меньшими приведенных в таблице.

Предельно допустимое значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения вычисляют по формуле

K_U₍_n_)пред = 1.5 K_U₍_n_)норм, (6.5)

где K_U₍_n_)норм – нормально допустимое значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения, определяемое по таблице 2.

Измерение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения K₍_n₎_i осуществляется для междуфазных или фазных напряжений.

Для каждого i-го наблюдения за период времени в 24 часа определяют действующее значение напряжения n-ой гармоники U₍_n₎_i в вольтах или киловольтах и вычисляют значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения K₍_n₎_i в процентах как результат i-го наблюдения по формуле

K_U₍_n₎_i = ∙ 100, (6.6)

где U₁₍_i₎ – действующее значение напряжения основной частоты на i-ом наблюдении.

Допускается также вычислять данный показатель качества электроэнергии с использованием номинального напряжения по формуле

K_U₍_n₎_i = ∙ 100. (6.7)

Относительная погрешность вычисления K_U₍_n₎_i с использованием формулы (1.7) вместо формулы (1.6) численно равна значению отклонения напряжения U₍₁₎_i от U_ном.

Далее вычисляют значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения K_U₍_n₎ как результат усреднения N наблюдений K_U₍_n₎_i на интервале времени T_νs, равном 3 секунды по формуле

K_U₍_n₎ = . (6.8)

Число наблюдений должно быть не менее 9.

Качество электрической энергии по коэффициенту n-ой гармонической составляющей напряжения считают соответствующим ГОСТ, если наибольшее из всех измеренных в течение 24 часов значений коэффициентов n-ой гармонической составляющей напряжения не превышает предельно допустимого значения, а значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения, соответствующее вероятности 95 % за установленный период времени, не превышает нормально допустимого значения.

Дополнительно допускается определять соответствие нормам стандарта по суммарной продолжительности времени выхода измеренных значений данного показателя за нормально и предельно допустимые значения. При этом качество электрической энергии по коэффициенту n-ой гармонической составляющей напряжения считают соответствующим требованиям ГОСТ, если суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5 % от установленного периода времени, т. е. 1 час 12 минут, а за предельно допустимые значения – 0 % от этого периода времени.

Измерение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения K_U осуществляется для междуфазных или фазных напряжений.

Для каждого i-го наблюдения за установленный период времени определяют действующие значения гармонических составляющих напряжения в диапазоне гармоник от 2-ой до 40-ой в вольтах, киловольтах

Вычисляют значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения K_Ui в процентах как результат i-го наблюдения по формуле

K_Ui = ∙ 100, (6.9)

где U₍₁₎_i – действующее значение междуфазного (фазного) напряжения основной частоты для i-го наблюдения, В, кВ.

при определении данного показателя допускается:

а) не учитывать гармонические составляющие, значения которых менее 1 %;

б) вычислять данный показатель качества электроэнергии по формуле

K_Ui = ∙ 100, (6.10)

при этом относительная погрешность определения K_Ui с использованием формулы (1.10) вместо формулы (1.9) численно равна значению отклонения напряжения U₍₁₎_i от U_ном.

Вычисляют значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения K_U в процентах как результат усреднения N наблюдений K_Ui на интервале времени T_νs равном 3 секунды по формуле

K_U = . (6.11)

Число наблюдений N должно быть не менее 9.

Качество электрической энергии по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения считают соответствующим ГОСТ, если наибольшее из всех измеренных в течение 24 часов значений коэффициентов искажения синусоидальности кривой напряжения не превышает предельно допустимого значения, а значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения, соответствующее вероятности 95 % за установленный период времени, не превышает нормально допустимого значения.

Дополнительно допускается определять соответствие нормам стандарта по суммарной продолжительности времени выхода измеренных значений данного показателя за нормально и предельно допустимые значения. При этом качество электрической энергии по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения считают соответствующим требованиям ГОСТ, если суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5 % от установленного периода времени, т. е. 1 час 12 минут, а за предельно допустимые значения – 0 % от этого периода времени.

1.1.4 Несимметрия напряжения. Несимметрию напряжений принято характеризовать значениями напряжений обратной и нулевой последовательностями. В результате их действия увеличиваются суммарные значения отклонений от номинального напряжения и, следовательно, ухудшается режим напряжений у потребителей. Очень неблагоприятно влияет напряжение обратной последовательности, даже небольшой величины, на работу вращающихся электрических машин. При этом возникают вращающееся магнитное поле обратной последовательности, э.д.с. и токи двойной частоты в цепях роторов, что приводит к дополнительному нагреву соответствующих частей машины.

При наличии токов обратной последовательности увеличиваются суммарные токи в отдельных фазах элементов сети, что приводит к увеличению потерь мощности и энергии и может быть недопустимо с точки зрения нагрева. Токи нулевой последовательности протекают постоянно через заземлители. При этом дополнительно высушивается грунт и увеличивается сопротивление заземляющих устройств. Это оказывает неблагоприятное воздействие на работу релейной защиты, а также на низкочастотные установки связи и устройства железнодорожной блокировки.

Несимметрия напряжения характеризуется следующими параметрами:

- коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;
- коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.
Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в точках общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0 и 4,0 % соответственно [1].

Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точках общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ равны 2,0 и 4,0 % соответственно.

Измерение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности K₂_U для междуфазных напряжений осуществляют следующим образом.

Для каждого i-го наблюдения за период времени, равный 24 часа, измеряют одновременно действующие значения междуфазных напряжений по основной частоте U_AB₍₁₎_i, U_AC₍₁₎_i, U_CA₍₁₎_i в вольтах, киловольтах.

Вычисляют действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты U₂₍₁₎_i по формуле

U₂₍₁₎_i = .(6.12)

Вычисляют коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K₂_Ui в процентах как результат i-го наблюдения по формуле

K₂_Ui = ∙ 100, (1.13)

где U₂₍₁₎_i – действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений в i-ом наблюдении, В, кВ;

U₁₍₁₎_i – действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты в i-ом наблюдении, В, кВ.

При определении K₂_Ui допускается:

а) определять U₂₍₁₎_i методом симметричных составляющих;

б) вычислять U₂₍₁₎_i по приближенной формуле

U_2(1)i = 0.62(U_нб_(1)i – U_нм_(1)i) , (6.14)

где U_нб(1)_i и U_нм(1)_i – наибольшее и наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений основной частоты в i-ом наблюдении, В, кВ.

При этом относительная погрешность определения K₂_Ui с использованием формулы (6.14) вместо (6.12) не должна превышать 8 %;

в) применять при вычислении U₂₍₁₎_i вместо действующих значений междуфазных напряжений основной частоты действующие значения соответствующих напряжений с учетом гармонических составляющих этих напряжений при коэффициенте искажения синусоидальности напряжения, не превышающем 5 %;

г) вычислять K₂_Ui по формуле

K₂_Ui = ∙ 100, (1.15)

где U_ном.мф – номинальное значение междуфазного напряжения, В, кВ.

При этом относительная погрешность вычисления K₂_Ui с использованием формулы (1.15) вместо формулы (1.13) численно равна значению отклонения напряжения U₁₍₁₎_i от U_ном.мф.

Вычисляют значение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности K₂_U в процентах как результат усреднения N наблюдений K₂_Ui на интервале времени T_νs равном 3 секунды по формуле

K₂_U = . (6.16)

Число наблюдений должно быть не менее 9.

Качество электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений считают соответствующим ГОСТ, если наибольшее из всех измеренных в течение 24 часов значений коэффициентов несимметрии напряжений по обратной последовательности не превышает предельно допустимого значения, а значение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности, соответствующее вероятности 95 % за установленный период времени, не превышает нормально допустимого значения.

Дополнительно допускается определять соответствие нормам стандарта по суммарной продолжительности времени выхода измеренных значений данного показателя за нормально и предельно допустимые значения. При этом качество электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности считают соответствующим требованиям ГОСТ, если суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5 % от установленного периода времени, т. е. 1 час 12 минут, а за предельно допустимые значения – 0 % от этого периода времени.

Измерение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности K₀_U производят в четырехпроводных сетях следующим образом.

Для каждого i-го наблюдения за период времени, равный 24 часа, измеряют одновременно действующие значения трех междуфазных и двух фазных напряжений основной частоты U_AB₍₁₎_i, U_BC₍₁₎_i, U_CA₍₁₎_i, U_A₍₁₎_i, U_B₍₁₎_i, в вольтах, киловольтах и определяют действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты U₀₍₁₎_i в i-ом наблюдении по формуле

U₀₍₁₎_i=

(6.17)

Далее вычисляют коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности K₀_Ui в процентах как результат i-го наблюдения по формуле

K₀_Ui = , (6.18)

где U₀₍₁₎_i – действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений в i-ом наблюдении, В, кВ;

U₁₍₁₎_i – действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты, В, кВ.

При определении K₀_Ui допускается:

а) определять U₀₍₁₎_i методом симметричных составляющих;

б) вычислять U₀₍₁₎_i по приближенной формуле

U_0(1)i = 0.62(U_нб_._ф_(1)i – U_нм_._ф_(1)i) , (6.19)

где U_нб.ф(1)_i и U_нм.ф(1)_i – наибольшее и наименьшее действующие значения из трех фазных напряжений основной частоты в i-ом наблюдении, В, кВ.

При этом относительная погрешность определения K₀_Ui с использованием формулы (1.19) вместо (1.17) не должна превышать ± 10 %;

в) применять при вычислении U₀₍₁₎_i вместо действующих значений междуфазных напряжений основной частоты действующие значения соответствующих напряжений с учетом гармонических составляющих этих напряжений при коэффициенте искажения синусоидальности напряжения, не превышающем 5 %;

г) вычислять K₀_Ui по формуле

K₀_Ui = ∙ 100, (6.20)

где U_ном.ф – номинальное значение фазного напряжения, В, кВ.

При этом относительная погрешность вычисления K₀_Ui с использованием формулы (6.20) вместо формулы (6.18) численно равна значению отклонения напряжения U₁₍₁₎_i от U_ном.

Вычисляют значение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности K₀_U в процентах как результат усреднения N наблюдений K₀_Ui на интервале времени T_νs равном 3 секунды по формуле

K₀_U = . (1.21)

Число наблюдений должно быть не менее 9.

Качество электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по нулевой последовательности считают соответствующим требованиям ГОСТ, если наибольшее из всех измеренных в течение 24 часов значений коэффициентов несимметрии напряжений по нулевой последовательности не превышает предельно допустимого значения, а значение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности, соответствующее вероятности 95 % за установленный период времени, не превышает нормально допустимого значения.

Дополнительно допускается определять соответствие нормам стандарта по суммарной продолжительности времени выхода измеренных значений данного показателя за нормально и предельно допустимые значения. При этом качество электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по нулевой последовательности считают соответствующим требованиям ГОСТ, если суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5 % от установленного периода времени, т. е. 1 час 12 минут, а за предельно допустимые значения – 0 % от этого периода времени.

1.1.5 Отклонение частоты.Отклонение частоты напряжения переменного тока в электрических сетях характеризуется показателем отклонения частоты, для которого установлены следующие нормы [1]:

— нормально допустимое и предельно допустимое значения отклон6ения частоты равны ± 0,2 и ± 0,4 Гц соответственно.

Отклонение частоты одинаково для всей энергосистемы, так как значение частоты в данный момент определяется частотой вращения генераторов. В нормальных установившихся режимах все генераторы имеют синхронную частоту. Поэтому отклонение частоты – это общесистемный показатель качества электроэнергии.

Измерение отклонения частоты Δf осуществляют следующим образом.

Для каждого i-го наблюдения за установленный период времени измеряют действительное значение частоты f, в герцах. Далее вычисляют усредненное значение частоты f_У в герцах как результат усреднения N наблюдений f_i на интервале времени, равном 20 с, по формуле

. (6.22)

Число наблюдений N должно быть не менее 15.

Вычисляют значение отклонения частоты Δf в герцах по формуле

Δf = f_У – f_ном , (6.23)

где f_ном – номинальное значение частоты, Гц.

Качество электрической энергии по отклонению частоты считают соответствующим требованиям ГОСТ, если все измеренные в течение 24 часов значения отклонений частоты не превышают предельно допустимого значения, а не менее 95 % всех измеренных значений отклонения частоты находятся в интервале, ограниченном нормально допустимыми значениями.

Дополнительно допускается определять соответствие нормам стандарта по суммарной продолжительности времени выхода измеренных значений данного показателя за нормально и предельно допустимые значения. При этом качество электрической энергии по отклонению частоты считают соответствующим требованиям ГОСТ, если суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5 % от установленного периода времени, т. е. 1 час 12 минут, а за предельно допустимые значения – 0 % от этого периода времени.

1.1.6 Провал напряжения.Этот показатель качества электроэнергии характеризуется длительностью провала напряжения, для которого установлены следующие нормы [1]:6

— предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электрических сетях напряжением до 20 кВ включительно равно 30 секунд. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и автоматики.

Измерение длительности провала напряжения Δt_пв секундах (рисунок 6.8)

осуществляют следующим образом:

— фиксируют начальный момент времени t_нрезкого спада (с длительностью менее 10 мс) огибающей среднеквадратических значений напряжения, определенных на каждом полупериоде основной частоты, ниже уровня 0,9 U_ном;

6 8 – Провал напряжения

— фиксируют конечный момент времени t_квосстановления среднеквадратического значения напряжения до 0,9 U_ном;

— вычисляют длительность провала напряжения Δt_п в секундах по формуле

Δt_п = t_к– t_н, (6.24)

где t_н, t_к – начальный и конечный моменты времени провала напряжения.

Качество электрической энергии по длительности провалов напряжения в точке общего присоединения считают соответствующим требованиям ГОСТ, если наибольшее из всех измеренных в течение продолжительного периода наблюдения (как правило, в течение года) длительностей провалов напряжения не превышает предельно допустимого значения.

Допускается определять максимально возможную длительность провала путем расчета суммарной выдержки времени устройств релейной защиты, автоматики и коммутационных аппаратов, установленных в соответствующих электрических сетях энергоснабжающей орган

Узнать еще:
Индекс частотной модуляции FM и коэффициент отклонения »Электроника
Индекс модуляции и коэффициент отклонения — два ключевых параметра для любого FM, сигнала частотной модуляции, независимо от того, используется ли он для радиовещания или двусторонней радиосвязи.
Учебное пособие по частотной модуляции Включает:
Частотная модуляция, FM Индекс модуляции и коэффициент отклонения Боковые полосы FM, полоса пропускания FM демодуляция Детектор наклона FM Детектор отношения FM Детектор Foster Seeley Демодулятор ЧМ с ФАПЧ Квадратурный демодулятор МСК ГМСК
Форматы модуляции: Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Фазовая модуляция Квадратурная амплитудная модуляция
Двумя ключевыми параметрами любого частотно-модулированного сигнала являются индекс модуляции и коэффициент отклонения.Они широко используются при рассмотрении частотно-модулированных сигналов и их характеристик.
Эти два параметра описывают некоторые из основных характеристик данного FM-сигнала — индекс модуляции, обеспечивающий меру того, что фактически является уровнем модуляции, и коэффициент отклонения, измеряющий отклонение относительно частоты модуляции.
Эти две цифры являются ключевыми при планировании и проектировании систем радиосвязи, широковещательных передатчиков и т. Д. — они определяют некоторые основные параметры частотно-модулированного сигнала, влияющие на уровни боковой полосы и ширину полосы, необходимую для сигнала.
Это важно для всего, от больших FM-передатчиков до небольших двусторонних радиоприемников или раций.
Индекс частотной модуляции
Индекс частотной модуляции эквивалентен индексу модуляции для AM, но, очевидно, связан с FM. Ввиду различий между двумя формами модуляции индекс модуляции FM измеряется по-разному.
Индекс модуляции FM равен отношению девиации частоты к частоте модуляции.
m = отклонение частоты Частота модуляции
Из формулы и определения индекса модуляции видно, что нет термина, который включает несущую частоту, и это означает, что он полностью не зависит от несущей частоты.
Чтобы дать пример индекса модуляции FM, возьмите пример, где сигнал имеет отклонение ± 5 кГц, а частота модуляции равна 1 кГц, тогда индекс модуляции для этого конкретного случая равен 5/1 = 5.
Аналогично, если девиация составляет ± 10 кГц, а частота модуляции равна s кГц, то это также имеет коэффициент девиации 5.
Поскольку нормальный звук имеет множество различных частот, содержащихся в звуковом звуке, коэффициент отклонения обычно рассчитывается с использованием максимальной звуковой частоты и максимального отклонения. Затем этот показатель будет использоваться для определения полосы пропускания и других характеристик сигнала.
Коэффициент отклонения FM
Одна из проблем с индексом модуляции заключается в том, что он будет изменяться в зависимости от мгновенных значений девиации и частоты модуляции.
При типичной передаче звука и отклонение частоты, и частота модуляции будут изменяться. Отклонение частоты будет варьироваться в зависимости от уровня звука в данный момент. Кроме того, частота модуляции будет изменяться, поскольку нормальный звук состоит из множества частот, которые изменяются для передачи речи или музыки и т. Д.
Для многих приложений более полезно иметь цифру для максимально допустимых значений.
Соответственно, коэффициент отклонения FM может быть определен как: отношение максимального отклонения несущей частоты к наивысшей частоте модуляции звука.
m = Максимальное отклонение частоты Максимальная частота модуляции
Один из распространенных примеров коэффициента отклонения FM можно увидеть, взяв цифры для типичной радиостанции FM. Для этих станций максимальное отклонение частоты составляет ± 75 кГц, а максимальная звуковая частота для модуляции составляет 15 кГц.
Используя приведенную выше формулу, это означает, что коэффициент отклонения составляет 75/15 = 5.
FM полоса пропускания и индекс модуляции.
Частотная модуляция используется во множестве приложений.В разных приложениях используются разные уровни отклонения. Для широковещательных FM-передач цель состоит в том, чтобы иметь возможность передавать высококачественный звук, и для достижения этого используются высокие уровни отклонения и широкая полоса пропускания. Для целей связи проблема не в качестве, а в пропускной способности. Соответственно, уровни отклонения меньше, и полоса пропускания намного меньше.
Ширина полосы частот FM-сигнала особенно важна, поскольку она должна быть достаточно широкой, чтобы правильно передавать информацию, но при этом не занимать большой диапазон частот.Если полоса пропускания слишком велика, она может выйти за пределы требуемого канала и вызвать помехи для других пользователей на других каналах.
По мере увеличения использования спектра по мере увеличения количества беспроводных и общих радиоприложений (все, от беспроводной связи ближнего действия до традиционной голосовой двусторонней радиосвязи, каналов передачи данных и многого другого), возникает необходимость в управлении частотным спектром и обеспечении того, чтобы передачи не выходили за пределы выделенных им пропускная способность становится более важной.
Существует две основные классификации частотно-модулированных сигналов, которые могут быть связаны с индексом модуляции и коэффициентом отклонения.
Широкополосный FM: Широкополосный FM обычно используется для сигналов, у которых индекс модуляции FM выше примерно 0,5. Для этих сигналов боковые полосы за пределами первых двух членов не являются незначительными. Радиовещательные FM-станции используют широкополосный FM, который позволяет им передавать высококачественный звук, а также другие средства, такие как стерео, и другие средства, такие как RDS и т. Д.
Широкая полоса пропускания широкополосного FM позволяет осуществлять высококачественные широковещательные передачи. , сочетающий широкий частотный диапазон с низким уровнем шума.Как только сигнал становится достаточно сильным, отношение звукового сигнала к шуму становится очень хорошим.
Иногда высокоточные FM-тюнеры могут использовать широкополосный фильтр для сильных сигналов, чтобы обеспечить оптимальное качество и производительность. Здесь приглушающий эффект сильного сигнала обеспечивает широкополосный прием и полную полосу пропускания звука. Для сигналов с меньшей мощностью они могут переключиться на более узкий фильтр, чтобы уменьшить уровень шума, хотя это приведет к уменьшению полосы пропускания звука. Однако в целом более узкая полоса пропускания даст более приятный звук при слабом принимаемом сигнале.
Узкополосный FM: Узкополосный FM, NBFM, используется для сигналов, в которых отклонение достаточно мало, чтобы члены функции Бесселя были небольшими, а основные боковые полосы — это те, которые появляются на частоте модуляции ±. Дальнейшие боковые полосы незначительны.
Для NBFM индекс модуляции FM должен быть меньше 0,5, хотя часто используется значение 0,2. Для NBFM полоса пропускания аудио или данных мала, но это приемлемо для данного типа связи.
Узкополосный FM широко используется для двусторонней радиосвязи. Хотя цифровые технологии преобладают, NBFM по-прежнему широко используется и очень эффективен. Многие двусторонние радиостанции или рации используют NBFM, особенно те, которые соответствуют безлицензионным стандартам, таким как системы радиосвязи PMR446 и FRS.
Многие рации с двусторонней радиосвязью, такие как эти радиостанции PMR446, используют узкополосный FM. NBFM идеально подходит для недорогих систем радиосвязи, особенно тех, которые используют небольшие рации, потому что он может быть реализован с минимальным количеством схем, большинство из которых имеет низкую стоимость.Хотя цифровая технология становится намного дешевле, узкополосный FM по-прежнему очень рентабелен.
Эти небольшие рации или другие передатчики-приемники, обеспечивающие радиосвязь, обычно имеют ограниченную полосу пропускания звука. Это нормально для систем радиосвязи, потому что не требуется высокая точность воспроизведения — требуется максимальная разборчивость вместе с ограниченной полосой частот РЧ. Ограниченная полоса пропускания звука помогает уменьшить индекс модуляции и, следовательно, полосу пропускания, занимаемую передачей.
Часто различие между узкополосной ЧМ и широкополосной ЧМ с точки зрения индекса модуляции несколько условно. Однако большинство FM-сигналов являются либо широкополосными для высокой точности воспроизведения, либо узкополосными для радиосвязи, где важны ограничения полосы пропускания. Обычно между ними немного.
Индекс модуляции и коэффициент отклонения играют важную роль при проектировании систем радиовещания и радиосвязи. Цифры определяют уровень модуляции и, следовательно, многие свойства частотно-модулированного сигнала.Соответственно они важны при использовании FM.
Другие важные темы по радио:
Радиосигналы Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты OFDM ВЧ микширование Петли фазовой автоподстройки частоты Синтезаторы частот Пассивная интермодуляция ВЧ аттенюаторы RF фильтры Радиочастотный циркулятор Типы радиоприемников Радио Superhet Избирательность приемника Чувствительность приемника Обработка сильного сигнала приемника Динамический диапазон приемника
Вернуться в меню тем радио.. .
Частотная модуляция — обзор
51.4.5 Методы модуляции
До настоящего времени на выбор метода модуляции для использования в спутниковой связи большое влияние оказывала стоимость мощности несущей, достигающей приемной антенны. Эта стоимость имеет тенденцию к снижению, в частности, по мере того, как начинают использоваться спутники с более высоким коэффициентом усиления антенны, но другое ограничение на уровни мощности нисходящего канала, вероятно, останется, пока большая часть спектра, выделенного для космических служб, используется совместно с наземными службами радиосвязи, которые имеют равные статус распределения.Несмотря на низкие уровни шума приемника, достижимые даже с помощью недорогих приемников земных станций, методы модуляции должны подходить для работы при относительно низком отношении несущей к шуму. Амплитудная модуляция никогда не используется для аналоговых сигналов, а для цифровых сигналов редко используются фазовый сдвиг высокого порядка и гибридная модуляция. Однако методы модуляции, которые допускают более низкие отношения несущей предварительного демодулятора к шуму (C / N), как правило, требуют более широкой полосы пропускания для данной информационной емкости. Таким образом, параметры модуляции следует оптимизировать для каждой ситуации, чтобы обеспечить наилучшее использование пропускной способности транспондера.
Частотная модуляция чаще всего используется для сигналов, которые излучаются в аналоговой форме, и обычно имеет относительно высокий индекс модуляции. В идеале индекс модуляции и, следовательно, ширина полосы, занимаемая до демодуляции, и уровень мощности несущей выбираются так, чтобы:
1.
Порог демодулятора в условиях ясного неба (то есть при отсутствии поглощение сигнала в тропосфере) будет превышено на несколько децибел (в зависимости от требуемых запасов дождя и реализации), и необходимое отношение сигнал / шум постдемодулятора (S / N) будет достигаться в течение указанной пропорции времени.
2.
Мощность и полоса пропускания, доступные от транспондера для несущей и любых других несущих, которые может ретранслировать транспондер, будут заняты, когда транспондер будет полностью загружен.
Выбор включает рассмотрение многих характеристик спутниковой сети, наиболее важной из которых, вероятно, является добротность (G / T) комбинаций антенн и приемников различных задействованных земных станций.
FM с широким отклонением широко используется для аналоговых телевизионных сигналов и многоканальных телефонных агрегатов с частотным разделением каналов (FDM).При использовании для одиночных речевых каналов ценная экономия энергии может быть получена за счет подавления несущей, когда говорящий молчит. Концентрация спектральной энергии в окрестности несущей частоты FM-сигнала может потребовать применения формы волны рассеяния несущей энергии к основной полосе частот телевизионного излучения или высокопроизводительного телефонного излучения FDM, чтобы удовлетворить упомянутому ранее ограничению PFD, если распределение частот нисходящей линии связи используется совместно с наземными радиослужбами.
Для цифровых сигналов чаще всего используется фазовая манипуляция (PSK), 2-фазная или 4-фазная. Для 2-фазной PSK отношение C / N при чистом небе 8,4 дБ плюс небольшой дождь и запас реализации достаточно, а для 4-фазной PSK это отношение должно быть на 3 дБ больше. Однако некоторая форма прямого исправления ошибок (FEQ часто используется, особенно когда G / T приемников земных станций низкое, и это позволяет удовлетворительно работать со значительно более низким отношением C / N. Такие излучения переносят все виды цифровых сигналов, от одиночных речевых каналов до многоканальных телефонных агрегатов с временным разделением каналов (TDM) и систем передачи данных с широким диапазоном скоростей передачи информации до сигналов цифрового телевидения, хотя последние обычно подвергаются некоторой форме обработки видеосигнала с уменьшением скорости передачи битов.
Широкополосные цифровые излучения могут иметь сильные спектральные линии в условиях холостого хода цепи, и может потребоваться добавить к модулирующему сигналу на передающей земной станции псевдослучайную последовательность, которая будет вычтена на приемной земной станции, чтобы рассеять их. линии, если частотное распределение нисходящей линии связи используется совместно с наземными радиослужбами. Когда G / T приемных земных станций очень мало, как это может быть в некоторых сетях терминалов с очень малой апертурой (VSAT), может быть предпочтительным распределить спектральную энергию несущей с использованием модуляции с расширенным спектром со скачкообразной перестройкой частоты.
Объясните разницу между узкополосным FM и широкополосным FM
Типы FM
FM-системы в основном подразделяются на следующие два типа:
Узкополосный FM
Широкополосный FM / Широкополосный FM
Узкополосный FM
Узкополосный FM — это FM-волна с небольшой полосой пропускания.
Индекс модуляции m _f узкополосной ЧМ мал по сравнению с одним радианом. Следовательно, спектр узкополосной ЧМ состоит из несущей, верхней боковой полосы и нижней боковой полосы.
Для малых значений m _f значения коэффициентов j такие, как показано ниже:
Дж ₀ (м _f) = 1,
Дж ₁ (м _f) = m _{f / 2}
Дж _n (m _f) = 0 для n> 1
Следовательно, узкополосная FM-волна может быть выражена математически следующим образом:
Знак (-), связанный с LSB, представляет фазовый сдвиг 180 ^o.
На практике узкополосные FM-системы имеют m _f меньше 1.Максимально допустимое отклонение частоты ограничено примерно 5 кГц.
Эта система используется в мобильной связи FM, например, в полиции, машинах скорой помощи, такси и т. Д.
Анализ узкополосного FM
Как известно, выражение для мгновенной частоты FM-волны имеет следующий вид:
Где, x (t) — модулирующий сигнал.
Член k _f x (t) представляет девиацию частоты. Постоянная k _f будет контролировать отклонение.Для малых значений k _f девиация частоты мала и спектр FM-сигнала имеет узкую полосу. Следовательно, это называется узкополосным FM.
Рассмотрим выражение для ЧМ волны:
Это выражение для узкополосной FM.
На рис.1 показано формирование узкополосной ЧМ с использованием симметричного модулятора.
Рис.1
Широкополосный FM
Для больших значений индекса модуляции m _f, FM-волна в идеале содержит несущую и бесконечное количество боковых полос, расположенных симметрично вокруг несущей.
Такая волна FM имеет бесконечную полосу пропускания и поэтому называется широкополосной FM.
Индекс модуляции широкополосной ЧМ выше 1.
Максимально допустимое отклонение составляет 75 кГц, и оно используется в приложениях развлекательного вещания, таких как FM-радио, телевидение и т. Д.
Частотный спектр широкополосной FM-волны
Выражение для широкополосной FM является сложным, поскольку это синусоидальная функция синуса.
Единственный способ решить это уравнение — использовать функции Бесселя.Используя функции Бесселя, уравнение для широкополосной FM-волны может быть расширено следующим образом:
Рассматривая уравнение (1), мы можем сделать следующие выводы:
FM-волна состоит из несущей. Первый член в уравнении (1) представляет несущую.
В идеале FM-волна состоит из бесконечного числа боковых полос. Все термины, кроме первого, являются боковыми.
Амплитуды несущей и боковых полос зависят от коэффициентов J.
Поскольку значения коэффициентов J зависят от индекса модуляции m _f, индекс модуляции определяет, сколько компонентов боковой полосы имеют значимые амплитуды, как показано на рисунке 2 ниже.
Некоторые коэффициенты J могут быть отрицательными. Следовательно, для этой конкретной пары боковых полос существует фазовый сдвиг 180, ^или.
Несущая составляющая не остается постоянной. Поскольку J ₀ (m _f) изменяется, амплитуда несущей также будет изменяться.Однако амплитуда FM-волны останется постоянной.
Для определенных значений индекса модуляции несущая будет полностью исчезать. Эти значения называются собственными значениями.
В FM общая передаваемая мощность всегда остается постоянной. Это не зависит от индекса модуляции. Причина этого в том, что амплитуда FM-сигнала, т.е. E _c, всегда постоянна. И передаваемая мощность равна,
Где E _c = пиковая амплитуда FM-волны
Следовательно,
Сасмита
Привет! Я Сасмита.В ElectronicsPost.com я преследую свою любовь к преподаванию. Я магистр электроники и телекоммуникаций. И, если вы действительно хотите узнать обо мне больше, посетите мою страницу «О нас». Узнать больше
Вопросы и ответы с несколькими вариантами ответов по частотной модуляции
Q.1. В частотной модуляции —
а. Амплитуда несущей осталась прежней
б. Частота несущей изменяется в соответствии с модулирующим сигналом
c. Количество боковых полос бесконечно
d. Все вышеперечисленное
ОТВЕТ: (d) Все вышеперечисленное
Q.2 Отклонение частоты в FM
а. Изменение несущей частоты на частоту выше и ниже центральной частоты
b. Формирование боковых полос
c. Изменение мгновенной несущей частоты пропорционально модулирующему сигналу
d. Все вышеперечисленное
ОТВЕТ: (d) Все вышеперечисленное
Q.3. Размах перевозчика определяется как
.
а. Общее изменение частоты от самой низкой до самой высокой точки
b. Девиация частоты выше или ниже несущей частоты
c. Ширина боковой полосы
d. Ничего из вышеперечисленного
ОТВЕТ: (a) Общее изменение частоты от самой низкой до самой высокой точки
Q.4. Величина отклонения частоты в FM-сигнале зависит от
.
а. Амплитуда модулирующего сигнала
б. Несущая частота
c. Частота регулирования
d. Усилитель передатчика
ОТВЕТ: (a) Амплитуда модулирующего сигнала
Q.5. Недостатками использования прямого метода генерации ЧМ сигнала являются
.
а. Не дает высокой стабильности частоте FM-сигнала
б. Искаженный FM-сигнал генерируется из-за гармоник модулирующего сигнала
c. Не может использоваться для генерации FM высокой мощности
d. И a, и b
ОТВЕТ: (d) И a, и b
Q.6. Преимущество использования прямого метода генерации FM-сигнала
а. Обеспечивает высокую стабильность частоты FM-сигнала.
b. Генерируется ЧМ-сигнал без искажений
c. Возможна генерация FM высокой мощности
d. Ничего из вышеперечисленного
ОТВЕТ: (c) Возможна генерация FM высокой мощности
Q.7. Каковы недостатки использования балансного детектора крутизны для демодуляции ЧМ сигнала?
а. Извещатель работает только при небольшом отклонении частоты
б. Фильтр нижних частот детектора вызывает искажения при обнаружении
c. И a, и b
d. Ничего из вышеперечисленного
ОТВЕТ: (c) И a, и b
Q.8. Недостатки настроенного радиоприемника:
.
а. колеблется на более высоких частотах
б. Низкая селективность
c. Полоса пропускания приемника TRF зависит от входящей частоты
d. Все вышеперечисленное
ОТВЕТ: (d) Все вышеперечисленное
Q.9. Чувствительность определяется как
а. Способность приемника усиливать слабые сигналы
б. Способность отклонять нежелательные сигналы
c. Возможность преобразования входящего сигнала в частоту изображения
d. Способность отклонять шум
ОТВЕТ: (a) Способность приемника усиливать слабые сигналы
Q.10. В радиоприемниках используются варакторные диоды на
а. Тюнинг
б. Демодуляция
c. Смешивание
д. Ничего из вышеперечисленного
ОТВЕТ: (а) Тюнинг
Q.11. Стандартное значение промежуточной частоты (ПЧ) в FM-приемниках с двойным преобразованием составляет
.
а. 455 кГц
б. 580 кГц
c. 10,7 МГц
d. 50 МГц
ОТВЕТ: (c) 10,7 МГц
Q.12. Ограничители амплитуды в FM-приемниках используются до
а. Устранение колебаний амплитуды из-за шума
b. Фильтрация
c. Демодуляция
д. Усиление
ОТВЕТ: (a) Устранение колебаний амплитуды из-за шума
Q.13. Сделан предварительный упор
а. Для повышения напряжения модулирующего сигнала
б. Для модуляции сигналов на более высоких частотах
c. В FM до модуляции
d. Все вышеперечисленное
ОТВЕТ: (d) Все вышеперечисленное
Q.14. Снятие акцента
а. восстанавливает исходную мощность сигнала
б. делается на выходе детектора приемника
c. — процесс, обратный предыскажению
d. Все вышеперечисленное
ОТВЕТ: (d) Все вышеперечисленное
Q.15. Предварительный упор сделан до
а. До модуляции
б. Перед передачей
c. До обнаружения в приемнике
d. После обнаружения в приемнике
ОТВЕТ: (a) До модуляции
Q.16. Как влияет на отклонение d FM-сигнала при его прохождении через микшер?
а. Двухместные
б. Уменьшает
c. Становится половиной
д. Остается без изменений
ОТВЕТ: (d) Остается без изменений
Q.17. Метод Армстронга используется для генерации
а. Прямой FM
б. Непрямой FM
c. SSB-SC
д. DSB-SC
ОТВЕТ: (b) Косвенный FM
Q.18. Индекс модуляции FM равен
.
а. μ = девиация частоты / частота модуляции
b. μ = частота модуляции / девиация частоты
c. μ = частота модуляции / несущая частота
d. μ = несущая частота / частота модуляции
ОТВЕТ: (a) μ = девиация частоты / частота модуляции
Вопрос.19. Недостатки FM перед AM:
а. Склонен к избирательному выцветанию
б. Эффект захвата
c. Более низкое соотношение сигнал / шум на высоких звуковых частотах
d. Все вышеперечисленное
ОТВЕТ: (d) Все вышеперечисленное
Q.20. Какова требуемая полоса пропускания согласно правилу Карсона, когда несущая 100 МГц модулируется синусоидальным сигналом с частотой 1 кГц, максимальное отклонение частоты составляет 50 кГц.
а. 1 кГц
б. 50 кГц
c. 102 кГц
d. 150 кГц
ОТВЕТ: (c) 102 КГц
Пояснение:
Согласно правилу Карсона, ширина полосы частот FM определяется как 2 (Δf + fm), где Δf — отклонение частоты, а fm — частота синусоидального сигнала.Таким образом, необходимая полоса пропускания рассчитывается как
2 * (50 кГц + 1 кГц)
= 2 * 51 кГц
= 102 кГц
Q.21. Аудиосигнал с частотой 500 Гц и напряжением 2,6 В показывает отклонение 5,2 кГц в системе частотной модуляции. Если напряжение аудиосигнала изменится на 8,6 В, рассчитайте новое полученное отклонение.
а. 17,2 кГц
б. 19,6 кГц
c. 25,6 кГц
d. 14,6 кГц
ОТВЕТ: (а) 17.2 кГц
Пояснение:
Отклонение в FM определяется как Δf = k _f * A _m
Следовательно, k _f = Δf / A _m
= 5,2 / 2,6
= 2
Когда напряжение меняется на 8,6 В = A _м
Новое отклонение частоты Δf = k _f * A _м
= 2 * 8,6
= 17,2 кГц
Q.22. Согласно правилу Карсона, ширина полосы B и частота модуляции f _m связаны как
а. B = 2 (Δf + f _м) Гц
б. B = f _м Гц
c. B <2f _м Гц
d. B> 2f _м Гц
ОТВЕТ: (a) B = 2 (Δf + f _м) Гц
Q.23. Как изменяется ширина полосы сигнала в FM при увеличении частоты модуляции с 12 кГц до 24 кГц?
а. 40 Гц
б. 58 Гц
c. 24 Гц
г. Пропускная способность остается неизменной
ОТВЕТ: (c) 24 Гц
Пояснение:
Согласно правилу Карсона, требуемая полоса пропускания в два раза превышает сумму максимального отклонения частоты и максимальной частоты модулирующего сигнала. Или
B = 2 (Δf + f _м) Гц
B = 2 (Δf +12) Гц = 2 Δf + 24 Гц (1)
Предполагая, что Δf постоянное,
B = 2 Δf + 48 Гц ( 2)
(2) — (1),
= 24 Гц
Следовательно, полоса пропускания изменяется на 24 Гц.
Q.24. Какое максимальное отклонение частоты допускается при коммерческом FM-вещании?
а. 100 кГц
б. 75 кГц
c. 15 кГц
d. 120 кГц
ОТВЕТ: (b) 75 КГц
Q.25. Какая максимальная частота модуляции разрешена в коммерческих FM-радиовещаниях?
а. 40 кГц
б. 75 кГц
c. 15 кГц
d. 120 кГц
ОТВЕТ: (c) 15 кГц
Q.26. Отношение фактического отклонения частоты к максимально допустимому отклонению частоты называется:
.
а. Многотональная модуляция
б. Процентная модуляция
c. Отклонение фазы
d. Индекс модуляции
ОТВЕТ: (b) Модуляция в процентах
Q.27. Диапазон модулирующей частоты для Narrow Band FM:
а. от 30 Гц до 15 кГц
б. от 30 Гц до 30 кГц
c. от 30 Гц до 3 кГц
d. от 3 кГц до 30 кГц
ОТВЕТ: (c) от 30 Гц до 3 кГц
Q.28. FM имеет преимущество перед AM как
а. Амплитуда ЧМ постоянна. Таким образом, мощность передатчика остается неизменной в FM, но изменяется в AM
b. Глубина модуляции в FM может быть изменена на любое значение путем изменения девиации частоты. Так что сигнал не искажается
c. Меньшая вероятность помех по соседнему каналу из-за наличия защитных полос
d. Все вышеперечисленное
ОТВЕТ: Все вышеперечисленное
Q.29. VCO используется для генерации
а. Прямой FM
б. Непрямой FM
c. SSB-SC
д. DSB-SC
ОТВЕТ: (a) Direct FM
Q.30. Изменение мгновенной фазы несущей с изменением амплитуды модулирующего сигнала генерирует
а. Прямой FM
б. Непрямой FM
c. SSB-SC
д. DSB-SC
ОТВЕТ: (b) Косвенный FM
Q.31. Фазовая автоподстройка частоты может использоваться как
а. ЧМ демодулятор
б. Демодулятор AM
c. FM-приемник
д. AM-приемник
ОТВЕТ: (a) FM демодулятор
Q.32. Увеличение или уменьшение частоты около несущей частоты обозначается как
.
а. Коэффициент фигуры
б. Отклонение частоты
c. Индекс модуляции
d. Частотная шкала
ОТВЕТ: (b) Отклонение частоты
Q.33. Правило Карсона используется для вычисления
а. Полоса пропускания FM-сигнала
б. Отношение сигнал / шум
c. Индекс модуляции
d. Уровень шума
ОТВЕТ: (a) Ширина полосы частот FM-сигнала
Q.34. Отношение максимальной пиковой девиации частоты к максимальной частоте модулирующего сигнала составляет
.
а. Отклонение частоты
б. Коэффициент отклонения
c. Отношение сигнал / шум
d. Частотный спектр
ОТВЕТ: (b) Коэффициент отклонения
Q.35. Рассчитайте максимальное отклонение частоты для FM-сигнала
v (t) = 10 cos (6000t + 5sin2200t)
а. 2200 Гц
б. 6000 Гц
c. 1750 Гц
г. 11000 Гц
ОТВЕТ: (c) 1750 Гц
Пояснение:
Стандартный FM-сигнал представлен как
v (t) = A _c cos (2πf _c t + k _f sin2πf _m t)
A _c = амплитуда несущей
f _c = несущая частота
k _f = индекс модуляции
f _m = частота модуляции = 2200 / 2π = 350 Гц
k _f = девиация частоты / частота модуляции
5 = отклонение частоты / 350
Следовательно , отклонение = 5 * 350
= 1750 Гц
Q.36. Рассчитайте рассеиваемую мощность на резисторе 20 Ом для сигнала FM
v (t) = 20 cos (6600t + 10sin2100t)
а. 5 Вт
б. 20 Вт
c. 10Вт
г. 400 Вт
ОТВЕТ: (a) 5W
Пояснение:
Стандартный FM-сигнал представлен как
v (t) = A _c cos (2πf _c t + k _f sin2πf _m t)
A _c = амплитуда несущей
f _c = несущая частота
k _f = индекс модуляции
f _m = частота модуляции
k _f = девиация частоты / частота модуляции
мощность, рассеиваемая на резисторе 20 Ом, равна
V _rms ² / R
= (20 / √2) ² / R
= 5W
Q.37. Какое значение имеет несущая частота в следующем уравнении для FM-сигнала?
v (t) = 5 cos (6600t + 12sin2500t)
а. 1150 Гц
б. 6600 Гц
c. 2500 Гц
г. 1050 Гц
ОТВЕТ: (d) 1050 Гц
Пояснение:
Стандартный FM-сигнал представлен как
v (t) = A _c cos (2πf _c t + k _f sin2πf _m t)
A _c = амплитуда несущей
f _c = несущая частота
k _f = индекс модуляции
f _m = частота модуляции
k _f = девиация частоты / частота модуляции
, следовательно, f _c = 6600 / 2π
= 1050 Гц
Q.38. Рассчитайте индекс модуляции в FM-сигнале, когда f _m (частота модуляции) равна 250 Гц, а Δf (девиация частоты) равна 5 кГц.
а. 20
б. 35
с. 50
г. 75
ОТВЕТ: (а) 20
Пояснение:
Индекс модуляции — это показатель того, насколько параметр модуляции отличается от своего немодулированного значения. Индекс модуляции FM равен
μ = девиация частоты / частота модуляции
= Δf / f _m
Где Δf — пиковое отклонение частоты i.е. отклонение мгновенного значения частоты с модулирующим сигналом.
f _m — значение модулирующей частоты
μ = 5000/250
= 20
Q.39. После прохождения FM-сигнала через смеситель, как изменится девиация частоты Δ при удвоении частоты модуляции?
а. Становится 2 Δ
б. Становится Δ / 2
c. Становится Δ ²
д. Остается без изменений
ОТВЕТ: (d) Остается без изменений
Q.40. При частотной модуляции,
а. Метод Армстронга используется для поколения
b. Генерируются несколько боковых полос
c. FM-сигнал имеет бесконечную полосу пропускания
d. Все вышеперечисленное
ОТВЕТ: (d) Все вышеперечисленное
Q.41. Максимальное отклонение частоты и максимальная ширина полосы пропускания, разрешенная для коммерческого FM-вещания, составляет
.
а. 80 кГц, 160 кГц
б. 75 кГц, 200 кГц
c. 60 кГц, 170 кГц
г. 75 кГц, 250 кГц
ОТВЕТ: 7 (b) 5 кГц, 200 кГц
Q.42. Защитные полосы предоставляются в FM-сигнале на номер
.
а. Предотвращение помех от соседних каналов
b. Для увеличения шума
c. Для увеличения пропускной способности
d. Ничего из вышеперечисленного
ОТВЕТ: (a) Предотвращение помех от соседних каналов
Q.43. Для FM-сигнала v (t) = 15 cos (10 * 10 ⁸ t + 10 sin 1220t) вычислите
1. Несущая частота
2. Частота модуляции
а. 159,1 МГц, 194,1 Гц
b. 185,5 МГц, 200,15 Гц
c. 350,1 МГц, 200,1 Гц
d. 159,1 Гц, 194,1 Гц
ОТВЕТ: 1 (a) 59,1 МГц, 194,1 Гц
Q.44. Для FM-сигнала v (t) = 25 cos (15 * 10 ⁸ t + 10 sin 1550t) рассчитайте:
Индекс модуляции
Максимальное отклонение частоты
а. 10, 3000,1 Гц
б. 20, 1550,9 Гц
c. 10, 2465,9 Гц
г. 10, 2000,0 Гц
ОТВЕТ: (c) 10, 2465,9 Гц
Пояснение:
Стандартное выражение для FM-сигнала:
v (t) = A cos (ω _c t + mf sin ω _m t)
По сравнению с данным уравнением,
Индекс модуляции m _f = 10
Максимальное отклонение частоты равно
м _f = Δf / f _м
Δf = m _f * f _m
Здесь f _m = 1550 / 2Π = 246.59 Гц
Δf = 10 * 246,59
= 2465,9 Гц
Q.45. Для FM-сигнала v (t) = 20 cos (10 * 10 ⁸ t + 30 sin 3000t) рассчитайте мощность, рассеиваемую FM-волной в резисторе 20 Ом.
а. 100 Вт
б. 10 Вт
c. 200 Вт
d. 20 Вт
ОТВЕТ: (b) 10 Вт
Пояснение:
Стандартное выражение для FM-сигнала:
v (t) = A cos (Ω _c t + m _f sin Ω _m t)
По сравнению с данным уравнением,
A = 20
Рассеиваемая мощность определяется как P = V ² _{действующее значение} / R
= (20 / √2) ²/20
= 10 Вт
Q.46. Несущая 100 МГц модулируется по частоте волной 5 кГц. Для девиации частоты 100 кГц рассчитайте размах несущей FM-сигнала.
а. 2000 кГц
б. 100 кГц
c. 105 кГц
d. 200 кГц
ОТВЕТ: (d) 200 кГц
Пояснение:
Несущая частота f _c = 100 МГц
Частота модуляции f _м = 5 кГц
Девиация частоты Δf = 100 кГц
Размах несущей FM-сигнала = 2 * Δf
= 2 * 100
= 200 КГц
Q.47. Несущая 100 МГц модулируется по частоте волной 10 кГц. Для девиации частоты 50 кГц рассчитайте индекс модуляции FM-сигнала.
а. 100
б. 50
с. 70
г. 90
ОТВЕТ: (b) 50
Пояснение:
Несущая частота f _c = 100 МГц
Частота модуляции f _м = 10 кГц
Девиация частоты Δf = 500 кГц
Индекс модуляции FM-сигнала равен
м _f = Δf / f _м
= 500 * 10 ³/10 * 10 ³
= 50
Q.48. Узкополосный FM имеет характеристики:
а. Частотная чувствительность k _f малая
b. Узкая полоса пропускания
c. И a, и b
d. Ничего из вышеперечисленного
ОТВЕТ: (c) И a, и b
Вопрос 49. Широкополосный FM имеет характеристики:
а. Частотная чувствительность k _f большая
b. Широкая полоса пропускания
c. И a, и b
d. Ничего из вышеперечисленного
ОТВЕТ: (c) И a, и b
Q.50. Определите полосу пропускания FM-волны, когда максимальное допустимое отклонение составляет 75 кГц, а модулирующий сигнал имеет частоту 10 кГц.
а. 170 кГц
б. 200 кГц
c. 100 кГц
d. 1000 кГц
ОТВЕТ: (a) 170 кГц
Пояснение:
Частота модуляции f _м = 10 кГц
Девиация частоты Δf = 75 кГц
Согласно правилу Карсона, BW = 2 (Δf + f _m)
= 2 (75 + 10)
= 170 кГц
Q.51. FM-сигнал лучше, чем AM-сигнал, потому что
а. Менее защищен от шума
b. Меньше помех по соседнему каналу
c. Ограничители амплитуды используются для предотвращения колебаний амплитуды
d. Все вышеперечисленное
ОТВЕТ: (d) Все вышеперечисленное
Q.52. FM невыгоден по сравнению с сигналом AM, потому что
а. Требуется гораздо более широкая полоса пропускания канала
b. FM-системы сложнее и дороже
c. Помехи по соседнему каналу больше
d. И a, и b
ОТВЕТ: (d) И a, и b
Q.53. Уравнение FM-сигнала: 10 sin [2 π × 10 ⁶ t +5 sin (2 π × 10 ³ t)]. Частота модуляции _____.
а. 10 ⁶ Гц
г. 5 Гц
г. 10 ³ Гц
ОТВЕТ: (c) 10 ³ Гц
Q.54. Если девиация составляет 75 кГц, а максимальная частота модуляции составляет 5 кГц, какова ширина полосы частот FM-волны?
а. 80 кГц
г. 160 кГц
г. 40 кГц
г. 320 кГц
ОТВЕТ: (b) 160 кГц
Q.55. С увеличением индекса модуляции FM-волны количество боковых полос, имеющих значительную амплитуду, будет _______.
а. прибавка
б .уменьшение
г. остаются неизменными
ОТВЕТ: (а) прибавка
Q.56. Передаваемая мощность в системе FM составляет ______.
а. Зависит от количества боковых полос
г. Зависит от мощности несущей и боковых полос
г. Всегда постоянный
ОТВЕТ: (c) Всегда постоянный
Вопрос 57. Индекс модуляции широкополосной FM-системы составляет _____.
а. > 1
г.<1
г. = 1
г. ни один из этих
ОТВЕТ: (a)> 1
Q.58. Чтобы получить такое же отношение сигнал / шум на том же расстоянии от передатчика, FM-передатчик должен передавать ______ мощности по сравнению с AM.
а. более
г. менее
ОТВЕТ: (b) Минус
Q.59. Многие FM-передатчики могут использовать одну и ту же несущую частоту.
а. Правда
г. Ложь
ОТВЕТ: (а) Верно
RSS-119 — Наземное подвижное и фиксированное оборудование, работающее в диапазоне частот 27.41-960 МГц
4. Методы измерения
Передатчик должен работать при номинальной мощности производителя и испытываться в соответствии с методом измерения, описанным в RSS-Gen, с сигналами, модулированными следующим образом:
Если входной аудиосигнал является голосовым, а передатчик — FM, передатчик должен быть промодулирован тоном 2,5 кГц на уровне 16 дБ выше, чем требуется для получения 50% максимального отклонения частоты.
Для всех остальных передатчиков репрезентативный сигнал (т.е., типовой) из тех, которые встречаются в реальной работе системы. Если передача не является непрерывной, это должно быть указано в протоколе испытаний.
4.1 Выходная мощность передатчика
Измерьте и запишите выходную мощность передатчика, используя полосу измерения (разрешающую способность), по крайней мере, в два-три раза превышающую ширину занимаемой полосы частот. для передатчиков, оснащенных масками D и E, чтобы уловить истинное пиковое излучение тестируемого оборудования. Для передатчиков, оснащенных другими масками, полоса измерения шире. чем должна использоваться занимаемая полоса частот передатчика.
4.2 Нежелательные излучения передатчика
При измерении нежелательных излучений передатчика необходимо измерить достаточное количество разверток, чтобы гарантировать формирование профиля излучения. Полоса пропускания видео должна быть по крайней мере в три раза больше ширины полосы разрешения прибора.
Для передатчиков, которые не производят немодулированную несущую полную мощность, ссылка на мощность немодулированной несущей относится к общей выходной мощности, содержащейся в занимаемой полосе пропускания. когда передатчик модулируется сигналами, типичными для реальных систем.
4.2.1 Маски излучения B, C, G, I и J
Измерения нежелательных излучений могут проводиться в режиме пика или усреднения при условии, что тот же параметр, пиковая мощность или средняя мощность, используемые для измерения выходной мощности передатчика, также используется для измерения нежелательных излучений.
Если не указано иное, на любой частоте, удаленной от несущей более чем на 250% разрешенной полосы пропускания, разрешение полоса пропускания не менее 100 кГц должна использоваться для измеряемых частот на уровне 1 ГГц или ниже , а ширина полосы разрешения не менее 1 МГц. должен использоваться для измеряемых частот выше 1 ГГц.Если используется более узкая полоса разрешения, должно применяться интегрирование мощности.
4.2.2 Маски излучения D, E, F и Y
Чтобы продемонстрировать соответствие маске излучения до 50 кГц включительно, удаленной от края разрешенной полосы пропускания, настройте полосу разрешения на 100 Гц. с измерителем в пиковом режиме. Для излучений за пределами 50 кГц от края разрешенной полосы пропускания разрешающая способность должна составлять 100 кГц для частот. на частоте 1 ГГц или ниже и 1 МГц для частот выше 1 ГГц.Однако для маски излучения F при частоте смещения менее 3,75 кГц разрешение ширина полосы должна быть 30 Гц .
4.3 Измерение мощности в соседнем канале (ACP) для оборудования в диапазонах 768-776 МГц и 798-806 МГц
Измерения ACP должны выполняться с помощью анализатора спектра, способного производить прямые измерения ACP. Для всех измерений модулируйте сигнал передатчика, как если бы он был модулирован. в нормальных условиях эксплуатации. Для систем множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) измерения должны проводиться в режиме TDMA только во время слоты, когда передатчик активен.Все измерения производятся на выходном порте передатчика.
(1) Опорный уровень мощности
Установите передатчик на максимальную выходную мощность. Установите ширину полосы измерения анализатора спектра в соответствии с размером канала. Например, для передатчика 50 кГц установите полоса измерения до 50 кГц. Установите смещение частоты полосы измерения на ноль и настройте центральную частоту прибора на назначенную центральную частоту, чтобы измерить средний уровень мощности передатчика.Запишите этот уровень мощности в дБм в качестве опорного уровня мощности.
(2) Измерение мощности без развертки
Установите ширину полосы измерения анализатора спектра и смещение частоты от назначенного центра на значения, указанные в таблицах в разделе 5.8.9, в соответствии с размером канала оборудования. При разрешающей способности менее 2% от ширину полосы измерения, измерьте уровень мощности в дБм . Эти измерения следует проводить при максимальной мощности передатчика.Измеренный ACP на этом этапе должен быть ниже эталонного уровня мощности, измеренного в пункте (1) выше, на величину, большую чем или равным абсолютному значению максимального относительного ACP, приведенному в таблицах в разделе 5.8.9.
(3) Измерение качающейся мощности
Установите анализатор спектра на полосу разрешения 30 кГц, полосу пропускания видеосигнала 1 МГц и определение среднего значения. Установите опорный уровень мощности анализатора спектра на средний значение мощности передатчика, измеренное в (1) выше.Развертка выше и ниже несущей частоты, чтобы пределы, определенные в таблицах в разделе 5.8.9, в соответствии с полосой пропускания канала оборудования. ACP, измеренный на этом этапе, должен быть ниже эталонного уровня мощности на величину, большую или равную абсолютному значению максимального относительного ACP, указанному в таблицах в Раздел 5.8.9.
5. Технические характеристики передатчика и приемника
5.1 Импеданс интерфейса
Предпочтительным импедансом является резистивная нагрузка 600 Ом для звуковых частот и 50 Ом для радиочастот.
5.2 Типы модуляции
Оборудование, работающее в диапазонах 768–776 МГц и 798–806 МГц, должно использовать цифровую модуляцию. Мобильный и портативный передатчики, которые работают в этих диапазонах, могут иметь возможность аналоговой модуляции только в качестве вторичного режима в дополнение к их первичному цифровому режиму. Однако мобильный и портативный передатчики, которые работают только на каналах с низким энергопотреблением, как определено в SRSP-511, могут использовать любой тип модуляции.
5.3 Стабильность частоты передатчика
Несущая частота не должна отклоняться от опорной частоты сверх значений, указанных в таблице. 1.Для передатчиков с выходной мощностью менее 120 мВт стабильность частоты должна соответствовать ограничениям, перечисленным в таблице 1 или в качестве альтернативы, с условиями раздела 5.10.
Для оборудования стационарных и базовых станций, вместо соответствия пределу стабильности частоты, указанному в таблице 1, отчет об испытаниях может показать, что стабильность частоты соблюдается, демонстрируя, что пределы нежелательных излучений, связанные с номинальной несущей частотой оборудования измеренные при нормальной работе, соблюдаются при испытании оборудования при колебаниях температуры и напряжения питания, указанных для измерения стабильности частоты в RSS-Gen.
Таблица 1 — Стабильность частоты передатчика
Диапазон частот (МГц) Полоса пропускания канала (кГц) Стабильность частоты (ppm)
Базовый / фиксированный Мобильная станция
Выходная мощность> 2 Вт Выходная мощность ≤2 Вт
27.41-28 и 29.7-50 20 20 20 50
72-76 20 5 20 50
138-174 30 5 5 5
15 2.5 5 5
7,5 1 2 5
217-218 и 219-220 12,5 1 5 5
220-222 ^{таблица примечание 1} 5 0,1 1,5 1,5
406.1-430 и 450-470
^{таблица примечание 6} 25 ^{таблица примечание 2} 0.5 1 1
25 2,5 5 5
12,5 1,5 2,5 2,5
6,25 0,5 1 1
768-776 и 798-806
^{таблица примечание 3} 25 0,1 0,4 ^{таблица примечание 4} 0.4 ^{таблица примечания 4}
12,5
6,25
50 1 1,25 ^{таблица примечание 5} 1,25 ^{таблица примечание 5}
806-821 / 851-866 и 821-824 / 866- 869
^{таблица примечание 6} 25 ^{таблица примечание 2} 0,1 0,1 0,1
25 1.5 2,5 2,5
12,5 1 1,5 1,5
6,25 0,1 0,4 0,4
896-901 / 935-940 ^{таблица примечание 6} 12,5 0,1 1,5 1,5
929-930 / 931-932 25 1,5 НЕТ НЕТ
928-929 / 952-953
и 932-932.5 / 941- 941,5 25 1,5 НЕТ НЕТ
12,5 1 3
(для удаленной станции) НЕТ
932,5-935 / 941,5-944 25 2,5 НЕТ НЕТ
12,5 2,5 НЕТ НЕТ
Примечания к таблице
Таблица 1 примечание
Мобильные устройства могут использовать синхронизирующие сигналы от связанных базовых станций для достижения указанной стабильности несущей.
Вернуться к таблице примечание 1 реферер
Таблица 2
Это положение относится к цифровому оборудованию с полосой пропускания канала 25 кГц и занимаемой полосой пропускания более 20 кГц. Частота мобильной станции Значения стабильности, приведенные в таблице 1, относятся к мобильным, портативным и контрольным передатчикам, использующим автоматический контроль частоты (AFC). для захвата сигнала базовой станции. Когда мобильный, портативный и управляющий передатчики работают без использования AFC для захвата сигнала базовой станции, стабильность частоты предел должен быть лучше 1 кГц, а нежелательные излучения оборудования, измеренные с максимальным сдвигом частоты, должны по-прежнему соответствовать маске излучения Y (Раздел 5.8.10) на номинальном носителе частота.
Вернуться к таблице примечание 2 реферер
Таблица 3
Мобильные, переносные и управляющие передатчики, работающие в диапазонах 768–776 МГц и 798–806 МГц, должны обычно использовать AFC для захвата сигнала базовой станции. Значения стабильности частоты мобильной станции, приведенные в таблице 1, относятся к мобильным станциям, работающим в соответствии с этим состояние.
Вернуться к таблице примечание 3 реферер
Таблица 4
Когда мобильный, переносной и управляющий передатчики работают с шириной полосы канала, равной 6.25 кГц, 12,5 кГц или 25 кГц в диапазоне 768-776 МГц и AFC не привязана к сигналу базовой станции, стабильность частоты должна быть равна или лучше 1 ppm для 6,25 кГц, 1,5 ppm для 12,5 кГц (2-канальный агрегат) и 2,5 ppm для 25 кГц (4-канальный агрегат).
Вернуться к таблице примечание 4 реферер
Таблица 5
Когда мобильные, портативные и управляющие передатчики работают с полосой пропускания канала, равной 50 кГц в полосе 768-776 МГц и AFC не привязана к сигналу базовой станции, стабильность частоты должна быть не ниже 5 ppm.
Вернуться к таблице примечание 5 реферер
Таблица 6
Управляющие станции могут работать со стабильностью частоты, указанной для соответствующих мобильных частот.
Вернуться к таблице примечание 6 реферер
5.4 Выходная мощность передатчика
Выходная мощность должна быть в пределах ± 1 дБ от номинальной мощности производителя, указанной в технических характеристиках оборудования.
Пределы выходной мощности передатчика, указанные в таблице 2, вступят в силу после публикации выпуска 12 настоящего стандарта. стандарт и будет применяться к новому сертифицированному оборудованию.
Таблица 2 — Выходная мощность передатчика
Полосы частот (МГц) Выходная мощность передатчика (Вт)
Базовое / стационарное оборудование Мобильное оборудование
27.41-28 и 29.7-50 300 30
72-76 Без ограничений 1
138-174 110 60
217-218 и 219-220 110 30 ^{Сноска *}
220-222 См. SRSP-512 для ERP предел 50
406.1-430 и 450-470 110 60
768-776 и 798-806 См. SRSP-511 для ограничения ERP 30
3 Вт ERP для переносного оборудования
806-821 / 851-866 и 821-824 / 866-869 110 30
896-901 / 935-940 110 60
929-930 / 931-932 110 30
928-929 / 952-953 и 932-932.5 / 941-941,5 110 30
932,5-935 / 941,5-944 110 30
Примечания к таблице
Таблица 2 примечание
Оборудование, как правило, разрешено использовать эффективную излучаемую мощность (ERP) менее 5 Вт.
Вернуться к сноске * реферер
5.5 Полоса пропускания канала, разрешенная полоса пропускания, занимаемая полоса пропускания и спектральные маски
В данном документе под шириной канала понимается ширина канала, для работы в котором предназначено оборудование.
Максимально допустимая ширина занимаемой полосы не должна превышать разрешенную полосу пропускания, указанную в таблице 3 для полосы частот оборудования. В разрешенная полоса пропускания определяется как максимальная ширина полосы частот, используемой для получения спектральных масок, и не обязательно эквивалентна полосе пропускания, найденной на радио и лицензии на использование спектра.
Ширина полосы канала, разрешенная ширина полосы частот и спектральные маски приведены в таблице 3 для оборудования с выходной мощностью более 120 мВт.Для оборудование с выходной мощностью не более 120 мВт, Раздел Применяется 5.10.
Таблица 3 — Полоса пропускания канала, разрешенная ширина полосы пропускания и спектральные маски
Диапазон частот (МГц) Связанный SRSP для плана распределения и ERP Полоса пропускания канала (кГц) Разрешенная полоса пропускания (кГц) Спектральные маски для оборудования с аудиофильтром Спектральные маски для оборудования без звукового фильтра
27.41-28 и 29,7-50 НЕТ 20 20 B С
72-76 НЕТ 20 20 B С
138-144, 148-149,9 и 150,05-174 СРСП-500 30 20 B С
15 11.25 D D
7,5 6 E E
217-218 и 219-220 НЕТ 12,5 11,25 D или I D или J
220-222 СРСП-512 5 4 F F
406.1-430 и 450-470 СРСП-501 25 20
22 B
Y C (G) ^{Сноска 1}
Y
12,5 11,25 D D
6,25 6 E E
768-776 и 798-806 СРСП-511 6.25
12,5
25
50 ^{Сноска 2} См.
раздел 5.8.9 См.
раздел 5.8.9
806-821 / 851-866 и 821-824 / 866-869 СРСП- 502 25 20
22 B
Y G
Y
12,5 11,25 D D
6.25 6 E E
896-901 / 935-940 СРСП-506 12,5 13,6 I J (G)
^{Сноска 3}
929-930 и 931-932 СРСП-504
(для пейджинга) 25 20 B G
928-929 / 952-953 и 932-932.5 / 941-941,5 СРСП-505 25 20 B G
12,5 11,25 D D
932,5-935 / 941,5-944 СРСП- 507 25 20 B G
12,5 11,25 D D
Примечания к таблице 3
Таблица 1
Пейджинговые передатчики в диапазонах 406.1–430 МГц и 450–470 МГц должны использовать маску G.
Вернуться к таблице примечание 1 реферер
Таблица 2
При условии соблюдения требований ACP в разделе 5.8.9.1, может использоваться любая разрешенная полоса пропускания, не превышающая ширину полосы пропускания канала.
Вернуться к таблице примечание 2 реферер
Таблица 2
Маска G применяется, если два канала 12,5 кГц объединены.В качестве альтернативы может использоваться маска, если она не создает больше помех от соседнего канала, чем узкополосное (12,5 кГц) канальное оборудование.
Вернуться к таблице примечание 3 реферер
5.5.1 Для полосы 72–76 МГц несущие канала для фиксированных и мобильных станций приведены в таблицах 4 (a) и 4 (b) соответственно. Следует отметить, что безлицензионные радиостанции мощностью 0,75 Вт (см. RSS- 210, Радиоаппаратура без лицензии (все частотные банки): оборудование категории I ) разрешены. Промежуточно, смещение 10 кГц к частотам таблиц 4 (a) и 4 (b) в полосах 72.01-72,99 МГц и 75,41-75,99 МГц.
Таблица 4 (a) — Несущая канала 72–76 МГц или центральные частоты для фиксированных станций
МГц МГц МГц МГц МГц МГц МГц МГц
Дефис (-) означает, что канал недоступен.
72,02 72,22 72,42 72,62 72,82 75,42 75,62 75,82
72,04 72,24 – 72,64 72.84 – 75,64 75,84
72.06 72,26 72,46 72,66 72,86 75,46 75,66 75,86
72,08 72.28 – 72,68 72,88 – 75,68 75,88
72,10 72,30 72,50 72,70 72,90 75,50 75.70 75,90
72,12 72,32 – 72,72 72,92 – 75,72 75,92
72,14 72,34 72,54 72.74 72,94 75,54 75,74 75,94
72,16 72,36 – 72,76 72,96 – 75,76 75,96
72.18 72,38 72,58 72,78 72,98 75,58 75,78 75,98
72.20 72,40 – 72,80 – – 75.80 –
Таблица 4 (b) — Несущая канала 72–76 МГц или центральные частоты для мобильных станций
МГц МГц МГц МГц МГц МГц
Дефис (-) означает, что канал недоступен.
72,02 72,22 – 74,61 75,21 –
72,04 72,24 72,44 74,63 75,23 75,44
72.06 72,26 – 74,65 75,25 –
72,08 72,28 72,48 74,67 75,27 75,48
72,10 72.30 – 74,69 75,29 –
72,12 72,32 72,52 74,71 75,31 75,52
72,14 72,34 – 74.73 75,33 –
72,16 72,36 72,56 74,75 75,35 75,56
72,18 72,38 – 74,77 75.37 –
72.20 72,40 72,60 74,79 75,39 75,60
5.5.2 Полосы 217–218 МГц и 219–220 МГц разделены на 80 каналов с равномерными несущими частотами. с интервалом 12,5 кГц, первая и последняя несущие частоты равны 6.25 кГц от краев диапазона. Примечание: Оборудование может быть сертифицировано для работы во всем диапазоне 217–220 МГц, но поддиапазон 218–219 МГц может быть недоступен для лицензирования.
5.5.3 Полосы 462–463 МГц и 467–468 МГц должны использоваться для безлицензионного Семейного радио. Service (FRS) и General Mobile Radio Service (GMRS). RSS-210 предназначен для сертификации оборудования.
5.5.4 Полосы 768–776 МГц и 798–806 МГц предназначены для использования службами общественной безопасности.См. SRSP-511 для канала задания.
Передатчики, использующие цифровую модуляцию, должны иметь минимальную скорость передачи данных 4,8 кбит / с на полосу пропускания 6,25 кГц или один голосовой канал на Полоса пропускания 12,5 кГц.
5.5.5 Полосы 821–824 / 866–869 МГц должны использоваться только в целях общественной безопасности. План направления приведен в СРСП-502.
5.5.6 FM-передатчики с голосовым вводом могут использовать спектральную маску для оборудования со звуковым фильтром, если они оснащены подходящими фильтрами, которые будут использоваться для звукового сигнала. только и не для других целей.Оборудование, использующее другие модуляции, должно соответствовать спектральным маскам для оборудования без звукового фильтра.
5.5.7 Планы распределения оборудования см. В соответствующих SRSP.
5.6 Фиксированное оборудование с занимаемой полосой пропускания, превышающей санкционированную полосу пропускания, разрешенную настоящим стандартом
Фиксированное оборудование, для которого требуется занимаемая полоса пропускания, превышающая разрешенную полосу пропускания, указанную в таблице 3, может быть разрешено, если оборудование соответствует трем следующим условиям:
Оборудование может иметь агрегированные каналы согласно SRSP для его рабочих диапазонов частот.
ERP нельзя увеличивать с увеличением занимаемой полосы пропускания.
Оборудование должно использовать маску излучения, которая не приводит к большим помехам в соседнем канале, чем стандартная маска излучения оборудования узкополосного канала, указанная в Таблица 3.
5,7 эквивалентных каналов
Когда канал передатчика 25/30 кГц передает несколько голосовых каналов, чтобы обеспечить требуемую спектральную эффективность одного голосового канала из 12.Полоса пропускания 5 кГц, физическая канал по-прежнему 25/30 кГц. Следовательно, оборудование должно соответствовать требованиям к оборудованию с полосой пропускания канала 25/30 кГц, таким как требования, относящиеся к разрешенная полоса пропускания, спектральная маска и стабильность частоты.
5.8 Нежелательные излучения передатчика
Графики спектра нежелательных излучений должны соответствовать маскам, указанным в таблице 3.
Описание этих допустимых масок выбросов приведено в следующих разделах.
Термин частота смещения , f _d , используемый в этих разделах, относится к разнице между частотой канала и частотой компонента излучения. выражается в килогерцах, а p — выходная мощность передатчика в ваттах.
5.8.1 Маска излучения B для передатчиков, оборудованных звуковым фильтром нижних частот
Мощность любого излучения должна быть ослаблена ниже выходной мощности передатчика P (дБВт), как указано в таблице 5.
Таблица 5 — Маска излучения B
Частота смещения, f _d (кГц) Минимальное затухание (дБ) Разрешение Полоса пропускания (Гц)
10 < f _d ≤ 20 25 300
20 d ≤ 50 35 300
f _d> 50 43 + 10 журнал ₁₀ (п) Указано в разделе 4.2,1
5.8.2 Маска излучения C для передатчиков, не оборудованных звуковым фильтром нижних частот
Мощность любого излучения должна ослабляться ниже выходной мощности передатчика P (дБВт), как указано в таблице 6.
Таблица 6 — Маска излучения C
Частота смещения, f _d (кГц) Минимальное затухание (дБ) Разрешение Полоса пропускания (Гц)
5 d ≤ 10 83 журнал ₁₀ (f _d/5) 300
10 d ≤ 50 В зависимости от того, что меньше:
50 или 29 log ₁₀ (f _d ²/11) 300
f _d> 50 43 + 10 журнал ₁₀ (п) Указано в разделе 4.2,1
5.8.3 Маска излучения D для передатчиков, оснащенных звуковым фильтром нижних частот или без него
Мощность любого излучения должна быть ослаблена ниже выходной мощности передатчика P (дБВт), как указано в таблице 7.
Таблица 7 — Маска излучения D
Частота смещения, f _d (кГц) Минимальное затухание (дБ) Разрешение Полоса пропускания (Гц)
5.625 d ≤ 12,5 7,27 (f _d −2,88) Указано в разделе 4.2.2
f _d> 12,5 В зависимости от того, что меньше:
70 или 50 + 10 log ₁₀ (p) Указано в разделе 4.2.2
5.8.4 Маска излучения E для передатчиков, оборудованных звуковым фильтром нижних частот или без него
Мощность любого излучения должна быть ослаблена ниже выходной мощности передатчика P (дБВт), как указано в таблице 8.
Таблица 8 — Маска излучения E
Частота смещения, f _d (кГц) Минимальное затухание (дБ) Разрешение Полоса пропускания (Гц)
3 d ≤ 4,6 В зависимости от того, что меньше:
30 + 16,67 (f _d −3) или 55 + 10 log ₁₀ (p) Указано в разделе 4.2.2
f _d> 4.6 В зависимости от того, что меньше:
57 или 55 + 10 log ₁₀ (p) Указано в разделе 4.2.2
5.8.5 Маска излучения F для передатчиков, оборудованных звуковым фильтром нижних частот или без него
Мощность любого излучения должна ослабляться ниже выходной мощности передатчика P (дБВт), как указано в таблице 9.
Таблица 9 — Маска излучения F
Частота смещения, f _d (кГц) Минимальное затухание (дБ) Разрешение Полоса пропускания (Гц)
2 d ≤ 3.75 В зависимости от того, что меньше:
30 + 20 (f _d −2) или 55 + 10 журнал ₁₀ (п) 30
3,75 d В зависимости от того, что меньше:
65 или 55 + 10 log ₁₀ (p) Указано в разделе 4.2.2
5.8.6 Маска излучения G для передатчиков, не оборудованных звуковым фильтром нижних частот
Мощность любого излучения должна быть ослаблена ниже выходной мощности P передатчика (дБВт), как указано в таблице 10.
Таблица 10 — Маска излучения G
Частота смещения, f _d (кГц) Минимальное затухание (дБ) Разрешение Полоса пропускания (Гц)
10 d ≤ 50 В зависимости от того, что меньше:
70 или 116 log ₁₀ (f _d / 6,11) или 50 + 10 log ₁₀ (p) 300
f _d> 50 43 + 10 журнал ₁₀ (п) Указано в разделе 4.2,1
5.8.7 Маска излучения I для передатчиков, оборудованных звуковым фильтром нижних частот
Мощность любого излучения должна ослабляться ниже выходной мощности передатчика P (дБВт), как указано в таблице 11.
Таблица 11 — Маска излучения I
Частота смещения, f _d (кГц) Минимальное затухание (дБ) Разрешение Полоса пропускания (Гц)
6.8 d ≤ 9 25 300
9 d ≤ 15 35 300
f _d> 15 В зависимости от того, что меньше:
70 или 43 + 10 log ₁₀ (p) 300 для излучения при f _d ≤ 250% разрешенной ширины полосы.
Указано в разделе 4.2.1 для выбросов при f _d> 250% разрешенной полосы пропускания.
5.8.8 Маска излучения J для передатчиков, не оборудованных звуковым фильтром нижних частот
Мощность любого излучения должна ослабляться ниже выходной мощности передатчика P (дБВт), как указано в таблице 12.
Таблица 12 — Маска излучения J
Частота смещения, f _d (кГц) Минимальное затухание (дБ) Разрешение Полоса пропускания (Гц)
2.5 d ≤ 6,25 53 журнал ₁₀ (f _d / 2,5) 300
6,25 d ≤ 9,5 103 журнал ₁₀ (f _d / 3,9) 300
f _d> 9,5 В зависимости от того, что меньше:
70 или 157 log ₁₀ (f _d / 5,3) или 50 + 10 log ₁₀ (p) 300 для излучения при f _d ≤250% разрешенной полосы пропускания.
Указано в разделе 4.2.1 для излучений при f _d> 250% разрешенной полосы пропускания.
5.8.9 Маска излучения для оборудования в диапазонах 768-776 МГц и 798-806 МГц
5.8.9.1 Мощность соседнего канала (ACP)
ACP передатчиков, работающих в диапазонах 768–776 МГц и 798–806 МГц, должны соответствовать требованиям различных размеры каналов передатчика указаны в таблицах с 13 по 16.Требования к мобильным станциям распространяются на портативные, автомобильные и управляющие устройства. В таблицах указано максимальное значение ACP относительно максимальной выходной мощности как функция смещения f _d от центральной частоты канала. В таблицах « s » указывает, что можно использовать измерение с разверткой.
Таблица 13 — Требования ACP для передатчиков с полосой пропускания 6,25 кГц
Частота смещения, f _d (кГц) Максимальный относительный ACP (дБн) Ширина полосы измерения (кГц)
Мобильная станция Базовая станция
6.25 −40 −40 6,25
12,5 −60 −60
18,75
25 −65 −65
37,5 −65 −65 25
62,5
87,5
150 −65 −65 100
250
350
400 d ≤ 12 МГц −75 −80 30 (т)
12 МГц d ≤ парная полоса приема
В парном приемном диапазоне −100 −85
Таблица 14 — Требования ACP для 12.Передатчики с полосой пропускания 5 кГц
Частота смещения, f _d (кГц) Максимальный относительный ACP (дБн) Ширина полосы измерения (кГц)
Мобильная станция Базовая станция
9,375 −40 −40 6,25
15,625 −60 −60
21.875
37,5 −60 −60 25
62,5 −65 −65 25
87,5
150 −65 −65 100
250
350
400 d ≤ 12 МГц −75 −80 30 (т)
12 МГц> f _d ≤ диапазон парного приема
В парном приемном диапазоне −100 −85
Таблица 15 — Требования ACP для передатчиков с полосой пропускания 25 кГц
Частота смещения, f _d (кГц) Максимальный относительный ACP (дБн) Ширина полосы измерения (кГц)
Мобильная станция Базовая станция
15.625 −40 −40 6,25
21,875 −60 −60 6,25
37,5 −60 −60 25
62,5 −65 −65 25
87,5 25
150 −65 −65 100
250
350
400 ≤ f _d ≤ 12 МГц −75 −80 30 (т)
12 МГц ≤ f _d ≤ диапазон парного приема
В парном приемном диапазоне −100 −85
Таблица 16 — Требования ACP для передатчиков с полосой пропускания 50 кГц
Частота смещения, f _d (кГц) Максимальный относительный ACP (дБн) Ширина полосы измерения (кГц)
Мобильная станция Базовая станция
50 −40 −40 50
100 −50 −50
150
200
250
300 −55
350
400 −60
450
500
550
600 ≤ f _d <1000 −60 −65 30 (т)
1000 ≤ f _d <2000 −65 −70
2000 ≤ f _d <9000 −70 −75
9000 ≤ f _d ≤ парный диапазон приема
В парном приемном диапазоне −100 −85
5.8.9.2 Предел внеполосного излучения
На любой частоте за пределами диапазонов, указанных в таблицах 13–16 ACP, мощность любого излучения должна быть ослаблена ниже. средняя выходная мощность P (дБВт) по крайней мере на 43 + 10 log ₁₀ (p), измеренная в полосе пропускания 100 кГц для частот, меньших или равных 1 ГГц, и в полосе пропускания 1 МГц для частот более 1 ГГц.
Кроме того, для работы в полосах 768–776 МГц и 798–806 МГц все излучения (включая гармоники в полосе 1559–1610 МГц) не должны превышать:
-70 дБВт / МГц, эквивалентная изотропно излучаемая мощность (e.ИП) для широкополосных излучений и
−80 дБВт / кГц э.и.и.м. для дискретных излучений с полосой пропускания менее 700 Гц.
5.8.10 Маска излучения Y для оборудования с полосой пропускания канала 25 кГц и занимаемой полосой пропускания более 20 кГц
Оборудование с полосой пропускания канала 25 кГц и занимаемой полосой более 20 кГц должно иметь мощность любого излучения, ослабленную ниже выходной мощности передатчика. P (дБВт), как указано в таблице 17.
Таблица 17 — Маска излучения Y
Частота смещения, f _d (кГц) Минимальное затухание (дБ) Разрешение Полоса пропускания (Гц)
12,375 d ≤ 13,975 В зависимости от того, что меньше: 30 + 16,67 (fd − 12,375) или 55 + 10 журнал ₁₀ (п) Указано в разделе 4.2.2
f _d> 13.975 В зависимости от того, что меньше: 57 или 55 + 10 log ₁₀ (p) Указано в разделе 4.2.2
5.9 Поведение переходной частоты
Когда передатчик включен, для стабилизации радиочастоты может потребоваться некоторое время. В течение этого начального периода ошибка частоты или разность частот (т. Е. Между мгновенные и установившиеся частоты) не должны превышать пределы, указанные в таблице 18.
Можно использовать любой подходящий метод измерения при условии, что он полностью описан в протоколе испытаний. Подходящий и рекомендуемый метод приведен в стандарте TIA. 603.
Таблица 18 — Поведение переходной частоты
Ширина полосы канала (кГц) Временные интервалы (Примечания ^{Сноска 1}, ^{Сноска 2}) Максимальная разность частот (кГц) Предел длительности переходного процесса (мс)
138–174 МГц 406.1-512 МГц
25 т ₁ ± 25 5 10
т ₂ ± 12,5 20 25
т ₃ ± 25 5 10
12,5 т ₁ ± 12,5 5 10
т ₂ ± 6.25 20 25
т ₃ ± 12,5 5 10
6,25 т ₁ ± 6,25 5 10
т ₂ ± 3,125 20 25
т ₃ ± 6,25 5 10
Примечания к таблице 18
Таблица 1
t _на: момент, когда тестовый сигнал 1 кГц полностью подавлен, включая любое время захвата из-за фазирования.
t ₁: период времени сразу после t _по.
t ₂: период времени сразу после t ₁.
t ₃: период времени с момента выключения передатчика до момента выключения t .
t _off: момент, когда тестовый сигнал 1 кГц начинает нарастать.
Вернуться к сноске 1 реферер
Таблица 2
Если номинальная выходная мощность несущей передатчика составляет 6 Вт или меньше, разность частот в периоды времени t ₁ и t ₃ может превышают максимальную разницу частот для этих периодов времени.Соответствующий график зависимости частоты от времени в течение t ₁ и t ₃ должен быть записан в отчет об испытаниях.
Вернуться к сноске 2 реферер
5.10 Преобразователи с выходной мощностью не более 120 мВт
На передатчики
, выходная мощность которых не превышает 120 мВт, не применяются маски излучения в разделе 5.8, характеристики переходной частоты в разделе 5.9 и пределы стабильности частоты в разделе 5.3 при условии, что они соответствуют следующему:
Сумма ширины полосы, занимаемой излучаемым сигналом, плюс ширина полосы, необходимая для стабильности частоты, должна быть отрегулирована таким образом, чтобы любое излучение, возникающее при смещении Частота f _d от присвоенной частоты, как показано в таблице 19, ослабляется ниже немодулированной мощности несущей не менее чем на 30 дБ при измерении с полосой разрешения 300 Гц. Если мощность немодулированной несущей недоступна, вместо нее может использоваться модулированная выходная мощность передатчика.Выходная мощность передатчика измеряется или интегрируется по занимаемой площади. пропускная способность.
Таблица 19 — Частота смещения для требуемого затухания для датчиков с выходной мощностью менее 120 мВт
Ширина полосы пропускания канала оборудования (кГц) Частота смещения, f _d (кГц)
25 f _d ≥ 40
30
12.5 f _d ≥ 25
15
6,25 f _d ≥ 12,5
7,5
Тест стабильности частоты, приведенный в RSS-Gen, должен быть выполнено, чтобы продемонстрировать соответствие затухания, указанного выше.
5.11 Технические стандарты совместимости оборудования в диапазонах 768–776 МГц и 798–806 МГц
Передатчики, работающие на узкополосных каналах в полосах 768–776 МГц и 798–806 МГц, предназначенных для взаимодействия (см. СРСП-511) должны соответствовать требованиям следующих разделов, а заявление о соответствии должно быть включено в протокол испытаний.
5.11.1 Оборудование для голосового управления
Передатчики, предназначенные для голосового управления, должны включать Режим работы с полосой пропускания 12,5 кГц, соответствующий следующим стандартам, которые включены посредством ссылки:
Проект 25 — Общий радиоинтерфейс FDMA — Проект новых технологических стандартов — Технические стандарты цифровой радиосвязи, телекоммуникационная промышленность Ассоциация, TIA-102.BAAA; и
Проект 25 — Описание вокодера, Ассоциация индустрии телекоммуникаций, TIA-102.БАБА.
5.11.2 Оборудование для передачи данных
Передатчики
, предназначенные для передачи данных, должны иметь режим работы с полосой пропускания 12,5 кГц, соответствующий следующим стандартам, которые включены посредством ссылки:
Проект 25 — Обзор данных — Проект новых технологических стандартов — Цифровые радиотехнические стандарты, Ассоциация индустрии телекоммуникаций, TIA-102.BAEA;
Проект 25 — Спецификация пакетных данных — Проект новых технологических стандартов — Технические стандарты цифрового радио, телекоммуникационная промышленность Ассоциация, ТИА-102.BAEB;
Project 25 — Протоколы управления радиосвязью — Проект новых технологических стандартов — Цифровые радиотехнические стандарты, телекоммуникационная промышленность Ассоциация, TIA-102.BAEE; и
Project 25 — Общий радиоинтерфейс FDMA — Проект новых технологических стандартов — Технические стандарты цифровой радиосвязи, телекоммуникационная промышленность Ассоциация, TIA-102.BAAA.
Эмуляция традиционной генерации для электрических сетей с высокой степенью проникновения ветровой энергии | Чистая энергия
Абстрактные
Интеграция крупномасштабных ветряных электростанций с электрическими сетями ставит перед операторами сетей много проблем.Помимо изменчивости и неопределенности ветровой энергии, координация между различными технологиями генерации в одной и той же сети может считаться основной проблемой, особенно для краткосрочной стабильности частоты. Таким образом, широкое проникновение ветроэнергетики в современные электрические сети оказывает опасное влияние на частоту энергосистемы. Ветровые электростанции ведут себя противоречиво по сравнению с классическими тепловыми станциями, особенно в случаях нехватки активной генерируемой электроэнергии из-за изменчивого характера ветровой энергии.Имеющийся опыт использования ветряных электростанций позволяет сохранить часть доступной энергии ветра разгруженной, используя так называемые методы разгрузки. Обычно применяются различные методы разгрузки, чтобы имитировать функцию регулятора тепловой установки и подтвердить надлежащий резерв вращения на случай нехватки активной мощности. Эти методы непрерывно снижают мощность, вырабатываемую ветряными электростанциями, по сравнению с максимальными точками слежения. Следовательно, практическая мощность, годовая выработка энергии и экономический доход ветряных электростанций снижаются.Кроме того, подсхемы защиты и управления сети устанавливаются и разрабатываются в соответствии с хорошо известными обычными реакциями тепловых станций, что увеличивает потребность в эмуляции поведения тепловых станций. В этой статье вместо обычных методов разгрузки предлагается схема суперконденсаторов с ветряными турбинами для имитации реакции обычных электростанций. В исследовании обсуждаются технические и экономические преимущества предлагаемого добавления суперконденсаторов на этапе планирования ветряных электростанций.Индексы ограниченного частотного кода сетки выбираются для оценки изученного поведения. Результаты моделирования двухсистемной системы четырех поколений IEEE с технической точки зрения определяют эффективность предложенных схем. Программа System Advisor Model (SAM) оценивает экономические преимущества типичного исследования в США по сравнению с существующей техникой ветровой разгрузки.
Введение
Ветровая энергетика имеет много технических и экономических преимуществ.Поэтому ветроэнергетика используется больше, чем любой другой возобновляемый источник [1]. Например, Европейская ассоциация ветроэнергетики планирует к 2030 году обеспечивать 23% потребности Европы в электроэнергии за счет ветра [2]. Кроме того, согласно исследованию, проведенному оператором австралийского рынка электроэнергии [3], к 2030 году ожидается, что доля ветра в Австралии составит 35%.
С другой стороны, замена традиционных электростанций ветряными турбинами плохо влияет на стабильность частоты [1, 4]. В классической силовой установке инерция механической системы поддерживает любые события с уменьшением частоты, высвобождая накопленную кинетическую энергию, которая мгновенно ограничивает скорость изменения частоты (ROCOF).Кроме того, при первичном управлении традиционными установками сохраняется резерв пара для управления установившейся частотой (SS). Ветровые турбины не обеспечивают ни инерционного отклика, ни управления первичной частотой [5]. Использование силовых электронных преобразователей в ветроэнергетике изолирует вращающуюся массу ветряной турбины от частоты сети [6, 7].
Многие исследователи предложили использовать несколько схем виртуальной инерции, в которых к ветряной турбине добавляется контур управления активной мощностью, как показано в [6, 8].Эти стратегии оставляют часть доступной генерируемой ветровой энергии в качестве резерва. Следовательно, существующие методы разгрузки экономически неэффективны. Они не могут непрерывно вырабатывать электроэнергию из всей имеющейся ветровой энергии в течение всего срока службы электростанции.
В последнее время системы накопления энергии (ESS) широко используются в приложениях для обеспечения качества электроэнергии, особенно для компенсации колебаний в возобновляемых источниках. Во многих исследованиях предлагались различные схемы хранения для улучшения стабильности частоты в сети при значительном количестве переменной возобновляемой энергии (например.грамм. ветровая, солнечная) [9–14]. Влияние энергии ветра на поведение частоты сети обычно игнорируется или компенсируется методом разгрузки. Методы разгрузки не генерируют всю доступную ветровую энергию для сохранения резерва и имитации поведения первичного управления тепловыми станциями, что можно рассматривать как экономические и экологические потери бесплатной и чистой доступной энергии.
Предлагается, чтобы схемы суперконденсаторов вели себя как традиционные генераторы по инерции во время возмущений в сети.В [15] виртуальная инерция используется для улучшения динамического поведения системы за счет использования суперконденсаторов для имитации кинетической инерции синхронных генераторов. Кроме того, [16] и [17] предложили синтетическую инерцию для смягчения воздействия возобновляемых источников на переходные характеристики энергосистем. Эти схемы пытаются удерживать ROCOF соединительной шины в приемлемом диапазоне. Методы разгрузки используются для компенсации классического управления первичной частотой и регулировки поведения частоты SS.
В этой статье изучается возможность интеграции схемы суперконденсатора с ветряными турбинами вместо методов разгрузки, чтобы обеспечить управление первичной частотой в дополнение к виртуальной инерционной характеристике. Исследование касается как технического, так и экономического поведения предложенной схемы.
После этого вводного раздела в Разделе 1 обсуждаются технические основы поведения частоты как для традиционных тепловых, так и для ветряных электростанций. В разделе 2 сравниваются различные типы доступных коммерческих схем хранения энергии.Предлагаемая схема хранения представлена в Разделе 3. Технические и экономические эффекты изученных случаев обсуждаются в Разделе 4. И, наконец, в Разделе 5 выделяются основные выводы и вклады документа.
1 Техническая информация
IEEE / CIGRE определяет стабильность частоты следующим образом: «способность энергосистемы поддерживать стабильную частоту после серьезного сбоя системы, приводящего к значительному дисбалансу между генерацией и нагрузкой» [18].Стабильность частоты подразделяется на краткосрочное или долгосрочное явление. Временной интервал анализа изменяется от нескольких секунд для краткосрочной стабильности до нескольких минут для долгосрочной [18, 19].
Традиционная электросеть имеет четыре этапа схем управления, которые поддерживают поведение частоты во время любых событий рассогласования активной мощности. Этап 1, или инерционная частотная характеристика, является немедленной реакцией на отклонения частоты, обеспечиваемые кинетической энергией, накопленной во вращающейся массе подключенных к сети машин [20].
Первичная частотная характеристика, ступень 2, обеспечивается обычными регуляторами для изменения реальной выходной мощности генераторов и восстановления частоты до значения SS [20]. При первичном управлении генерация может быть увеличена до ограничения вращающегося резерва, который обычно составляет ≤10% от номинальной генерируемой мощности турбины [21]. Два предыдущих этапа выполняются отдельными тепловыми станциями.
Третья ступень управления известна как вторичная частотная характеристика. Это выполняется схемой управления автоматической генерацией сети для устранения ошибки между частотой SS и номинальной частотой [20].Наконец, третичный ответ выполняется путем экономичного перераспределения мощности отдельного генератора [22, 23]. За последние два этапа отвечают схемы управления энергосистемой.
Стабильность сети в основном связана с двумя категориями: стабильность частоты и напряжения. Проблемы стабильности напряжения отражают баланс реактивной мощности, который можно компенсировать пассивными элементами, такими как реакторы с быстрыми электрическими постоянными времени. Поведение частоты связано в основном с рассогласованием активной мощности, которое поддерживается в основном генерацией активной мощности.Выработка активной энергии зависит от тепловых и механических постоянных инерции установок, которые могут превышать от десятков секунд до нескольких минут в традиционных сетях. Кроме того, допустимая частота изменяется в узких пределах, чтобы избежать нежелательных действий схемы защиты. Итак, частота может считаться самой важной проблемой стабильности. Следовательно, должны быть реализованы адекватные схемы планирования и контроля для увеличения технологий переменного производства, таких как энергия ветра.
Многие сетевые нормы и стандарты определяют несколько пределов допустимого частотного поведения [24–26].Например, Совет по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT) определяет только минимальный предел частоты SS, а именно 59,7 Гц, для приемлемого частотного поведения [24]. Пределы ROCOF и максимального мгновенного отклонения частоты предлагаются в качестве дополнительных ограничений другими сеточными кодами, такими как [25, 26]. В этом исследовании принимаются во внимание все ранее описанные индексы, а именно минимальная ROCOF частоты SS и максимальные пределы мгновенного отклонения частоты. Максимально допустимое мгновенное отклонение частоты от номинальной принимается равным 0.8 Гц. При этом допустимый ROCOF предполагается равным 0,5 Гц / с.
1.1 Поведение частоты ветровой установки
Хотя ветряные турбины накапливают кинетическую энергию в своих вращающихся массах, они не обеспечивают инерционный отклик на электросети. Частотные характеристики подключенной электросети полностью изолированы от вращающихся машин ветряных электростанций с помощью электронных преобразователей. Кроме того, ветряная установка не обеспечивает отклик управления первичной частотой, поскольку обычно работает по схеме слежения за точкой максимальной мощности (MPPT) [27].
Практически, методы разгрузки используются для ветряных электростанций для обеспечения резерва активной мощности, как описано в [28, 29]. В этих технологиях ветряные турбины не могут эксплуатироваться на MPPT. Операция разгрузки выполняется путем смещения рабочих точек с уровней максимальной мощности на пониженные [30] путем управления как углом наклона ( β ), так и скоростью ротора ( ω _r), как показано на Рис. 1 ; Кривая мощности может быть представлена в виде частоты вращения ротора для разных углов тангажа для нескольких скоростей ветра.Это обеспечит рабочую точку частоты вращения ротора и угла наклона для поддержания необходимого количества резервной мощности [31]. Типичный уровень разгрузки составляет 10% [32].
Рис. 1:
Кривые мощности технологии разгрузки ветровой установки [31]
Рис. 1:
Кривые мощности технологии разгрузки ветровой установки [31]
Этот метод требует примерно одной десятой части доступная генерируемая ветровая энергия в течение всего срока службы турбины. Снижение выработки энергии ветра для поддержания требуемой резервной мощности не дает преимуществ доступной чистой и бесплатной энергии, что снижает экономический доход от ветроэнергетики.Поэтому в этом исследовании предлагается схема накопления энергии для обеспечения резерва активной мощности для улучшения краткосрочной стабильности частоты всей сети.
2 ESS
ESS в основном подразделяются на четыре класса в зависимости от формы накопленной энергии. В первом классе, а именно в накоплении электроэнергии, энергия хранится в электростатической форме с использованием конденсаторов и суперконденсаторов или в магнитной форме с использованием сверхпроводящего накопителя магнитной энергии (SMES), тогда как для второго класса может храниться механическая энергия. в форме потенциальной энергии, использующей накопитель энергии сжатого воздуха и гидроаккумулятора, или кинетической энергии, использующей маховики [33].
Тепловая энергия хранится в третьем классе с использованием различных методов, таких как криогенное аккумулирование энергии и высокотемпературное аккумулирование тепловой энергии (HT-TES). Наконец, хранение химической энергии включает топливные элементы и различные варианты батарей. У каждой техники хранения есть свои особенности.
Согласно [33], маховики, SMES и суперконденсаторы имеют сравнительно высокий КПД и малое время отклика. Маховики накапливают энергию во вращающейся массе, соединенной с двигателем.Во время процесса разряда накопленная энергия преобразуется в электрическую с помощью того же двигателя, который действует как генератор. Маховики подходят для кратковременной работы с высокой удельной мощностью. Тем не менее, они имеют большие потери в режиме ожидания. Также требуется обслуживание подшипниковой системы [33, 34]. Система SMES использует сверхпроводящую катушку для хранения энергии в магнитном поле. Это полезно для переходного режима с низкими потерями энергии. С другой стороны, это относительно дорого и требует значительного охлаждения.На него также влияет окружающая среда магнитного поля [33].
Конструкция суперконденсатора такая же, как у классического конденсатора, но со значительно большей площадью поверхности. Суперконденсаторы обычно имеют угольные электроды. Их диэлектрик заменяется ионным проводником без каких-либо химических реакций в их ячейках. Суперконденсаторы имеют очень высокую емкость, которая достигает 5000 Ф, благодаря использованию угольных электродов, которые обеспечивают большую площадь поверхности. Кроме того, суперконденсаторы имеют высокие токи заряда / разряда, которые могут достигать 1000 А из-за их низкого эквивалентного сопротивления.Кроме того, суперконденсаторы обладают высоким КПД, низкими капитальными затратами, низким саморазрядом и длительным сроком службы. Они также работают в широком диапазоне рабочих температур от –40 ° C до 70 ° C [33, 35, 36].
Суперконденсаторы имеют очень малую продолжительность разряда, поэтому они могут быть полностью разряжены примерно за 10 секунд [9]. Следовательно, они совместимы с краткосрочными приложениями, требующими быстрого отклика, такими как регулировка частоты. Следовательно, это исследование изучает использование суперконденсаторов для компенсации крупномасштабных ветровых воздействий на частоту электрической сети, чтобы не выходить за рамки ограничений сетевого кода, как будет обсуждаться в следующем разделе.
3 Предлагаемая схема хранения
В этом исследовании предлагается схема суперконденсатора в качестве эквивалента традиционной инерционной мощности синхронного генератора и регулятора мощности первичного управления для крупномасштабных ветряных электростанций без использования каких-либо методов разгрузки. В предлагаемой системе хранения выходная мощность регулируется в соответствии с ограничениями сетевого кода по минимальной частоте, ROCOF и частоте SS.
Управление схемой хранения состоит из двух отдельных контуров (см. Рис.2 ). Один контур обеспечивает инерционный отклик P _H (желтый блок), который пропорционален непосредственно ROCOF для адаптации частоты сразу после возмущения и продолжается в течение нескольких секунд. Другие пропорции контура с отклонением частоты Δf для обеспечения поведения, аналогичного традиционному первичному управлению P _D (синий блок).Сигнал полной необходимой мощности P * подается в контроллер преобразователя мощности, питающего сеть, для настройки процессов разрядки из различных батарей суперконденсаторов.
Рис. 2:
Принципиальная схема предложенной схемы суперконденсатора
Рис. 2:
Принципиальная схема предложенной схемы суперконденсатора
В [37], приблизительная формула для синхронной инерционной мощности отклика ( P _H) представлен следующим образом:
PH = −2HSnfo ∗ dfacdt
(1)
, где H — постоянная инерции синхронного генератора, S _n — синхронный номинальная мощность генератора, f _o — номинальная частота сети, а f _ac — измеренная мгновенная частота в Гц [37].
Оценивая эквивалентную инерцию для ветряных установок, традиционный инерционный отклик может быть скомпенсирован во время периодов спада частоты, в то время как второй контур управления имитирует традиционный основной эффект управления.
В [37] мощность регулятора ( P _D) рассчитывается следующим образом:
PD = −Sn ∗ KP ∗ fac − fofo
(2)
, где S _n — номинальная мощность синхронного генератора, K _P — коэффициент усиления, пропорциональный девиации частоты и изменению мощности, f _o — номинальная частота сети и f _ac — измеренная мгновенная частота в Гц [37].
Путем измерения частоты сети можно рассчитать P _H и P _D и передать через контроллер на соответствующий инвертор с широтно-импульсной модуляцией для регулировки выходной мощности суперконденсатора, как показано на рис. 1. Из-за узких временных рамок усиления кратковременной устойчивости, схема управления играет основную роль в обеспечении быстрой и адекватной компенсирующей активной мощности.
Преобразователи мощности с питанием от сети используются для передачи энергии между ESS и энергосистемой.Эти преобразователи мощности можно рассматривать как источники тока с высоким сопротивлением шунта [38]. Предлагаемые эталонные значения сигналов P * и Q * часто задаются контроллером высокого уровня, например контроллером MPPT или контроллером силовой установки [38].
Управление преобразователем мощности состоит из двух уровней контроллера. Во-первых, быстрый внутренний регулятор тока регулирует ток, подаваемый в сеть. Сигнал опорного тока регулируется другим внешним контроллером для регулирования мощности, подаваемой в сеть.Пропорционально-интегральные или пропорционально-интегральные производные (ПИД) контроллеры, работающие на синхронных опорных системах dq , являются наиболее широко используемыми решениями для реализации линейных контроллеров тока [38].
Обычный ПИД-регулятор можно улучшить, изменив порядок интегратора и параметров дифференциатора, как показано в уравнении (3), где K _p, K _i и K _d — коэффициент усиления пропорционального, интегрального и производного соответственно; λ и μ — порядки интегратора и дифференциатора соответственно; и G _{( s )} — передаточная функция контроллера в S-области [39]:
G (s) = Kp + KiSλ + Kd.Sμ, (λ, μ> 0)
(3)
Этот метод называется регулятором с пропорциональной интегральной производной дробного порядка (FOPID).
Оптимизация роя частиц — один из современных эвристических алгоритмов. Было обнаружено, что он надежен при решении задач непрерывной нелинейной оптимизации. Методика оптимизации роя частиц позволяет получить высококачественное решение за более короткое время расчета и со стабильными характеристиками сходимости. Согласно условиям данного исследования, контроллер FOPID (см. Рис.3 ) выбирается для краткосрочных приложений, требующих быстрого отклика, таких как кратковременное повышение частоты.
Рис. 3:
Рис. 3:
4 Рассмотренные случаи
Двухсистемная система четырех поколений IEEE изучается с помощью программы MATLAB / Simulink. Базовая энергосистема, или PS1, состоит из двух связанных одинаковых участков. Каждая область содержит два блока генерации, как показано на Рис. 4 [21, 40].Многие случаи рассогласования активной мощности изучаются, чтобы определить наихудший случай, который может быть покрыт традиционной схемой генератор-регулятор в трех рассматриваемых пределах поведения частоты.
Рис. 4:
Базовое исследование [21, 40]
Рис. 4:
Базовое исследование [21, 40]
Для моделирования высокой степени совместного использования ветровой энергии базовая энергосистема модифицируется путем замены обычная электростанция G ₁ с ветроэлектростанцией.Эта система, или PS2, имеет высокий уровень проникновения ветровой энергии — 25%. Предлагаемая суперконденсаторная система накопления энергии (SCESS) тестируется путем добавления ее в базовую сеть, или PS3.
В этом исследовании два независимых контура управления регулируют составляющие постоянного и квадратурного тока, где P — составляющая активной мощности, а Q — составляющая реактивной мощности; v _d и v _q — компоненты постоянного и квадрантного напряжения; i _d и i _q — компоненты постоянного и квадрантного тока, как показано на рис.5 . Параметры контроллера оптимизированы методом роя частиц для исследуемого случая. Все параметры контроллеров приведены в таблице 1.
Рис. 5:
Структура контроллеров учебного случая [41]
Рис. 5:
Структура контроллеров учебного случая [41]
Таблица 1: Параметры контроллера
FOPID
0,9202 91
9242 0,9202 91
9242 9194 9196 9196 9196999 9196 . 924 919 K _p
Контроллер . 1 .
K _p 0055505
K _i λ 10 055
μ 1
Контроллер 2
K _p0 K _p09 9152 9153 я 0.1648
K _d 0,4823
λ 87321
μ
μ
1 .
K _p 0055505
K _i 0.9202
K _d 0,3084
λ 10 055
μ 1 465 946 9192 924
00087655
K _i 0,1648
K _{0 823}
λ 87321
μ 13 291
Таблица 1:
Параметры контроллера FOPID
Контроллер . 924 919 K _p
1 .
K _p 0055505
K _i 0.9202
K _d 0,3084
λ 10 055
μ 1 465 946 9192 924
00087655
K _i 0,1648
K _{0 823}
λ 87321
μ 13 291
0,9202 91
9242 0,9202 91
9242 0,92023 92420846
9
9242 9246 9246 9246 924622 К _i 9193 924 924 9193 9193 9193 9193
Контроллер . 1 .
K _p 0055505
K _i
λ 10 055
μ 1
Контроллер 2
10
10

0,1648
К _d 0,4823
λ
λ 9193 9193 9193 9193 9193 9193
Из изученных случаев описаны два серьезных нарушения для трех упомянутых выше сетей.Для этих возмущений традиционный регулятор в базовом случае PS1 может восстановить частоту системы до указанных границ. Во-первых, непредсказуемая нагрузка внезапно подключается к каждой сети на шине 7, чтобы увеличить общую нагрузку на 10%. Во-вторых, на шине 3 происходит внезапное отключение генератора, что снижает общую генерируемую мощность на 15,3%. Частотные характеристики различных сетей, PS1, PS2 и PS3, изучаются при обоих возмущениях, как будет обсуждаться в следующих подразделах.
4.1 Внезапное увеличение нагрузки
Частотная характеристика была записана для сравнения традиционной сети PS1 с сетью с крупномасштабной ветроэлектростанцией PS2 и с сетью с предлагаемым SCESS или PS3. На рис. 6 показано сравнение частотных характеристик исследуемых сетей.
Как показано на Рис. 6 , частота PS2 (красная линия) сильно зависит от проникновения ветровой энергии. Частота падает быстрее, чем у традиционной сетки PS1, и стабилизируется до более низкого значения SS.С другой стороны, предлагаемая частота сетки SCESS (синяя линия) успешно отслеживает то же поведение, что и PS1. Более того, он стабилизируется быстрее и с большей частотой, чем в базовом случае.
Рис.6:
Частотные характеристики после внезапного увеличения нагрузки
Рис.6:
Частотные характеристики после внезапного увеличения нагрузки
Максимальное отклонение частоты Δ F _max, были выбраны максимальные значения ROCOF и SS в качестве критериев оценки для каждой частотной характеристики сети.В таблице 2 приведены эти показатели для исследуемых сетей.
Таблица 2. Оценка частотных характеристик
924 924 924 919 936 924 924 924 9197 936 9246 924 719 919
Критерий качества работы . Допустимый предел . PS1 . PS2 . PS3 .
Δ F _макс (Гц) 0,8 0,72 0.975 0,725
ROCOF (Гц / с) 0,5 0,3 0,45 0,3
Частота SS (Гц) 59,7 59246 924 9197 936
924 924 9246 0,36 9246 924 9246 0,36
Критерий качества . Допустимый предел . PS1 . PS2 . PS3 .
Δ F _макс (Гц) 0,8 0,72 0,975 0,725
ROCOF (Гц / с)
Частота SS (Гц) 59,7 59,75 59,7 59,79
Таблица 2. Оценка частотных характеристик
Критерий эффективности . Допустимый предел . PS1 . PS2 . PS3 .
Δ F _макс. (Гц) 0,8 0,72 0,975 0,725
ROCOF (Гц / с) 36 924 924 9246 0,36 9246 924 9246 0,36
Частота СС (Гц) 59,7 59.75 59,7 59,79
Критерий эффективности . Допустимый предел . PS1 . PS2 . PS3 .
Δ F _макс (Гц) 0,8 0,72 0,975 0,725
ROCOF (Гц / с) 0.5 0,3 0,45 0,3
Частота SS (Гц) 59,7 59,75 59,7 59,79
В предыдущей таблице показано, что предложенная схема отклонения частоты и ROCOF в допустимых пределах. Это также улучшает значение частоты SS по сравнению с базовой сеткой. На частоту PS2 существенно влияет проникновение ветровой энергии. Сравнение критериев оценки с допустимыми значениями показывает, что максимальное отклонение частоты PS2 (серая ячейка) превышает допустимый предел.В этом случае значительное совместное использование энергии ветра может активировать нежелательные защитные действия.
4.2 Потеря поколения
Потеря генерации моделируется внезапным отключением некоторых энергоблоков на шине 3. Около 15,3% общей генерируемой мощности теряется. Потеря генерации влияет на общую инерцию всей сети. Следовательно, частота резко падает в сетях с низким моментом инерции, таких как PS2, как показано на рис. 7.
Рис.7 поясняет, что после возмущения отклонения частоты систем PS1 и PS3 примерно одинаковы. SCESS обеспечивает немедленную мощность для имитации реакции обычного поколения. Он также поддерживает частотную характеристику в исследованных пределах, как показано в Таблице 3.
Таблица 3. Оценка частотных характеристик
924 924 0,50 936 9246 9246 0,5
Критерий качества . Допустимый предел . PS1 . PS2 . PS3 .
Δ F _макс. (Гц) 0,8 0,75 1,26 0,7
ROCOF (Гц / с) 4 0,46
Частота СС (Гц) 59,7 59,75 59,65 59,8
924 924 0,50 936 9246 9246 0,5
Критерий эффективности . Допустимый предел . PS1 . PS2 . PS3 .
Δ F _макс. (Гц) 0,8 0,75 1,26 0,7
ROCOF (Гц / с) 4 0,46
Частота СС (Гц) 59,7 59.75 59,65 59,8
Таблица 3.
Оценка частотных характеристик
9246 9246 9246 9246 91
09246 916 91
09246 9246 916
Критерий эффективности . Допустимый предел . PS1 . PS2 . PS3 .
Δ F _макс (Гц) 0,8 0,75 1,26 0.7
ROCOF (Гц / с) 0,5 0,4 0,55 0,35
Частота SS (Гц) 59,7 59,75
Критерий эффективности . Допустимый предел . PS1 . PS2 . PS3 .
Δ F _макс. (Гц) 0,8 0,75 1,26 0,7
ROCOF (Гц / с) 4 0,46 4 0,5 936 924 924 9246 0,5
Частота SS (Гц) 59,7 59,75 59,65 59,8
Рис. 7:
Частотные характеристики после внезапного отключения генератора
Рис.7:
Частотные характеристики после внезапного отключения генератора
При использовании SCESS ожидаемый провал частоты улучшается более чем на 40% по сравнению с обычным падением частоты для ветряных электростанций. Более того, использование усовершенствованного контроллера, такого как FOPID, улучшает как частоту SS, так и поведение ROCOF по сравнению с классическими тепловыми установками, то есть PS1. Между тем, частотная характеристика системы PS2 превышает частотные ограничения (серые ячейки), что может привести к сбросу нагрузки или даже к каскадным отключениям. Изученные кейсы подтверждают эффективность предложенной схемы технически.С другой стороны, правильное частотное поведение PS3 поднимает вопрос о том, насколько эта схема работает экономически, что будет обсуждаться в следующем подразделе.
4.3 Экономический эффект SCESS
Экономические выгоды обычно имеют большое влияние на любой рынок электроэнергии. Предлагаемая схема имитирует инерционный отклик и схему первичного управления регулятора. Традиционный регулятор обеспечивает всю необходимую энергию для компенсации рассогласования активной мощности и кинетической энергии рассеиваемого генератора.Для оценки стоимости предлагаемой системы будет использована простая формула определения размеров, а именно:
, где E _SC — энергия суперконденсатора в джоулях, P _res — энергия суперконденсатора. зарезервированная мощность в Вт, S _n — номинальная мощность в ВА, а t _f — временной интервал процесса разряда в секундах.
Обычно на тепловых станциях регулятор обычно сохраняет ~ 10% номинальной мощности в качестве резерва.Кроме того, основной контроль действует через 30 секунд после любых помех. Следовательно, в исследуемых условиях SCESS должна быть в пределах 2700 МДж. Чтобы проверить соответствие расчетного размера, была записана выходная мощность SCESS для обоих исследуемых событий, как показано на рис. 8.
На рис. 8 , инерционная мощность P _H (синяя линия ) активируется сразу после нарушения. Затем в течение примерно 5 секунд инерционный отклик затухает и компенсируется мощностью регулятора, P _D (красная линия).Интегрируя общую разряженную мощность SCESS, можно рассчитать необходимую энергию. SCESS потреблял почти 1800 МДж как в случае увеличения нагрузки, так и в случае отключения генератора. Другими словами, предложенная схема разряжала ~ 66,67% от расчетной энергии во время изученных случаев, что подтверждает пригодность используемой формулы определения размеров.
Рис. 8:
Мощность
SCESS во время (a) события увеличения нагрузки и (b) события потери генерации.
Рис. 8:
Мощность SCESS во время (a) события увеличения нагрузки и (b) события потери генерации.
Сравнение характеристик мощности предложенной схемы в PS3 с традиционным регулятором в PS1 — еще один метод подтверждения предложенной формулы расчета размеров. Рис. 9 поясняет идеальное соответствие между SCESS и традиционными ответами регулятора. Оба колеблются около одного и того же среднего значения, пока не приблизятся к почти одинаковому значению SS. Традиционный регулятор установки управляется обычным ПИД-регулятором с коэффициентом усиления регулятора 20 о.е. а постоянная инерции системы H равна 6.5 секунд. Предлагаемая схема с контроллером FOPID и быстрым откликом SCESS обеспечивает лучшее регулирование частоты с меньшими колебаниями компенсирующей мощности по сравнению с традиционным регулятором.
Рис. 9:
SCESS и общая мощность регулятора во время (a) случая увеличения нагрузки и (b) случая отключения генератора
Рис. 9:
SCESS и общая мощность регулятора во время (a) нагрузки- случай увеличения и (b) случай отключения генератора
Поскольку регулятор потреблял только 10% своей номинальной мощности в течение 30 секунд, предложенная схема должна потреблять почти такую же энергию, как и традиционная.В формуле выбора размера суперконденсатора можно учесть увеличение запаса прочности, чтобы охватить больше случаев несоответствия, чем это делает традиционный регулятор.
Согласно [33, 34, 42–44], SCESS в исследованных случаях стоит ~ 28 500 000 долларов США. Стоимость суперконденсатора может быть рассчитана по следующей формуле [45, 46]:
C = Pn ∗ C1 + Wt ∗ C2
(6)
Wt = Pn ∗ t d
(7)
где C — стоимость хранения энергии в долларах; P _n — номинальная мощность в кВт, которая равна 10% от номинальной мощности традиционной установки; W _t — общая энергоемкость в кВтч; C ₁ и C ₂ — стоимость единицы мощности в долларах / кВт и стоимость единицы энергии в долларах / кВтч соответственно. t _d — время разгрузки в часах. Для суперконденсатора даны C ₁ и C ₂ [33].
С другой стороны, существующие методы разгрузки ветряных электростанций теряют два вида экономической выгоды. Во-первых, это фиксированные потери, то есть уменьшенная рабочая мощность по сравнению с номинальной мощностью ветряной электростанции. Эти потери равны проценту разгрузки, умноженному на капитальные затраты на ветряную установку.Используя программу System Advisor Model (SAM), фиксированные потери при разгрузке рассчитываются как 57 603 776 долларов в изученных условиях ветряной установки. Стоимость SCESS составляет менее половины от разгрузки только фиксированных потерь.
Вторая потеря, текущая потеря, связана со стоимостью доступной выгруженной энергии ветра. Его можно рассчитать как стоимость годовой доступной установленной ветровой энергии из-за использования метода разгрузки. Согласно SAM, годовая энергия может быть рассчитана следующим образом:
Коэффициент мощности
= чистая годовая энергия (кВтч / год) Мощность системы (кВт) * 8760 (ч / год)
(8)
Годовые потери энергии для этого изученного ветра ферма составляет 70 438 067 кВтч, где моделируются ветряные турбины на северо-западе Техаса с коэффициентом мощности 23.6%. Согласно Соглашению о закупке электроэнергии (PPA) [47], текущие убытки в исследуемом случае составляют ~ 2 817 522 доллара в год. Таким образом, предложенная схема хранения помимо технической имеет большую экономическую выгоду.
5 Заключение
Ветровые турбины не поддерживают инерциальное и первичное регулирование частоты. С другой стороны, суперконденсаторы совместимы с такими ограниченными по времени операциями. Предлагается схема хранения суперконденсатора для обеспечения дополнительной мощности и имитации этого недостатка в поддержке инерционной и первичной частоты.Предлагаемая схема демонстрирует множество технико-экономических преимуществ по сравнению с существующей технологией разгрузки.
Для оценки поведения различных сетей были изучены три индекса: провал частоты, максимальное значение ROCOF и значения частоты SS. В условиях исследованных случаев усиление провала частоты сети достигло 44% с предложенным SCESS по сравнению с обычным поведением ветряной установки. Кроме того, использование современного контроллера FOPID во многих случаях улучшает частотные характеристики по сравнению с базовой сетью с тепловыми установками.Использование предложенной схемы позволяет удерживать частоту электросети в пределах допустимых частотных характеристик в соответствии с рекомендациями сетевого кодекса.
Для схемы суперконденсатора предлагается простая формула определения размеров, позволяющая оценить ее экономический эффект по сравнению с классическими методами разгрузки. Согласно результатам исследованного случая, SCESS стоит менее половины потерь, связанных с методом фиксированной разгрузки, т.е. Более того, обычные методы разгрузки приводят к ежегодным эксплуатационным потерям, которые составляют ~ 10% от стоимости предлагаемой схемы.Таким образом, предлагаемый SCESS гарантирует аналогичное частотно-частотное поведение теплоцентрали с увеличением экономических выгод, что настоятельно рекомендуется на этапе планирования.
Конфликт интересов
Не объявлено.
Список литературы
[1]
Lamichhane
S
,
Mithulananthan
N
.
Возможное влияние крупномасштабной интеграции энергии ветра на стабильность слабого сигнала
.
В: Азиатско-Тихоокеанская конференция по энергетике и инженерии
,
APPEEC
,
Новая Зеландия
,
2016
. [2]
Langsdorf
S.
Энергетическая политика ЕС: от ECSC к энергетической дорожной карте 2050
.
Брюссель
:
Green European Foundation
,
2011
. [4]
Gautam
D
,
Vittal
V
,
Harbour
T
.
Влияние увеличения проникновения ветряных генераторов на базе DFIG на устойчивость энергосистем в переходных процессах и слабых сигналах
.
IEEE T Power Syst
2009
,
24
:
1426
—
1434
. [5]
Zhang
G
,
McCalley
J
.
Оптимальный поток мощности с ограничением первичной и вторичной частоты.
In:
2014 North American Power Symposium, NAPS 2014
,
Pullman, WA
,
2014
. [7]
Abo-Al-Ez
KM
,
Tzoneva
R
.
Активное регулирование мощности (APC) ветряной электростанции PMSG с использованием имитации инерции и контроля спада.
В:
Труды конференции по промышленному и коммерческому использованию энергии, ICUE
,
Кейптаун, Южная Африка
,
16 августа 2016 г.
,
140
—
147
. [8]
Викрамасингхе
A
,
Meegahapola
L
,
Agalgaonkar
AP
и др.
Сетевое управление ветряными турбинами с регулируемой скоростью для улучшенной инерционной поддержки.
В:
Австралийская университетская конференция по энергетике, 2015 г.: вызовы для сетей будущего, AUPEC 2015
,
Вуллонгонг, Австралия
,
2015
.[9]
Cho
Y
,
Прокладка
JW
,
Kim
SJ
и др.
Услуга расширенного регулирования частоты с использованием гибридной системы накопления энергии против увеличения изменчивости мощности-нагрузки.
In:
Общее собрание IEEE Power and Energy Society
,
Британская Колумбия: Канада, IEEE
,
2013
. [10]
Glavin
ME
,
Hurley
WG
.
Гибрид ультраконденсатора / аккумулятора для хранения солнечной энергии.
In:
2007 42-я Международная конференция университетов по энергетике
,
Брайтон, Великобритания, 4 сентября 2007 г.
, стр.
791
—
795
. [11]
Abbey
C
,
Joos
G
.
Суперконденсаторный накопитель энергии для ветроэнергетики
.
IEEE T Ind Appl
2007
,
43
:
769
—
776
. [12]
Seo
HR
,
Kim
GH
,
Kim
и др.
Стратегия контроля качества электроэнергии для возобновляемых источников энергии, подключенных к сети, с использованием фотоэлектрической батареи и суперконденсатора
. В:
2010 Международная конференция по электрическим машинам и системам
,
Инчхон, Южная Корея, 10 октября 2010 г.
,
437
—
441
. [13]
Mendis
N
,
Muttaqi
KM
,
Перера
S
.
Управление низко- и высокочастотными силовыми компонентами при колебаниях спроса и предложения в системе RAPS на основе DFIG с преобладанием ветра с использованием гибридного накопителя энергии
.
IEEE T Ind Appl
2014
,
50
:
2258
—
2268
. [14]
Sun
YZ
,
Zhang
ZS
,
Li
0009
Дж
.
Обзор по частотному регулированию энергосистем с проникновением энергии ветра.
In:
2010 International Conference on Power System Technology
,
Hangzhou, China, 24 October 2010
,
1
—
8
.[15]
Арани
MF
,
Эль-Саадани
EF
.
Реализация виртуальной инерции в ветроэнергетике на основе DFIG
.
IEEE T Power Syst
2012
,
28
:
1373
–
1384
. [16]
Delille
G
,
François
B
, 9000
Malarange
000
Поддержка динамического управления частотой: виртуальная инерция, обеспечиваемая распределенным накопителем энергии для изолированных энергосистем.
In:
IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe, ISGT Europe
,
Gothenburg, Sweden
,
2010
. [17]
Delille
G
,
François
B
,
Malarange
.
Поддержка динамического управления частотой с помощью накопителя энергии для уменьшения воздействия ветровой и солнечной генерации на инерцию изолированной энергосистемы
.
IEEE T Sustain Energ
2012
,
3
:
931
—
939
.[18]
Kundur
P
,
Paserba
J
,
Ajjarapu
V
и др.
Определение и классификация устойчивости энергосистемы Совместная рабочая группа IEEE / CIGRE по терминам и определениям устойчивости
.
IEEE T Power Syst
2004
,
19
:
1387
–1
401
. [19]
Liu
Y
,
Li
C
.
Влияние масштабного ветрового проникновения на стабильность частоты переходных процессов.
In:
Общее собрание Общества энергетики и энергетики IEEE
,
Сан-Диего, Калифорния, США
,
2012
. [20]
Sharma
S
,
Huang
SH
,
Sarma
NDR
.
Оценка инерционной частотной характеристики системы и влияние возобновляемых ресурсов на взаимосвязь ERCOT.
In:
Общее собрание IEEE Power and Energy Society
,
Boston, MA, USA
,
2011
.[21]
Kundur
P
,
Balu
NJ
,
Lauby
MG.
Устойчивость и управление энергосистемой
.
Нью-Йорк
:
McGraw-Hill
,
1994
. [23]
Ulbig
A
,
Galus
MD
,
Chatzivasileiadis
S
, et al.
Общее регулирование частоты с агрегированной контрольной резервной мощностью от источников, изменяющихся во времени: случай PHEV.
In:
Симпозиум IREP 2010 г. — Динамика и управление энергосистемой большого объема — VIII, IREP2010
,
Рио-де-Жанейро
,
2010
. [25]
ENTSOE
.
Континентальная Европа. Руководство по эксплуатации P1 Контроль частоты нагрузки и рабочие характеристики
.
Брюссель, Бельгия
,
ENTSO-E
,
2003
. [27]
Knap
V
,
Chaudhary
SK
,
Stroe
DI
и др.
Расчет системы накопления энергии для инерционного отклика сети и первичного резерва частоты
.
IEEE T Power Syst
2016
,
31
:
3447
—
3456
. [28]
Vidyanandan
KV
,
Senroy
N
.
Первичное регулирование частоты разгруженными ветряными турбинами с помощью переменного спада
.
IEEE T Power Ap Syst
2013
,
28
:
837
—
846
. [29]
Shu-Feng
G
,
Jie-Tan
Z
,
Philip
,
Li-Li
H
,
Jing
J
.
Обзор методов работы ветряных турбин с разгрузкой для управления частотой первичного контура в энергосистеме.
In:
2018 Китайская международная конференция по распределению электроэнергии (CICED)
,
Тяньцзинь, Китай
,
17 сентября 2018 г.
, стр.
63
—
71
. [30]
Прадхан
C
,
Bhende
CN
.
Адаптивная разгрузка автономной ветроэлектростанции для первичного регулирования частоты
.
Energ Syst
2014
,
6
:
109
—
127
. [31]
Bubshait
A
,
Simões
MG
.
Оптимальный запас мощности ветроэнергетической установки, участвующей в регулировании первичной частоты
.
Прикладные науки
2018
,
8
:
20–22
. [32]
Инчэн
X
,
Нэнлинг
T
.
Обзор вклада в регулирование частоты с помощью ветряной турбины с регулируемой скоростью
.
Renew Energ
2011
,
36
:
1671
—
1677
. [33]
Evans
A
,
Strezov
V
,
Evans
TJ
Оценка вариантов накопления энергии коммунальными предприятиями для увеличения проникновения возобновляемых источников энергии
.
Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики
2012
,
16
:
4141
—
4147
. [34]
Schoenung
SM
,
Hassenzahl
WV.
Long-vs. Краткосрочный анализ технологий накопления энергии: исследование стоимости жизненного цикла: исследование для программы
Министерства энергетики США по системам накопления энергии.
Альбукерке, Нью-Мексико
:
Sandia National Laboratories
,
2003
. [35]
Диас-Гонсалес
F
,
Sumper
A
,
Gomis-Bellmunt
,
,
и др.
Обзор технологий накопления энергии для ветроэнергетики
.
Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики
2012
,
16
:
2154
—
2171
. [36]
Wang
S
,
Wei
T
,
00 Zi
.
.
Суперконденсаторная технология накопления энергии и ее применение в системах производства энергии из возобновляемых источников.
In:
Proceedings of ISES World Congress 2007 (Vol. I – Vol. V)
,
Berlin
,
2008
,
2805
—
2809
.[37]
Гаврилута
C
,
Кандела
I
,
Rocabert
J
и др.
Требования к системе хранения для сети, поддерживающей фотоэлектрические станции.
In:
2014 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE 2014
, Pittsburgh, PA,
2014
, pp.
5323
—
5330
. [38]
Rocabert
J
,
Luna
,
Blaabjerg
F
и др.
Управление преобразователями мощности в микросети переменного тока
.
Транзакции EEEE в силовой электронике
2012
,
27
:
4734
—
4749
. [39]
Шамсельдин
MA
,
Гани
MAA
,
.
Исследование характеристик улучшенного нелинейного ПИД-регулирования, примененного к бесщеточному двигателю постоянного тока
.
Международный журнал силовой электроники и приводных систем (IJPEDS)
2018
,
9
:
536
—
545
.[40]
Ma
J
,
Qiu
Y
,
Li
Y
,
Zhang
W
,
Song
Z
,
Thorp
000.
Исследование влияния виртуального управления инерцией DFIG на стабильность слабого сигнала энергосистемы с учетом фазовой автоподстройки частоты
.
IEEE T Power Syst
2016
,
32
:
2094
—
2105
. [41]
Rocabert
J
,
Luna
A
,
000 9000
Blaabjerg
П
.
Управление преобразователями мощности в микросети переменного тока
.
IEEE T Power Electron
2012
,
27
:
4734
—
4749
. [43]
Poonpun
P
,
Jewell
WT
.
Анализ стоимости киловатт-часа для хранения электроэнергии
.
IEEE T Energy Conver
2008
,
23
:
529
—
534
. [44]
Zhao
H
,
Wu
Q
,
Hu
S и др.
Обзор системы накопления энергии для поддержки интеграции ветроэнергетики
.
Appl Energ
2015
,
137
:
545
—
553
. [45]
Ibrahim
H
,
Ilinca
A
,
Perron
.
Системы накопления энергии: характеристики и сравнения
.
Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики
2008
,
12
:
1221
—
1250
.[46]
Wee
KW
,
Choi
SS
,
Vilathgamuwa
DM
.
Проектирование недорогой аккумуляторно-суперконденсаторной системы накопления энергии для реализации управляемой ветроэнергетики
.
IEEE T Sustain Energ
2013
,
4
:
786
—
796
.
© Автор (ы) 2021. Опубликовано Oxford University Press от имени Национального института экологически чистой и низкоуглеродной энергии.
Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons с указанием авторства (http: // creativecommons.org / licenses / by-nc / 4.0 /), который разрешает некоммерческое повторное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. По вопросам коммерческого повторного использования обращайтесь по адресу [email protected].
Точность и стабильность частоты сети 50 Гц
Точность и стабильность частоты сети 50 Гц
Обновление об аномалии от февраля 2018 г. здесь.
В большинстве стран используется переменный ток (переменный ток). 50 (e.грамм. Европа) или 60 (например, Америка) Гц. Многие электрические и электронные часы используют это не только для питания, но и для также как эталонная частота для отслеживания времени. Эти 50 или 60 Гц не совсем стабильны из-за постоянно меняющихся нагрузка электросети и реакция генератора на изменение нагрузки. Однако говорят, что в более долгосрочной перспективе (например, день или неделя) средняя частота поддерживается очень близкой к 50 или 60 Гц, именно потому, что их используют часы. Я сделал несколько измерений на частоте сети 50 Гц у себя дома. в Энсхеде (Нидерланды) результаты из которых представлены ниже.
Отклонение фазы и частоты
На следующем графике красная линия, указывает на наблюдаемую фазовую ошибку (которая является ошибкой, синхронизированной с сетью). часов), в течение 69 дней с 13 августа по 21 октября 2005 г. Зеленая и голубая линии указывают частоту за тот же период.
Очевидно, что суточные колебания в фазе обычно составляют около 5 секунд, но случаются и более крупные вариации, в общей сложности около 60 секунд. в период измерения.Я где-то читал, что энергокомпании гарантируют, что количество циклов в одном весь день всегда правильный, но здесь, очевидно, не так.
Частота до сих пор редко отклонялась более чем на 0,2% от 50 Гц, т. Е. это почти всегда было между 49,9 и 50,1 Гц.
Стабильность
Стабильность периодического сигнала можно охарактеризовать его так называемым Отклонение Аллана (которое является квадратным корнем из дисперсии Аллана ).Это отклонение связано с заданным временем усреднения, которое следует интерпретировать как продолжительность измерения; грубо говоря, если отклонение Аллана при длительности усреднения 10 секунд 10 ^-4, это означает, что если вы измеряете частоту в течение 10 секунд и еще раз в течение следующих 10 секунд эти измерения будут отличаться в среднем на 0,01%. Обратите внимание, что это не говорит о том, насколько точен . частота составляет: оба измерения могут значительно отличаться от номинального значения.Для более подробного объяснения и определения см. Этот публикация usenet или запись в этот глоссарий.
На приведенном выше графике показаны найденное отклонение Аллана и так называемое модифицированное отклонение Аллана. по моим меркам. Относительно большое отклонение на очень малых временных масштабах вполне может быть связано с неточностями измерения, шум в электросети и т. д. Однако из графика видно, что при малых масштабах времени, порядка секунды, частота намного стабильнее, чем на уровне e.грамм. четверть часа; предположительно, это связано с механической инерцией генераторов: они просто не могут изменить свое скорость вращения быстро. Для очень длительных временных масштабов, порядка суток или более, стабильность снова явно возрастает, что предположительно связано с тем, что энергокомпании ограничили среднюю частоту еще стабильный источник.
Измерительная установка
Установка для этих измерений была очень простой: простой трансформатор для преобразования 230 вольт примерно до 15 вольт, и резистивный делитель напряжения, который питает это низковольтное напряжение 50 Гц синусоидальной волны в DCD-линию порта RS232 на моем ПК под управлением Linux.Я модифицировал драйвер COM-порта в ядре Linux, чтобы создать отметку времени в потоке данных. каждый раз, когда DCD становится активным; какое-то программное обеспечение пользовательского пространства устраняет сбои, проверяет наличие пробелов в данных, и вычисляет отклонения фазы и частоты, указанные выше.
Часы Linux-ПК были синхронизированы с использованием протокола сетевого времени (NTP). через Интернет к (в конце концов) атомным часам GPS. Время приема-передачи до NTP-сервера через мою ADSL-ссылку составляло около 14 мс, поэтому это должно сделать часы ПК работают достаточно точно, чтобы не пропустить ни одного сетевого цикла (и, вероятно, намного лучше).
К сожалению, по неизвестной причине синхронизация NTP моей машины пошло наперекосяк 27 августа, когда ntpd применил три скачка к часам ПК на несколько децисекунд каждый, а также позволяя часам работать на несколько hunderd ppm слишком быстро или медленно (согласно системному журналу). Данные за этот период были исключены из расчета Аллана. отклонение.
3 сентября мне не удалось избежать перезагрузки компьютера дважды, что привело к перерывы в измерениях на несколько минут каждое.К сожалению, во время такого перерыва в несколько сотен секунд сеть может легко потерять или получить несколько циклов по сравнению с реальными 50 Гц. Для полного отклонения фазы (первый график) это не вызывает видимого погрешность, так как вертикальная шкала имеет диапазон 2000 циклов. Однако расчет отклонения Аллана (второй график) возмущен, поэтому я изменил его расчет, чтобы обработать измерения до и после перерывов как самостоятельные.
Кроме того, 27 сентября произошла ошибка синхронизации NTP (причина неизвестна), чего я не замечал до 8 октября, когда часы моего ПК набрал около 0.86 секунд; это было ретроактивно компенсировано поскольку, предполагая, что эта ошибка увеличивалась линейно за этот период (точнее, наверное, квадратичная, но погрешность несущественная в этой шкале).
Вид энергокомпании
Поскольку мои измерения не дали однозначного ответа на главный вопрос, а именно, регулируется ли долгосрочная средняя частота точно до 50 Гц, я отправил вопрос в свою энергетическую компанию (Essent) обслуживание клиентов. Почти две недели спустя я получил хороший ответ с некоторыми фактами и ссылаясь на сайт UCTE (Союз по координации передачи электроэнергии), организация операторов систем передачи электроэнергии в континентальной Европы и некоторых соседних стран, в частности их оперативное руководство по адресу http: // www.ucte.org/ohb/cur_status.asp. В разделе P.1.D этого справочника говорится, что долгосрочная средняя частота действительно регулируется точно до 50 Гц, поэтому с питанием от сети часы никогда не отклонятся слишком далеко. Правила вроде бы следующие:
Кратковременно (от секунд до часов) задействуются несколько механизмов которые постоянно стараются поддерживать частоту как можно ближе к 50,0000 Гц, но это не учитывает фазу (т.е. ошибку часов).
Пока отклонение между истинным временем и указанным временем по часам, работающим от сети, составляет менее 20 секунд, наблюдается в 8 часов утром дальнейшие меры не принимаются.
Когда это отклонение превышает 20 секунд, планируется коррекция: на следующий день (с полуночи до полуночи) регуляторы частоты во всей зоне будет установлено на 10 мГц выше или ниже, чем нормальный 50.0000 Гц. В идеале это дает коррекцию 17,28 секунды.
Вышеупомянутое обычно должно удерживать отклонение в пределах 30 секунд. Только если отклонение превышает 60 секунд, поправки больше допускается более 10 мГц.
Можем ли мы увидеть на графике дневные коррекции 10 МГц? Кажется, что период между 41 и 43 днями действительно такой Коррекция: в предыдущие дни фаза медленно сдвигалась вверх, а затем в течение двух дней фаза сдвигается вниз более чем на 34 секунды: на удивление приятно 17 секунд в день.Почему исправление было очевидно применяется в течение двух дней подряд, мне непонятно: если через один день коррекции фаза была еще слишком далека, тогда эта коррекция должно было быть выполнено несколькими днями ранее. Похоже, что аналогичные большие корректировки произошли в дни 17-19 и 53-55.
Ссылки
На http://www.leapsecond.com/pages/mains/ представлены результаты аналогичного эксперимента в США (что, конечно, я не узнаю, пока не установлю свою …).
Текущую частоту сети в Великобритании можно увидеть на http: // www.dynamicdemand.co.uk/grid.htm, и есть график последних 60 минут на http://www.