MANUAL DE INSTRUCCIONES ANALIZADOR DE LA CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA PQM-702

SONEL S.A. ul. Wokulskiego 11 58-100 Świdnica

Versión 1.03 09.04.2013

Manual de instrucciones PQM-702

2

ÍNDICE 1

Información general ............................................................................... 7 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

2

Seguridad .......................................................................................................7 Característica general ....................................................................................8 Alimentación del analizador .......................................................................... 10 Estanqueidad y funcionamiento en condiciones exteriores .......................... 10 Montaje en el carril DIN ................................................................................ 11 Parámetros medidos .................................................................................... 13 Conformidad con las normas ........................................................................ 15

Funcionamiento del analizador ........................................................... 17 2.1 2.2 2.3 2.4

Botones ........................................................................................................ 17 Encendido y apagado ................................................................................... 17 Pantallas ....................................................................................................... 18 Conexión con PC y transmisión de datos ..................................................... 22

2.5

Realización de mediciones ........................................................................... 24

2.6 2.7 2.8 2.9

Bloqueo de botones...................................................................................... 27 Modo de espera............................................................................................ 27 Función de apagado automático .................................................................. 28 Aviso de desplazamiento de analizador ....................................................... 28

2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.5.1 2.5.2 2.5.3

Comunicación USB ............................................................................................. 23 Radiocomunicación vía OR-1.............................................................................. 23 Comunicación a través de la red GSM ................................................................ 24 Puntos de medición ............................................................................................ 24 Inicio y detención del registro .............................................................................. 25 Tiempos de registro aproximados ....................................................................... 26

3

Sistemas de medición .......................................................................... 29

4

Programa "Sonel Análisis 2.0" ............................................................ 34 4.1 4.2 4.3 4.4

5

Requisitos mínimos de dispositivo................................................................ 34 Instalación del programa .............................................................................. 35 Inicio del programa ....................................................................................... 38 Selección del analizador ............................................................................... 39

Configuración del analizador .............................................................. 44 5.1 5.2

Configuración del analizador ........................................................................ 46 Configuración del punto de medición ........................................................... 47

5.3

Ajustes actuales ........................................................................................... 70

5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.6 5.2.7 5.2.8 5.2.9 5.3.1

Ajustes principales .............................................................................................. 48 Configuración del analizador para medición según la norma EN 50160 .............. 52 Configuración del analizador según los ajustes del usuario ................................ 55 Tensión............................................................................................................... 57 Corriente ............................................................................................................. 59 Potencia y energía .............................................................................................. 61 Armónicos........................................................................................................... 63 Interarmónicos .................................................................................................... 67 Perfiles de configuraciones predeterminadas ...................................................... 69 Tarjeta ............................................................................ 70

3

Manual de instrucciones PQM-702 5.3.2 5.3.3 5.3.4

5.4 5.5

5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.5.4

6

Base de analizadores ................................................................................... 74 Modo de comunicación vía GSM .................................................................. 76 Información general acerca de la conexión GSM ................................................ 76 Configuración de módem .................................................................................... 77 Comprobación de la conexión GSM .................................................................... 79 Posibles problemas con la configuración GSM y su solución .............................. 79

Lectura de datos actuales ................................................................... 81 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

7

Formas de onda ........................................................................................... 81 Diagramas de tiempos .................................................................................. 82 Mediciones ................................................................................................... 83 Diagramas fasoriales .................................................................................... 86 Armónicos..................................................................................................... 87 Interarmónicos .............................................................................................. 89

Análisis de datos .................................................................................. 91 7.1 7.2 7.3

7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5

8

Lectura de datos del analizador.................................................................... 91 Selección del período de tiempo para análisis ............................................. 92 Análisis de los datos de lectura .................................................................... 93 General ............................................................................................................... 93 Mediciones ......................................................................................................... 94 Eventos ............................................................................................................ 100 Análisis de los datos leídos según EN 50160 .................................................... 104 Exportar datos .................................................................................................. 106

Otras opciones del programa ........................................................... 108 8.1 8.2 8.3

Estado del analizador, iniciación y detención del registro .......................... 108 Eliminación de datos .................................................................................. 109 Configuración del programa ....................................................................... 109

8.4

Actualizaciones del programa y firmware del analizador ............................ 118

8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.3.5 8.3.6 8.3.7 8.4.1

9

Ajustes principales ............................................................................................ 110 Ajustes del analizador ....................................................................................... 110 Mediciones actuales ......................................................................................... 114 Ajustes de colores ............................................................................................ 115 Análisis de datos............................................................................................... 115 Ajustes de informes .......................................................................................... 117 Ajustes de medios ............................................................................................ 117 Actualización automática del software .............................................................. 118

Calidad de alimentación - manual .................................................... 119 9.1 9.2 9.3

Información básica ..................................................................................... 119 Entradas de tensión.................................................................................... 119 Entradas de corriente ................................................................................. 120

9.4

Muestreo de señal ...................................................................................... 123

9.3.1 9.3.2 9.3.3 9.3.4

4

Tarjeta ................................................................................... 71 Tarjeta ......................................................................... 72 Tarjeta ............................................................................. 73

Pinzas rígidas (CT) para medir las corrientes alternas (AC) .............................. 120 Pinzas para medir las corrientes alternas y continuas (AC/DC)......................... 121 Pinzas flexibles (elásticas) ................................................................................ 121 Integrador digital ............................................................................................... 122

9.5 9.6 9.7

Sincronización PLL ..................................................................................... 123 Parpadeo de luz (Flicker) ........................................................................... 124 Medición de potencia.................................................................................. 125

9.8

Armónicos................................................................................................... 134

9.9

Interarmónicos ............................................................................................ 142

9.10 9.11 9.12 9.13 9.14 9.15 9.16

Desequilibrio ............................................................................................... 145 Detección de eventos ................................................................................. 146 Detección de huecos, sobretensiones e interrupciones de tensión ............ 148 Curvas CBEMA y ANSI .............................................................................. 150 Promediando los resultados de las mediciones.......................................... 151 Medición de frecuencia............................................................................... 154 Sincronización de tiempo ........................................................................... 154

9.7.1 9.7.2 9.7.3 9.7.4 9.7.5 9.7.6 9.7.7 9.8.1 9.8.2 9.8.3 9.8.4 9.8.5 9.8.6 9.8.7 9.9.1 9.9.2

9.16.1 9.16.2 9.16.3 9.16.4

10

Potencias activas de armónicos ........................................................................ 135 Potencias reactivas de armónicos ..................................................................... 136 Característica de los armónicos en sistemas trifásicos...................................... 137 Estimación de incertidumbre de medición de potencia y energía ...................... 138 Método de medición de los componentes armónicos ........................................ 140 Factor THD ....................................................................................................... 141 Factor K ............................................................................................................ 142

Método de determinación de interarmónicos ..................................................... 143 Factor de distorsiones interarmónicas TID ........................................................ 144

Requisitos de la norma EN 61000-4-30............................................................. 154 Receptor GPS................................................................................................... 155 Determinación de los datos de medición ........................................................... 155 Resincronización de tiempo .............................................................................. 155

Fórmulas de cálculo ........................................................................... 157

10.1 10.2 10.3 10.4 10.5

11

Potencia activa ................................................................................................. 125 Potencia reactiva .............................................................................................. 126 Potencia reactiva y los sistemas de 3 conductores ........................................... 129 Potencia reactiva y contadores de energía reactiva .......................................... 130 Potencia aparente............................................................................................. 131 Potencias de distorsión DB y la potencia eficaz aparente de la distorsión SeN.... 133 Factor de potencia ............................................................................................ 133

Red monofásica.......................................................................................... 157 Red bifásica ................................................................................................ 161 Red trifásica tipo estrella con N .................................................................. 161 Red trifásica tipo estrella y triángulo sin N.................................................. 164 Métodos para promediar los parámetros .................................................... 165

Datos técnicos .................................................................................... 167

11.1 11.2 11.3

11.3.1 11.3.2 11.3.3 11.3.4 11.3.5 11.3.6 11.3.7 11.3.8

Entradas ..................................................................................................... 167 Muestreo y reloj RTC.................................................................................. 167 Parámetros medidos: precisión, resolución y rango ................................... 168

Condiciones de referencia ................................................................................ 168 La incertidumbre de medición dependiendo de la temperatura ambiente .......... 168 Tensión............................................................................................................. 169 Corriente ........................................................................................................... 169 Frecuencia ........................................................................................................ 169 Armónicos......................................................................................................... 170 Interarmónicos .................................................................................................. 170 Potencias de armónicos .................................................................................... 170 5

Manual de instrucciones PQM-702 11.3.9 11.3.10 11.3.11

Potencia y energía ............................................................................................ 171 Parpadeo de luz................................................................................................ 171 Desequilibrio ..................................................................................................... 171

11.5.1

Histéresis de detección de eventos ................................................................... 173

11.4 11.5

Detección de eventos: valores eficaces de tensión y corriente .................. 171 Detección de eventos: otros parámetros .................................................... 172

11.6 11.7 11.8 11.9 11.10 11.11 11.12 11.13

Registro ...................................................................................................... 173 Alimentación y calentador .......................................................................... 174 Redes compatibles ..................................................................................... 175 Pinza de corriente compatible .................................................................... 175 Comunicación ............................................................................................. 175 Condiciones ambientales y otros datos técnicos ........................................ 175 Seguridad y compatibilidad electromagnética ............................................ 176 Estándares ................................................................................................. 176

12

Equipamiento ...................................................................................... 176

12.1 12.2

12.2.1 12.2.2 12.2.3 12.2.4 12.2.5 12.2.6

13

Pinza C-4 .......................................................................................................... 177 Pinza C-5 .......................................................................................................... 179 Pinza C-6 .......................................................................................................... 181 Pinza C-7 .......................................................................................................... 182 Pinza F-1, F-2, F-3 ............................................................................................ 183 Antena GPS externa activa ............................................................................... 184

Otra información................................................................................. 186

13.1 13.2 13.3 13.4 13.5

6

Equipamiento estándar............................................................................... 176 Equipamiento adicional .............................................................................. 177

Limpieza y mantenimiento .......................................................................... 186 Almacenamiento ......................................................................................... 186 Desmontaje y utilización ............................................................................. 186 Fabricante................................................................................................... 186 Servicios de laboratorio .............................................................................. 187

1 Información general

1 Información general 1.1

Seguridad El dispositivo PQM-702 está diseñado para medir, registrar y analizar los parámetros de alimentación. Para asegurar el servicio seguro y la exactitud de los resultados obtenidos se deben seguir las siguientes recomendaciones:

• • •

• • • • • •

Antes de empezar la utilización del analizador es necesario familiarizarse detalladamente con el presente manual y cumplir con las normas de seguridad y las recomendaciones del fabricante. Un uso del analizador distinto del especificado en este manual puede dañar el dispositivo y ser fuente de grave peligro para el usuario. Los dispositivos PQM-702 pueden ser utilizados solamente por el personal cualificado que esté facultado para realizar trabajos con las instalaciones eléctricas. El uso del dispositivo por personas no autorizadas puede causar su deterioro y ser fuente de grave peligro para el usuario. Se prohíbe utilizar el dispositivo en redes y equipos donde haya condiciones especiales, por ejemplo, donde exista el riesgo de explosión e incendio. Se prohíbe utilizar: ⇒ el dispositivo deteriorado y que no funciona total o parcialmente, ⇒ los cables con el aislamiento dañado, Se prohíbe alimentar el dispositivo con otras fuentes de energía que las mencionadas en este manual. Si es posible, se debe conectar el analizador a los circuitos con la alimentación apagada. La apertura de las tapas de enchufes del dispositivo causa la pérdida de estanqueidad, lo que en caso de condiciones meteorológicas desfavorables puede causar el deterioro del instrumento, así como exposición o poner al usuario en peligro de choque eléctrico. Las reparaciones pueden ser realizadas sólo por el servicio autorizado.

La categoría de medición de todo el sistema depende de los accesorios utilizados. Si se conectan los accesorios (p.ej. pinzas de corriente) de la categoría de medición inferior al analizador, esto causará la disminución de la categoría de todo el sistema.

7

Manual de instrucciones PQM-702

1.2

Característica general

El analizador de calidad de alimentación PQM-702 () es un producto de alta tecnología que permite la medición universal, el análisis y el registro de los parámetros de las redes eléctricas de 50/60 Hz y la calidad de la energía eléctrica de acuerdo con la normativa europea EN 50160 y el Reglamento del Ministro de Economía del 4 de mayo de 2007 sobre las condiciones específicas de funcionamiento del sistema electroenergético. El analizador cumple plenamente con los requisitos de la norma EN 61000-4-30:2011 clase A. El analizador está equipado con cinco entradas de medición de tensión con los cables terminados con conectores tipo banana, señalados como L1, L2, L3, N y PE. El rango de tensión medida por los cuatro canales de medición es de hasta ± 1500 V (analizador tiene dos subrangos de tensión). Este rango se puede aumentar usando los transductores de tensión adicionales externos.

Fig. 1. Analizador de la calidad de energía eléctrica PQM-702. Vista general. La corriente se mide mediante cuatro entradas de corriente introducidas en los cables cortos terminados con enchufes para pinzas. A ellos se pueden conectar las pinzas flexibles F-1, F-2, F3 con el rango nominal de 3000 A (que sólo se diferencian por la circunferencia de la bobina) y las pinzas rígidas C-4 (rango de 1000 A AC), C-5 (rango de 1000 A AC/DC), C-6 (rango de 10 A AC) y C-7 (rango de 100 A AC). Además, en caso de las corrientes, en rango nominal se puede cambiar mediante los transformadores adicionales, por ejemplo usando el transformador 100:1 con la pinza C-4 se puede medir la corriente hasta 100 kA. El dispositivo tiene una tarjeta de memoria incorporada estándar de 8 GB. Para garantizar la posibilidad de lectura rápida de datos guardados, el analizador está equipado con lector de almacenamiento incorporado que facilita leer los datos con una velocidad de varios MB/s. Los 8

1 Información general datos se pueden leer mediante los tres enlaces de comunicación disponibles: USB, transmisión por radio con el radiorreceptor OR-1 y GSM. El módem GSM (que trabaja con el estándar UMTS) está integrado en el dispositivo con la antena. Esto permite un acceso prácticamente ilimitado al analizador desde cualquier parte del mundo donde haya cobertura GSM. En el lado izquierdo de la carcasa hay una ranura para la tarjeta SIM requerida para la transmisión a través de GSM.

Fig. 2. La parte trasera del analizador PQM-702.

Otra ventaja es el receptor GPS incorporado con antena, por lo que el analizador PQM-702 uno de los primeros dispositivos de este tipo que sin ningún accesorio adicional cumplen con el requisito de plena conformidad con la norma EN 61000-4-30 clase A. El receptor GPS proporciona la sincronización con el tiempo universal UTC y permite lograr una precisión de tiempo de medición hasta decenas de nanosegundos. En caso de los receptores GPS, la recepción por satélite es posible en campo abierto, por lo que la sincronización con una antena incorporada es posible únicamente en exteriores. Si el usuario utiliza el PQM-702 en el interior del edificio, entonces para garantizar la disponibilidad de la señal GPS es necesario conectar al analizador una antena GPS externa (con la longitud de cable de 10 m) y colocar la antena en el exterior del edificio. La antena externa es un accesorio adicional. Los parámetros registrados se dividen en grupos que se pueden incluir o excluir del registro de forma independiente, lo que permite el uso racional de espacio en la tarjeta de memoria. Los parámetros no registrados no ocupan espacio por lo que se prolonga bastante el tiempo de registro de los otros parámetros. El analizador PQM-702 dispone de una fuente de alimentación interna con un amplio rango de tensiones de entrada 90…760 V AC (127…760 V DC), con los conectores tipo banana independientes. Una característica importante es su posibilidad de trabajo en condiciones atmosféricas desfavorables, el analizador se puede instalar directamente en los postes eléctricos. Asegura la estanqueidad de clase IP65 y el rango de temperatura de trabajo es de -20°C a +55°C. 9

Manual de instrucciones PQM-702 La batería interna de iones de litio asegura el funcionamiento ininterrumpido en caso de pérdida de tensión de alimentación. La interfaz de usuario incluye una pantalla LCD de colores con una resolución de 320x240 píxeles y de 3,5 pulgadas, el teclado tiene 4 botones. El elemento que muestra todas las posibilidades del dispositivo es el software de PC "Sonel Análisis 2.0". La comunicación con el PC es posible de tres maneras: • conexión USB que garantiza una velocidad de transmisión de hasta 921,6 kbit/s; está disponible el modo para leer los datos de la tarjeta de memoria con una velocidad de varios MB/s, • conexión vía radio con el receptor OR-1 y la velocidad de 57,6 kbit/s (rango limitado a unos 5 metros), • conexión GSM a través de Internet. Para poder utilizar el primer modo de conexión inalámbrica, es necesario conectar el radiorreceptor OR-1 al puerto USB del ordenador. La comunicación en este modo es más lenta por lo que es recomendada para la visualización de datos actuales de las redes medidas por el analizador, la configuración y el control del analizador. No se recomienda leer muchos datos almacenados en la tarjeta de memoria a través de conexión vía radio debido a la lenta transmisión de datos. La transmisión a través de la red GSM requiere que se inserte al analizador la tarjeta SIM del usuario activa con el servicio de transmisión de datos y la dirección IP fija. El ordenador que se conecta al analizador debe tener acceso a Internet.

1.3

Alimentación del analizador

El analizador tiene una fuente de alimentación incorporada con el rango de tensiones nominales de 90…760 V AC o 127…760 V DC. La fuente de alimentación tiene los cables independientes (en color rojo) marcados con la letra P (de la palabra inglesa power - energía). Para evitar que el alimentador se dañe si se intenta alimentarlo con una tensión por debajo del rango especificado, se desactiva con las tensiones de entrada por debajo de unos 80 V AC (aprox. 110 V DC). Para mantener la alimentación durante los cortes de energía sirve la batería interna. La batería se carga cuando existe tensión en los terminales del alimentador de la red. La batería mantiene la alimentación hasta 2 h a la temperatura entre -20°C...+55°C. Cuando las baterías se agotan, el medidor detiene el trabajo en curso (p.ej. registro) y se apaga de emergencia. Cuando vuelve la alimentación, el analizador sigue con el trabajo que ha sido interrumpido (p.ej. registro). Nota La batería puede cambiarse solamente en el servicio autorizado.

1.4

Estanqueidad y funcionamiento en condiciones exteriores

El analizador PQM-702 está diseñado para trabajar en condiciones atmosféricas desfavorables, puede ser instalado directamente en los postes electricos. Para su instalación hay dos abrazaderas con hebillas y dos conectores de plástico. Los conectores se atornillan a la parte trasera de la carcasa y por los huecos se deben pasar las abrazaderas.

10

1 Información general

Fig. 3. Conectores y abrazaderas para el montaje del analizador en el poste. El analizador asegura la estanqueidad de clase IP65 y el rango de temperatura de trabajo es de -20°C a +55°C.

Nota Para asegurar la clase de estanqueidad IP65 declarada es necesario cumplir con las siguientes normas: • Estancar los tapones del puerto USB y de la tarjeta SIM, • Estancar los enchufes de pinzas no utilizados con tapones de silicona, • Es necesario cerrar el tapón del enchufe de la antena GPS externa (también se puede atornillar bien la antena GPS externa al enchufe). A la temperatura ambiente inferior a 0 °C y si la temperatura interna también está por debajo de este umbral, se enciende el calentamiento del dispositivo con un calentador interno cuyo objetivo es mantener dentro la temperatura positiva en el rango de temperatura ambiente de 20 °C…0 °C. El calentador se alimenta de la fuente de red incorporada y su potencia se limita a unos 10 W. Debido a la batería de iones de litio incorporada, su carga se bloquea cuando la temperatura de la batería está fuera del rango de 0 °C…45 °C (el estado de carga en el programa Sonel Análisis se muestra como "carga suspendida").

1.5

Montaje en el carril DIN

En el conjunto está suministrado un enganche para montar el analizador en el carril DIN estándar. El enganche se atornilla a la parte trasera del analizador utilizando los tornillos suministrados. En el conjunto también se suministran los enganches de posicionamiento (excepto los enganches para montar el analizador en el poste) que deben ser instalados con el fin de 11

Manual de instrucciones PQM-702 aumentar la estabilidad de la fijación. Los enganches tienen unos ganchos especiales que se sujetan en el carril DIN.

Fig. 4. La parte trasera del analizador con los elementos de montaje en el carril DIN.

12

1 Información general

1.6

Parámetros medidos El analizador PQM-702 permite medir y registrar los siguientes parámetros:

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tensiones eficaces de fase y entre fases en el rango hasta 790 V (pico hasta 1500 V), corrientes eficaces hasta 3000 A (pico hasta 10 kA) utilizando las pinzas flexibles (F-1, F-2, F3), hasta 1000 A (pico hasta 3600 A) utilizando la pinza rígida C-4 o C-5, hasta 10 A (pico hasta 36 A) con la pinza C-6, o hasta 100 A (pico hasta 360 A) con la pinza C-7, factores de cresta de corriente y tensión, frecuencia de red en el rango de 40..70 Hz, potencias y energías activas, reactivas, aparentes, potencia de distorsión, componentes armónicas de tensiones y corrientes (hasta 50ª), factor de distorsión armónica THDF y THDR para corriente y tensión, factor de pérdidas K causadas por armónicos más altos (K-Factor), potencias activas y reactivas de armónicos, ángulos entre los armónicos de tensión y corriente, factor de potencia, cosφ, tgφ, factores de desequilibrio de redes trifásicas y componentes simétricas, indicadores de parpadeo de luz Pst y Plt, componentes interarmónicas de tensiones y corrientes (hasta 50ª), factor de distorsión interarmónica TIDF y TIDR para corriente y tensión.

Los parámetros escogidos se agregan (promedian) según el tiempo elegido por el usuario y pueden ser guardados en la tarjeta de memoria. Además del valor medio se puede registrar el valor mínimo y máximo durante el intervalo de promediación y el valor instantáneo durante el registro de datos. El bloque de detección de eventos también está desarrollado. Los eventos típicos en la norma EN 50160 son: hueco (es decir, disminución del valor eficaz de tensión por debajo del 90% del valor nominal de tensión), sobretensión (aumento por encima del 110% del valor nominal) e interrupción (bajada de tensión por debajo del umbral del 5% del valor nominal). El usuario no necesita introducir por si mismo los ajustes definidos en la norma EN 50160, el programa permite la configuración automática del instrumento en modo de medición de calidad de energía de acuerdo con la norma EN 50160. El usuario puede utilizar la configuración propia, el programa ofrece toda la flexibilidad en este campo. La tensión es sólo uno de muchos parámetros, para los cuales se pueden definir los umbrales de detección de eventos. Por ejemplo, es posible configurar el analizador para que detecte la bajada del factor de potencia por debajo del umbral definido, también puede detectar cuando THD excede otro umbral, así como el noveno armónico de tensión excede la tensión del valor porcentual fijado por el usuario. El evento se guarda junto con el tiempo en el que apareció. En caso de eventos que exceden los umbrales de hueco, interrupción o sobretensión, y en caso de superar el valor mínimo y máximo para corrientes, se puede completar la información sobre la aparición del evento con una forma de onda de tensiones y corrientes. Se pueden guardar 5 períodos de red hasta 1 s con el tiempo de predisparo regulado (en inglés pretrigger). Junto con la forma de onda se almacena el valor RMS de semiperíodo (RMS1/2), con el tiempo ajustable de 1 s a 5 s. Las amplias posibilidades de configuración y la multitud de parámetros medidos hacen que el analizador PQM-702 sea un dispositivo extraordinariamente útil y poderoso para medir y analizar todo tipo de redes de alimentación y alteraciones que aparecen en ellas. Algunas de las características únicas de este dispositivo lo distinguen entre otros analizadores de este tipo disponibles en el mercado. En la se presenta una especificación sumaria de los parámetros medidos por el analizador PQM-702 dependiendo del tipo de red. 13

Manual de instrucciones PQM-702 Tabla 1. Los parámetros medidos para varias configuraciones de la red.

Parámetro U

Tensión eficaz Componente constante de tensión Corriente eficaz Componente constante de corriente Frecuencia Factor de pico de tensión Factor de pico de corriente Potencia activa

UDC I IDC f CF U CF I P Q1, QB D, SN S PF

Potencia reactiva Potencia de distorsión Potencia aparente

cosφ tgφ THD U THD I K EP+, EPEQ1+, EQ1EQB+, EQBES Uh1..Uh50 Ih1..Ih50 φUI1.. φUI50 Ph1..Ph50 Qh1..Qh50 Asimetría U, I Pst, Plt TID U TID I Uih0..Uih50 Iih0..Iih50 Notas:

14

Tipo de red, canal

Factor de potencia Factor de desplazamiento de fase Factor tangensφ Factor de contenidos armónicas de tensión Factor de contenidos armónicos de corriente Factor K Energía activa (consumida y devuelta) Energía reactiva (consumida y devuelta) Energía aparente Amplitudes de armónicos de tensión Amplitudes de armónicos de corriente Ángulos entre los armónicos de tensión y corriente Potencias activas de armónicos Potencias reactivas de armónicos Componentes simétricas y factores de asimetría Indicadores de parpadeo de luz Factor de contenidos interarmónicas de tensión Factor de contenidos interarmónicas de corriente Amplitudes de interarmónicos de tensión Amplitudes de interarmónicos de corriente

1-f

2-f

3-f estrella con N

3-f triángulo 3-f estrella sin N L12 L23 L31 Σ

L1

N

L1 L2

N

L1

L2

L3

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L1, L2, L3 (L12, L23, L31) significan las siguientes fases,

1 Información general N significa la medición para el canal de la tensión N-PE o de la corriente IN dependiendo del tipo de parámetro, Σ significa el valor total del sistema. (1) 𝑁 = �𝑆𝑒2 − 𝑃2 En las redes de 3 conductores, como la potencia reactiva total se calcula la potencia inactiva (ver el debate sobre la potencia reactiva en el capítulo 9.7)

1.7

Conformidad con las normas

El analizador PQM-702 está diseñado para cumplir con los requisitos de las siguientes normas. Normas de medición de los parámetros de la red: • EN 61000-4-30:2011 - Compatibilidad electromagnética (EMC) - Técnicas de ensayo y de medida - Métodos de medida de la calidad de energía, • EN 61000-4-7:2007 –Compatibilidad electromagnética (EMC) - Técnicas de ensayo y de medida - Manual general de mediciones de armónicos e interarmónicos, así como de los instrumentos de medición aplicados para las redes de alimentación y los dispositivos conectados a estas redes, • EN 61000-4-15:2011 – Compatibilidad electromagnética (EMC) - Técnicas de ensayo y de medida- Medidor de parpadeo de luz - Especificaciones funcionales y de diseño, • EN 50160:2010 – Parámetros de la tensión suministrada por las redes generales de distribución. Normas de seguridad: • EN 61010-1 – Requisitos de seguridad de equipos eléctricos de medida, control y uso en laboratorio. Parte 1: Requisitos generales Normas de compatibilidad electromagnética: • EN 61326 – Equipos eléctricos para medida, control y uso en laboratorio. Requisitos de compatibilidad electromagnética (EMC): El dispositivo cumple en su totalidad con los requisitos de la clase A según la norma EN 61000-4-30. Los datos se resumen en la tabla presentada a continuación. Tabla 2. Resumen del cumplimiento con las normas de los parámetros seleccionados

Agregación de mediciones en intervalos de tiempo

Incertidumbre del tiempo de reloj Frecuencia Valor de la tensión de alimentación Fluctuaciones de tensión (parpadeo de luz)

EN 61000-4-30 Clase A: • El tiempo básico de medición de parámetros (tensión, corriente, armónicos, asimetría) es el intervalo de 10 ciclos para el sistema de alimentación de 50 Hz y de 12 ciclos para el sistema de 60 Hz, • Intervalo de 3 s (150 ciclos para la frecuencia nominal de 50 Hz y 180 ciclos para 60 Hz), • Intervalo de 10 minutos, • Intervalo de 2 h (basado en 12 intervalos de 10 min.) Se resincronizan y coinciden los intervalos de 10/12 ciclos. EN 61000-4-30 Clase A: • El reloj de tiempo real incorporado se ajusta mediante el programa "Sonel Análisis", la sincronización del reloj a la hora GPS es posible gracias a la antena incorporada o externa, • Exactitud del reloj después de la pérdida de la señal GPS superior a ± 0,3 s/día Cumple con los requisitos de la norma EN 61000-4-30 Clase A para el método y la incertidumbre de medición Cumple con los requisitos de la norma EN 61000-4-30 Clase A para el método y la incertidumbre de medición Método de medición e incertidumbre cumplen con los requisitos de la norma EN 61000-4-15

15

Manual de instrucciones PQM-702 Huecos, sobretensiones e interrupciones de tensión de alimentación Desequilibrio de tensión de alimentación Armónicos de tensión y corriente

16

Cumple con los requisitos de la norma EN 61000-4-30 Clase A para el método y la incertidumbre de medición Cumple con los requisitos de la norma EN 61000-4-30 Clase A para el método y la incertidumbre de medición Método e incertidumbre de medición conforme con EN 61000-47 clase I

2 Funcionamiento del analizador

2 Funcionamiento del analizador 2.1

Botones El teclado del analizador se compone de cuatro botones: ON/OFF

, IZQUIERDA

, DERECHA , START/STOP . Para encender el analizador se debe pulsar el botón ON/OFF. Los botones de dirección IZQUIERDA y DERECHA se utilizan principalmente para cambiar las pantallas de información. Las pantallas se cambian de forma circular, es decir, pulsando el botón DERECHA en la pantalla 9/9 se pasa a la pantalla 1/9. Pulsando el botón IZQUIERDA se cambian las pantallas en el orden inverso. El botón START/STOP se utiliza para iniciar y detener el registro según la configuración del punto de medición seleccionado.

2.2 •

•

Encendido y apagado El analizador se enciende pulsando el botón . Se muestra la pantalla de bienvenida que muestra el nombre del medidor, la versión del software interno (en inglés llamado firmware), la versión de hardware y el número de serie. A continuación, el analizador realiza una prueba automática y en caso de que se detecten errores, la pantalla muestra un mensaje de error, acompañado de un pitido largo. En el caso del error de iniciación de la tarjeta de memoria aparece la inscripción "Error de tarjeta de memoria". Si el sistema de archivos en la tarjeta está dañado (p.ej. si el usuario formatea manualmente la tarjeta en modo de lector de almacenamiento donde el usuario tiene acceso total a los contenidos de la tarjeta) el analizador sugiere formatear la memoria (aparece la pregunta "¿Formatear la tarjeta de memoria?"), el botón inicia el proceso de formateo (3 pitidos cortos). Durante el proceso de formateo el analizador repite la iniciación de la tarjeta. Si el analizador al iniciar la tarjeta detecta el archivo FIRMWARE.PQF en el catálogo principal que contiene firmware del analizador (software interno) y su versión es más reciente que la versión actual del analizador, se sugiere su actualización, entonces aparece la pregunta "¿Actualizar el firmware?". El botón inicia este proceso (tres pitidos cortos), durante el cual en la pantalla se puede observar el progreso de la operación. La actualización se

• • •

puede omitir pulsando brevemente el botón . Si la actualización se realiza correctamente, se muestra el mensaje "¡Actualización finalizada con éxito!", en caso contrario "¡Actualización ha fallado!”. A continuación, el analizador se apaga automáticamente. El analizador se establece en el último punto de medición utilizado y pasa a la pantalla 1/9 con el diagrama fasorial. El analizador se apaga manteniendo pulsado el botón durante dos segundos, si no está activado el bloqueo de los botones ni el registro. Si se pulsa el botón activo se emite una señal corta y aguda, en caso del botón inactivo se emite una señal más larga con un tono más bajo.

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Manual de instrucciones PQM-702

2.3

Pantallas

En la se muestra la primera pantalla visualizada por el analizador. La barra en la parte superior es el elemento fijo mostrado independiente de la pantalla seleccionada.

Fig. 5. Pantalla 1 con el diagrama fasorial. En la barra se puede destacar (desde izquierda): o número del punto de medición activo: P1, P2, P3 o P4. En algunos modos, se muestra el número de punto alternativamente con el símbolo gráfico adicional: o

El símbolo de la sinuisoide aparece cuando la memoria del punto de medición está completamente llena de datos registrados, o cuando a este punto de medición no se asigna ningún espacio (asignación cero). En estas condiciones, el inicio de registro no es posible, sólo se pueden visualizar los valores reales.

o

El símbolo de pendiente con una flecha significa una espera para la activación del registro con el primer evento detectado (disparo del umbral).

o

• • • •

El símbolo de reloj de arena significa una espera para el inicio de registro en el modo programado (también durante las pausas entre los intervalos de registro). espacio disponible en la tarjeta de memoria para el punto de medición activo en MB o GB. fecha y hora en el formato día.mes.año hora:minuto:segundo, indicador de alimentación de la red o del estado de carga de la batería, indicador de nivel de la señal GSM (si en la ranura está la tarjeta SIM y se ha establecido la conexión con la red GSM).

El número aparece en la esquina inferior derecha de la pantalla. La pantalla 1 se muestra por defecto al encender el analizador y al cambiar el punto de medición. Se presenta el diagrama fasorial de la red medida y el indicador binario de corrección de conexión a la red examinada. En caso de conexión correcta aparece el símbolo verde OK, pero cuando se detecta un problema potencial aparece una señal roja X con la inscripción ERROR. Los criterios utilizados por el analizador que detectan el error de conexión son los siguientes: • desviación de tensión RMS que excede ± 15% del valor nominal, • desviación del ángulo de fase de la componente fundamental de tensión en más de ±30° respecto al valor teórico con carga resistiva y equilibrada de la red (ver nota más abajo), • desviación del ángulo de fase de la componente fundamental de corriente en más que ±55° respecto al valor teórico con carga resistiva y equilibrada de la red (ver nota más abajo), • desviación del valor de frecuencia de red en más de ± 10% del valor nominal de frecuencia.

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2 Funcionamiento del analizador Nota La detección de error de fase requiere que la componente fundamental sea mayor o igual al 5% de la tensión nominal o el 1% del rango de corriente nominal. Si esta condición no se cumple, no se comprueba la corrección de los ángulos. Esta funcionalidad permite una evaluación visual rápida si los parámetros de la red son compatibles con la configuración del analizador. La pantalla 2 se muestra en la Fig. 6. Se muestran las tensiones y corrientes eficaces medidas en el sistema y la frecuencia de la red.

Fig. 6. Pantalla 2 con los valores eficaces de tensión y corriente. La pantalla 3 (Fig. 7) muestra las potencias activas y reactivas. Las potencias de las fases sucesivas están marcadas con un número de 1 a 3. Las potencias totales se muestran en la última fila (marcadas con la letra P y Q).

Fig. 7. Pantalla 3 con las potencias activas y reactivas. En la pantalla 4 (Fig. 8) se muestran las potencias aparentes de distorsión (SN) y las potencias aparentes (S). Si se seleccionó la medición de potencia según el método de Budeanu, en lugar de la potencia aparente de distorsión se muestra la potencia de distorsión D.

19

Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 8. Pantalla 4 con las potencias aparentes y de distorsión. La pantalla 5 (Fig. 9) muestra los factores de distorción armónica THD en tensión y corriente. Los factores que aparecen en esta pantalla se refieren a la componente fundamental.

Fig. 9. Pantalla 5 con los factores de distorsión armónica THD. En la siguiente pantalla 6 (Fig. 10) se muestran los factores de potencia PF y tgϕ (es decir, la relación de la potencia reactiva a la potencia activa).

Fig. 10. Pantalla 6 con los factores de energía y tgϕ. La pantalla 7 es la última de las pantallas de medición y presenta los indicadores de parpadeo de luz durante corto y largo período Pst y Plt. El indicador Pst se actualiza cada 10 minutos y Plt cada 2 horas.

20

2 Funcionamiento del analizador

Fig. 11. Pantalla 7 con los indicadores de parpadeo de la luz. La pantalla 8 muestra la siguiente información: • la hora de inicio del último registro comenzado, o la hora de inicio del siguiente registro programado en el modo de registro de acuerdo con el horario, • la hora de finalización del último registro comenzado (si sigue todavía el registro, entonces solo se muestran los guiones) o la hora de finalización del siguiente registro programado en el modo de registro de acuerdo con el horario, • la duración del registro actual o completado, o la duración del intervalo de registro en el modo de horario, • el número de eventos registrados por el analizador desde el inicio del registro, • el estado de la red GSM. En esta fila se visualizan los mensajes relacionados con el estado actual del módem GSM incorporado: o "Encendiendo...": módem está activándose, o "Conexión a la red": módem se registra en la red GSM, o "Conexión a Internet": módem inicia la transmisión de datos en paquetes y se conecta a Internet, o "Listo, UMTS": módem se ha registrado correctamente en la red GSM y espera una conexión con el cliente. UMTS es el nombre del estándar de transmisión de datos en la red, el estándar depende de la disponibilidad de los servicios en su área.

•

El analizador puede visualizar aquí otros mensajes, tales como, informes sobre los errores encontrados: "Falta de tarjeta SIM" si la ranura no tiene la tarjeta SIM, "PIN incorrecto" si el PIN utilizado por el analizador fue rechazado por la tarjeta SIM, etc. Más información sobre este tema se puede encontrar en el capítulo sobre las conexiones GSM 5.5. la última fila de la pantalla 8/9 muestra el estado del receptor GPS: si está recibiendo una señal válida de los satélites GPS (o de la antena interna o externa) se visualiza la palabra "SÍ". Si no se recibe la señal se muestra el mensaje "No hay señal". Más información sobre el receptor GPS en el capítulo 9.16.

La pantalla 9 (Fig. 12) permite ver rápidamente los principales parámetros de configuración del punto de medición: • tipo de red, • tipo de pinzas, • valores nominales de: tensión, rango de corrientes y frecuencias medidas.

21

Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 12. Pantalla 9 con información acerca de ajustes del punto de medición.

2.4

Conexión con PC y transmisión de datos

El analizador PQM-702 proporciona tres métodos de comunicación con el ordenador. Estos son, respectivamente: • comunicación a través de USB, • comunicación por radio usando el receptor OR-1, • comunicación inalámbrica a través del módem GSM incorporado. Conexión al ordenador (modo PC) permite: • transmisión de los datos almacenados en la memoria del registrador: o si el instrumento no está en el modo de registro, es posible leer los datos de todos los puntos de medición, o durante el registro se pueden leer todos los datos de puntos de medición que no se registran en este momento; o es posible leer los datos almacenados en el punto de medición activo durante el proceso de registro; algunos datos del caché no están disponibles hasta que se guarden en la tarjeta de memoria. • vista pervia de los parámetros de red en el ordenador: o valores instantáneos de corriente, tensión, potencia y energía, valores sumarios para todo el sistema, o armónicos, interarmónicos, potencias de armónicos, THD, TID, o desequilibrio, o diagramas fasoriales para tensiones, o formas de onda de corriente y tensión dibujadas en tiempo real, o todos los otros parámetros medidos no mencionados aquí. • configuración del analizador, disparo remoto y detención de registro. •

Después de conectar al PC, la pantalla muestra el mensaje "Conexión a PC" y el tipo de conexión.

•

Durante la conexión al ordenador se bloquean los botones aparte del botón , a menos que el analizador trabaje en el activado modo de bloqueo de botones (p.ej. durante el registro), entonces todos los botones están bloqueados. Para conectarse con el analizador se debe introducir su código PIN. El código predeterminado es 000 (tres cifras cero). El código PIN se puede cambiar mediante la aplicación "Sonel Análisis 2.0". Si se introduce tres veces el código PIN incorrecto, se bloquea la trasmisión de datos durante 10 minutos. Después de este tiempo es posible introducir de nuevo el código PIN. Si después de conectar al PC durante 30 segundos no tiene lugar ningún intercambio de datos entre el analizador y el ordenador, el analizador sale del modo de transmisión de datos y termina la conexión.

• • •

22

2 Funcionamiento del analizador Notas

• Mantener pulsados durante 5 segundos los botones

y hace que se establezca de emergencia el código PIN predeterminado (000). • Si durante el registro está activado el bloqueo de botones, entonces este bloqueo tiene una prioridad mayor (primero hay que desbloquear de emergencia los botones para reajustar de emergencia el código PIN). El teclado se desbloquea de emergencia manteniendo pulsados durante 5 segundos los botones •

y

.

Si hay una conexión activa a través de uno de los medios de comunicación no es posible la comunicación con el analizador mediante otro medio, por ejemplo, si la conexión USB está activa, no se puede conectar por radio a través de OR-1 o GSM. En este caso, la aplicación muestra un mensaje de que otro dispositivo está activo.

2.4.1 Comunicación USB El USB es una interfaz constantemente activa y no hay manera de desactivarla. Para conectarse con el analizador es necesario conectarse por el cable USB al ordenador (el puerto USB en el analizador se encuentra en el lado izquierdo y está protegido por una tapa estanca). Antes en el ordenador se debe instalar el software Sonel Análisis 2.0 junto con los controladores. La velocidad de transmisión es de 921,6 kbit/s. Además, el lector de memoria incorporado permite descargar los datos de registro a mucho mayor velocidad que la velocidad estándar. En este modo, el analizador proporciona su tarjeta de memoria como dispositivo de almacenamiento, lo que permite leer los datos con una velocidad de varios MB/s. Durante esta lectura no es posible la comunicación normal con el analizador, tal como la vista previa de datos en el modo directo. La aplicación Sonel Análisis 2.0 después de leer los datos de la tarjeta de memoria cambia automáticamente el analizador del modo lector al modo de comunicación estándar. Nota En el modo lector, todo el contenido de la tarjeta de memoria aparece como un disco en el sistema operativo, lo que permite el acceso sin restricciones a su contenido. Para no dañar el sistema de archivos en la tarjeta y no perder los datos almacenados, no se debe interferir por si mismo en el sistema de archivos en la tarjeta (p.ej. crear y almacenar los propios archivos o eliminar los archivos almacenados por el analizador). Para ello no se deben utilizar otros programas diferentes a Sonel Análisis.

2.4.2 Radiocomunicación vía OR-1 Cuando se conecta el radiorreceptor OR-1 al ordenador entonces es posible comunicarse de forma inalámbrica con el analizador utilizando la banda de 433 MHz. La cobertura en este modo se limita a aprox. 5 m y la velocidad máxima de transmisión es de 57,6 kbit/s.

23

Manual de instrucciones PQM-702 Nota Antes de conectarse al analizador por radio es necesario agregar el analizador a la base de analizadores (Opción  Base de analizadores). Durante la búsqueda de los analizadores mediante ese medio, en la lista de dispositivos disponibles sólo aparecen los analizadores introducidos en la base de datos. Más información en el capítulo 8.4. La interfaz de radio que se comunica con el receptor OR-1 se puede desactivar en el analizador. Para volver a activarla se necesitan usar otros dos tipos de transmisión: USB o GSM. Más información acerca de esta opción en el punto 5.3.3.

2.4.3 Comunicación a través de la red GSM El módem GSM incorporado permite el acceso al analizador desde cualquier lugar en el mundo donde está disponible la red GSM. El módem es compatible con la transmisión de datos UMTS HSPA con una velocidad máxima de 5,76/7,2 Mbit/s (respectivamente desde y hasta el módem). Para utilizar esta función se necesita insertar una tarjeta SIM activa a la ranura en la parte lateral del analizador. La tarjeta SIM debe tener activados los siguientes servicios: • transmisión de datos mediante conmutación de paquetes (GPRS), • dirección IP fija pública, • opción de SMS para enviar avisos. Para configurar la tarjeta SIM y el módem en el PQM-702 se requieren los siguientes datos proporcionados por el proveedor de servicio de transmisión de datos: • código PIN de la tarjeta SIM, • código SIM de la tarjeta PUK cuando se bloquea la tarjeta SIM tras introducir repetidamente el PIN erróneo, • dirección IP concedida a la tarjeta SIM (debe ser el número estático del grupo público), • nombre APN (en inglés Access Point Name), • nombre de usuario y contraseña (opcional, por lo general no se necesita). Al insertar la tarjeta SIM por primera vez en el analizador, el analizador intentará introducir el último PIN o el código predeterminado. Por lo general, este intento falla y el analizador muestra el mensaje de código PIN incorrecto. Para introducir correctamente los datos se debe conectar al analizador a través de USB (u OR-1) y configurar la conexión GSM. El procedimiento se describe en el capítulo 5.5.2. Si el analizador está configurado correctamente, intentará conectarse a la red GSM y luego a Internet. El analizador desde ahora será visible en Internet bajo la dirección IP concedida, esperando en el puerto 4001 las conexiones entrantes. Dicha conexión puede hacerla la aplicación Sonel Análisis 2.0. Si no se utiliza el módem GSM, entonces se puede apagar mediante el programa. Más información sobre la configuración del analizador para la comunicación GSM en el capítulo 5.5.

2.5

Realización de mediciones

2.5.1 Puntos de medición El analizador puede almacenar cuatro configuraciones de medición totalmente independientes, que se llaman "puntos de medición". El número del punto activo se muestra en la esquina superior izquierda de la pantalla. 24

2 Funcionamiento del analizador Manteniendo pulsados al mismo tiempos durante 1 segundo los botones hace que se muestre la pantalla de selección del punto de medición, Fig. 13.

y

Fig. 13. Selección del punto de medición. Para seleccionar uno de los cuatro puntos se debe pulsar el botón correspondiente indicado por el símbolo de triángulo en la pantalla: •

para seleccionar el punto de medición 1 se debe pulsar el botón

•

para seleccionar el punto de medición 2 se debe pulsar el botón

•

para seleccionar el punto de medición 3 se debe pulsar el botón

•

para seleccionar el punto de medición 4 se debe pulsar el botón

Después de seleccionar el punto de medición el analizador visualiza el diagrama de fasores (pantalla 1/9) y comprueba la correcta conexión a la red examinada. Si se detecta un error se emite un pitido largo. Si el usuario decide no seleccionar el punto de medición y no pulsa ninguna tecla, después de unos segundos, el analizador vuelve a la pantalla anterior. En algunos casos, el cambio del punto de medición no es posible. Al menos dos de estos casos son los siguientes: • el analizador está en proceso de registro; en tal caso se muestra el mensaje "Duración de registro", • continua la comunicación con el ordenador (a través de USB, OR-1 o GSM). En este caso, las teclas IZQUIERDA y DERECHA están inactivas. El usuario puede especificar cualquier porcentaje de memoria de cada punto (p.ej. el 100% para el primero, no hay otros puntos o el 25% para cada punto). Si para algún punto de medición se asigna toda la memoria, después de seleccionar otros puntos en la pantalla aparece el número de punto alternadamente con el símbolo de onda sinusoidal, lo que significa, que sólo es posible la vista previa de los parámetros de la red en el modo Live (directo).

2.5.2 Inicio y detención del registro Si en la tarjeta en el punto de medición actual queda espacio, se puede iniciar el registro pulsando el botón , o desde la aplicación durante la conexión con el PC. El modo de inicio de registro depende de la forma en la que está configurado en el punto de medición. Hay tres modos: • inicio inmediato - cuando el registro se inicia inmediatamente después de pulsar el botón. • inicio después de detectar el primer evento - el analizador está esperando el disparo de registro que se activa cuando el primero de los parámetros configurados en el punto de 25

Manual de instrucciones PQM-702 medición excede el umbral. Durante la espera de evento, el analizador visualiza en la barra de estado el número de punto de medición alternándolo con el símbolo de pendiente con flecha. inicio según el tiempo de registro programado (horario). En la pantalla 8/9 se puede comprobar cómo es programado el siguiente inicio y final de registro. Al mismo tiempo, en la barra se muestra el número de punto de medición alternándolo con el símbolo de reloj de arena. Si todos los tiempos previstos en el horario ya han pasado, el registro no se inicia y en la barra se muestra el número de punto de medición alternándolo con el símbolo de onda sinusoidal (lo que significa que se pueden ver sólo los valores actuales de la red).

•

En el modo de registro, el número de punto de medición visualizado en la esquina superior izquierda de la pantalla parpadea una vez por segundo. Final del registro: • el registro se termina automáticamente en el modo de horario (si se ha establecido el tiempo de finalización), y en otros casos el usuario debe detenerlo (con el botón o mediante la aplicación). el registro se detiene automáticamente en caso de llenar todo el espacio asignado en la tarjeta de memoria para este punto de medición. En esta situación, en la pantalla se muestra el número del punto de medición alternativamente con el icono de onda sinusoidal. después de finalizar el registro la pantalla permanece en modo de espera si se activó en la configuración. Si se pulsa cualquier botón, se activa la pantalla y se visualiza la última pantalla (si los botones no fueron bloqueados) o la pantalla que solicita la introducción del código para desbloquear el teclado (si está encendido el bloqueo).

• •

2.5.3 Tiempos de registro aproximados El tiempo máximo de registro depende de muchos factores tales como: tamaño del espacio asignado en la tarjeta de memoria, tiempo medio, tipo de red, número de parámetros registrados, registro de formas de onda, detección de eventos, así como los propios umbrales de eventos. Algunas configuraciones se presentan en la Tabla 3. La última columna muestra los tiempos de registro aproximados cuando para el punto de medición se asignaron 2 GB de memoria. Las configuraciones de ejemplo incluyen la medición de tensión N-PE y de corriente IN. Tabla 3. Tiempos de registro aproximados para varias configuraciones de ejemplo. Tipo de configuración/ parámetros registrados

Tiempo para el cálculo de la media

Tipo de red (medición de corrientes activa)

según EN 50160

10 min

3-fásico estrella

1s

3-fásico estrella

1s

3-fásico estrella

1s

3-fásico estrella

según el perfil "Tensiones y corrientes" según el perfil "Tensiones y corrientes" según el perfil "Potencias y armónicos"

26

Eventos

•

(1000 eventos)

Formas de onda de eventos

Formas de onda después de promediar

•

Tiempo aproximado de registro en caso de 2 GB de espacio asignado 60 años

(1000 eventos)

270 días

•

4 días 23 días

2 Funcionamiento del analizador según el perfil "Potencias y armónicos" encendidos todos los parámetros posibles encendidos todos los parámetros posibles encendidos todos los parámetros posibles encendidos todos los parámetros posibles

2.6

•

•

1s

3-fásico estrella

10 min

3-fásico estrella

4 años

10 s

3-fásico estrella

25 días

10 s

1-fásico

64 días

10 s

1-fásico

(1000 eventos)

•

(1000 eventos/día)

22,5 días

(1000 eventos)

•

(1000 eventos/día)

•

14,5 días

Bloqueo de botones

En la aplicación de PC es posible ajustar la opción de bloqueo de botones después del inicio de registro. Esto protege el analizador contra la detención de registro por personas no autorizadas. Para desbloquear los botones, el usuario debe introducir el código que consta de tres números: • si se pulsa cualquier botón aparece la inscripción "Introducir código”, y tres guiones "- - -" • con los botones del teclado el usuario puede introducir el código de desbloqueo correcto: con el botón • •

cambia los números de la secuencia 0, 1, 2...9, 0 en la primera posición, con

el botón en la segunda posición, y con el botón en la tercera posición. son necesarios tres segundos de inactividad de los botones de teclado para comprobar el código introducido, la introducción de contraseña correcta se indica con la inscripción OK y se desbloquea el teclado, sin embargo, la introducción de una contraseña incorrecta se indica con la inscripción "PIN erróneo" y se vuelve al estado anterior (p.ej. se activa el salvapantallas).

Tras el desbloqueo, el teclado se bloquea de nuevo automáticamente si el usuario durante 30 segundos no pulse ningún botón. Nota Manteniendo pulsados durante 5 segundos los botones y activa el desbloqueo de emergencia y quita el bloqueo de botones en el medidor.

2.7

Modo de espera

El programa de PC posibilita activar el modo de espera. En este modo, después de 10 segundos desde el inicio de registro, el analizador suspende la pantalla. A partir de este momento en la pantalla aparece cada 10 segundos, durante un instante en la esquina superior izquierda, el número del punto de medición para indicar el registro activo. Una vez completado el registro (por ejemplo, si la memoria está llena), la pantalla queda suspendida hasta que se pulse un botón.

27

Manual de instrucciones PQM-702

2.8

Función de apagado automático

Si el aparato durante al menos 30 minutos trabaja con la alimentación de la batería (sin alimentación de red) y no está en el modo de registro ni está conectado al ordenador, se apaga automáticamente para que la batería no se descargue. El analizador se apaga automáticamente cuando la batería está completamente descargada. Este apagado de emergencia se realiza independientemente del modo en el que se encuentra. El registro se detiene en este caso. Cuando vuelve la tensión de alimentación, el registro se reinicia. El apagado de emergencia se señala con el mensaje "¡Batería descargada!”.

2.9

Aviso de desplazamiento de analizador

El analizador, en el que funciona el módem GSM y tiene la cobertura GPS puede avisar al usuario que el analizador se desplaza. Para utilizar esta función se debe activar la "Función antirrobo" en la aplicación del PC e introducir en la lista de teléfonos de emergencia el número adecuado al que debe ser enviado el SMS con el aviso. En este modo, el analizador guarda la posición en la que fue determinada por primera vez después de encender el registro y, a continuación, envía un SMS al número de teléfono(s) definido cuando se detecta un desplazamiento mayor de 50 m del analizador . El programa Sonel Análisis puede conectarse al analizador a través de GSM y comprobar en la pantalla su posición actual (incluso cuando el analizador está desactivado, ver abajo). Después de activar la función antirrobo, el analizador se comporta de manera diferente en el modo de apagado: todo el tiempo está activo el módem GSM y el receptor GPS. Esto hace que en caso de fallo de alimentación la batería se descarga muy rápidamente, al igual que en el funcionamiento normal del analizador con la alimentación de la batería. Después de este tiempo, el analizador se apagará por completo y por lo tanto ya no será posible enviar mensajes SMS. Nota Para que la función antirrobo funcione correctamente se requiere: • activar el módem GSM con la configuración correcta de la tarjeta SIM, • establecer al menos un número de teléfono de emergencia para enviar los mensajes SMS. Antes de activar la función antirrobo se deben comprobar ambos elementos.

28

3 Sistemas de medición

3 Sistemas de medición El analizador puede ser conectado directamente e indirectamente a los siguientes tipos de red: • monofásica (Fig. 14) • bifásica (con bobinado dividido del transformador llamado en inglés split phase) (Fig. 15), • trifásica tipo estrella con conductor neutro(Fig. 16), • trifásica tipo estrella sin conductor neutro (Fig. 17), • trifásica tipo triángulo (Fig.18). En los sistemas de tres conductores se pueden medir las corrientes con el método de Aron usando sólo dos pinzas que miden las corrientes lineales IL1 y IL3. La corriente IL2 se calcula entonces según la relación: 𝐼𝐿2 = −𝐼𝐿1 − 𝐼𝐿3 Este método se puede utilizar en los sistemas tipo triángulo (Fig. 19) y estrella sin conductor neutro (Fig. 20). Nota Dado que los canales de medición de tensión se refieren a la entrada N, en los sistemas, en los cuales el conductor neutro no existe, es necesario conectar la entrada N a terminal L3 de la red. En este sistema no es necesario conectar la entrada L3 del analizador a la red examinada. Esto se presenta en la Fig. 17, Fig. 18, Fig.19 y Fig. 20 (sistemas de tres conductores tipo estrella y triángulo). En los sistemas con el conductor neutro presente se puede activar adicionalmente la medición de la corriente en este conductor después de conectar el ejemplar adicional de pinza en el canal IN. Esta medición se realiza después de activar la opción Corriente en el conductor N en la configuración del punto de medición (ver el punto 5.2.1 y Fig. 38). Nota Para calcular correctamente la potencia aparente total Se y el factor de potencia total PF en el sistema trifásico con 4 conductores, es necesaria la medición de corriente en el conductor neutro. En tal caso siempre es necesario activar la opción Corriente en el conductor N y conectar cuatro pinzas como se muestra en la . Se puede encontrar más información en el punto 9.7.5.

Para los sistemas con PE y N (de puesta a tierra y neutro) es posible medir también tensión N-PE. Para ello se necesita conectar el cable PE a la entrada de tensión PE del analizador. Además, en la configuración del punto de medición se necesita marcar la opción Tensión N-PE (ver el punto 5.2.1 y Fig. 38). Prestar atención a la orientación de las pinzas (flexibles y rígidas). Las pinzas deben ser puestas de tal manera que la flecha colocada en las pinzas esté orientada hacia la carga. La verificación puede realizarse controlando la medición de la potencia activa, en la mayoría de tipos de receptores pasivos la potencia activa tiene el signo positivo. En el caso de conexión incorrecta 29

Manual de instrucciones PQM-702 de las pinzas se puede cambiar la polaridad de las pinzas elegidas mediante la aplicación "Sonel Análisis" (ver punto 5.3.2). Los dibujos siguientes presentan esquemáticamente las formas de conexión del analizador a la red examinada según su tipo.

Fig. 14. Esquema de conexión – sistema monofásico.

Fig. 15. Esquema de conexión – sistema bifásico.

30

3 Sistemas de medición

Fig. 16. Esquema de conexión – sistema trifásico tipo estrella con neutro.

Fig. 17. Esquema de conexión – sistema trifásico tipo estrella sin neutro.

31

Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 18. Esquema de conexión – sistema trifásico tipo triángulo.

Fig. 19. Esquema de conexión – sistema trifásico tipo triángulo (medición de corrientes mediante el método de Aron).

32

3 Sistemas de medición

Fig. 20. Esquema de conexión – sistema trifásico tipo estrella sin neutro (medición de corrientes mediante el método de Aron).

Fig. 21. Esquema de conexiones - sistema con transformadores

33

Manual de instrucciones PQM-702

4 Programa "Sonel Análisis 2.0" El programa "Sonel Análisis 2.0" es la aplicación necesaria para trabajar con el analizador PQM-702. Que permite: • configuración del analizador, • lectura de datos del dispositivo, • visualización de la red en tiempo real, • eliminación de datos en el analizador, • presentación de datos en forma de tablas, • presentación de datos en forma de diagramas, • análisis de los datos según la norma EN 50160 (informes) y otras condiciones de referencia definidas por el usuario, • funcionamiento independiente de muchos dispositivos, • actualización a las nuevas versiones disponibles en el sitio web del fabricante.

4.1

Requisitos mínimos de dispositivo

En la se presenta la configuración mínima y recomendada del ordenador para poder trabajar con el programa "Sonel Análisis 2.0". Tabla 4. Configuración mínima y recomendada del ordenador. Configuración

Mínima

Recomendada

Procesador

1,5 GHz

Clase Pentium IV 2.4 GHz

Memoria operativa

1GB

2GB

Espacio libre en disco duro

200 MB

8 GB

Tarjeta gráfica

32 MB, resolución 1024x768

64 MB con OpenGL, resolución 1024x768

Conexión USB

•

•

Acceso a Internet (para actualizaciones automáticas) Sistema operativo

34

• Windows XP, Windows Vista, Windows 7

4 Programa "Sonel Análisis 2.0"

4.2

Instalación del programa Nota Para facilitar la instalación de los controladores del analizador PQM702, antes de conectar el cable USB se recomienda instalar el programa "Sonel Análisis 2.0" con los controladores según las instrucciones dadas a continuación.

Para iniciar la instalación del software "Sonel Análisis 2.0" se debe encender el archivo de instalación (p.ej. "Setup Sonel Analysis 2.0.0.exe") localizado en el disco CD entregado junto con el analizador.

Fig. 22. Instalador - pantalla inicial. Hacer clic en "Siguiente>". Es necesario consultar el contrato de licencia del programa y hacer clic en "Aceptar". En la pantalla siguiente se debe indicar la ubicación de la aplicación instalada y hacer clic en "Siguiente>".

35

Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 23. Instalador- ajuste de ubicación del programa.

Fig. 24 Instalador - selección de componentes. En la pantalla de selección de componentes se debe marcar la opción “Controladores” y opcionalmente “Acceso directo desde escritorio”. A continuación, se hace clic en "Siguiente>". El último paso es determinar la ubicación y el nombre del programa que aparecerá en el menú Inicio. El instalador está listo para instalar el programa. Para iniciar la instalación se debe pulsar el botón "Instalar". Al final el programa instala los controladores (si el usuario ha elegido esta opción). Se deben instalar los controladores del radiorreceptor OR-1 y del analizador PQM-702. Dependiendo del sistema operativo, el creador de la instalación puede tener otro aspecto que el mostrado en las 36

4 Programa "Sonel Análisis 2.0" pantallas de arriba. Después de aparecer la pantalla del creador de la instalación de los controladores se deben seguir las instrucciones visualizadas por el sistema. En caso del sistema Windows XP se debe seleccionar la opción "Instalar el software automáticamente (recomendado)". En caso de Windows Vista y Windows 7 el procedimiento se reduce a la selección de la opción “Siguiente>”, y al finalizar la instalación hay que cerrar la ventana del creador con el botón “Terminar” (Fig. 26, Fig. 25).

Fig. 25. Instalador del paquete de controladores.

Fig. 26. Instalador - selección de los controladores para instalar.

37

Manual de instrucciones PQM-702 Al final de la instalación del software aparece la ventana como se muestra en la Fig. 27. Si se ha marcado la opción "Iniciar el programa Sonel Análisis 2.0", después de pulsar el botón "Finalizar" se activa la aplicación.

Fig. 27. Finalización de instalación. En este momento se puede conectar el dispositivo PQM-702 al ordenador. El sistema reconocerá automáticamente el dispositivo conectado. Si la instalación se ha realizado correctamente, el ordenador está listo para trabajar con el analizador PQM-702.

4.3

Inicio del programa

Después de iniciar el programa, aparece la ventana principal como se muestra en la . Los iconos particulares tienen el siguiente significado: • Abrir – dependiendo del contexto permite cargar del disco la configuración del analizador, el análisis guardado o el registro guardado, • Guardar – dependiendo del contexto permite guardar en el disco la configuración del analizador (durante la edición de la configuración), los datos o los archivos del análisis actual (durante el análisis), • Configuración – módulo de la configuración del analizador, • Lecturas actuales – modo de lectura de los valores actuales en tiempo real, • Análisis – módulo de análisis de datos directamente del analizador o de la tarjeta de memoria, • Desconectar – termina la sesión de comunicación con el analizador. Las extensiones de los archivos utilizados por el programa Sonel Análisis son las siguientes: • *.settings – archivos de la configuración del analizador (de puntos de medición), • *.config – archivos de la configuración del programa Sonel Análisis, • *.pqm702 – archivos de los datos de registro, • *.analysis – archivos del análisis. El usuario puede seleccionar las opciones del menú superior, de los iconos o con la ayuda del ratón y de los accesos rápidos (los accesos rápidos son válidos en todo el programa): 38

4 Programa "Sonel Análisis 2.0" F5 - configuración del analizador F4 - configuración actual del analizador (incluyendo el tiempo y la seguridad) F9 – ajustes del programa Sonel Análisis, F6 - modo de lectura de los valores actuales, F8 - análisis de datos, CTRL + S - almacenamiento del análisis en el disco o captura de pantalla en el modo de lectura de valores actuales, Están disponibles muchos otros accesos rápidos. La mayoría de ellos es visible en el menú del programa junto al nombre de la posición.

• • • • • •

Consejo El usuario puede elegir las opciones con el ratón o con el teclado (funcionamiento estándar como en Windows, ENTER - elegir la opción, ESC - anular, TAB - avanzar hasta el siguiente botón, etc.).

Fig. 28. Pantalla principal.

4.4

Selección del analizador

Antes de enviar los datos hacia o desde el analizador es necesario seleccionar el analizador con el que se conectará el programa "Sonel Análisis". Para conectarse con el analizador se debe seleccionar cualquier opción que requiere una conexión activa, como Configuración, Lecturas actuales o Análisis. 39

Manual de instrucciones PQM-702 Después de elegir una de las opciones mencionadas, si no había conexión activa anteriormente al analizador, el programa muestra la ventana "Conexión al analizador" y comienza la búsqueda de los analizadores disponibles (ver la Fig. 29). Los analizadores son buscados por cable (puertos USB) de forma inalámbrica (si al PC está conectado el radiorreceptor OR-1). También se puede activar la opción de búsqueda de los analizadores conectadas a través de GSM cuando se selecciona "TCP/IP por GSM" en la configuración de programa. Después de una búsqueda exitosa, en la lista aparecen los analizadores detectados. Se muestra el modelo del analizador, su número de serie y el tipo de conexión de comunicación. Al hacer clic en el analizador elegido y pulsar el icono Seleccionar se confirma el analizador seleccionado de la lista. También se puede elegir el analizador haciendo doble clic en su pestaña. Al pulsar el icono Buscar de nuevo se inicia de nuevo la búsqueda de los analizadores. Después de seleccionar el analizador, el programa pide introducir el código PIN, que protege contra el acceso no autorizado. Se compone de tres dígitos 0...9. El número PIN de fábrica es 000. Nota Si se introduce tres veces el código PIN incorrecto, se bloquea la trasmisión de datos durante 10 minutos.

Fig. 29. Ventana de selección del analizador para conectarse al programa.

40

4 Programa "Sonel Análisis 2.0" Notas

• La detección de analizador mediante el modo inalámbrico es posible

sólo después de previa introducción a la base el número de serie del analizador que es único para cada ejemplar. Basándose en este número, el programa filtra otros analizadores (p.ej. dentro del alcance de la interfaz de radio) que no pertenecen al propietario de la copia del programa. • La introducción a la base de datos se puede realizar de forma manual (ver el punto 5.4) o mediante la conexión al analizador vía USB introduciendo el código PIN correcto y seleccionando la opción "Recordar PIN" (ver la ). El analizador se añade a la base de los analizadores.

Fig. 30. Verificación del código PIN. En la ventana de autorización se puede seleccionar la opción "Recordar PIN", que asociará el número de serie y el PIN especificado para que el usuario no tenga que introducirlo cuando lo conecte de nuevo (el número de serie y el modelo del analizador se añade automáticamente a la base de datos de los analizadores). Después de una conexión exitosa debe aparecer la ventana que confirma la conexión al analizador como en la Fig. 31. Esta pantalla muestra los datos del analizador como el número de serie, la versión de software (firmware) y el equipo. Si el inicio de sesión automático falla, aparece de nuevo la ventana como se muestra en la Fig. 30.

41

Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 31. Conexión exitosa al analizador. Si se introduce el código PIN incorrecto aparece la ventana como en la . Nota En caso de bloqueo de transmisión provocado por tres intentos fallidos al introducir el PIN, durante el siguiente intento de conexión al analizador aparece la ventana con el mensaje "¡Transmisión bloqueada debido al PIN incorrecto!"

Fig. 32. PIN incorrecto. 42

4 Programa "Sonel Análisis 2.0" Si el intento de conexión al analizador falla por razones no relacionadas con el código PIN, se emitirá un mensaje de error. La prueba se puede repetir pulsando el botón Repetir o se puede pasar a la ventana de selección de los analizadores para elegir otro analizador o volver a mostrar los analizadores disponibles. En caso de apagar el analizador, sacar el cable USB u otra razón que impida que la aplicación reciba respuestas del analizador mientras se comunica con el ordenador, se muestra el mensaje de la Fig. 33.

Fig. 33 Conexión perdida.

43

Manual de instrucciones PQM-702

5 Configuración del analizador Después de seleccionar del menú principal la opción AnalizadorConfiguración (o hacer clic en el icono) se abre la ventana de configuración de las mediciones como en la . Es la parte más importante de la configuración del analizador. Aquí el usuario decide que parámetros serán registrados por el analizador, así como cual es el tipo de red y los valores nominales de los parámetros. La parte izquierda de la pantalla se divide en dos partes (Fig. 34) Local y Analizador. La parte superior (Local) se utiliza para modificar los parámetros por el usuario, la parte inferior (Analizador) almacena la configuración actual del analizador y es sólo de lectura. Cada una de las dos partes tiene un árbol desplegable dividido en cuatro puntos de medición y Ajustes del analizador.

Fig. 34. Configuración de puntos de medición - árbol de ajustes. Cada uno de los cuatro puntos de medición representa la configuración independiente de medición del analizador. En la configuración del punto de medición, el usuario define el tipo de red, la tensión nominal, la frecuencia, el tipo de pinzas, los parámetros del registro y de la detección de eventos. • •

44

Los iconos en el punto de medición pueden adoptar diferentes colores: gris indica falta de conexión con el analizador, verde indica que la configuración actual se sincroniza con la configuración del analizador y la configuración guardada en el disco,

5 Configuración del analizador • • •

azul indica que la configuración actual es compatible con el analizador, pero es diferente de la guardada en el disco, amarillo indica que la configuración es incompatible con el analizador pero compatible con la guardada en el disco, rojo aparece cuando la configuración actual es diferente tanto de la configuración del analizador como de la guardada en el disco.

El botón Recibir permite la lectura de los ajustes del analizador para editarlos en el ordenador. Si los ajustes han sido modificados antes por el usuario, aparece el mensaje de advertencia. La lectura correcta se confirma también con el mensaje correspondiente. En este momento todos los iconos en el árbol con los puntos de medición se cambian a color azul, lo que significa que los ajustes en la aplicación y en el analizador son idénticos. El botón Enviarpermite enviar la configuración al analizador. Antes de enviar, se le pide al usuario que confirme la operación (Fig. 35).

Fig. 35. Confirmación de guardar la configuración.

Nota Si se guarda la configuración nueva, se borran todos los datos en la tarjeta de memoria. El usuario debe leer los datos recogidos previamente en el analizador y guardarlos en el disco local.

Nota No se puede guardar la nueva configuración en el analizador si el aparato trabaja en el modo de registro (el usuario será informado con un mensaje relevante, Fig. 36).

45

Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 36. Programación bloqueada.

5.1

Configuración del analizador

El primer elemento de la configuración en la parte izquierda de la ventana es Configuración del analizador. Esta parte se divide en tres pestañas: • Tipo de analizador: permite elegir el modelo del analizador cuya configuración será modificada. Dado que la aplicación permite utilizar varios modelos de analizadores que difieren respecto a sus posibilidades, el usuario debe seleccionar de la lista el tipo del analizador para que la configuración corresponda a sus capacidades. Si anteriormente el usuario estaba conectado al analizador, el tipo de analizador se ajusta automáticamente. Además, el usuario puede especificar el tipo de analizador predeterminado en la configuración del programa (ver el punto 8.3.1), • Asignación de memoria: esta pestaña permite asignar memoria en la tarjeta para los puntos de medición particulares. Cuatro barras de desplazamiento determinan la cantidad de memoria asignada para el punto dado (en MB y %). En medio se visualiza la asignación. Todo el espacio libre en la tarjeta (100%) puede ser dividido libremente entre los cuatro puntos de medición. Es posible conceder el 100% de espacio a un punto de medición; el registro en otros puntos no será posible, sólo está disponible la vista previa de datos actuales de la red. Todos los puntos de medición son guardados linealmente en la memoria, cuando la memoria asignada al punto dado se llena, el registro se detiene. Hay que tener en cuenta que en caso de cambio en la asignación de memoria puede ser necesario eliminar todos los datos de la tarjeta de memoria, por lo que es recomendable descargar los datos previamente y guardarlos en el disco local. • Sincronización de tiempo UTC: dos parámetros puestos aquí permiten definir el comportamiento del analizador en caso de cambio de fuente de tiempo de medición durante el registro. Umbral de cambio abrupto de tiempo define la diferencia de tiempo en segundos entre el reloj RTC de analizador y el reloj UTC recibido de los satélites GPS. Si la diferencia entre los dos relojes es mayor que el umbral que figura en el campo Umbral de cambio abrupto de tiempo, entonces se cambia inmediatamente el tiempo del analizador interno al UTC. Si la diferencia es menor, entonces el analizador lentamente y sin cambio abrupto querrá conseguir el tiempo UTC. El umbral de cambio abrupto de tiempo ajustado al valor cero deshabilita el cambio abrupto de tiempo y siempre se realiza una resincronización gradual. De la velocidad de llegar al estado de sincronización es responsable el parámetro Factor de resincronización. Se expresa como un valor porcentual de 0 a 100 que decide con qué 46

5 Configuración del analizador rapidez se igualará el tiempo interno con el UTC en el proceso de resincronización. Si el Factor de resincronización es igual al 100%, entonces para cada segundo de tiempo se requiere medio segundo para ajustarlo hacia adelante o hacia atrás. En caso de valores más bajos de factor, la corrección es proporcionalmente menor, por lo tanto se prolonga el tiempo de sincronización de los relojes. Si el registro no está activo, entonces el cambio de tiempo interno siempre es inmediato. Ver también el capítulo 9.16.

Fig. 37. Ventana de asignación de memoria

5.2

Configuración del punto de medición

Se puede desplegar el árbol del punto de medición mediante un solo clic en el triángulo situado en el punto de medición o un doble clic en el punto de medición dado. La iluminación (con un solo clic) del punto de medición hace que en la parte derecha de la pantalla aparezca la configuración principal del punto dado. Los ajustes principales se componen de dos pestañas: Básicos y Adicionales. Después de desplegar el punto de medición seleccionado se muestra una lista agrupada de la siguiente manera: • EN 50160 – tarjeta de ajustes para el registro de conformidad con la norma EN 50160, • Tensión – ajustes de los parámetros relacionados con la tensión dividida en dos pestañas: Básicos y Adicionales, • Corriente – ajustes de los parámetros relacionados con la corriente, • Potencia y Energía – parámetros de la potencia y energía divididos en tres pestañas: Potencias, Adicionales y Energías, 47

Manual de instrucciones PQM-702 • •

Armónicos – parámetros de los armónicos divididos en tres pestañas: Tensiones, Corrientes y Adicionales, Interarmónicos – parámetros de los interarmónicos divididos en dos pestañas: Tensiones y Corrientes.

A continuación se describe la pantalla de los ajustes principales y las tarjetas particulares.

5.2.1 Ajustes principales 5.2.1.1 Pestaña de los ajustes La pantalla de los ajustes principales del punto de medición y la pestaña Básicos se muestra en la . Se pueden observar varias secciones: en la parte superior están los ajustes de la red, más abajo está la parte que se refiere al registro según horario y períodos de tiempo. Además, en esta pantalla se puede asignar el propio nombre del punto de medición y la histéresis utilizada en la detección de eventos. En la parte relacionada con la red se determinan (Fig. 38):

Fig. 38. Ajustes del tipo de red, de los parámetros nominales de red y de los transformadores. • • 48

Tensión Un: valor nominal de la tensión 64/110 V, 110/190 V, 115/200 V, 127/220 V, 220/380 V, 230/400 V, 240/415 V, 254/440V, 290/500 V, 400/690 V (de fase/entre fases, dependiendo de la red seleccionada), Frecuencia fn: frecuencia nominal de la red – 50 o 60 Hz,

5 Configuración del analizador •

• •

•

•

•

•

Sistema de la red – monofásico, bifásico (en inglés split-phase), estrella con N, triángulo, estrella sin N y sistemas de medición de Aron; en el campo debajo del nombre se muestra la figura de conexiones para el sistema seleccionado. Para la red tipo triángulo y estrella sin N, el valor nominal de la tensión es el valor entre fases (el segundo valor mostrado en el campo Tensión Un), Tipo de pinzas – indica el tipo de pinzas de corriente utilizadas en las mediciones. Se puede seleccionar la pinza C-4, C-5, C-6, C-7 o la pinza flexible F-1/F-2/F-3. Si no se requiere la medición de la corriente, se puede seleccionar la opción Sin. Transformadores de tensión – permiten definir la transmisión de tensión si se utilizan los transformadores. Se debe seleccionar cual de los tres posibles parámetros del transformador será calculado de los otros dos: • la elección del parámetro "Primario" hace que la tensión primaria se ponga en gris, esta tensión es calculada por el programa basándose en los otros dos parámetros que el usuario puede cambiar: la tensión del circuito secundario - campo Secundario y Transmisión. La tensión primaria se calcula como el producto de la tensión secundaria y la transmisión. • la elección del parámetro "Secundario" hace que la tensión secundaria se pone en gris, esta tensión es calculada por el programa basándose en la tensión primaria y la transmisión. La tensión secundaria es igual al cociente de la tensión primaria y la transmisión. • la elección del parámetro "Transmisión" hace que se ponga en gris el campo de la transmisión. Esta división se determina mediante la definición de la tensión primaria y secundaria. La transmisión se calcula como la relación de tensión primaria y secundaria. Después de activar la opción de los transformadores de tensión se pone en color gris el campo Tensión Un; la tensión nominal nueva es el valor de la tensión primaria del transformador. Transformadores de corriente – permiten definir la transmisión de corriente. El rango de medición de las pinzas seleccionadas se puede ampliar mediante los transformadores de corriente externos. Se aplica el mismo método para determinar la transmisión como para los transformadores de tensión. Se elige uno de los tres parámetros que se calculará de forma automática basándose en los otros dos. Se muestra el rango resultante (corriente primaria máxima que no excede el rango nominal de las pinzas utilizadas) debajo de la lista de la selección de pinzas. Mediciones adicionales– los campos adicionales permiten determinar si la corriente debe ser medida en el conductor neutro (con el cuarto par de pinzas, si el tipo de red es adecuado) y la tensión N-PE (para redes con el cable separado N y PE). Se debe recordar que el analizador no medirá estos parámetros, si no se los marca en este lugar. Período de promediación de mediciones – este campo permite determinar el período básico para promediar las mediciones. Los tiempos disponibles son los siguientes: semiperíodo (modo especial, se registran sólo los valores instantáneos de tensión y corriente), 200ms, 1s, 3s, 5s, 10s, 15s, 30s, 1min, 3min, 5min, 10min, 15min, 30min, 60min, 120min, Activación del registro – permite seleccionar el modo de inicio del registro: • medición instantánea pulsando el botón START/STOP o inicio del registro mediante la aplicación, • según horario – después del inicio de registro (con el botón o mediante la aplicación de PC), el medidor compara el tiempo actual con los intervalos definidos en el horario y de acuerdo con ellos inicia y detiene el registro, • medición después de superar el límite permitido de cualquier evento activo, después del inicio de registro el medidor analiza la red y espera el exceso de cualquier parámetro que active el registro y entonces se comienzan a guardar los datos en la tarjeta de memoria. 49

Manual de instrucciones PQM-702 Nota Si el usuario ha activado en la pestaña EN 50160 la opción del registro conforme con la norma, entonces el intervalo de promediación se pone a 10 minutos y se bloquea la lista de su selección. Para cambiar este ajuste se debe desactivar la opción de registro conforme con la norma en la pestaña mencionada. Otros elementos de la pantalla de los ajustes princiapales (Fig. 38): •

• •

Registro según horario – se pueden determinar 4 intervalos de tiempo. Después de marcar el período haciendo clic en la flecha verde se debe introducir la fecha y la hora de inicio, opcionalmente se puede poner el final del registro. Si el usuario establece el comienzo de registro y no el final, el registrador funcionará hasta que se detenga manualmente el registro o se llene la memoria. Los períodos de tiempo no deben coincidir, el programa no permite configurar los períodos que coinciden en el tiempo. Los tiempos siguientes deben ser ordenados cronológicamente. Nombre del punto de medición – el usuario puede dar al punto de medición su propio nombre hasta 32 caracteres, Histéresis de detección de eventos – define el valor de histéresis utilizada para determinar los umbrales de detección de eventos. Se lo puede establecer en el rango 0,0...10,0% con paso de 0,5%. El valor típico de histéresis es el 2%. Se puede leer más información sobre este tema en la sección sobre la detección de eventos, secciones 9.11 y 9.12.

5.2.1.2 Pestaña La muestra la pantalla cuando se selecciona la pestaña Adicionales en la tarjeta de los ajustes principales del punto de medición. Aquí fueron colocadas dos barras de desplazamiento que definen el tiempo de registro de formas de onda de tiempo y el valor RMS 1/2 que acompañan los eventos de tensión y corriente. Para formas de onda se puede seleccionar: • tiempo de registro desde 100 ms hasta 1s, con paso de 20 ms, • tiempo de predisparo (en inglés pretrigger) desde 20 ms hasta 0,96 s, con paso de 20 ms. Para el valor RMS1/2 se puede seleccionar: • tiempo de registro desde 1 s hasta 5 s, con paso de 0,1 ms, • tiempo de predisparo desde 0,1 s hasta 4,9 s, con paso de 0,1 s

50

5 Configuración del analizador

Fig. 39. Ajustes adicionales del punto de medición. Las formas de onda y los valores RMS1/2 se registran tanto al principio como al final del evento. El tiempo antes del disparo determina que parte de toda la forma de onda registrada sea el fragmento que proceda el momento de disparo (del inicio o final). Este tiempo no puede ser mayor que el tiempo de registro. Los ajustes de esta pestaña están muy relacionados con las siguientes opciones de configuración: • Registrar las formas de onda y los valores RMS de semiperíodoen la pestañaBásicos de la tarjeta Tensiones; esta opción permite el registro de formas de onda y valores RMS 1/2 al principio y al final del evento como sobretensión, hueco e interrupción, así como cuando se supera la tensión N-PE y la componente continua, • Registrar las formas de onda y los valores RMS de semiperíodoen la pestañaBásicos de la tarjeta Tensiones; esta opción permite el registro de formas de onda y valores RMS 1/2 al principio y al final del evento cuando se supera el valor máximo y mínimo de la corriente. Para facilitar, los tiempos de registro y predisparo se indican en esta pestaña en segundos o milisegundos, pero en realidad el analizador registra las formas de onda con una precisión de hasta un único período de la red. Por ejemplo, si se establece el tiempo de registro de la forma de onda a 560 ms y el tiempo de predisparo a 380ms, entonces se registran 28 períodos totales de la red y el predisparo es igual a 19 períodos (se refiere a la red de 50 Hz). Esto es importante si la frecuencia de la red se desvía significativamente de los valores nominales de 50 Hz. En el caso de 60 Hz es similar, con la condición de que el número de períodos se redondea hacia abajo después de la división del tiempo establecido entre el tiempo nominal de 16,67 ms. 51

Manual de instrucciones PQM-702

5.2.2 Configuración del analizador para medición según la norma EN 50160 Después de elegir del árbol la posición "EN 50160" el usuario puede seleccionar rápidamente de la lista la configuración de la norma europea EN 50160. Esta norma define los parámetros y criterios de calidad que deben cumplirse en las redes de distribución de la tensión baja y media. La configuración que se muestra en la lista se define en la configuración del programa en la ubicación: Opciones Configuración del programaConfiguración del analizadorAjustes predeterminados de la norma. Después de elegir de la lista la configuración específica del analizador, en el árbol del punto de medición se marcan los parámetros necesarios para llevar a cabo las mediciones de acuerdo con la norma EN 50160 y después de generar el informe de medición se bloquean los parámetros para que el usuario no los pueda desactivar. Por ejemplo, si el tiempo de promediación fue previamente establecido a 3 s, entonces al marcar "Registro de conformidad con la norma" y seleccionar la configuración concreta de la norma el tiempo de promediación en la pantalla de los ajustes principales del punto de medición se cambia a 10 minutos y se pone en color gris, impidiendo el cambio a otro tiempo. Asimismo, se marca la medición del valor medio de tensión, THD de tensión, armónicos de tensión, etc. A diferencia de la versión anterior del programa, el usuario puede registrar cualquier otro parámetro, aparte de los requeridos para la medición según la norma EN 50160, así como el registro de eventos. Todos estos parámetros adicionales que no aparecen en gris en la configuración se pueden activar y desactivar de forma independiente. Basándose en los datos registrados de esta manera se puede generar un informe sobre el cumplimiento de la norma EN 50160 y el informe de medición basado en los parámetros incluidos de forma independiente por el usuario.

Fig. 40. Pestaña EN 50160 de la configuración del punto de medición. El tiempo básico de medición de la red según EN 50160 es de una semana. Se comprueba el valor eficiente de tensión, frecuencia, factor de distorsión armónica, niveles de los armónicos particulares en la tensión, asimetría (en redes trifásicas), indicador de parpadeo de luz (en inglés llamado flicker). Debido a que el examen de la red durante una semana significa la acumulación 52

5 Configuración del analizador de muchos datos, se optó por utilizar los algoritmos que los promedian. Todos los parámetros que deben ser evaluados, aparte de la frecuencia y el indicador de parpadeo de luz durante un período prolongado, se promedian en período de 10 minutos. Por lo tanto, durante una semana, para cada uno de estos parámetros, el usuario recibe 1008 valores. A continuación, estos valores se evalúan mediante la comparación con los criterios establecidos en la norma. Si todos los parámetros están dentro de los límites especificados, se puede concluir que la red de distribución cumple con los requisitos de calidad de la norma EN 50160. Tabla 5 muestra los criterios actuales de las mediciones según la norma EN 50160 en las redes con la tensión hasta 35 kV. Estos ajustes se activan después de seleccionar la configuración predeterminada "EN 50160" y "Reglamento: tensión baja" y "Reglamento: tensión media”. Tabla 6 contiene los criterios establecidos en el Reglamento del Ministro de Economía del 4 de mayo de 2007 sobre las condiciones específicas de funcionamiento del sistema electroenergético para los grupos de conexión I y II. Estos criterios se aplican a los ajustes predeterminados del "Reglamento: tensión alta". Tabla 5. Criterios de calidad de la energía según la norma EN 50160 para la red con tensión hasta 35 kV. Parámetro Cambios lentos de tensión (valor eficaz de tensión) Frecuencia Cambios rápidos de tensión (flicker - parpadeo de luz) Desequilibrio de tensión Factor de distorsiones armónicas (THD-F) Armónicos de tensión

Tiempo básico de medición 10 minutos

10 segundos 2 horas 10 minutos 10 minutos 10 minutos

Criterio para el 95% de las mediciones, la desviación del valor nominal de tensión debe ser de ±10% Unom para el 100% de las mediciones: –15%...+10% Unom (el criterio 100% sólo se aplica a la red nn) para el 99,5% de las mediciones la desviación debe ser de ±1% fnom (para 50Hz corresponde a 49,5…50,5Hz) para el 100% de las mediciones: –6%...+4% fnom (47…52Hz) para el 95% de las mediciones el indicador de parpadeo de luz a largo plazo Plt ≤ 1 para el 95% de las mediciones el factor del desequilibrio para la secuencia negativa debe ser ≤ 2% para el 95% de las mediciones THD-F debe ser ≤ 8% Para el 95% de las mediciones, el nivel de cada armónico de tensión que hace referencia a la componente fundamental debe ser inferior a: Armónicos del orden Armónicos del orden impar par Nivel Nivel Orden Orden relativo relativo 3 5,0% 2 2,0% 5 6,0% 4 1,0% 7 5,0% 6 … 24 0,5% 9 1,5% 11 3,5% 13 3,0% 15 0,5% 17 2,0% 19 1,5% 21 0,5% 23 1,5% 25 1,5%

53

Manual de instrucciones PQM-702 Tabla 6. Los criterios de calidad para la red con la tensión nominal superior o igual a 110 kV (según el Reglamento del Ministro de Economía del 4 de mayo de 2007 sobre las condiciones especificas del funcionamiento del sistema electroenergético). Parámetro Cambios lentos de tensión (valor eficaz de tensión)

Frecuencia

Tiempo básico de medición 10 minutos

10 segundos

Cambios rápidos de tensión (flicker - parpadeo de luz) Desequilibrio de tensión Factor de distorsiones armónicas (THD-F) Armónicos de tensión

2 horas 10 minutos 10 minutos 10 minutos

Criterio Redes con la tensión nominal de 110 kV: para el 95% de las mediciones, la desviación del valor nominal de tensión debe ser de ±10% Unom Redes con la tensión nominal de 220 kV: para el 95% de las mediciones, la desviación del valor nominal de tensión debe ser de -10%...+5% Unom para el 99,5% de las mediciones la desviación debe ser de ±1% fnom (para 50Hz corresponde a 49,5…50,5Hz) para el 100% de las mediciones: –6%...+4% fnom (47…52Hz) para el 95% de las mediciones el indicador de parpadeo de luz durante largos períodos Plt ≤ 0,8 para el 95% de las mediciones el coeficiente de la asimetría del componente inverso debe ser ≤ 1% para el 95% de las mediciones THD-F debe ser ≤ 3% Para el 95% de las mediciones, el nivel de cada armónico de tensión que hace referencia a la componente fundamental debe ser inferior a: Armónicos del orden impar Orden

Nivel relativo

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 >25

2,0% 2,0% 2,0% 1,0% 1,5% 1,5% 0,5% 1,0% 1,0% 0,5% 0,7% 0,7% 0,2+0,5⋅25/h %

Armónicos del orden par Nivel Orden relativo 2 1,5% 4 1,0% >4 0,5%

Ejemplo Tensión nominal 230 V, frecuencia 50 Hz, tiempo de medición 1 semana. De 1008 valores de la tensión media eficaz, el 95%, es decir 958 valores, deben estar en el rango de 207...253 V. Sin embargo, todas las mediciones de la tensión eficaz deben estar dentro del rango de 195,5...253 V. En una semana hay 60.480 mediciones de frecuencia de 10 segundos. El 99,5% de ellas, es decir 60.178, debe estar en el rango de 49,5...50,5 Hz. Todas las mediciones de frecuencia deben estar dentro del rango de 47...52 Hz.

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5 Configuración del analizador El procedimiento de configuración del analizador para la medición que cumple con la norma es el siguiente. En la pantalla principal de configuración del punto de medición se debe poner el tipo correcto de red, la tensión nominal, la frecuencia, el tipo de pinzas o seleccionar los transformadores apropiados. A continuación, se pasa a la tarjeta EN 50160 y se pone la opción Registrar según la norma". Esto desbloquea la lista de selección del tipo de versión de la norma. A continuación, de la lista se selecciona la posición adecuada. Después de la configuración se puede activar el registro mediante la aplicación o pulsando el botón START/STOP. El usuario puede editar los ajustes predeterminados de la norma definidos en las preferencias del programa. Esto puede ser útil en situación cuando se cambian los criterios establecidos en la norma EN 50160. De este modo, el usuario puede ajustar la configuración por si mismo sin tener que actualizar el software Sonel Análisis. Aunque la norma EN 50160 no tiene previstas las mediciones de la corriente ni los exámenes de los parámetros de red relacionados con ellas, debido a la frecuente necesidad de estudiar los valores medios de potencia de 15 minutos y tg ϕ (así resulta del Reglamento del Ministro de Economía mencionado anteriormente), el analizador permite la medición simultánea de la red para comprobar el cumplimiento con la norma EN 50160 y los valores medios de 15 minutos de potencia activa, reactiva, aparente y tg ϕ. Para habilitar el registro de estos parámetros se debe seleccionar de la lista la posición con la bandera polaca. Los perfiles dedicados a la realidad polaca: "Reglamento: tensión baja", "Reglamento: tensión media" y "Reglamento: tensión alta" tienen activados los parámetros predeterminados del registro medio de 15 minutos de: tangente ϕ y potencia activa, reactiva y aparente. Es necesario que el usuario en la configuración del punto de medición active por si mismo la medición de corrientes (que elija el tipo de pinza adecuado y posiblemente ajuste los transformadores).

5.2.3 Configuración del analizador según los ajustes del usuario Si el usuario no ha elegido el registro para el cumplimiento con la norma EN 50160, puede controlar libremente el modo de registro de todos los parámetros posibles. Todos los ajustes están incluidos en la tarjeta principal del punto de medición (en la pestaña Básicos y Adicionales) y en las otras cuatro tarjetas (y sus pestañas): Tensión, Corriente, Potencia y energía, Armónicos e Interarmónicos. Se pasa al modo de usuario después de desactivar esta opción en la tarjeta EN 50160: Registrar según la norma. En la mayoría de los casos, los ajustes del parámetro seleccionado se pueden dividir en la sección sobre el registro cíclico del valor de parámetro de acuerdo con el tiempo de promediación elegido y la sección de detección de eventos. Se puede optar por guardar el valor medio, mínimo, máximo e instantáneo del parámetro. Para las tensiones y corrientes se puede determinar el tiempo de promediación adicional que se utiliza para la detección del valor mínimo y máximo. Para explicar estas cuestiones se puede usar un ejemplo.

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Manual de instrucciones PQM-702 Ejemplo El tiempo de promediación global se establece a 1 minuto, el período que determina el valor mínimo y máximo se establece a 5 segundos. Se marca el registro de los cuatro valores, es decir, medio, mínimo, máximo e instantáneo. Pregunta: ¿Cómo se determinan los valores y qué se guarda en la tarjeta de memoria? 1. El valor medio se calcula como la media RMS de las mediciones de 10/12 períodos (unos 200 ms). En un minuto hay unas 300 mediciones de este tipo. El valor medio de la tensión se calcula como la raíz cuadrada de la media aritmética de los valores de entrada al cuadrado:

𝑈ś𝑟 =

∑𝑘 𝑈 2 � 𝑖=1 𝑖 𝑘

donde: Umedio – valor eficaz medio de la tensión durante 1 minuto, k – número de valores recogidos durante 10/12 períodos, Ui – valor eficaz de tensión de 10/12 períodos. 2. Promedio mín./máx. igual a 5 segundos significa que primero se promedian 25 valores sucesivos Ui (con el mismo método que antes). De todos los valores medios de 5 segundos recogidos durante 1 minuto se eligen los valores mínimos y máximos. Ambos valores se guardan. 3. El valor instantáneo es el último valor de 10/12 períodos de tensión medido durante el período de promediación de 1 minuto. Este valor también se guarda en la tarjeta. Para la mayoría de los parámetros se puede activar la detección de eventos. Como evento se entiende la situación cuando el parámetro medido supera el umbral o los umbrales definidos por el usuario. Dependiendo del parámetro, puede haber sólo un umbral (p.ej. para el factor del desequilibrio de secuencia negativa cuando se supera el valor máximo), dos (p.ej. para la frecuencia cuando se excede el límite superior e inferior), tres en caso de tensión (cuando de supera el umbral de sobretensión, hueco e interrupción). La información sobre el evento es guardada por el analizador en la tarjeta de memoria en el momento de finalizar. Se guarda la siguiente información: • tiempo de inicio de evento, • tiempo de finalización de evento, • valor de umbral, • valor límite del parámetro durante el evento, • valor medio del parámetro durante el evento. Si el registro se suspende durante el evento, entonces se guarda la información sobre ello que incluye: • tiempo de inicio de evento, • valor de umbral, • El valor límite del parámetro registrado hasta el momento de detención de registro. Para dos parámetros, el valor eficaz de tensión y corriente, se puede activar el registro de las formas de onda y los valores eficaces de semiperíodo (RMS1/2), al comienzo y al final de evento. El tiempo de registro de formas de onda y RMS1/2 se ajusta en la pestaña Adicionales de la tarjeta de los ajustes principales del punto de medición (ver el punto 5.2.1.2.) 56

5 Configuración del analizador

5.2.4 Tensión La tarjeta Tensión se divide en dos pestañas: Básica y Adicional. 5.2.4.1 Pestaña La Fig. 41 muestra los ajustes básicos para el registro de tensiones. Dependiendo del tipo de red, los ajustes se aplican a las tensiones de fases (sistema: monofásico, bifásico, trifásico de cuatro hilos) o de tensiones entre fases (trifásico de tres hilos). Generalmente aquí se puede marcar el registro del valor medio (Media), mínima (Mínimum), máxima (Máximum) e instantánea (Instantánea) de la tensión eficiente. Opción Todos elige o borra los cuatro valores. La medición del valor mínimo y máximo se realiza con el tiempo promedio indicado adicionalmente por el usuario (opción Período de cálculo mín./máx.). Tiempos promedios disponibles: ½ período, período, 200 ms, 1 s, 3 o 5 s. Nota Los tiempos promedios de 200 ms, 1, 3 y 5 segundos son en realidad expresados en múltiplos del período básico de la red: • 200 ms – 10/12 períodos (50/60 Hz) • 1 segundo - 50/60 períodos • 3 segundos - 150/180 períodos • 5 segundos - 250/300 períodos Para los sistemas con las tensiones de fases (bifásicas y trifásicas con conductor neutro N) aparece una opción adicional que permite activar el registro del valor eficiente de las tensiones entre fases. En este caso, sólo se registra el valor medio. La opción Registrar las formas de onda después de cada período de cálculo de media hace que se registren tres formas de onda de tensión después de cada período de cálculo de la media (p.ej. cada 10 minutos). En el lado derecho hay un bloque que se refiere a los eventos. Al poner la opción Registrar eventos se activan los campos para escribir los valores de umbral de tensión. Los valores se pueden poner como porcentaje o unidades concretas. Los rangos de ajustes son los siguientes: • Sobrecargas: 0,00…+20,00% con resolución de 0,01% o en voltios en el mismo rango, • Huecos: 0,00…-99,90% con resolución de 0,01% o en voltios, • Interrupciones: 0,00...-100,00% con resolución de 0,01% o en voltios hasta 0,00 V (nivel de hueco no puede ser inferior al nivel de interrupción). Para la red con neutro es posible establecer también el máximo umbral de tensión N-PE opción Superación del umbral de tensión N-PE. Si se supera este umbral expresado en voltios, entonces disparará el evento. Introducción del valor en el campo Superación del umbral de tensión DC hace que dispare el evento cuando detecta en la tensión la componente continua mayor que el umbral expresado en voltios. El cambio entre los valores en porcentaje de los umbrales y los valores absolutos de tensión hace que se conviertan automáticamente en la unidad deseada.

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Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 41. Ajustes básicos para la medición de tensión.

Nota Si el usuario después de establecer los valores de umbrales de eventos cambia la tensión nominal de la red, los umbrales expresados en porcentaje se mantienen en los mismos niveles. Al marcar la opción Registrar los oscilogramas y valores RMS de medio período el analizador guardará el número determinado de tensiones y corrientes RMS1/2 al principio y al final del evento. Tiempo de registro se ajusta en la pestaña Adicionales de la tarjeta de los ajustes principales del punto de medición (ver el punto 5.2.1.2. 5.2.4.2 Pestaña En esta pestaña (ver la Fig. 42) se especifican los parámetros de registro para la frecuencia de la red, factor de pico de tensión, indicadores de parapadeo de luz y desequilibrio de tensiones. Como en los otros parámetros, se puede optar por guardar los valores medios, mínimos, máximos e instantáneos (no se aplica a los indicadores de parpadeo de luz). En el caso de la asimetría, los parámetros registrados incluyen: tres componentes simétricas en voltios (secuencia cero, positiva y negativa), y dos componentes de asimetría en porcentaje: factor de asimetría de secuencia cero y negativa. Además, se puede habilitar el registro de eventos. Los rangos de ajustes son los siguientes: 58

5 Configuración del analizador • • • •

frecuencia: 40...70 Hz con resolución de 0,01 Hz o 0,01%, el valor mínimo no puede ser superior y el valor máximo no puede ser inferior a la frecuencia nominal de la red, factor de pico: 1,00…10,00, resolución 0,01, factor de asimetría del componente inverso: 0,00…20,00% cada 0,01%, indicador de parpadeo de luz (de corto y largo período): 0,00...20,00 con paso de 0,01.

Rys. 42. Ajustes adicionales para la medición de tensión.

5.2.5 Corriente La pantalla de ajustes de registro de corriente se muestra en la Fig. 43. Nota Esta pestaña no está disponible si en la configuración principal del punto de medición se desactiva la medición de corriente mediante la selección de la lista Tipo de pinzas posición Sin. Aquí se agrupan los siguientes elementos: • opciones de registro del valor eficiente de corriente, • lista de selección del período promedio para la determinación de los tiempos mínimos y máximos (igual que en caso de las tensiones, estos tiempos se pueden seleccionar del rango: ½ período, período, 1 s, 3 s, 5 s), • opción de registro del factor del pico de corriente, 59

Manual de instrucciones PQM-702 •

•

• •

opción de registro de factores de asimetría y componentes simétricos de corriente (como en caso de la asimetría de tensión). Para cada parámetro se puede activar el registro de eventos de los parámetros relevantes: para el valor eficaz de corriente se pueden establecer dos umbrales para exceder el valor máximo (arriba) y mínimo (abajo). El rango de ajustes es de 0,00 A para el rango nominal de la medición de corriente(pinzas y posiblemente transformadores de corriente). El valor mínimo no puede ser mayor que el valor máximo. En las redes con el conductor neutro se pueden establecer diferentes umbrales para los canales de fase y el canal neutro (si está activada la medición de la corriente en el conductor N). factor de pico de corriente: dos umbrales para exceder hacia arriba y abajo, el rango de regulación 1,00…10,00 cada 0,01, factor de asimetría del componente inverso: un umbral para superar el valor máximo, el rango 0,00...20,00% cada 0,01%.

Fig. 43. Ajustes para las mediciones de corriente.

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5 Configuración del analizador

5.2.6 Potencia y energía Parte de la configuración responsable de los ajustes de potencia y energía se divide en tres pestañas: Potencias, Adicionales y Energías. Nota Estas pestañas no están disponibles si en la configuración principal del punto de medición se desactiva la medición de corriente mediante la selección de la lista Tipo de pinzas posición Sin.

5.2.6.1 Pestaña En la Fig. 44 se muestra la pestaña Potencias. Igual que en caso de la tensión y la corriente, también aquí se puede elegir el registro de los valores medios, mínimos, máximos e instantáneos. El usuario puede activar el registro de: • potencia activa, • potencia reactiva, • potencia aparente, • potencia de distorsión/potencia aparente de distorsión.

Fig. 44. Potencia y energía: pestaña Potencias. Para cada una de estas potencias se puede activar el registro de eventos. Para cada potencia se pueden establecer dos umbrales: mínimo y máximo cuya superación es registrada por el analizador. 61

Manual de instrucciones PQM-702 El rango de ajuste es de 0,00 W…999,9 MW (para la potencia activa), 0,00 var…999,9 Mvar (para la potencia reactiva), 0,00 VA…999,9 MVA (para la potencia aparente), 0,00 var/VA…999,9 Mvar/MVA (para la potencia de distorsión/potencia aparente de distorsión). En la parte inferior de la pantalla se muestra el método de cálculo de la potencia reactiva. El usuario puede elegir entre dos métodos: • según las recomendaciones del estándar IEEE 1459-2000, • según la teoría de la potencia de Budeanu (método no recomendado). Esta opción se ha añadido debido a las dudas acerca de la medición de la potencia con el método tradicional de Budeanu. El estándar IEEE 1459-2000 sugiere otros métodos de calcular esta potencia que dan los resultados correctos también en sistemas no simétricos con distorsión de ciclos de corriente y voltaje. Más información sobre este tema en la sección 9.7. Después de seleccionar la opción de Budeanu, tanto la potencia reactiva Q como la potencia de distorsión son calculadas por el analizador basándose en la teoría de Budeanu. Cuando se selecciona la opción IEEE-1459, como la potencia reactiva se toma la potencia reactiva de la componente fundamental Q1, en lugar de la distorsión se calcula la potencia aparente de distorsión SN, cuya unidad es VA. 5.2.6.2 Pestaña En la pestaña Adicionales (Fig. 45) están los parámetros relacionados con la medición de la potencia:

Fig. 45. Potencia y energía: pestaña Adicionales. • • 62

Factor de potencia PF: rango de ajuste de umbral de evento 0,00...1,00 cada 0,01, Factor de desplazamiento de fase cosφ: rango de ajuste de umbral de evento 0,00...1,00 cada 0,01,

5 Configuración del analizador •

tgφ, es decir, el factor de la potencia reactiva a la potencia activa: rango de ajuste de umbral de evento 0,00…10,0 cada 0,01.

5.2.6.3 Pestaña Vista de la pestaña Energías presenta la . Además de la posibilidad de activar el registro del valor de energía cada período de promediación, también se puede definir la detección de eventos después de superar el umbral indicado por la energía dada. Los rangos de ajustes son los siguientes: • Energía activa EP: 0,00 Wh…9,90 TWh con resolución de 0,01 Wh, • Energía reactiva EQ: 0,00 varh…9,90 Tvarh con resolución de 0,01 varh, • Energía aparente ES: 0,00 VAh…9,90 TVAh con resolución de 0,01 VAh. Para la energía activa y reactiva, el analizador mide por separado dos valores: la energía devuelta y consumida. Este umbral se refiere a los dos valores (es decir, el analizador comprueba el umbral para la energía devuelta y consumida).

Fig. 46. Potencia y energía: pestaña Energías.

5.2.7 Armónicos En la tarjeta Armónicos el usuario puede configurar el modo del registro y de detección de eventos de los armónicos de tensión y corriente, así como otros parámetros directamente relacionados con ellos. Se divide en tres pestañas: Tensiones, Corrientes y Adicionales. 63

Manual de instrucciones PQM-702 5.2.7.1 Pestaña La pantalla de esta pestaña se muestra en la Fig. 47. Aquí se puede elegir el registro de los valores mínimos, medios, máximos e instantáneos del factor THD (distorsión armónica total) en la tensión y en las amplitudes de los armónicos de tensión. También se puede activar el registro de eventos para THD y amplitudes de armónicos: • para THD en la tensión el evento se registra cuando THD supera el valor del umbral establecido por el usuario. El rango de ajuste del umbral de evento es 0,00…100,00% cada 0,01%. • Los umbrales de detección de eventos de armónicos de tensión se pueden configurar de forma independiente para cada uno de los 49 armónicos (del orden 2º al 50º). Se puede elegir la unidad: en voltios o porcentaje. Rango de ajuste de umbrales de eventos: en voltios 0,00…Unom con paso 0,01 V, en porcentaje 0,00…100,00% con paso de 0,01%. El ajuste de umbral a cero inhabilita la detección de evento de este armónico. El ajuste de los límites para los armónicos particulares se puede hacer de dos maneras: completando la tabla debajo del gráfico o directamente en el gráfico. Completando la tabla, después de la aprobación de los valores, en el gráfico aparece su visualización. Para cambiar el límite en el gráfico se debe hacer doble clic en el armónico seleccionado y luego mantener pulsado el botón izquierdo del ratón para ajustar el nivel deseado. Al hacer clic en el armónico de la tabla se pueden utilizar los siguientes botones: • ESPACIO - entrar en la edición del armónico seleccionado (también se puede comenzar a escribir el umbral inmediatamente), • ENTER - confirmar el valor, • TAB - confirmar el valor y pasar al siguiente armónico, • Flechas ARRIBA y ABAJO - cambiar el valor del límite, • Flechas IZQUIERDA y DERECHA - pasar al armónico anterior o siguiente, • HOME y END - salto entre el primer y último armónico. Nota El nivel de THD y armónicos en porcentaje se refiere a la componente fundamental. El usuario también puede especificar de cuántos armónicos se calculará el factor THD: de 40 o 50 armónicos. Este ajuste se transfiere automáticamente a la otra pestaña Corrientes (y al revés).

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5 Configuración del analizador

Fig. 47. Ajustes de armónicos de tensión. 5.2.7.2 Pestaña La pantalla de esta pestaña se muestra en la Fig. 48. Las opciones disponibles son idénticas a las de la pestaña Tensiones: registro de THD (con opción de detección de evento) y los armónicos en la corriente (junto con el establecimiento de los umbrales de eventos para los armónicos particulares). El rango de umbrales de detección de eventos se establece de la siguiente manera: • para THD: 0,00…200,00% cada 0,01%, • para armónicos: en amperios 0,00…Inom con paso de 0,01 A, en porcentaje 0,00...200,00% con paso de 0,01%. El ajuste de umbral a cero inhabilita la detección de evento de este armónico.

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Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 48. Ajustes de armónicos de corriente. 5.2.7.3 Pestaña • • • •

66

Pestaña Adicionales (Fig. 49) incluye los siguientes parámetros: factor de pérdidas en el transformador K: se puede activar el registro (de valores mínimos, máximos, promedios e instantáneos) y desactivar la detección de evento cuando se supera el umbral determinado. El umbral se puede ajustar en el rango 0,00...50,00 con paso de 0,01. Ángulos entre los armónicos de tensión y corriente: se puede activar el registro y se registran los ángulos de armónicos de 1...50, Potencias activas de armónicos: registro de potencia de armónicos de orden 1...50 (valores mínimos, máximos, promedios e instantáneos), Potencias reactivas de armónicos: registro de potencia de armónicos de orden 1...50 (valores mínimos, máximos, promedios e instantáneos),

5 Configuración del analizador

Fig. 49. Otros ajustes de armónicos.

5.2.8 Interarmónicos En la tarjeta Interarmónicos el usuario puede configurar el modo de registro y detección de eventos de interarmónicos de tensión y corriente y los factores de distorsión de interarmónicos. Se divide en dos pestañas: Tensiones y Corrientes. 5.2.8.1 Pestaña La pantalla de esta pestaña se muestra en la Fig. 47. Aquí se puede elegir el registro de los valores mínimos, medios, máximos e instantáneos del factor TID (distorsión interarmónica total) en la tensión y en las amplitudes de los interarmónicos de tensión. Igual que en caso de los armónicos, también puede habilitar el registro de eventos para TID y amplitudes de interarmónicos: • para TID en la tensión, el evento se registra cuando TID supera el valor del umbral establecido por el usuario. El rango de ajuste del umbral de evento es 0,00…100,00% cada 0,01%. • Los umbrales de detección de eventos de interarmónicos de tensión se pueden configurar de forma independiente para cada uno de los 51 interarmónicos (del orden 0 al 50). Se puede elegir la unidad: en voltios o porcentaje. Rango de ajuste de umbrales de eventos: en voltios 0,00…Unom con paso 0,01 V, en porcentaje 0,00…100,00% con paso de 0,01%. El ajuste de umbral a cero inhabilita la detección de evento de este interarmónico. El establecimiento de límites para cada interarmónico se lleva a cabo de la misma forma que para los armónicos. 67

Manual de instrucciones PQM-702 Nota El nivel de TID e interarmónicos en porcentaje se refiere a la componente fundamental.

Fig. 50. Ajustes de interarmónicos de tensión. 5.2.8.2 Pestaña La pantalla de esta pestaña se muestra en la Fig. 51. Las opciones disponibles son idénticas a las de la pestaña Tensiones: registro de TID (con opción de detección de evento) y los interarmónicos en la corriente (junto con el establecimiento de los umbrales de eventos para los interarmónicos particulares). El rango de umbrales de detección de eventos se establece de la siguiente manera: • dla TID: 0,00…100,00% cada 0,01%, • para armónicos: en amperios 0,00…Inom cada 0,01 A, en porcentaje 0,00...100,00% cada 0,01%. El ajuste de umbral a cero inhabilita la detección de evento de este interarmónico.

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5 Configuración del analizador

Fig. 51. Ajustes de interarmónicos de corriente.

5.2.9 Perfiles de configuraciones predeterminadas Generalmente después de la instalación de aplicación se carga la configuración predeterminada del analizador donde se guardaron los perfiles de puntos de medición: • Tensiones, • Tensiones y corrientes, • Potencias, • Potencias y armónicos. Los nombres de estos perfiles se incluyen en los nombres del punto de medición (PP1 Tensiones, PP2 - Tensiones y corrientes, PP3 - Potencias, PP4 - Potencias y armónicos). Los parámetros registrados en estos perfiles se muestran en la Tabla 7.

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Manual de instrucciones PQM-702 Tabla 7. La lista de parámetros registrados para los perfiles predeterminados de los puntos medición. Tensiones Tensiones U Factores de cresta de U Frecuencia Componentes simétricas y factores de desequilibrio de U

Tensiones y corrientes, Tensiones U Factores de cresta de U Frecuencia Componentes simétricas y factores de desequilibrio de U Corrientes I Factores de cresta de I Componentes simétricas y factores de desequilibrio de I

Potencias

Potencias y armónicos

Tensiones U Factores de cresta de U Frecuencia Componentes simétricas y factores de desequilibrio de U Corrientes I Factores de cresta de I Componentes simétricas y factores de desequilibrio de I Potencias activas P Potencias reactivas Q Potencias aparentes S Potencias de distorsión D Cos φ Factores de potencia Tg φ

Tensiones U Factores de cresta de U Frecuencia Componentes simétricas y factores de desequilibrio de U Corrientes I Factores de cresta de I Componentes simétricas y factores de desequilibrio de I Potencias activas P Potencias reactivas Q Potencias aparentes S Potencias de distorsión D Cos φ Factores de potencia Tg φ Factores K THD U THD I Armónicos U Armónicos I Flicker Pst y Plt

Durante el registro para los perfiles predeterminados no se guardan las formas de onda después del período de promediación. Sólo se registran los valores medios de los parámetros y la detección de eventos está desactivada. El tipo de red se establece trifásico tipo estrella con neutro, el tiempo de promediación es de 10 segundos. Para los perfiles que requieren la medición de las corrientes se seleccionan las pinzas flexibles.

5.3

Ajustes actuales

Al elegir del menú principal AnalizadorAjustes actuales (o pulsando el botón de acceso rápido), aparece la ventana como en la Fig. 52. Están disponibles las siguientes tarjetas: • Tiempo y seguridad, • Fase de pinzas, • Conexión inalámbrica, • Conexión en serie (disponible sólo para el PQM-701Zr), • Ajustes adicionales.

5.3.1 Tarjeta Aquí el usuario puede ajustar el tiempo y los parámetros relacionados con la seguridad del analizador. La fecha y la hora actuales del analizador se visualizan en la casilla Hora del analizador. Para establecer otra fecha y hora en el analizador, en la ventana desplegable Hora del usuario se deben ajustar los valores deseados y se pulsa el botón a la derecha Ajustar. Al analizador también se puede enviar la hora del sistema de ordenador, sólo se debe pulsar el botón Ajustar situado al lado de la pestaña Hora del sistema. El campo Zona horaria permite especificar la diferencia de tiempo entre la hora local y la hora universal UTC. En Polonia se debe seleccionar UTC+01:00. En los meses de verano se 70

5 Configuración del analizador adelanta una hora en muchos países (incluyendo Polonia). Para hacer coincidir el reloj del analizador con la hora local, cuando se pasa al horario de verano se debe seleccionar la opción Horario de verano. El cambio al horario de verano se produce a las 2:00 el último domingo de marzo (el cambio efectivo de hora en los meses de verano en Polonia es de +2 horas respecto a UTC). Se vuelve al horario de verano a las 3:00 el último domingo de octubre. En la parte superior izquierda de la ventana está el icono y el estado de la señal GPS. Si se recibe el tiempo correcto de los satélites GPS, el icono se vuelve verde y aparece debajo la palabra "OK". En caso de falta de señal, el icono es de color gris y aparece la inscripción "NO HAY SEÑAL". Marcar la opción Bloqueo de teclado hace que el analizador inmediatamente después del inicio bloquee el acceso al teclado. En este caso, el usuario tendrá que introducir el código de tres dígitos (usando tres botones del analizador) que desbloquea este acceso. Este código es independiente del PIN y se puede cambiar pulsando el botón Cambiar al lado del campo del Bloqueo de teclado. El bloqueo de teclado evita un intento de detención del registro activo por una persona no autorizada. La opción Modo de espera significa que al iniciar el registro después de 10 segundos se suspende la pantalla. El registro sólo se indica cada 10 segundos con la aparición del número del punto de medición en la pantalla.

Fig. 52. Ajuste de la hora y seguridad durante el registro.

5.3.2 Tarjeta En el caso de conexión incorrecta de las pinzas al circuito medido (la dirección correcta es cuando la flecha en la pinza apunta al receptor), el usuario puede cambiar la dirección mediante el programa, seleccionando del menú la opción Analizador→Ajustes actuales y eligiendo la tarjeta Fase de pinza. Hacer clic en el icono de la pinza del canal seleccionado tiene efecto de cambio de fase de 180°, que es idéntico a la colocación contraria de la pinza en el cable de medición. El cambio de dirección es importante para todos los puntos de medición y tiene efecto inmediato. El efecto de cambio de dirección se puede verificar en la pantalla de gráfico, de oscilogramas mediante el cambio del signo de la potencia activa en el canal dado. La posibilidad de cambio de la fase de pinza está bloqueada en el modo de registro. 71

Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 53. Cambio de fase de pinzas.

5.3.3 Tarjeta En la tarjeta Conexiones inalámbricas (Fig. 54) están los siguientes elementos: • BotónTransmisión OR-1 disponible – activa/desactiva la interfaz de radio para comunicarse con el receptor OR-1. • Botón Transmisión GSM disponible – activa/desactiva el módem GSM incorporado. Se recomienda apagar el módem cuando no se utiliza la comunicación GSM. Nota Se debe tener cuidado al deshabilitar las interfaces, ya que ambas interfaces se pueden apagar mientras se esté conectado por este medio al analizador. En este caso, aparece un mensaje advirtiendo que no se podrá continuar la comunicación y será posible reactivarla mediante la conexión con el analizador mediante otro medio activo.

72

5 Configuración del analizador

Fig. 54. Ventana Conexiones actualesConexión inalámbrica. •

Advertencias SMS - aquí se pueden introducir hasta cuatro números de teléfono a los que se enviarán los mensajes de advertencia. Se recomienda que los números de teléfono empiecen con el signo más y el prefijo de país, para Polonia es +48. Los SMS se enviarán en las siguientes situaciones: • comienzo del registro, • final del registro: • apagado del analizador por causa de descarga de batería, • encendido del analizador cuando vuelve la tensión de alimentación, • detección de desplazamiento del analizador (si se activa la función antirrobo).

El botón Activo junto al número se utiliza para activar y desactivar este número de teléfono. Después de introducir los números y la selección de actividades se deben enviar los datos al analizador haciendo clic en el botón Enviar. Los mensajes SMS contienen la hora de aparición del evento (según la hora del analizador ajustado a la hora local) y el número de serie del analizador. Para que las advertencias SMS funcionen correctamente requieren el módem GSM activo (con la tarjeta SIM).

5.3.4 Tarjeta La tarjeta Ajustes adicionales contiene dos elementos: • lista de selección de Idioma que permite configurar el idioma en la pantalla del analizador. Se puede seleccionar el idioma: • polaco, • inglés, • alemán, • ruso. • botón Calentador activado/desactivado, que puede activar la función del calentador que calienta el interior del analizador en la temperatura ambiente inferior a 0°C. Tras la activación, en la temperatura ambiente inferior a cero, el analizador regula la temperatura en el interior encendiendo el calentador para mantener la temperatura ligeramente por encima de 0°C. Esto es necesario principalmente para garantizar la 73

Manual de instrucciones PQM-702 temperatura positiva de la batería de iones de lito incorporada porque su carga a temperatura bajo cero está prohibida.

Fig. 55. Configuración del idioma de analizador y de calentador. Nota: El calentador debe estar siempre activado. El calentador se puede desactivar sólo cuando el analizador funciona a temperatura sobre cero y cuando es necesario reducir la potencia consumida por el analizador, por ejemplo, en la medición detrás de transformadores de tensión de los que el analizador es alimentado.

5.4

Base de analizadores

Eligiendo del menú superior la OpciónBase de analizadores, el usuario puede añadir o editar los analizadores que tiene (Fig. 56). Sólo los analizadores introducidos por el usuario a la base de datos se mostrarán en la ventana de selección de los analizadores durante la búsqueda por radio. El número de serie introducido a la base debe coincidir con el número de serie del analizador con el que el usuario desea conectarse. Los analizadores con diferentes números de serie son rechazados por el programa y no se muestran en la ventana de selección de medidores (no se refiere a la conexión USB). La columna Auto PIN indica si el programa antes de la transmisión requiere el código PIN. Si esta casilla está desactivada, el usuario tendrá que introducir el PIN. Además, el usuario puede activar el recordatorio de la necesidad de volver a calibrar el dispositivo. El fabricante especifica el tiempo después del cual el usuario debe calibrar el dispositivo para mantener la precisión declarada de mediciones. La precisión se deteriora debido al envejecimiento de los componentes. Para desbloquear esta función se debe marcar la opción Certificado de calibración. Si esta opción está marcada, se desbloquean las listas Período de validez y Recordar antes de. Se utilizan para: • Período de validez (fijado en 6 meses, 12 meses, 18 meses o 24 meses) - determina la frecuencia con la que el usuario debe calibrar el instrumento, • Recordar antes de (fijado en una semana, dos semanas, un mes) - especifica en qué momento antes de la fecha límite el programa debe mostrar el aviso para recordar (durante el inicio). 74

5 Configuración del analizador Las otras columnas en la tabla: • Fecha de calibración indica la fecha en la que fue calibrado el analizador, • Descripción - descripción breve del analizador, • SIM activa - indica que la tarjeta SIM está configurada correctamente en el analizador, • Dirección IP - indica la última dirección IP del analizador,

Fig. 56. Base de analizadores. Hacer clic en el icono Añadir permite agregar el analizador, como se muestra en la Fig. 57. Se debe seleccionar el modelo del analizador, introducir el número de serie y opcionalmente una descripción. El cambio de PIN y de los ajustes de GSM es posible sólo si se ha conectado previamente el analizador. El icono Eliminar permite borrar el analizador seleccionado de la base (después de la confirmación por parte del usuario). El icono Editar permite cambiar los parámetros del analizador y la configuración de GSM. Hacer clic en Cambiar el código PIN permite cambiar el PIN. El nuevo código debe introducirse dos veces y aceptar.

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Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 57. Añadir el analizador a la base.

5.5

Modo de comunicación vía GSM

5.5.1 Información general acerca de la conexión GSM El módem GSM incorporado permite la comunicación inalámbrica con el analizador desde casi cualquier lugar donde haya acceso a Internet. Así como en caso de conexión USB y OR-1, de este modo el usuario tiene el control total del analizador y puede visualizar los datos actuales, iniciar y detener el registro, leer los datos para el análisis, etc. Para utilizar este modo, el analizador debe estar equipado con una tarjeta SIM con los siguientes parámetros: • transmisión de datos mediante conmutación de paquetes (GPRS), • dirección IP fija pública, • opción de SMS para enviar avisos. Nota La tarjeta SIM normal sacada del teléfono no se puede utilizar con el analizador PQM-702. La transmisión de datos mediante conmutación de paquetes en el PQM-702 requiere un servicio de dirección IP estática reservado sólo para esta tarjeta SIM. Esta IP fija permite mantener una dirección permanente del analizador en Internet. Este tipo de servicio se utiliza comúnmente para las transmisiones tipo "machine-to-machine" (m2m, "máquina a máquina"), que se utiliza por ejemplo en la industria para observar y medir los datos de medición entre dispositivos.

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5 Configuración del analizador La comunicación procede de la siguiente manera: • el módem se conecta a la red GSM y luego se conecta a Internet, • el módem inicia el servicio del servidor de las conexiones TCP/IP con la dirección IP asignada por el proveedor. El PQM-702 utiliza normalmente el número de puerto 4001. Bajo esta dirección IP y este puerto se ve el analizador en Internet. • El ordenador desde el cual se hace el intento de conexión con el analizador a través de módem GSM debe tener acceso a Internet. • Sonel Análisis 2.0 durante la búsqueda de analizadores intenta conectarse a los analizadores, que tienen la dirección IP configurada en la base de los analizadores (además de la configuración del programa se necesita activar la opción "TCP/IP por GSM"). Por defecto, sólo se comprueba el puerto 4001 del host remoto. • Si en esa dirección se encuentra el analizador y también el número de serie coincide con el número de serie del analizador en la base de los analizadores, entonces el medidor se mostrará en la lista de dispositivos encontrados. • Después de la conexión, la comunicación se lleva a cabo a través de Internet. Después de terminar la conexión, el programa cierra la conexión con el analizador, que pasa al modo de espera de una conexión con el cliente.

5.5.2 Configuración de módem Para configurar la tarjeta SIM y el módem en el PQM-702 se requieren los siguientes datos proporcionados por el proveedor de servicio de transmisión de datos: • código PIN de la tarjeta SIM, • código SIM de la tarjeta PUK cuando se bloquea la tarjeta SIM tras introducir repetidamente el PIN erróneo, • dirección IP concedida a la tarjeta SIM (debe ser el número estático del grupo público), • nombre APN (en inglés Access Point Name), • nombre de usuario y contraseña (opcional, por lo general no se necesita). La configuración del analizador para las conexiones GSM se debe llevar a cabo de la siguiente manera: • conectarse con el analizador a través del cable USB. Si el analizador todavía no está en la base de datos debe ser agregado. • es necesario verificar si el módem está encendido. Para ello, en el menú de programa se debe seleccionar la opción AnalizadorAjustes actuales y pasar a la tarjeta Conexión inalámbrica. Comprobar si la opción Transmisión GSM disponible está activa y encenderla si no lo es. • desconectar la conexión USB y con los botones elegir la pantalla . Si el módem está encendido, pero no se ha insertado la tarjeta SIM, en la fila GSM aparece el mensaje "No hay tarjeta SIM". • insertar la tarjeta SIM en la ranura del lateral. La ranura es tipo push-push (para extraer se necesita presionar la tarjeta suavemente hasta que se detenga y luego retirarla, será empujada hacia fuera). El analizador detecta la tarjeta que se inserta e intentará conectarse a la red. • si el PIN de la tarjeta SIM no se ha configurado previamente, el analizador muestra el mensaje "PIN incorrecto de la tarjeta SIM". Este mensaje también se mostrará en la pantalla . Esto significa que la tarjeta SIM rechazó el PIN con el que el analizador trataba de comunicarse con ella. Esto es normal cuando se inserta una nueva tarjeta en el analizador. • Para configurar los parámetros faltantes necesarios para el funcionamiento de la transmisión GSM se necesita volver a conectar con el analizador a través de USB y seleccionar del menú de programa OpcionesBase de analizadores. En la base de analizadores se debe entrar en la edición de ajustes del analizador conectado (hacer clic 77

Manual de instrucciones PQM-702

•

• •

•

en la fila con el número de serie del analizador y hacer clic en Editar). Hacer clic en el botón Cambiar ajustes GSM. Escribir en la ventana según el siguiente orden: en el campo IPv4 dirección IP (debe ser proporcionada por el proveedor de servicios), nombre APN, nombre de usuario y contraseña (si lo requiere el proveedor de servicios y proporcionó estos datos). Confirmar los nuevos datos con el botón OK. A continuación, aparecerá una ventana que solicitará que se introduzca el PIN de la SIM. Se debe introducir el código suministrado con la tarjeta SIM y confirmar con el botón OK. Si se han introducido los datos correctos, el analizador los usará para conectarse correctamente a la red GSM. El estado de la conexión se comprueba mejor en la pantalla del analizador (se debe desconectar la sesión USB). La conexión correcta se señaliza con el estado GSM: "Listo, ". depende de la ubicación y del tipo de servicio de transmisión de datos en esta área. el orden correcto de los mensajes en la pantalla cuando se conecta a la red GSM es el siguiente: o Activación... o Conexión a la red... o Conexión a Internet... o Listo,

Fig. 58. Introducción de los ajustes GSM en la base de analizadores. Si se retira la tarjeta SIM de la ranura, el analizador muestra el mensaje "No hay tarjeta SIM". Este mensaje se repite en los siguientes inicios del analizador. Se puede retirar la tarjeta SIM durante el trabajo del analizador pero no se lo recomienda, ya que en este caso el módem no cierra correctamente la conexión con la red GSM.

78

5 Configuración del analizador

5.5.3 Comprobación de la conexión GSM Si en la pantalla el estado del módem GSM se informa como "Listo, ", esto significa la disposición para aceptar la conexión desde el ordenador remoto a través de Internet. Se puede hacer una conexión de prueba para comprobar la conectividad con la aplicación Sonel Análisis: • En los ajustes del programa se debe comprobar si está activada la búsqueda de los analizadores por la red GSM: del menú se selecciona OpcionesConfiguración del programaAjustes de mediosMedios activos. Se debe marcar el campo TCP/IP por GSM. • El analizador, con el que queremos conectarnos debe ser introducido en la base de analizadores (si se ha realizado previamente la configuración del módem según el punto 5.5.2 esto será asegurado). • Se debe desconectar cualquier conexión con el analizador (USB u OR-1). • Buscar el analizador mediante cualquier método (p.ej. haciendo clic en Lecturas actuales). En la lista de búsqueda debe aparecer el analizador con la nota "Conexión vía GSM". Seleccionar el analizador y hacer clic en OK. • Después de un rato en la pantalla debe aparecer la ventana deseada (p.ej. Lecturas actuales), y el estado en la barra de estado de la aplicación debe cambiar a "Conectado". También en la pantalla del analizador se muestra "Conexión al PC (GSM)". Por lo tanto, el intento de conexión se ha realizado correctamente.

5.5.4 Posibles problemas con la configuración GSM y su solución Problema: La barra de progreso en la búsqueda de analizadores va rápidamente al 100% sin encontrar ningún analizador. Causa posible: Es posible que esté desactivada la búsqueda de analizadores vía GSM en los ajustes de la aplicación o en la base de analizadores. Solución: Del menú de programa se debe seleccionar la opción AnalizadorAjustes actuales, pasar a la tarjeta Conexión inalámbrica y comprobar si la opción Transmisión GSM disponible está activa, si no es así es necesario activarla. También se debe comprobar si la dirección IP en la base de analizadores está configurada correctamente. Problema: A pesar del estado correcto "Listo, ", después de la búsqueda el analizador no aparece en la lista. La opción Transmisión GSM disponible está activada y el analizador está configurado correctamente en la base de analizadores (incluyendo la dirección IP). Posible causa: Bloqueo del puerto TCP 4001, que se utiliza para la comunicación por el cortafuegos (firewall) de ordenador o del proveedor de Internet en la red local. Solución: Comprobar en la configuración del ordenador si el puerto TCP 4001 no está bloqueado. Si no es así, es necesario ponerse en contacto con el administrador de la red local. Problema: Cuando se inserta la tarjeta SIM en el analizador, aparece el error "IP no válida". Causa posible: La dirección IP asignada por la red es diferente a la configurada en el analizador. Solución: Es necesario comprobar si en la base de los analizadores fue introducida la dirección IP correcta según los datos del proveedor. En la base de analizadores se debe entrar en la edición de los ajustes del analizador y seleccionar Cambiar ajustes GSM. Introducir la dirección IP correcta y confirmarla. Desconectar el analizador y en la pantalla de estado de conexión GSM verificar si el analizador se conecta correctamente a Internet. Si esto no tiene efecto, se debe comprobar si la tarjeta SIM introducida es válida. Problema: El analizador informa del error "PIN incorrecto de la tarjeta SIM". 79

Manual de instrucciones PQM-702 Causa posible: El código PIN utilizado por el analizador para desbloquear la tarjeta SIM no es válido. Esto puede ser causado por el cambio de la tarjeta SIM a otra o el cambio del código PIN de la tarjeta en un dispositivo externo. Solución: Cuando se conecta al analizador a través de USB, se debe entrar en la base de analizadores y seleccionar la opción Cambiar ajustes GSM, y luego Cambiar el código PIN de la tarjeta SIM. Introducir cuatro dígitos de libre elección en el campo Código PIN anterior (este campo es ignorado en este caso), y luego es necesario introducir dos veces en dos campos el código correcto de la tarjeta SIM. Guardar los ajustes. Desconectar el analizador y en la pantalla del analizador comprobar el estado GSM (si se conecta a la red). Problema: El analizador informa del error GSM "PUK requerido". Causa posible: La tarjeta insertada en el analizador está bloqueada por introducir varias veces el PIN erróneo. Se debe desbloquear la tarjeta SIM introduciendo el código PUK. Solución: Cuando se conecta al analizador a través de USB, se debe entrar a la base de analizadores y seleccionar la opción Cambiar ajustes GSM. ElegirCambiar el código PIN de la tarjeta SIM. Se debe abrir una ventana que permite introducir el PUK y el PIN nuevos. Introducir el código y confirmarlo. Desconectar el analizador y en la pantalla del analizador comprobar el estado GSM (si se conecta a la red). La tarjeta también se puede desbloquear insertándola en cualquier teléfono móvil e introduciendo el PUK y el PIN nuevos. Nota: ¡Si se introduce varias veces el código PUK erróneo entonces la tarjeta SIM se bloquea irreversiblemente! Problema: El analizador informa de errores GSM: "Error de red", "Error de SMS", "No hay red" y otros. Causa posible: Se ha producido uno de los errores de la red GSM. Esto puede ser causado por introducir un número de teléfono incorrecto para notificaciones por SMS o la pérdida temporal de cobertura. Solución: En caso de error SMS se debe verificar el número de teléfono introducido. En otros casos, no se deben tomar medidas adicionales. El analizador intentará repetir la operación de nuevo después de un cierto período de tiempo (p.ej. un minuto).

80

6 Lectura de datos actuales

6 Lectura de datos actuales Al modo de lectura de los datos actuales en tiempo real se puede pasar al hacer clic en el icono Lecturas actuales. Si la conexión con el analizador no se ha establecido previamente, el programa pasa primero a la pantalla de conexión (ver sección 4.4). En este modo, la pantalla se divide en varias pestañas: • Formas de onda – presentan los transcursos instantáneos de corrientes y tensiones, • Diagramas de tiempos – presentan el gráfico de tiempos de los valores efectivos de tensiones y corrientes, • Mediciones – presentan los valores instantáneos de los parámetros medidos (fásicos y sumarios), • Diagramas fasoriales – permite la representación gráfica de fasores fundamentales de tensiones y corrientes y factores de asimetría, • Armónicos – permite la visualización de las componentes armónicas de los canales particulares para tensiones y corrientes. • Interarmónicos – permite la visualización de las componentes interarmónicas de los canales particulares para tensiones y corrientes. A continuación, hay una descripción más detallada de las pestañas particulares.

6.1

Formas de onda

El gráfico de tensiones y corrientes muestra dos períodos de transcursos instantáneos, de forma que se los podría ver en la pantalla del osciloscopio. La pantalla de ejemplo se muestra en la Fig. 59. Los gráficos se actualizan continuamente, lo que permite una vista previa de la red en tiempo real. Todos los canales se muestran en el mismo gráfico.

Fig. 59. La pantalla en el modo de lectura de los datos actuales - formas de onda.

81

Manual de instrucciones PQM-702 Encima del diagrama hay botones para activar o desactivar la visualización del determinado canal o corriente. Al lado de ellos hay botones de colores que se utilizan para cambiar el color de los transcursos dibujados. El diagrama puede ser ampliado en ambos ejes. En las esquinas de la ventana hay cuatro botones para activar la visualización de la miniatura de ventana con el área actualmente ampliada y marcada de color naranja. La miniatura se visualiza en una de las cuatro esquinas de la ventana, dependiendo del botón usado. Para ampliar la imagen sirven cuatro botones con el icono de la lupa . Los botones se utilizan para seleccionar la ampliación o reducción máxima de la escala del eje dado. Para cambiar la ampliación también se puede utilizar la rueda del ratón. El uso de la rueda del ratón más cerca del borde vertical de la ventana causa el cambio de la ampliación en el eje Y, y más cerca del borde horizontal - en el eje X. La ampliación del área seleccionada se puede hacer manteniendo pulsado el botón SHIFT (el puntero del ratón se convierte en una cruz) y marcando el área deseada con el ratón. También es posible mover el área seleccionada dentro de todo el gráfico. Para ello se mantiene pulsado el botón CTRL (el puntero del ratón cambia la forma a una mano) y manteniendo pulsado el botón izquierdo del ratón se mueve el área visualizado. La escala de tiempo (eje X) se actualiza basándose en el valor medido de frecuencia (p.ej. de 0 a 40 ms para 50 Hz). Se han utilizado dos descripciones independientes del eje Y. Por ejemplo, en el eje izquierdo se pueden mostrar los valores en voltios (para los canales de tensión), y en el eje derecho los valores en amperios (para los canales de corriente). Las descripciones de ejes son controladas por las listas de selección . Estas listas pueden incluir las siguientes posiciones: • Todos V – si se mide más de un canal de tensión. En esta situación, se selecciona una escala para todas las formas de onda de tensión que son modificadas respectivamente, • Todos A – si se mide más de un canal de corriente. En esta situación, se selecciona una escala para todas las formas de onda de corriente que son modificadas respectivamente, • posición aparte para cada uno de los canales medidos. Si se selecciona esta posición de la lista, entonces se visualiza la escala para el canal seleccionado (ajustada de forma automática o manual, si el rango es establecido por el usuario). Nota: si en el gráfico se ven otras formas de onda (de tensión si se ha elegido la escala para el canal de tensión, o de corriente si se ha elegido la escala para el canal de corriente), entonces su amplitud real no corresponde a la escala especificada. La escala se aplica sólo a la onda seleccionada. La escala se elige de forma: • estática - el rango superior de la escala se establece en el valor cercano al valor nominal de la tensión o el rango máximo de la pinza, • dinámica - los diagramas se modifican automáticamente hasta el mayor valor instantáneo de la onda, • manual - para ello se utiliza el botón Ajustar escalas, a continuación, se eligen las ondas que deben tener las escalas ajustadas manualmente, excluyendo el modo automático, lo que permite editar los valores mínimos y máximos de los ejes. Al hacer clic en el botón Ajustar, la escala de la onda se actualiza. El cambio de escala entre la forma estática y dinámica está disponible haciendo clic con el botón derecho del ratón en el área del gráfico: menú contextual contiene las opciones: Ajustar las escalas hasta el valor nominal, y Ajustar las escalas de forma automática, independientemente para las tensiones y corrientes. Al encender el programa, la forma de escala automática está desactivada.

6.2

Diagramas de tiempos

En la Fig. 60 se muestra la pantalla con el gráfico de los valores eficaces de tensiones y corrientes (llamado timeplot). Los elementos de configuración son los mismos que en la pantalla 82

6 Lectura de datos actuales de formas de onda: en la parte superior se puede activar y desactivar la visualización de tensiones y corrientes, cambiar el color de diagramas, ampliar y reducir el área del diagrama, así como cambiar las escalas en el eje vertical. La escala de tiempos en el gráfico se muestra desde el momento de entrada en el modo de lectura de los valores actuales. El formato de la hora es mm:ss. Después de alcanzar el final de la ventana, todo el gráfico se desplaza hacia la izquierda por 30 segundos. El gráfico se actualiza independientemente si la pestaña está activa, es decir, se dibuja en el fondo, incluso cuando se visualizan p.ej. los armónicos. Al igual que para las formas de onda, se puede usar la escala estática (de acuerdo con los ajustes generales del punto de medición) o dinámica.

Fig. 60. Diagrama de valores en tiempo real.

6.3

Mediciones

La pestaña Mediciones permite visualizar el valor de los parámetros medidos en la red. En la se muestra la pantalla de ejemplo que visualiza la tabla sumaria de los valores leídos del analizador en tiempo real. • • •

En las siguientes filas se agrupan los parámetros particulares en varias categorías: Tensiones – valor eficaz de tensión U, componente constante UDC, frecuencia f, Corrientes – valor eficaz de corriente I, componente constante IDC, Potencias – potencia activa P, potencia reactiva QB (de acuerdo con la teoría de Budeanu) o potencia reactiva de componente constante Q1 (según IEEE 1459), potencia aparente S, potencia de distorsión D (de acuerdo con la teoría de Budeanu) o potencia aparente de distorsión SN (según IEEE 1459), 83

Manual de instrucciones PQM-702 Energías – energías activas consumidas EP+ y devueltas EP-, energías reactivas consumidas EQ+ y devueltas EQ- (respectivamente según Budeanu o IEEE 1459), energía aparente ES, • Factores – factor de potencia PF, factor de desplazamiento de fase cosφ, factor de tgϕ, factores de distorsión armónica THD para la tensión y corriente, factor de pico CF de corriente y tensión, indicadores de parpadeo de luz PST y PLT, Desequilibrio – para tensiones: componente de secuencia cero U0, positiva U1 y negativa U2, factor de desequilibrio de secuencia negativa u2, factor de desequilibrio de secuencia cero u0; para corrientes: secuencia cero I0, positiva I1 y negativa I2, factor de desequilibrio de secuencia negativa y2, factor de desequilibrio de secuencia cero y0. •

Fig. 61. Indicaciones de los valores fásicos y sumarios. Cada grupo se puede activar o desactivar de forma independiente, o cambiar el color de fondo de las columnas mediante los botones situados en la parte superior de la ventana. Durante el primer inicio del programa se muestra: tensión, corriente, potencia y factores. Tanto los colores de grupos, así como los grupos se visualizan de forma predeterminada, esto se puede cambiar en las preferencias del programa. Los valores de parámetros se muestran en las columnas consecutivas que se describen de la siguiente manera: • L1 – fase L1 en sistemas con conductor neutro N, • L2 – fase L2 en sistemas con conductor neutro N, • L3 – fase L3 en sistemas con conductor neutro N, • N-PE – valores de los parámetros en el canal de tensión N-PE o de corriente IN, • L1-2 – fase L1 en sistemas sin conductor neutro (con tensiones entre fases), • L2-3 – fase L2 en sistemas sin conductor neutro (con tensiones entre fases), • L3-1 – fase L3 en sistemas sin conductor neutro (con tensiones entre fases), 84

6 Lectura de datos actuales •

Total – valor total de todo el sistema o el valor medio de los valores fásicos.

Por ejemplo, para una red trifásica con conductor N los valores de los parámetros fásicos se muestran en las columnas L1, L2, L3. Si en la configuración se desbloquea la medición de tensión N-PE y/o de corriente IN en la columna N-PE también se muestran los valores de parámetros que se calculan en tal caso. En la columna Total se muestran los valores sumarios de todo el sistema. En los sistemas tipo triángulo, los valores fásicos se muestran en las columnas L1-2, L2-3, L3-1 y Total. Nota En algunas configuraciones de red no se pueden calcular (medir) los valores de algunos parámetros. Por ejemplo, en el sistema trifásico tipo triángulo, no se puede calcular el factor de desplazamiento de fase cosφ entre corriente y tensión, debido al hecho de que la tensión medida es la tensión entre fases y la corriente medida es la corriente lineal que se distribuye a dos bifurcaciones entre fases del receptor.

Si en la configuración de la red no se calcula el parámetro dado, en lugar del valor se visualiza "---". En el lado derecho de la pestaña también se puede determinar el modo de cálculo del factor de contenidos armónicos THD e interarmónicos TID: respecto a la componente fundamental (THDF/TIDF) o el valor eficaz(THDR/ TIDR). Los valores de energía visualizados están relacionados con el interruptor Energía visualizada. El usuario puede elegir si los contadores de energía indicados se refieren a la sesión de medición (la medición empieza en el momento de la apertura de ventana Lecturas actuales) o la energía total medida por el analizador. Los contadores de energía internos del analizador se ponen a cero: • al cambiar el punto de medición, • al comenzar el registro, • al encender el analizador. Cuando se selecciona la visualización de la energía de la sesión, los contadores de energía internos no se modifican. En este modo durante la primera lectura de contadores de energía mediante la aplicación se guardan los valores, los valores visualizados son la diferencia entre el valor actual y el valor guardado.

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Manual de instrucciones PQM-702

6.4

Diagramas fasoriales

El diagrama fasorial (Fig. 62) se utiliza para presentar los vectores de las componentes fundamentales de tensiones y corrientes. Los ángulos entre los vectores corresponden al desplazamiento de fase entre las fases particulares. En el lado izquierdo del gráfico se muestra una tabla con cifras. En las siguientes filas se muestran: • U – amplitudes de las componentes fundamentales de tensión, • φU – ángulos de las componentes fundamentales de tensión respecto la componente fundamental de tensión L1 (en grados), • I – amplitudes de las componentes fundamentales de corriente, • φI – ángulos de las componentes fundamentales de corriente respecto a las componentes fundamentales de corriente L1 (en grados), • φU,I – ángulos entre los vectores de tensión y corriente φ ( U – φI) para la fase dada (no disponibles en sistemas de 3 conductores), • Tipo – tipo del receptor indicado por el símbolo de la bobina para la carga inductiva o del condensador para la carga capacitiva (no disponible en los sistemas de 3 conductores). Por encima del gráfico están los botones para activar o desactivar la tensiónφ (U, U), la corriente (I, φI), los ángulos φ U,I y el tipo de receptor. Además, el usuario puede cambiar el color de fondo predeterminado en la tabla para estos grupos. Los ángulos vectoriales están relacionadas con el ángulo del vector UL1, que siempre tiene el valor ϕ = 0°. La escala de la amplitud de vectores es automática respecto al valor más grande de forma independiente para la corriente y tensión.

Fig. 62. Diagrama fasorial para conexión en estrella. 86

6 Lectura de datos actuales El gráfico también muestra dos botones que se utilizan para girar el diagrama fasorial 90° hacia la derecha o izquierda.

6.5

Armónicos

La pestaña de armónicos permite ver los valores de armónicos de tensión y corriente, potencias activas y reactivas de armónicos, factores de armónicos, así como el factor de pérdidas en el transformador K. La pantalla de ejemplo se muestra en la Fig. 63. Se muestran los parámetros de una fase que se selecciona con los botones en el lado derecho. En la parte central de la ventana se muestra un gráfico de barras de los armónicos: desde la componente constante (DC) por el primer armónico, hasta el armónico 50. Lista Medición en el lado derecho de la ventana permite seleccionar una de dos opciones: • Tensión, Corriente – muestra los armónicos de tensión y corriente, • Potencias de armónicos – se muestran las potencias activas y reactivas de armónicos. En la parte izquierda y derecha del gráfico están los ejes descritos con las unidades correspondientes: en el modo Tensión, Corriente a la izquierda está el eje de armónicos de tensión y a la derecha de armónicos de corriente. En el modo Potencias de armónicos, a la izquierda está el eje de la potencia activa, a la derecha la potencia reactiva. Usando las listas encima de los ejes se puede cambiar este orden. Por debajo del gráfico de barras en secuencia desde la izquierda en las tablas están: • factores THD, • factores K (sólo en el modo Tensión, Corriente),

Rys. 63. Armónicos en el gráfico 2D. 87

Manual de instrucciones PQM-702 •

tabla con los valores numéricos de los armónicos de tensión y corriente (en el modo Tensión, Corriente) o los valores de potencias activas y reactivas de armónicos (en el modo Potencias de armónicos) y los factores del desplazamiento de fase entre armónicos de tensión y corriente cosφ y los mismos valores de ángulos - φ (en grados).

El usuario tiene acceso a dos parámetros: • THD y armónicos determinados según – existen dos opciones: según el valor RMS o el primer armónico (esta opción sólo está disponible después de elegir la unidad en porcentaje - ver abajo), • Unidad de valores de armónicos – también existen dos opciones: en unidades absolutas [V], [A] o en porcentaje. Al hacer clic con el botón derecho sobre el gráfico en el modo Tensión, Corriente aparece el menú con dos opciones: • Ajustar las escalas para el valor nominal (en caso de tensión) Ajustar las escalas para el rango de pinzas (para corrientes). Esta opción ajusta las barras de armónicos a la altura de la ventana del gráfico, teniendo en cuenta los valores nominales, • Ajustar las escalas automáticamente. Esta opción elige las escalas automáticamente. • Límites de tensiones (sólo disponible para los armónicos de tensión y tras seleccionar las visualización en porcentaje). Esta opción pone en el gráfico los límites de armónicos definidos en el perfil predeterminado de la norma EN 50160.

Fig. 64. La pantalla con las potencias de armónicos.

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6 Lectura de datos actuales Abajo a la derecha está el botón para cambiar entre el modo 2D/3D. Al hacer clic, los armónicos se presentan en un gráfico tridimensional. Cuando se activa el botón Vista libre se puede ajustar libremente el gráfico con el ratón, para ello en el gráfico se mantiene pulsado el botón izquierdo del ratón y con el ratón se establece la posición deseada del gráfico, en cambio, manteniendo pulsado el botón derecho del ratón se puede acercar o alejar el gráfico. Para este fin también se pueden utilizar las barras de desplazamiento en la parte izquierda de la ventana o la rueda del ratón.

6.6

Interarmónicos

La pestaña Interarmónicos permite ver los valores de armónicos en tensión y corriente, así como los factores de contenidos de interarmónicos TID. La pantalla de ejemplo se muestra en la Fig. 65. Se muestran los parámetros de una fase que se selecciona con los botones en el lado derecho. En el centro de la pantalla se presenta un gráfico de barras de interarmónicos: del grupo subarmónico (orden 0) por el resto de grupos de interarmónicos hasta el orden 50. En la parte izquierda y derecha del gráfico están los ejes descritos con las unidades correspondientes: en el modo Tensión, Corriente a la izquierda está el eje de armónicos de tensión y a la derecha de armónicos de corriente. Usando las listas encima de los ejes se puede cambiar este orden. Por debajo del gráfico de barras en secuencia desde la izquierda en las tablas están: • factores TID, • tabla con los valores numéricos de las amplitudes de interarmónicos de tensión y corriente.

Fig. 65. Diagrama de interarmónicos. 89

Manual de instrucciones PQM-702 El usuario tiene acceso a dos parámetros: • TID e interarmónicos son determinados respecto a – hay dos posibilidades: respecto al valor RMS o el primer armónico, • Unidad de valores de interarmónicos – también existen dos opciones: en unidades absolutas [V], [A] o en porcentaje. Al hacer clic con el botón derecho sobre el gráfico hace que aparece el menú con dos opciones: • Ajustar las escalas para el valor nominal (en caso de tensión) Ajustar las escalas para el rango de pinzas (para corrientes). Esta opción ajusta las barras de interarmónicos a la altura de la ventana del gráfico, teniendo en cuenta los valores nominales, • Ajustar las escalas automáticamente. Esta opción elige las escalas automáticamente.

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7 Análisis de datos

7 Análisis de datos El bloque de análisis permite leer los datos recogidos por el instrumento durante el registro, ver los datos numéricos y visualizarlos de forma gráfica. Se pueden crear informes que sucintamente caracterizan el sistema examinado.

7.1

Lectura de datos del analizador

La forma más rápida de leer los datos es usar la conexión USB y el modo de almacenamiento incorporado. El programa descarga los datos en el modo de lector si hay más de 1 MB. Si hay menos datos, es utilizado el modo de comunicación estándar. Nota En el caso cuando también están abiertas las ventanas adicionales que muestran datos actuales leídos del analizador (tales como Lecturas actuales o Control), se utiliza el modo de descarga de datos estándar (más lento). Para aprovechar el modo de lectura de datos rápido (con el lector de tarjetas), antes de pulsar el botón Cargar datos es necesario cerrar estas ventanas. Al seleccionar del menú superior o hacer clic en el icono Análisis, si no hay conexión entre programa y analizador, se lleva a cabo el procedimiento estándar de conectar el analizador con el programa (punto 4.4). Después de una conexión correcta del medidor con el ordenador se muestra la ventana como en la Fig. 66 y se pueden elegir los datos para descargar y su posterior análisis. Para ello, se seleccionan los puntos de medición deseados para obtener los datos. En el lado derecho de barra de la ocupación de la memoria se muestra el volumen real de los datos. Selección de la opción Borrar datos después de lectura hace que se borran los datos de punto (puntos), del que se leen los datos. Por lo tanto, al pulsar el botón Cargar datos, antes de transmisión aparece un aviso correspondiente.

Fig. 66. Selección de datos para lectura. 91

Manual de instrucciones PQM-702 Durante la lectura en la barra de estado en la parte inferior de la ventana se muestra el indicador de progreso de la descarga y el botón Cancelar para detener el proceso. La eliminación de datos de la tarjeta también es posible en cualquier momento seleccionando en el menú la opción AnalizadorBorrado de datos. De esta manera se pueden borrar los datos de los puntos de medición elegidos (sin cambio de su configuración) o se puede formatear completamente la tarjeta. Después de la lectura de los datos se abre la ventana para guardar el archivo *.pqm702. En el archivo con esta extensión se almacena una copia idéntica de los datos leídos en el analizador (no procesados por el programa). No es necesario guardar estos datos, pero para el siguiente análisis basado en los datos registrados se necesitará volver a leer los datos del analizador. Nota Si el usuario selecciona la opción Eliminar datos después de su lectura y no guarda los datos antes de proceder al análisis de los datos, perderá para siempre los datos de fuente. Será posible llevar a cabo el análisis y guardar los datos en el archivo *.analysis, pero no será posible sacar el máximo provecho de los datos de fuente para su siguiente análisis (p.ej. de otro intervalo de tiempo).

7.2

Selección del período de tiempo para análisis

Después de leer correctamente los datos, aparece una ventana que indica qué datos se tomarán para el análisis siguiente. Si se han descargado los datos de varios puntos de medición, el usuario debe seleccionar los datos de un solo punto e indicar el intervalo de tiempo de datos. Se analizarán sólo los datos del rango especificado. La ventana de selección se muestra en la Fig. 67. El significado de los elementos de ventana es el siguiente: • En la parte izquierda está la lista de los puntos de medición leídos . Después de expandir el punto, al lado se muestran los datos: el nombre del punto (si se lo ha introducido previamente en la configuración), y todos los intervalos de tiempo en los que el analizador registraba los datos. • La parte central y derecha de la pantalla muestra gráficamente en forma de barras los períodos de tiempo de registro en todos los puntos. Después de marcar uno de los puntos de medición, las barras que corresponden a los períodos de tiempo de este punto se cambian al color rojo para indicar qué datos se analizarán. Al mismo tiempo se activa el botón Análisis de datos. • Al lado de la descripción Punto de medición X se informa si los datos de este punto fueron registrados según la norma (descripción EN 50160) o según los ajustes definidos por el usuario (descripción Usuario), • Tres campos determinan el inicio , tiempo de duración y final del período de tiempo elegido para el análisis utilizando las dos barras de desplazamiento S (inicio en inglés start) y E (final en inglés end). Con las barras de desplazamiento se puede seleccionar un período menor para el análisis. Marcar el período mayor que el período de tiempo dado hace la selección de todo el período de tiempo para el análisis. • En la casilla central tiempo se informa sobre el período seleccionado para el análisis en el formato de semana:hora:minuto:segundo. De la lista desplegable se puede seleccionar el período de tiempo estándar: 10 minutos, hora, día o semana. Si el período seleccionado es más largo que el registro guardado, se marca todo el registro. • El doble clic en el tiempo de inicio de registro establece la barra de desplazamiento S al principio del registro de este punto, el doble clic al final establece la barra de desplazamiento E al final del registro de este punto de medición. 92

7 Análisis de datos •

Hacer clic en el botón Análisis de datos hace que se pase al análisis de datos en el intervalo de tiempo seleccionado.

Fig. 67. Selección del período de tiempo para el análisis. Si el usuario quiere hacer varios análisis basándose en los datos leídos, después su carga debe guardarlos en el disco local como un archivo con extensión *.pqm702. Este archivo contendrá una copia exacta de los datos leídos y en cualquier momento se podrá usarlo y volver a la pantalla de selección del intervalo de tiempo para el análisis (Fig. 67). Se debe recordar que en caso de enviar una configuración nueva de los puntos de medición, se formatea la tarjeta de memoria y todos los datos de registro se pierden para siempre. Para pasar al análisis, si el usuario no ha guardado los datos de fuente en el archivo *.pqm702 (después de pulsar Análisis de datos), se requerirá volver a leer los datos de la tarjeta en cada caso, cuando el usuario desea realizar el análisis siguiente basándose en los datos guardados en la tarjeta. Los datos de fuente se guardan en el disco haciendo clic en el icono Guardar en la barra de herramientas o seleccionando la función Guardar o Guardar como en el menú Archivo.

7.3

Análisis de los datos de lectura

7.3.1 General Después de la lectura correcta de los datos aparece la ventana principal del módulo de análisis de datos. La ventana se divide en varias partes: •

En el lado izquierdo están los botones para visualizar los datos siguientes: • Generales – se muestran todos los datos de los tipos particulares en forma de puntos (Mediciones, Eventos y Formas de onda), • Mediciones – se muestran como puntos todos los tipos de mediciones registradas según el tiempo de promediación (tensión, frecuencia, etc.), • Eventos – se muestran como puntos todos los tipos de eventos detectados (huecos, sobrecargas, interrupciones, etc.). 93

Manual de instrucciones PQM-702

• •

• Configuración – se muestra la configuración del analizador que estaba activa durante el proceso de registro. Si se selecciona el botón adecuado, también se muestran los datos correspondientes en la tabla debajo del gráfico. Por encima del gráfico hay casillas con la fecha de inicio, período de tiempo y la fecha final.

En la vista General se puede hacer una vista previa de la onda y/o evento. Sin embargo, es imposible tener una vista previa de las mediciones. Si se indica el punto de evento con el cursor y se pulsa el botón izquierdo del ratón, la pantalla muestra la información sobre este evento y la onda, si se ha registrado junto con el evento (Fig. 68). Puede suceder que el gráfico de eventos sea muy denso y prácticamente en el mismo lugar haya varios puntos, entonces el cursor indica el último evento. Al mismo tiempo, encima del punto marcado aparece la información sobre el número de eventos u oscilogramas. Gran número de eventos en el punto hace que aparezca la pestaña encima del gráfico. Las descripciones de pestañas son adecuadas al tipo de evento o forma de onda. El oscilograma visualizado tras seleccionar el evento viene del inicio de incidente. El usuario puede utilizar la barra de desplazamiento o la rueda del ratón para acercar el área seleccionada (con menor intervalo de tiempo). La selección del punto de evento para el que está disponible la forma de onda inicial y final hace que se marquen los puntos de ondas correspondientes. Del mismo modo, si las formas de onda se registraron después de promediar y se hace clic en el punto de medición entonces al mismo tiempo se marca el punto que acompaña la forma de onda.

Fig. 68. Ventana general con la vista previa de la forma de onda.

7.3.2 Mediciones Pulsando el botón Mediciones se cambia la forma de la ventana a la que se muestra en la Fig. 69. En la parte inferior aparecen los parámetros que pueden ser analizados. En el gráfico aparecen los puntos que representan la medición de parámetros en el tiempo. En caso de muchos datos, los puntos pueden formar una línea. 94

7 Análisis de datos Al igual que en la selección del intervalo de tiempo para el análisis, se visualizan tres campos que determinan el comienzo, la duración y el final del intervalo de tiempo seleccionado (se puede introducir manualmente el intervalo requerido). El rango de los datos visualizados en la tabla también se puede reducir con dos barras de desplazamiento S (inicio) y E (final). Debajo del gráfico se visualiza una tabla sumaria que muestra los valores de parámetros registrados. La tabla muestra sólo los datos para el intervalo seleccionado. Las casillas de selección a la izquierda permiten activar y desactivar los distintos tipos de parámetros de tabla. La selección del parámetro que se mide en varias fases (p.ej. tensión) hace que se muestren todas las columnas en la tabla (U L1, U L2, U L3). Con el fin de limitar la cantidad de datos visualizados en la tabla p.ej. hasta una fase, se deben utilizar los botones (L1, L2, L3, N) de la parte derecha de la ventana. Un clic en la tabla con el botón derecho del ratón hace que se visualice el menú contextual con las opciones: ValorMedio, Instantáneo, Mín., Máx. (). Al marcar estas opciones, se muestran los valores correspondientes de los registrados (según la configuración del usuario) o se ocultan cuando se quita la marcación. Los datos seleccionados se pueden copiar al portapapeles.

Fig. 69. Ventana "Mediciones" para el registro de usuario. Si se marca la opción Abrir en una nueva ventana, un gráfico nuevo o una tabla nueva se abrirán cada vez en una ventana nueva. Si esta opción está desactivada, se actualiza otra ventana con gráfico o con tabla. Los datos en las filas correspondientes se pueden marcar con un icono especial junto a la celda con el tiempo indicando una de varias opciones: • icono significa que los parámetros fueron medidos en la ausencia de sincronización de tiempo con el reloj UTC. Por lo tanto, estos datos no cumplen con todos los requisitos de clase A según EN 61000-4-30 en cuanto a la precisión de la determinación del tiempo. 95

Manual de instrucciones PQM-702 •

•

icono indica que durante este período se produjo un evento como hueco, interrupción y sobretensión. Estos tipos de incidentes pueden provocar las mediciones erróneas de algunos de los parámetros de red y norma EN 61000-4-30 en esta situación se recomienda que todo el período de promediación se haya marcado para indicar al usuario que los valores medidos pueden ser incorrectos. El usuario decide cómo se deben considerar estos datos. icono indica una pérdida momentánea de la sincronización PLL detectada durante este período de promediación. Esto podría ocurrir, p.ej. en caso de un hueco de tensión en el canal L1 (canal de referencia para el sistema PLL). Los valores de los parámetros medidos en tal situación pueden ser inciertos.

El usuario puede generar varios tipos de gráficos. Para ello sirve el botón: Gráficos. Existen las siguientes posibilidades: • Gráfico de tiempo – después de marcar la columna Tiempo junto con cualquier otra columna (columnas) (como se muestra en la Fig. 70) y al seleccionar esta opcióni aparece una nueva ventana con un gráfico que muestra el transcurso de los parámetros especificados en el tiempo. Para incluir en el gráfico sólo la parte del período total se debe marcar en la columnaTiempo el intervalo que nos interesa, y a continuación, seleccionar las columnas adecuadas de parámetros. Se pueden marcar las columnas de parámetros y armónicos como U, I, f, H03, H05, etc. Un ejemplo del gráfico se muestra en la Fig. 71, • Forma de onda – forma de onda instantánea de tensiones y corrientes, si aparece p.ej. en los eventos o al final del tiempo de cálculo de la media (Fig.75). La forma de onda se puede visualizar marcando la fila con la onda disponible y seleccionando la opción Gráfico, y a continuación Forma de onda, o haciendo doble clic en la fila dada, • Gráfico de valores eficaces de semiperíodo (RMS1/2) para los eventos con el registro del gráfico de forma de onda. Este gráfico se abre simultáneamente con la apertura la forma de onda (p.ej. haciendo doble clic en el icono de forma de onda en la tabla). • Gráfico de armónicos – gráfico de barras que muestra los armónicos de orden 1...50. Esta opción se activa incluso cuando sólo un armónico está marcado (entonces también se dibujan todos los armónicos). Se omiten todos los demás valores seleccionados (que no son armónicos como U, f, I, etc.). Si se marca el intervalo de tiempo (varias filas), entonces el gráfico dibujado corresponde al valor medio de los armónicos en este intervalo (Fig. 73). En general, los parámetros se registran de acuerdo con el tiempo para promediar lo establecido en la configuración. Por ejemplo, si el usuario establece el tiempo a 10 minutos, cada 10 minutos se guardan en la tarjeta de memoria los valores medios (opcionalmente los valores mínimos, máximos e instantáneos) de los parámetros. Sin embargo, en algunos casos, hay excepciones a esta regla. Los ejemplos pueden ser los siguientes: • Indicador de parpadeo de luz Plt – se mide cada 2 horas, por lo que en el tiempo para promediar cada 10 minutos, el nuevo valor Plt aparece cada 12 períodos de promediación, • Frecuencia - tiempo de medición de este valor es de 10 segundos, • Las potencias activas y reactivas de 15 minutos para el registro conforme con la norma EN 50160, para la cual el básico período de promediación es de 10 minutos. Para facilitar la búsqueda de los parámetros medidos con diferentes tiempos para promediar se añadió la posibilidad de visualizar los parámetros respecto al período de promediación especificado. Por ejemplo, si el usuario ha medido con el tiempo de promediación igual a 10 minutos y quiere visualizar rápidamente los registros en los que se midió el indicador Plt, puede seleccionar de la lista Visualizar los datos cada 2h. Entonces en la tabla sólo quedan las filas con el tiempo que es el múltiplo de dos horas en las que apareció el siguiente valor medido del indicador Plt.

96

7 Análisis de datos

Fig. 70. Selección de datos para la tabla. Descripción del diagrama de tiempos (Fig. 71): • en el lado izquierdo en la parte superior se dispone de información sobre el inicio, el final y la diferencia de tiempos del gráfico (eje horizontal), • en el lado izquierdo en la parte inferior se muestra la información sobre los valores de tres indicadores independientes (círculos en el gráfico), • los indicadores se pueden mover con el botón izquierdo del ratón (arrastrando el indicador), • las flechas izquierda/derecha en el teclado sirven para mover el indicador seleccionado en el eje de tiempo, • las flechas arriba/abajo sirven para pasar con el indicador activo al siguiente ciclo, • en el modo predeterminado el indicador marcado se une al siguiente ciclo. Si el usuario hace clic en el área del gráfico, entonces marca la opción Modo libre, el indicador se puede ajustar libremente. Si cerca del indicador no hay ningún ciclo, su color cambia a gris, y las coordenadas de los ejes X e Y se refieren a su posición actual, • con el botón derecho del ratón también se puede acceder a la opción Modo de comparación, que establece los indicadores al mismo tiempo, el desplazamiento de uno también desplaza los otros. Esto permite la fácil comparación de los tres parámetros seleccionados para el tiempo específico. • los ciclos particulares se pueden activar o desactivar y cambiar sus colores con los botones que están encima del gráfico, • el gráfico se puede ampliar horizontal y verticalmente con las barras de desplazamiento o la rueda del ratón (verticalmente cuando el puntero del ratón se coloca cerca de los bordes laterales del gráfico, horizontalmente cuando el puntero está cerca del borde superior o inferior), • manteniendo pulsada la tecla SHIFT, con el ratón se puede seleccionar un área rectangular del gráfico que se quiere ampliar, • manteniendo pulsada la tecla CTRL, se puede hacer clic con el botón izquierdo del ratón en el gráfico y manteniéndolo pulsado mover el fragmento visible (flecha del puntero se cambia a una mano),

97

Manual de instrucciones PQM-702 •

el gráfico tiene dos escalas verticales en el lado izquierdo y derecho, de las listas desplegables se puede seleccionar la escala para el valor visualizado en el gráfico que desea ver el usuario,

Fig. 71. Ventana del gráfico de tiempos. •

• •

• •

en las listas desplegables, aparte de los parámetros seleccionados por el usuario (p.ej. UL1, K, P, etc.) también se pueden elegir los grupos de parámetros de las mismas unidades (V, A, W, var, VA,%, Hz, [---] - sin unidades), al seleccionar el grupo en el gráfico se usa una escala (p.ej. V) y todos los ciclos de este grupo se modifican para que quepan en esta escala, la selección del grupo dado para la escala izquierda Y causa la desactivación de este grupo y de todos los parámetros del grupo en la lista de la escala derecha Y y viceversa, en las esquinas del gráfico están los iconos , cuando se los pulsa aparece la miniatura de todo el área del gráfico donde el rectángulo resaltado muestra el fragmento actualmente ampliado del gráfico, si lo movemos con el ratón por el área de la miniatura, el gráfico se mueve en la ventana principal, pulsar uno de los botones en la parte superior de la pantalla permite guardar el gráfico en el disco en el formato escogido por el usuario: jpg, png, bmp o xpmcopiarlo al portapapeles o imprimirlo, el gráfico puede tener un máximo de 12 ciclos.

Al seleccionar cualquier columna (p.ej. f, U L1, THD U etc.) o cualquier rango de celdas y pulsar el botón Informe, se muestra una nueva ventana que permite guardar los datos seleccionados en el formato de archivo seleccionado (pdf, html, txt, csv), copiarlos al portapapeles o imprimirlos. Los datos se refieren al tiempo de la columna seleccionada (columnas o rango de celdas). Un ejemplo del informe guardado en el archivo pdf se muestra en la Fig. 72. El informe se puede generar de un máximo de 12 columnas de datos. 98

7 Análisis de datos

Fig. 72. Ejemplo del informe guardado en el archivo pdf.

Fig. 73. Diagrama de armónicos.

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Manual de instrucciones PQM-702

7.3.3

Eventos

Pulsando el botón Eventos se cambia la forma de la ventana principal a esta que se muestra en la Fig. 74. En este modo el usuario puede analizar todos los eventos registrados por el analizador. En el gráfico aparecen puntos que muestran los eventos registrados. En la parte inferior izquierda aparecen los parámetros especificados en la tabla que se pueden elegir . El usuario puede activar o desactivar los tipos seleccionados haciendo clic en las casillas correspondientes de selección. La tabla muestra sólo los eventos indicados. Explicaciones de las columnas particulares: • Marcador – si se marca esta casilla (mediante doble clic), entonces se marcan los eventos junto con la forma de onda (si existe) en el lugar con puntos y se añade este evento a la lista que está en la pestaña Etiquetas, • Tipo – especifica el tipo de evento (sobretensión, hueco, etc.), • Origen – determina la fase en la que se detectó el evento, • Inicio, Final – inicio y final del evento, • Duración – duración del evento, • Extremo – valor mínimo y máximo durante el evento, • Media – valor medio del parámetro durante el evento, • Umbral – valor del umbral, si se supera, se detecta el evento (igual que el umbral fijado durante la configuración del analizador), • Forma de onda – el icono de forma de onda significa que está disponible el osciloscopio y el diagrama RMS1/2 para este evento.

Fig. 74. Aspecto de ventana de Evento para el registro de usuario. Al hacer clic en el icono de la forma de onda se activan los gráficos de la forma de onda y del diagrama de los valores eficaces de semiperíodos RMS1/2 (Fig. 76). Función Abrir en ventana nueva funciona como en el análisis de datos. El gráfico de forma de onda y valores RMS1/2 también puede ser visualizado cuando se marca la fila con el evento donde está el icono de forma de onda y se selecciona la opción GráficosForma de onda. 100

7 Análisis de datos La muestra la forma de onda de ejemplo. Debido a que a los eventos se asignan dos oscilogramas (inicio y final del evento), en el gráfico con los rectángulos oscurecidos está marcado el inicio (Start) y el final (Final) del evento. En caso de un evento breve, el transcurso será continuo. Cuando el evento dura más tiempo, hay dos formas de onda, una al principio y la otra al final del evento. El gráfico se puede ampliar libremente, como se muestra en la Fig. 76. Las normas de manejo del gráfico son las mismas que en caso del gráfico de tiempos.

Fig. 75. Gráfico con la forma de onda inicial y final.

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Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 76. Ampliación del fragmento de oscilograma. Las formas de onda se pueden guardar en formato CSV, lo que permite su análisis en las hojas de cálculo. Se almacenan todas las muestras de los canales habilitados. Para guardar el oscilograma en este formato, se debe seleccionar el icono Exportar a CSV e indicar el nombre de archivo y la ubicación para guardar el archivo.

102

Fig. 77. Informe de eventos.

7 Análisis de datos Los eventos visualizados en la tabla se pueden guardar en forma de informe después de elegir la opción InformeInforme de eventos. El informe de ejemplo en formato pdf se muestra en la Fig. 77. En la Fig. 78 se muestra el gráfico Valor/Tiempo. Para verlo se selecciona la opción GráficosValor/Tiempo. Este gráfico muestra los eventos en forma de puntos y permite presentar una serie de eventos y su relación mutua entre la duración (en el eje horizontal) y el valor extremo (en el eje vertical). El gráfico muestra sólo los tipos de eventos que se han seleccionado en el panel izquierdo.

Fig. 78. Análisis de eventos - diagrama de valor/hora. Si se ha registrado el evento como sobretensión, hueco o interrupción de tensión, se activa la opción GráficosANSI/CBEMA. Cuando se selecciona esta opción, se visualiza el gráfico de eventos como en el gráfico Valor/Tiempo pero con las curvas ANSI o CBEM, que son estándares en la evaluación de la tolerancia de los dispositivos a las fluctuaciones de tensión de alimentación. La selección del gráfico se hace del menú que se muestra al pulsar el botón derecho del ratón en el área del gráfico y seleccionando la opción Tipo de curva e indicando el tipo de la curva ANSI o CBEMA. Los puntos característicos de curvas se pueden modificar manualmente en las preferencias del programa: OpcionesConfiguración del programa Análisis de datos. El diagrama de ejemplo se muestra en la Fig. 79. Más información acerca de las curvas ANSI y CBEM se puede encontrar en la sección 9.13.

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Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 79. Diagrama ANSI/CBEMA.

Consejo Las operaciones de maximizar/minimizar, mover y otras, así como el funcionamiento de los cruces en la Fig. 75, Fig. 76, Fig. 77 son similares al gráfico de la Fig.71.

La ventana Marcadores contiene los eventos detallados y elegidos por el usuario. En la tabla existe la posibilidad de mover las filas (es decir, eventos) para que el usuario las pueda ordenar según su propio criterio. Las filas se mueven haciendo clic en ellas y manteniendo pulsado el botón izquierdo del ratón en cualquier celda de la fila para moverla hacia arriba o hacia abajo. Todos los botones de la pestaña Marcadores funciona igual que en la pestaña Punto.

7.3.4 Análisis de los datos leídos según EN 50160 El análisis de datos de acuerdo con la norma EN 50160 es analógico al análisis de Usuario. La principal diferencia es que en este modo también se puede generar el informe de cumplimiento con la norma EN 50160. En este informe se toman en cuenta solamente los parámetros y los eventos que son relevantes a la norma. Si se miden las corrientes, la tabla de los parámetros medidos muestra también los valores medios del intervalo de 15 minutos de potencia activa, reactiva, aparente y tgϕ. El informe EN 50160 también incluye las potencias máximas de 15 minutos y tgϕ. 104

7 Análisis de datos Al seleccionar la opción Informes también está disponible Informe EN 50160. Cuando se elige esta opción, se puede guardar el informe final de las mediciones de conformidad con la norma EN 50160. El informe se guarda en el archivo PDF (junto con la representación gráfica), HTML o archivo de texto. Después de hacer clic en Informe EN 50160 se muestra la ventana donde el usuario puede introducir los datos adicionales al informe (Fig. 80).

Fig. 80. Introducción de datos adicionales al informe. Si las casillas están vacías, las casillas correspondientes en el informe también se quedan vacías. Si el usuario quiere que en el encabezado del informe aparezca el logotipo de la empresa u otro dibujo, puede especificarlo en la casilla Logotipo de empresa. Estas casillas también se pueden definir en la configuración del programa para que sirvan como un modelo para la generación de informes. El fragmento del informe de ejemplo se muestra en la Fig. 81. Nota El período de tiempo utilizado en el informe depende del período de tiempo seleccionado por el usuario para el análisis. Si este tiempo es más corto o más largo que una semana (requerido por la norma), el informe sigue generándose. El usuario es responsable de elegir el tiempo adecuado, y en este caso antes de generar el informe, el programa muestra una advertencia de que el intervalo de tiempo es diferente de una semana.

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Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 81. Informe de medición del cumplimiento con la norma EN 50160. ---------

7.3.5 Exportar datos Los datos de medición se presentan en forma de tabla que se puede seleccionar y guardar en el formato de archivo seleccionado. Esto se aplica tanto a los datos presentados en la parte Mediciones (punto 7.3.2) así como los eventos (punto 7.3.3): • para las mediciones se debe hacer clic en la columna de tiempo y, a continuación, seleccionar los parámetros para exportar marcando las columnas con datos. Para marcar inmediatamente todos los datos de la tabla, se hace clic con el botón derecho del ratón en el área de la tabla y se elige la opción Marcar todo. Se puede reducir el rango de tiempo seleccionado sólo algunas celdas de la columna de tiempo (manteniendo pulsada la tecla SHIFT o CTRL). Otra posibilidad de reducir el inetrvalo de tiempo de datos es utilizar las barras de desplazamiento S (inicio) y E (final) en la parte del gráfico con puntos. A continuación, se pulsa el botón InformesInforme de usuario. Para guardar los datos en el formato de archivo deseado se selecciona la opción Guardar, a continuación se especifica la ubicación, el nombre y el formato de archivo. Los formatos disponibles son: • PDF (a este formato se puede exportar un máximo de 12 columnas de datos), • HTML (archivos de este tipo se pueden abrir en el navegador de Internet), • TXT (archivos normales de texto),

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7 Análisis de datos CSV (en inglés Comma Separated Values - valores separados por comas, archivos de este tipo se pueden abrir fácilmente en hojas de cálculo como Microsoft Excel) en el caso de eventos, el rango de datos (filas) sólo se puede limitar usando las barras de desplazamiento S (inicio) y E (final) en la parte con el gráfico de puntos. A continuación, se pulsa el botón InformesInforme de usuario. Para guardar los datos en el formato de archivo deseado se selecciona la opción Guardar, a continuación se especifica la ubicación, el nombre y el formato de archivo. Los formatos de datos son los mismos que en la descripción anterior sobre las mediciones. Se pueden exportar sólo los eventos seleccionados, se marca el icono en la columna Marcador en los eventos elegidos y al pasar a la pestaña Marcador se pulsa el botón InformesInforme de usuario y se procede como se ha descrito anteriormente. •

•

La manera estándar para exportar los datos a los archivos CSV se puede configurar seleccionando del menú OpciónConfiguración del programa, luego el icono Ajustes de informes y la pestaña Ajustes CSV. Se puede ajustar: • opción de dividir los datos en archivos más pequeños. Para ello, se selecciona la opción Dividir el archivo CSV y establecer el número máximo de filas correspondientes a un solo archivo. Si el informe contiene más filas que el número establecido, el informe CSV se dividirá en varios archivos con el nombre y el número. El primer archivo tiene el número 000000. • signo que separa la parte entera de la decimal (punto o coma), • signo que separa los valores siguientes (signo predeterminado es punto y coma), • signo que limita el campo de texto (p.ej. encabezados de columnas).

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Manual de instrucciones PQM-702

8 Otras opciones del programa 8.1

Estado del analizador, iniciación y detención del registro

Si se selecciona del menú de programa la opción AnalizadorControl , se visualiza la ventana como en la Fig. 82. En esta ventana se puede encontrar mucha información sobre el estado actual del analizador, cambiar el punto de medición, así como iniciar y detener el registro. A continuación, se describen los elementos de la ventana en la barra de estado: • Tipo de analizador – modelo del analizador conectado, • Número de serie – número de serie del analizador conectado, • Coordenadas de ubicación – posición geográfica del analizador, disponible sólo para recibir información sobre la ubicación de los satélites GPS, • Temperatura – indica la temperatura actual en el interior del analizador en grados Celsius y Fahrenheit, • Estado de carga – información sobre el estado de carga cuando está conectada la alimentación o el porcentaje de carga de la batería (junto con la tensión) cuando la batería funciona, • Fuente de alimentación – muestra la fuente de alimentación actual del analizador: batería o red eléctrica, • Versión de software y versión del hardware – muestra la versión del firmware del analizador y su versión de hardware, Más información sobre el registro: • Estado de analizador: indica si el analizador está en el estado de registro, • Número de punto de medición – punto de medición seleccionado actualmente, • Memoria disponible para el punto de medición – número en porcentaje que especifica qué porcentaje de espacio asignado al punto de medición en la tarjeta aún está disponible,

Fig. 82. Ventana Control.

108

8 Otras opciones del programa • •

Tiempo estimado de registro – muestra el tiempo aproximado de registro según la configuración actual, se da en el formato de semanas (w) días (d) horas (h) minutos (m) segundos (s), Número de eventos – número de eventos registrados desde la última activación del registro en el punto de medición determinado. Si se envía una nueva configuración o se apaga el analizador, los contadores se ponen a cero.

Esta ventana también permite cambiar el punto de medición activo, así como iniciar y detener el registro de forma remota: • Punto de medición actual – de la lista se puede seleccionar uno de los cuatro puntos de medición y activarlo. El punto de medición no se puede cambiar durante el registro. • Control de registro – hay dos botones: Stop y Start, que sirven para detener el registro activo o iniciarlo.

8.2

Eliminación de datos

Después de seleccionar del menú la posición AnalizadorEliminación de datos aparece la ventana como se muestra en la Fig. 83. Aquí se pueden borrar de forma selectiva los datos de los puntos de medición indicados sin alterar su configuración. Para ello se marcan las casillas junto a los puntos de medición y se pulsa el botón Eliminación de datos. Si es necesario eliminar todos los datos de la tarjeta, se recomienda usar la función del formateo de tarjeta de datos - opción Formatear tarjeta.

Fig. 83. Eliminación de datos.

8.3

Configuración del programa

Después de seleccionar del menú la posición OpcionesConfiguración del programa el usuario puede cambiar los ajustes predeterminados de la aplicación. Todos los ajustes se dividen en varias partes marcadas con los iconos en la parte superior de la ventana: • Ajustes principales, • Configuración del analizador, • Lecturas actuales • Ajustes de colores, • Análisis de datos, • Ajustes de informes, • Ajustes de medios. Después de seleccionar cada uno de estos ajustes, en la parte central de la ventana aparecen los ajustes detallados que también pueden ser divididos en pestañas. 109

Manual de instrucciones PQM-702 • • •

En el lado derecho de la ventana hay botones adicionales: De fábrica – restaura los ajustes predeterminados de la aplicación, Cargar – lee los ajustes de programa del archivo, Guardar / Guardar como – guarda los ajustes de programa al archivo,

8.3.1 Ajustes principales •

Idioma predeterminado – permite seleccionar el idioma predeterminado de la aplicación.

Fig. 84. Configuración del programa - Ajustes principales. • • •

Tipo predeterminado de analizador – permite seleccionar el analizador predeterminado de la lista, lo que afectará p.ej. la apertura de la configuración del analizador. Ajustes de pantalla – se puede elegir la apertura de la aplicación en modo de pantalla completa. Ajustes de actualización - permite activar o desactivar la búsqueda automática de nuevas versiones del software "Sonel Análisis" y del software del analizador (llamado en inglés firmware). Después de seleccionar, cada vez que se inicie la aplicación se conectará con el servidor del fabricante y comprobará si hay nuevas versiones. El usuario será informado mediante un mensaje apropiado y luego puede decidir si quiere descargar e instalar la actualización.

8.3.2 Ajustes del analizador En el panel a la izquierda están disponibles las opciones: 110

8 Otras opciones del programa •

•

Ajustes predeterminados del analizador - esta opción permite especificar la configuración predeterminada para el modelo particular del analizador después de iniciar la aplicación. Si se selecciona Del archivo la aplicación cargará la configuración predeterminada del archivo guardado con la extensión *.settings. Si el usuario no ha indicado el propio archivo de configuración en la casilla Ruta, la aplicación utilizará el archivo predeterminado guardado en el catálogo de instalación. si no se selecciona "Del archivo", el programa utilizará la configuración incorporada (de fábrica). Ajustes predeterminados de la norma – aquí es donde se configuran los perfiles específicos de la norma EN 50160 y sus variantes. En el árbol desplegable se muestran todos los perfiles predefinidos de fábrica que están disponibles en la lista desplegable durante la configuración de la medición según la norma EN 50160 (ver el punto 5.2.2). Se han preparado tres variantes polacas de la norma que son, básicamente, los perfiles que resultan directamente del Reglamento del Ministro de Economía del 4 de mayo de 2007 sobre las condiciones detalladas del funcionamiento del sistema electroenergético. Estos perfiles se llaman: o Tensión baja - criterios como en la o Tensión media - criterios como en la o Tensión alta - criterios como en la El perfil Tensión baja está dedicado a los receptores conectados directamente a la red con una tensión inferior a 1 kV, el perfil Tensión media a los receptores conectados a la red con la tensión superior a 1 kV e inferior a 110 kV, y el perfil Tensión alta para los receptores conectados a la red superior a 110 kV. Los perfiles predeterminados de la Tensión baja y Tensión media tienen los mismos criterios. Desplegando el árbol del perfil determinado se pueden ver y posiblemente cambiar los criterios predeterminados: o tarjeta Básicos contiene los criterios de calidad para la frecuencia, los cambios lentos de tensión, asimetría y parpadeo de luz, o tarjeta Armónicos incluye los criterios relacionados con THD en tensión y en armónicos de tensión, o tarjeta Eventos contiene los criterios para eventos en la tensión: interrupciones, huecos y sobretensiones.

Básicos • • • •

En esta tarjeta se pueden establecer los criterios de la medición para: Frecuencia - tolerancias que definen las desviaciones admisibles como el porcentaje de la frecuencia nominal y el límite de tiempo de medición para la primera tolerancia (p.ej. 99,5% de la semana y ±1% fn), Cambios lentos de tensión - es decir, del valor eficaz de tensión; dos tolerancias que definen las desviaciones admisibles como el porcentaje de la frecuencia nominal y el límite de tiempo de medición para la primera tolerancia (p.ej. 95% de la semana y ±10% Un), Factor de desequilibrio de tensión - límite de tiempo de medición para el umbral determinado, Indicador de parpadeo de luz durante largo período Plt – límite de tiempo de medición y el umbral.

111

Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 85. Registro según EN 50160 - ajustes básicos. Armónicos El aspecto de la pantalla muestra la Fig. 86. Aquí se pueden establecer los límites para el factor de THD y los niveles de límite para los armónicos particulares. El ajuste de los límites para los armónicos particulares se puede hacer de dos maneras: completando la tabla debajo del gráfico o directamente en el gráfico. Completando la tabla, después de la aprobación de los valores, en el gráfico aparece su visualización. Para cambiar el límite en el gráfico se debe hacer doble clic en el armónico seleccionado y luego mantener pulsado el botón izquierdo del ratón para ajustar el nivel deseado. Además, si se selecciona el armónico también se pueden utilizar las siguientes teclas: • ESPACIO - entrar en la edición del armónico marcado, • ENTER - confirmar el valor, • TAB - confirmar el valor y pasar al siguiente armónico, • Flechas ARRIBA y ABAJO - cambiar el valor del límite, • Flechas IZQUIERDA y DERECHA - seleccionar el armónico anterior o siguiente, • HOME y END - salto entre el primer y último armónico.

112

8 Otras opciones del programa Nota El nivel de THD y armónicos se refiere al componente fundamental. El factor THD en el registro según EN 50160 siempre se calcula basándose en los primeros 40 armónicos.

Fig. 86. Registro según EN 50160 - ajustes de armónicos. Eventos La Fig. 87 muestra la pantalla de los ajustes de eventos para el registro y según la norma EN 50160. Se pueden ajustar: • umbrales de detección de sobretensiones, huecos e interrupciones. Estos umbrales se expresan como un porcentaje de la tensión nominal que se añade al valor nominal. Por ejemplo, la tolerancia de sobretensión de +10% Un significa que para la tensión Un=230 V, el umbral de sobretensión es Usobretensión= 230 + 23 V = 253 V. Tolerancia de interrupción establecida en el -95% Un, significa la detección del evento de interrupción a la tensión igual o inferior de Uinterrupción = 230 – 227,7 V = 2,3 V. • Umbral de interrupción de corta/larga duración. Este valor se utiliza para la clasificación de los eventos de interrupción en la alimentación.

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Manual de instrucciones PQM-702 Notas

• El hueco de tensión no puede ser inferior a la interrupción. • El valor nominal de tensión está de acuerdo con los ajustes principales del punto de medición (valores nominales de la red)

Fig. 87. Registro según EN 50160 - ajustes de eventos. Se debe tener en cuenta que los criterios establecidos en los perfiles de la norma EN 50160 sólo se utilizan para el análisis estadístico y la generación del informe 50160 basado en los parámetros de red medidos previamente por el analizador. Los ajustes de umbrales, valores porcentuales de la semana, etc., no son enviados al analizador en ninguna etapa (sólo se almacenan en los ajustes del programa). Se requiere la selección del perfil EN 50160 durante la configuración del analizador para que durante el análisis el programa descargue los criterios de calidad establecidos para él de la base de datos de perfiles. Algunos perfiles también tienen algunas propiedades específicas, p.ej. los perfiles "polacos" desbloquean la medición de los valores de potencias medias y tangentes de 15 minutosϕ, que no existen para los otros perfiles.

8.3.3 Mediciones actuales Esta parte de ajustes (Fig. 88) permite establecer el color de los elementos y los ajustes de las lecturas actuales. Todo está dividido en tarjetas Formas de onda, Diagramas de tiempo, Mediciones, Diagrama fasorial, Armónicos, Interarmónicos. En estas tarjetas los ajustes suelen contener los grupos: 114

8 Otras opciones del programa • Actividad - exclusión de la fase dada de la vista previa o selección de la fase activa después de encender la pantalla, p.ej. en caso de la visualización de los armónicos la fase se selecciona con el botón, este ajuste permite elegir la fase activa después de encender la pantalla de armónicos. • Visibilidad - permite seleccionar los canales predeterminados, • Colores - aquí se pueden establecer los colores de fases/canales/parámetros particulares.

Fig. 88. Ajustes del modo de mediciones actuales.

8.3.4 Ajustes de colores Esta sección permite cambiar los colores de los elementos particulares de la aplicación. Se divide en las siguientes tarjetas (Fig. 89): • Colores de gráfico- divididos en diferentes parámetros y fases, • Colores generales, • Colores de mediciones, • Colores de eventos.

8.3.5 Análisis de datos •

Aquí están las tarjetas: Dispositivos excluidos - permiten visualizar los dispositivos (discos) que deben ser omitidos durante la búsqueda de los lectores conectados con la tarjeta SD con las mediciones (se refiere a los analizadores PQM-701), 115

Manual de instrucciones PQM-702 •

•

Ajustes de diagramas CBEMA – permiten cambiar los criterios predeterminados para los diagramas CBEM. El cambio se realiza mediante el cambio de la posición de los nudos en el gráfico. Los ajustes predeterminados se pueden restaurar haciendo clic en el botón Restablecer el diagrama. Ajustes de diagramas ANSI – permiten cambiar los criterios predeterminados para los diagramas ANSI como en caso de los diagramas CBEMA (Fig. 90). El cambio se realiza mediante el cambio de la posición de los nudos en el gráfico. Los ajustes predeterminados se pueden restaurar haciendo clic en el botón Restablecer el diagrama.

Fig. 89. Configuración del programa - ajustes de colores.

116

8 Otras opciones del programa

Fig. 90. Configuración del programa - ajustes del diagrama ANSI.

8.3.6 •

•

Ajustes de informes

Elementos de esta parte de la configuración: Datos adicionales - en esta parte se pueden rellenar las casillas adicionales usadas para generar los informes de medición: "Lugar de medición", "Mediciones realizadas", "Causa de medición", "Observaciones", también se puede indicar el logotipo que se va a agregar a los informes. Ajustes CSV – permiten cambiar el método predeterminado para generar los archivos CSV: número de filas en un solo archivo, selección de signos que separan la parte total de la decimal (puntos o comas), selección del signo que separa los valores particulares y selección del delimitador de campos de texto.

8.3.7 Ajustes de medios • •

Los ajustes de medios contienen las opciones: Medios activos – se puede activar la búsqueda de los analizadores conectados en serie (opción Puerto serie; se refiere sólo a PQM-701Zr), o la búsqueda de analizadores conectados a través de GSM (opción TCP/IP vía GSM). Ajustes de puerto serie – se aplica sólo a PQM-701Zr. Más información acerca de este tema se puede encontrar en el manual de PQM-701Zr.

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Manual de instrucciones PQM-702

8.4

Actualizaciones del programa y firmware del analizador

El software interno del analizar (en inglés firmware) y la aplicación Sonel Análisis deben actualizarse periódicamente, porque las actualizaciones mejoran los errores percibidos o introducen nuevas funcionalidades. Cuando se actualiza el software del analizador, se debe comprobar si hay una nueva versión del programa Sonel Análisis (y viceversa), y si es así, también debe ser actualizado.

8.4.1 Actualización automática del software Cada vez que se inicia el programa, se comprueba la disponibilidad de una nueva versión en el servidor. Esta función puede activarse o desactivarse en las preferencias del programa (ver el punto 8.3.1). Si la opción está desactivada, se puede actualizar manualmente seleccionando del menú la posición AyudaActualización on-line. Para actualizar se necesita una conexión a Internet. Si el programa detecta una nueva versión disponible del "Sonel Análisis", el usuario puede decidir si desea actualizar el programa actual. Después de descargar los archivos se instala la nueva versión y se reinicia la aplicación. El programa también puede comprobar si hay una nueva versión del software del analizador (en inglés llamado firmware). La actualización del firmware se puede realizar sólo cuando se conecta el analizador a través del cable USB. Si hay una nueva versión disponible, aparece un mensaje sobre la versión de software y los cambios introducidos. Después de la confirmación por parte de usuario, se inicia el proceso de actualización. Cuando haya terminado, el analizador se desconecta automáticamente y se reinicia.

118

9 Calidad de alimentación - manual

9 9.1

Calidad de alimentación - manual Información básica

La metodología de medición de la calidad eléctrica en los analizadores se especifica en la norma EN 61000-4-30:2009. Esta norma, que proporciona algoritmos de medición estrictos, ordenó el mercado de analizadores, y facilita la comparación y la compatibilidad de los resultados de la medición entre los analizadores de diferentes fabricantes. Anteriormente, estos dispositivos usaban diferentes algoritmos, por lo tanto, los resultados de las mediciones de los mismos objetos con los dispositivos diferentes a menudo daban los resultados completamente diferentes. Los factores que influyeron en el creciente interés por los temas relacionados con la calidad de alimentación eran, entre otros, la difusión de controladores electrónicos de alimentación, convertidores DC/DC y fuentes conmutadas, bombillas de ahorro de energía, etc., es decir, lo que se refiere a la conversión de la energía eléctrica. Todos estos dispositivos solían distorsionar significativamente la forma de onda de corriente de alimentación. Las fuentes de alimentación conmutada (comúnmente usadas en aplicaciones domésticas e industriales) a menudo se construyen de tal manera que la tensión alterna de red es rectificada y suavizada con un condensador, es decir, se cambia en la tensión continua (DC) para convertirse luego con mucha frecuencia y eficiencia en la tensión de salida con el valor deseado. Esta solución, sin embargo, tiene un efecto secundario indeseable. Las recargas de condensadores son mediante pulsos cortos de corriente en momentos cuando la tensión de red está cerca del valor de pico. Del balance de potencia resulta que si la corriente se coge sólo en breves intervalos de tiempo, entonces el valor de pico debe ser mucho más alto que si se lo toma de forma continua. Gran relación del valor de cresta de corriente al valor eficaz (llamado factor de cresta) y una disminución en el factor de potencia (en inglés Power Factor, PF) hacen que para conseguir una potencia activa en el receptor (en vatios), el productor de energía se ve obligado a entregar una potencia más alta que la potencia activa del receptor (esto se llama la potencia aparente, expresada en voltios-amperios, VA). El factor pequeño de potencia hace mayor carga de los cables de transmisión y mayores costos de transporte de energía eléctrica. Los componentes armónicos que aparecen en la corriente de alimentación son la causa de problemas adicionales. Como resultado, las empresas de servicios energéticos comenzaron a imponer sanciones económicas a los consumidores que no garantizaban suficientemente alto factor de potencia. Los destinatarios potenciales interesados en los analizadores de calidad de energía pueden ser por un lado las empresas de servicios energéticos que pueden utilizarlos para controlar a sus clientes, por otro lado, los consumidores de energía, que con el dispositivo pueden detectar y tratar de remediar el bajo factor de potencia y otros problemas relacionados con la calidad de la energía. Los parámetros de calidad de fuente de alimentación, así como las características energéticas de los receptores se describen con diferentes tamaños e indicadores. Este estudio podría aclarar un poco el tema. Como se mencionó anteriormente, la falta de estandarización de los métodos de medición causaba unas diferencias significativas en los valores calculados de los diversos parámetros de la red por varios instrumentos. La norma EN 61000-4-30 creada gracias a esfuerzos de muchos ingenieros fue el primer documento en el que se mencionaban métodos muy precisos, relaciones matemáticas y precisiones necesarias de mediciones para los analizadores de energía eléctrica. El cumplimiento de la norma (y en particular con la clase A) era para garantizar los resultados de mediciones repetitivos y casi idénticos de las mismas magnitudes medidas con dispositivos de diferentes fabricantes.

9.2

Entradas de tensión

La estructura del bloque de las entradas de tensión se muestra en la Fig. 91. Tres entradas de fase L1, L2, L3 y el conductor de protección PE tienen una línea de referencia común, que es 119

Manual de instrucciones PQM-702 el cable N (neutro). Esta configuración de entradas reduce el número de cables necesarios para conectar el analizador en la más amplia opción de ocho a cinco. Ocho cables se pueden encontrar en los analizadores con cuatro canales diferenciales independientes, pero en la práctica resulta que la solución con 5 conductores de ninguna manera es peor a las soluciones con 8 conductores y es posible conectarse a la mayoría de los tipos de redes y sistemas del receptor. La solución con 5 conductores simplifica en gran medida la conexión al objeto examinado y reduce el riesgo de confusión. La Fig. 91 también muestra que el circuito de alimentación del analiza-dor es independiente de los circuitos de medición. La fuente de alimentación tiene el rango nominal de tensiones de entrada entre 90..760 V AC y tiene los terminales separados. El analizador tiene dos subrangos de tensión: • rango de baja tensión con el pico de tensión de Fig. 91. Entradas de 450Vpp (sin corte) se activa a la tensión nominal de la tensión y alimentador red en el rango de 64V..127V y las configuraciones con los transformadores de tensión; el rango también se selecciona siempre automáticamente para el canal UN-PE, • rango de alta tensión con el pico de tensión de 1500Vpp (sin corte) se activa con tensiones nominales de red de 220 V y más (sin transformadores de tensión) El uso de dos rangos de tensión permite asegurar la precisión declarada compatible con la clase A de la norma EN 61000-4-30 para todas las tensiones nominales de red.

9.3

Entradas de corriente

El analizador tiene cuatro entradas de corriente independientes con los mismos parámetros. Para cada una de ellas se pueden conectar las pinzas rígidas de corriente con salida de tensión de 1V como estándar o las pinzas flexibles F-1, F-2 y F-3. Una situación típica es el uso de las pinzas flexibles con un integrador electrónico incluido. Sin embargo, el PQM-702 permite la conexión directa a la entrada del canal de corriente de la misma bobina de Rogowski, la integración de la señal se realiza de forma digital.

9.3.1 Pinzas rígidas (CT) para medir las corrientes alternas (AC) La pinza rígida tipo CT (en inglés Current Transformer Clamps) es simplemente el transformador que procesa la corriente grande del bobinado primario a la corriente más pequeña en el bobinado secundario. Las mordazas de las típicas pinzas de corriente están hechas de un material ferromagnético (tal como hierro) con el bobinado secundario alrededor de ellas. El bobinado primario es el conductor, que es por lo general una sola bobina, alrededor del cual se sujetan las mordazas de pinza. Si ahora por el conductor examinado fluye la corriente de 1000 amperios, en el bobinado secundario de 1000 bobinas fluirá la corriente de 1 A (si el circuito está cerrado). El resistor se coloca en la misma pinza con la salida de tensión. El transformador de corriente de este tipo tiene varias características distintivas. Puede medir corrientes muy altas, al Fig. 92. Pinza rígida con mismo tiempo consume poca energía. La corriente de salida de tensión magnetización causa el desplazamiento de fase (partes décimas de grado), que puede resultar en un error de medición 120

9 Calidad de alimentación - manual de potencia (especialmente con bajo factor de potencia). La desventaja de este tipo de pinza es también el fenómeno de la saturación del núcleo durante la medición de corrientes muy altas (por encima del rango nominal). La saturación del núcleo debido al fenómeno de histéresis de magnetización causa la aparición de grandes errores de medición que se pueden eliminar sólo por su desmagnetización. Además, cuando la corriente medida tiene un significativo componente de corriente continua (DC), el núcleo se satura. La gran desventaja de la pinza rígida es también su considerable peso. A pesar de estos inconvenientes, la pinza CT es actualmente el método no invasivo más ampliamente utilizado para medir las corrientes alternas (AC). Junto con el analizador PQM-702 se pueden utilizar las siguientes pinzas CT para medir las corrientes alternas: • C-4, con rango nominal de 1000A AC, • C-6, con rango nominal de 10A AC, • C-7, con rango nominal de 100A AC.

9.3.2 Pinzas para medir las corrientes alternas y continuas (AC/DC) En algunas situaciones es necesario medir el componente de corriente continua. Para este fin, se deben utilizar las pinzas con un modo diferente de funcionamiento que el transformador de corriente tradicional. Estas pinzas usan el fenómeno físico conocido como el efecto Hall e incluyen en su diseño el sensor Hall. En resumen, este efecto consiste en la aparición de la tensión eléctrica en las paredes del conductor, a través del cual fluye la corriente eléctrica, y, además, se encuentra en el campo magnético con la dirección transversal al vector de inducción de este campo. Las pinzas de corriente que utilizan este fenómeno pueden medir el componente alterno y constante de corriente. El conductor con corriente colocado dentro de las pinzas crea un campo magnético que se concentra en el núcleo de hierro. En la ranura de núcleo, donde se unen las dos partes de mordazas, se coloca el sensor Hall que consta de semiconductor y su tensión de salida es amplificada por el sistema electrónico alimentado con batería. En las pinzas de este tipo por lo general tienen una perilla para ajustar el cero de corriente. Para recibir el cero de corriente se deben cerrar las mordazas (sin conductor en el interior) y se ajusta la perilla hasta conseguir el cero de la corriente continua. Las pinzas de este tipo ofrecidas actualmente por Sonel S.A. son las pinzas C-5 con el rango nominal 1000A AC/1400A DC. Estas pinzas tienen una salida de tensión y para la corriente nominal de 1000 A dan la tensión de 1V (1 mV/A).

9.3.3 Pinzas flexibles (elásticas)

Fig. 93. Bobina de Rogowski

Las pinzas flexibles (en inglés Flexible Current Probes) se basan en totalmente otro principio físico que el transformador de corriente. Su parte más importante es la bobina de Rogowski, llamada así por el físico alemán Walter Rogowski. Esta es una bobina de aire envuelta alrededor del conductor con corriente. La estructura especial de la bobina permite introducir sus dos extremos por un lado, por lo que es posible colocar fácilmente la pinza alrededor del conductor (el extremo de retorno se coloca dentro de la bobina a lo largo de toda su longitud). La corriente que fluye a través del conductor medido crea las líneas de campo magnético que aprovechando el fenómeno de auto-inducción inducen la fuerza electromotriz en los extremos de la bobina. Sin embargo, este voltaje es proporcional a la velocidad de cambio de la corriente en el conductor, y no a la propia corriente. 121

Manual de instrucciones PQM-702 La bobina de Rogowski tiene algunas ventajas innegables en comparación con los transformadores de corriente. Dado que no tiene el núcleo no se ve afectada por el fenómeno de la saturación, por lo tanto es perfecta para medir grandes corrientes. La bobina también tiene una linealidad excelente y gran banda de transmisión, mucho más grande que el transformador de corriente, y en comparación con él también pesa menos. Sin embargo, hasta hace poco, las pinzas flexibles tenían un problema con una expansión más amplia en la medición de la corriente. Hay algunos factores que dificultan la aplicación práctica del sistema de medición con la bobina de Rogowski. Uno de ellos es un nivel bajo de tensión que se induce en los terminales (que depende de las dimensiones geométricas de la bobina). Por ejemplo, la tensión de salida para la frecuencia de 50 Hz de las pinzas flexibles de la serie F (usadas con PQM-702) es de unos 45 μV/A. Estos bajos niveles de voltaje requieren amplificadores de precisión y bajo nivel de ruido, que por supuesto aumentan los costes. Dado que la tensión de salida es proporcional a la derivada de la corriente, es necesario utilizar el sistema integrador; en general se ofrecen las pinzas flexibles que se componen de la bobina de Rogowski con un sistema analógico de integrador (módulo típico alimentado con la batería). En la salida del integrador hay una señal de tensión proporcional a la corriente medida y con la escala adecuada (p.ej. 1 mV/A). Otro problema con la bobina de Rogowski es la sensibilidad a los campos magnéticos externos. La bobina ideal debe ser sensible solamente al campo cerrado con el área de la bobina y debe separar completamente de los campos magnéticos externos. Sin embargo, esta es una tarea muy difícil. La única forma de obtener tales propiedades es la construcción muy precisa de la bobina, con el bobinado perfectamente homogéneo y la impedancia más baja. Exactamente la alta precisión de devanado de bobina es responsable del relativamente alto precio de esta pinza. Junto con el analizador PQM-702 se pueden utilizar las siguientes pinzas flexibles ofrecidas por Sonel S.A.: • F-1, con una circunferencia de la bobina de 120 cm, • F-2, con una circunferencia de 80 cm, • F-3, con una circunferencia de 45 cm. Todas estas pinzas tienen las mismas características eléctricas. La corriente de cresa que se puede medir después de conectar al PQM-702 es de 10 kA (este límite se debe a las propiedades del canal de entrada de corriente, no sólo a las propias pinzas).

9.3.4 Integrador digital En el analizador PQM-702 se aplicó la solución con la integración digital de la señal que viene directamente de la bobina de Rogowski. Este enfoque permite eliminar los problemas relacionados con los integradores analógicos necesarios para asegurar la precisión declarada a largo plazo y en el entorno de medición difícil. Los integradores analógicos también deben incluir los sistemas de protección contra la saturación de la salida en presencia de la tensión continua en la entrada. El integrador ideal tiene un amplificador infinito para las señales continuas que baja con la velocidad de frecuencia de 20 dB/década. El desplazamiento de fase es constante en todo el rango de frecuencia y es de -90°. En teoría, el amplificador infinito para la señal continuas que aparece en la entrada del integrador causa la saturación de su salida cerca de la tensión de alimentación e impide su funcionamiento. En sistemas prácticos se introduce una solución para limitar el amplificador para DC hasta un valor fijo, además periódicamente pone a cero la salida. También hay técnicas de eliminación activa de tensión continua que la mide y de nuevo la pone en la entrada pero con el signo opuesto por lo que se anula eficazmente. En inglés se usa el término "leaky integrator" que significa el integrator con fuga. "Leaky integrator" es simplemente un integrador con el condensador de resistencia de alto valor. Tal sistema es entonces el mismo que el filtro de paso bajo con una frecuencia de paso muy baja. La aplicación digital del integrador asegura unos parámetros excelentes a largo plazo, todo el procedimiento se lleva a cabo por medio de cálculos, no hay efectos del envejecimiento de los 122

9 Calidad de alimentación - manual componentes, etc. Sin embargo, igual que la versión analógica aquí también puede aparecer el problema de saturación y sin ninguna prevención puede hacer inútil la integración digital. Se deben tener en cuenta tanto los amplificadores de entrada como el convertidor analógico-digital tienen un compensador finito y no deseable, que debe ser eliminado antes del proceso de integración. El software del PQM-702 incluye un filtro digital cuya tarea consiste en eliminar por completo el componente continuo de tensión. La señal filtrada se somete a la integración digital. La característica de fase resultante tiene unas propiedades excelentes y el desplazamiento de fase para las frecuencias más críticas de 50 y 60 Hz es mínimo. Proporcionar el desplazamiento de fase más pequeño entre las señales de corriente y voltaje es crucial para asegurar pequeños errores de medición de potencia. El error estimado de medición de potencia se puede expresar por la relación 1: Error de medición de potencia ≈ error de fase (en radianes) × tan(φ) x 100% donde tan(φ) es la tangente del ángulo entre la tensión y la corriente de sus componentes fundamentales. De la fórmula anterior se puede concluir que los errores de medición aumentan junto con la disminución del factor de desplazamiento de fase; por ejemplo, cuando el error de fase de 0,1° y cosφ=0,5 el error es de tan sólo 0,3%. De todos modos, para que las mediciones de potencia sean exactos, la concordancia de las trayectorias de fase de tensión y corriente debe ser la mejor.

9.4

Muestreo de señal

Se muestrea la señal al mismo tiempo en los ocho canales y la frecuencia sincronizada con la frecuencia del canal de tensión de alimentación de referencia. Esta frecuencia es de 10,24 kHz para 50 Hz y 60 Hz. Por consiguiente, un solo período tiene 204,8 muestras para la frecuencia de 50 Hz y 170,67 muestras para 60 Hz. Se utiliza el convertidor analógico-digital de 16 bits que proporciona el sobremuestreo de 64-veces. La atenuación analógica de 3 decibelios se ha especificado para las frecuencias de unos 20 kHz, mientras que el error de amplitud para la frecuencia máxima útil igual a 3 kHz (es decir, la frecuencia del 50º armónico para la red de 60 Hz) es de aprox. 0,1 dB. El desplazamiento de fase para la misma frecuencia es menor que 15°. La atenuación en la banda de parada es mayor de 75 dB. Se debe tener en cuenta que para la correcta medición del desplazamiento de fase entre los armónicos de tensión respecto a los armónicos de corriente y la potencia de estos armónicos no es significativo el desplazamiento absoluto de fase respecto a la frecuencia fundamental, pero la conformidad de las características de fase de las trayectorias de tensión y corriente. El mayor error de diferencia de fase para f = 3 kHz es hasta 15°. Este error disminuye con la disminución de la frecuencia que nos interesa. En la estimación de los errores de medición de potencia de armónicos también se debe considerar un error adicional introducido por las pinzas y los transformadores utilizados.

9.5

Sincronización PLL

La sincronización de frecuencia de muestreo se llevó a cabo por medio de equipo. La señal de voltaje después de pasar a través de los circuitos de entrada se dirige al filtro de paso de banda, cuya misión es reducir el nivel de armónicos y pasar sólo el componente fundamental de tensión. A continuación, la señal se dirige a los circuitos del bucle de fase como una señal de referencia. El sistema PLL genera una frecuencia que es un múltiplo de la frecuencia de referencia requerida para el convertidor analógico-digital. La necesidad de la aplicación del bucle de enganche de fase resulta directamente de los 1

Current sensing for energy metering, William Koon, Analog Devices, Inc.

123

Manual de instrucciones PQM-702 requisitos de la norma EN 61000-4-7 que describe la metodología y los errores aceptables en la medición de los armónicos. Esta norma requiere que la ventana de medición, que es la base para una medición y la evaluación del contenido de armónicos, sea igual a la duración de 10 períodos de la red energética en las instalaciones de 50 Hz y 12 períodos para 60 Hz. En ambos casos, esto corresponde a unos 200 ms. Dado que la frecuencia de la fuente de alimentación puede estar sujeta a cambios periódicos y fluctuaciones, la duración de la ventana puede no ser exactamente igual a 200 ms, p.ej. para la frecuencia de 51 Hz corresponde a unos 196 ms. La norma también recomienda que los datos no sean sometidos al sistema de ventanas antes de introducir la transformada de Fourier (con el fin de extraer los componentes espectrales). Falta de sincronización de frecuencia y situación en la que en la transformada FFT se realizan las muestras del número incompleto de períodos pueden conducir a la fuga espectral. Este fenómeno hace que la línea de armónico se aplica también a otras líneas de interarmónicos adyacentes, lo que puede conducir a la pérdida de información sobre el nivel y la potencia reales de la línea examinada. Se permite la posibilidad de la utilización de ventana de ponderación Hanna que reduce los efectos adversos de la fuga espectral, pero esto sólo se limita a la situación en la que el bucle PLL ha perdido la sincronización. La norma EN 61000-4-7 especifica con precisión el requerido bloque de sincronización. Esto se expresa de la siguiente manera: el tiempo entre el flanco ascendente del primer impulso de muestreo y (M+1) de este impulso (donde M es el número de muestras en la ventana de medición) debe ser igual a la duración del número especificado de períodos en la ventana de medición (10 o 12), con un máximo error permisible de ± 0,03%. Para explicarlo en términos más simples, se analiza el siguiente ejemplo. Tomando en cuenta la frecuencia de red de 50 Hz, la ventana de medición dura exactamente 200 ms. Si el primer impulso de muestreo se produce exactamente en el tiempo t = 0, entonces el primer impulso de muestreo de la ventana de medición siguiente debe aparecer en el momento t = 200 ± 0,06 ms. Estos ± 60 μs es la desviación admisible del flanco de muestreo. La norma también define la frecuencia mínima recomendada en la que se debe mantener la precisión indicada anteriormente de la sincronización y la define ± 5% de la frecuencia nominal, es decir, 47,5…52,5Hz y 57…63 Hz respectivamente, para las redes de 50 Hz y 60 Hz. Otra cuestión es el rango de tensión de entrada para que el sistema PLL funcione correctamente. La norma 61000-4-7 no menciona aquí indicaciones ni requisitos específicos. Sin embargo, la norma 61000-4-30 define el rango de tensión de alimentación en el que los parámetros metrológicos no se pueden empeorar y para la clase A se lo define en 10%...150% Udin. El analizador PQM-702 cumple con los requisitos antes mencionados en relación con el funcionamiento del PLL también para la tensión nominal más baja Unom=64V, es decir, hasta unos 6 V.

9.6

Parpadeo de luz (Flicker)

La palabra inglesa flicker significa parpadeo. Respecto a las cuestiones relacionadas con la calidad de la energía es un fenómeno del cambio periódico de la intensidad de la luz debido a los cambios de tensión que alimenta las bombillas. La medición del parpadeo apareció en los analizadores de calidad de energía cuando se descubrió que este fenómeno provoca molestias, irritación, a veces dolores de cabeza, etc. Las vibraciones de intensidad de luz deben tener una frecuencia bastante específica, no pueden ser demasiado lentas porque entonces la pupila humana es capaz de adoptarse a los cambios de la luz, tampoco pueden ser demasiado rápidas porque la inercia del filamento elimina estos cambios casi por completo. Los estudios han demostrado que la alteración máxima para la frecuencia es de aprox. 9 cambios por segundo. Las fuentes de luz más sensibles resultaron ser las bombilla tradicionales con un filamento de tungsteno. Las lámparas halógenas cuyas fibras tienen una temperatura mucho más alta de las tradicionales también tienen una inercia mucho mayor que reduce los cambios de claridad percibidos por hombre. Las lámparas fluorescentes se caracterizan por la mejor "resistencia" para el parpadeo porque sus propiedades específicas estabilizan la corriente que fluye a través de la lámpara durante los cambios de tensión, y por lo tanto reducen las 124

9 Calidad de alimentación - manual fluctuaciones de la potencia de iluminación. El parpadeo se mide según su percepción y se distinguen dos tipos: de período corto Pst (en inglés short term), cuyo valor se determina cada 10 minutos, y de período largo Plt (en inglés long term), cuyo valor se calcula basándose en los 12 valores siguientes Pst, es decir, cada 2 horas. El tiempo largo de medición resulta directamente del cambio lento del fenómeno, para recoger la muestra de datos fiable, la medición debe ser larga. Pst igual a 1 se considera el valor que está a punto de molestia, por supuesto la sensibilidad al parpadeo varía entre las personas; la adopción de este umbral resulta de las pruebas realizadas en un grupo representativo de personas. ¿Cuál es la razón de la aparición del fenómeno de parpadeo de luz? La causa más frecuente son las caídas de tensión debidas a la conexión y desconexión de grandes cargas y un cierto nivel de parpadeo está presente en la mayoría de redes de alimentación. Además, el efecto adverso en la gente descrito anteriormente no tiene que ser -y por lo general no lo es- el síntoma de las deficiencias de nuestra instalación. Si la red se observa un aumento repentino e inexplicable del nivel de parpadeo de la luz (es decir, el aumento del valor de los factores Pst y Plt) no se debe de ninguna manera ignorarlo. Puede resultar que el parpadeo se debe a malas conexiones en el sistema, mayores caídas de tensión en las uniones del panel de control (por ejemplo) provocarán mayores fluctuaciones de tensión en los receptores como la bombilla. Las caídas de tensión en las uniones también causan que se calienten, y finalmente, pueden provocar chispas y posiblemente un incendio. Las inspecciones periódicas de la red y los síntomas descritos pueden llamar nuestra atención para encontrar la fuente del peligro.

9.7

Medición de potencia

La potencia es uno de los parámetros más importantes que determina las propiedades energéticas de los circuitos eléctricos. El ajuste de cuentas entre el proveedor y el destinatario es la energía eléctrica equivalente al producto de potencia y tiempo. En la ingeniería eléctrica hay diferentes variedades de potencia: • potencia activa (en inglés Active Power) representada por la letra P y medida en vatios, • potencia reactiva (en inglés Reactive Power) representada por la letra Q y medida en var, • potencia aparente (en inglés Apparent Power) representada por la letra S y medida en VA. Los mencionados tres tipos de potencia son los más conocidos, pero esto no significa que la lista termina aquí. En la escuela se enseña que estas potencias forman los llamados triángulos de potencia, cuyas propiedades expresa la siguiente ecuación: P 2 + Q2 = S 2

Esta ecuación, sin embargo, sólo es válido para los sistemas con las formas de onda sinusoidales de tensiones y corrientes. Antes de pasar a un análisis más detallado de las cuestiones relacionadas con la medición de potencias, primero se deben definir las potencias particulares.

9.7.1 Potencia activa La potencia activa P expresa la capacidad del sistema para realizar un trabajo específico. Esta es la potencia más deseada por los consumidores de la energía y por la potencia activa suministrada durante un período se paga al proveedor (por separado se analiza la cuestión de pago por la potencia reactiva adicional, ver más adelante). La potencia activa (y por consiguiente la energía activa) se mide con medidores de la energía eléctrica en todos los hogares. La fórmula básica para el cálculo de la potencia activa es la siguiente: 𝑃=

𝑡+𝑇

1 � 𝑢(𝑡)𝑖(𝑡)𝑑𝑡 𝑇 𝑡

125

Manual de instrucciones PQM-702 donde: u(t) - valor instantáneo de tensión, i(t) - valor instantáneo de corriente, T - período para el que se calcula la potencia. La potencia activa se puede calcular en los sistemas sinusoidales como: 𝑃 = 𝑈𝐼𝑐𝑜𝑠𝜑

donde: U es el valor eficaz de tensión, I es valor eficaz de corriente y ϕ es el ángulo de desplazamiento de fase entre tensión y corriente. La potencia activa se calcula por el analizador PQM-702 directamente a partir de la fórmula integral utilizando los transcursos de muestreo de tensión y corriente: 𝑃=

𝑀

1 � 𝑈𝑖 𝐼𝑖 𝑀 𝑖=1

donde M es el número de muestras en la ventana de medición de 10/12 períodos y es igual a 2048, Ui y Ii son siguientes muestras de tensión y corriente.

9.7.2 Potencia reactiva La fórmula más conocida de potencia reactiva también es válida solamente para los circuitos monofásicos con los transcursos sinusoidales de tensión y corriente: 𝑄 = 𝑈𝐼𝑠𝑖𝑛𝜑

La interpretación de la potencia en tales sistemas es la siguiente: es la amplitud de componente de potencia alterna instantánea en los terminales de la fuente. La existencia del valor no-cero de esta potencia confirma el flujo bidireccional de energía y flujo oscilante entre la fuente y el receptor. Nos podemos imaginar un sistema monofásico con una fuente sinusoidal de tensión, cuya carga es del circuito RC. Dado que, en tales condiciones, los elementos se comportan linealmente, la onda de corriente de fuente será sinusoidal, pero debido a las propiedades del condensador será desplazada respecto a la fuente de tensión. En tal sistema, la potencia reactiva Q es distinta de cero y se puede interpretar como la amplitud de la oscilación de energía, que a su vez es almacenada en un condensador y devuelta a la fuente. La potencia activa del condensador es igual a cero. Sin embargo, la oscilación de energía parece sólo un efecto presente en casos específicos de los circuitos con el transcurso sinusoidal de tensión y corriente, y no es la causa de la formación de la potencia reactiva. Los estudios realizados en esta área demuestran que la potencia reactiva también aparece en los circuitos donde no hay oscilación de energía. Esta afirmación puede sorprender a muchos ingenieros. En las últimas publicaciones sobre la teoría de potencia como el único fenómeno físico, que siempre acompaña a la potencia reactiva, se mencionan los desplazamientos de fase entre corriente y tensión. La fórmula anteriormente mencionada para el cálculo de la potencia reactiva sirve sólo para los circuitos sinusoidales de sólo una fase. Entonces aparece la pregunta: ¿cómo se calcula la potencia reactiva en los sistemas no sinusoidales? Esta pregunta abre la "caja de Pandora" del entorno electro-técnico. Resulta que la definición de la potencia reactiva en los sistemas reales (no sólo los idealizados) es objeto de controversia y ahora (en 2009) no existe una única definición aceptada de la potencia reactiva en los sistemas con transcursos no sinusoidales de tensión y corriente, por no mencionar aquí los circuitos desequilibrados de tres fases. En la norma IEEE (Organización Internacional de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) con el número 1459-2000 (del año 2000) para los circuitos trifásicos no sinusoidales no se encuentra fórmula para la potencia reactiva total, como las tres potencias básicas se menciona potencia activa, 126

9 Calidad de alimentación - manual aparente y -atención- inactiva denominada con la letra N. La potencia reactiva se limita sólo al componente fundamental de corriente y tensión y se denomina Q1. Dicha norma es el último documento de este tipo expedido por una organización reconocida que debía ordenar las cuestiones relacionadas con la definición de la potencia. Esto era necesario porque en el entorno científico desde hace muchos años había voces que las definiciones utilizadas hasta entonces podían dar resultados erróneos. Las controversias estaban relacionadas principalmente con la definición de la potencia reactiva y aparente (así como la potencia de distorsión) en los circuitos de una y de tres fases de los transcursos no sinusoidales de tensiones y corrientes. En 1987, el profesor L. Czarnecki demostró que la definición de Budeanu de la potencia reactiva ampliamente utilizada era errónea aunque la definición hasta hoy se enseña en muchas escuelas técnicas. Esta definición fue presentada por primera vez por el prof. Budeanu en 1927 y tiene la siguiente forma: ∞

𝑄𝐵 = � 𝑈𝑛 𝐼𝑛 sin 𝜑𝑛 𝑛=0

donde Un y In son los armónicos de tensión y corriente de orden n, y ϕn el ángulo entre estos dos componentes. Ya que la introducción de este parámetro significaba que la conocida ecuación del triángulo de potencia no se cumplía para los circuitos con formas de onda no sinusoidales, Budeanu introdujo un nuevo parámetro llamado potencia de distorsión: 𝐷𝐵 = �𝑆 2 − �𝑃 2 + 𝑄𝐵 2 �

La potencia de distorsión era para representar en el sistema las potencias que aparecían debido a la deformación de las ondas de tensión y corriente. La potencia reactiva era desde hace años relacionada con las oscilaciones de la energía entre la fuente y la carga. En la fórmula vemos que la potencia reactiva según la definición de Budeanu es la suma de las potencias reactivas de los armónicos particulares. Debido al factor sinϕ los componentes pueden ser positivos o negativos dependiendo del ángulo entre la tensión y la corriente del armónico. Por lo tanto, es posible la situación cuando la potencia reactiva total QB será cero en los componentes de armónicos distintos a cero. La observación de que en caso de los componentes distintos a cero, la potencia reactiva total puede ser cero es la clave para un análisis más profundo, que finalmente hizo posible demostrar que QB puede dar en algunos casos unos resultados muy sorprendentes. Los estudios pone en tela de juicio la creencia general de que existe una relación entre las oscilaciones de energía y la potencia reactiva definida por Budeanu QB. Se pueden dar ejemplos de circuitos, donde a pesar de la existencia del carácter oscilatorio del curso de la potencia instantánea, la potencia definida por Budeanu es cero. Durante años, los científicos no eran capaces de relacionar ningún fenómeno físico con la potencia reactiva según esta definición. Estas dudas sobre la exactitud de la definición de potencia, por supuesto, arrojan una sombra sobre la potencia de distorsión DB relacionada con ella. Se comenzó a buscar una respuesta a la cuestión si la potencia de distorsión DB era realmente una medida de deformación en ondas en los circuitos no sinusoidales. La distorsión es una situación en la que la onda de tensión no puede ser "impuesta" a la onda de corriente con dos operaciones: cambiando la amplitud y desplazándola en el tiempo. En otras palabras, si se cumple con la siguiente condición: 𝑢(𝑡) = 𝐴𝑖(𝑡 − 𝜏)

entonces la tensión no es distorsionada respecto a la corriente. En el caso de la tensión sinusoidal y la carga que es cualquier combinación de los elementos RLC, esta condición se 127

Manual de instrucciones PQM-702 cumple siempre (para la onda sinusoidal, estos elementos mantienen linealidad). Sin embargo, cuando la tensión está distorsionada, la carga RLC no asegura ya la falta de distorsión de corriente respecto a la tensión y ya no es carga lineal, es necesario cumplir con ciertas condiciones adicionales (el módulo que cambia con la frecuencia y la fase de impedancia de la carga). Por lo tanto, ¿realmente la potencia DB es una medida de la deformación? Por desgracia, en este caso la teoría de la potencia según Budeanu también decepciona. Se ha demostrado que la potencia de distorsión puede ser igual a cero cuando la tensión se distorsiona respecto a la forma de onda de corriente, y viceversa, la potencia de distorsión puede ser distinta a cero en la ausencia total de la distorsión. El aspecto práctico de la teoría de potencia respecto a la corrección del factor de potencia en los sistemas con potencia reactiva, debía ser el factor que más gana con las definiciones correctas de potencia reactiva. Fracasaron los intentos de compensación basándose en la potencia reactiva según Budeanu y la potencia de distorsión asociada con ella. Estos conceptos no permitían siquiera el cálculo correcto de la capacidad compensatoria que da el máximo factor de potencia. A veces incluso pasaba que estos intentos terminaban con el empeoramiento adicional de este factor. Se puede hacer la pregunta: ¿cómo es posible que la teoría de potencia definida por Budeanu se hizo tan popular? Puede haber varias razones. En primer lugar, es la costumbre de los ingenieros a las antiguas definiciones y los planes de estudios en las escuelas sin cambios desde hace años. Este factor es a menudo subestimado, pero como una excusa se puede recordar que esta teoría durante 60 años no fue anulada. En segundo lugar, en los años 20 del siglo pasado no había dispositivos de medición que mostraran los componentes de armónicos de tensión y corriente, por lo que era difícil verificar las teorías nuevas. En tercer lugar, las formas de onda distorsionadas de tensión y corriente (es decir, con alto contenido de armónicos) es el resultado de una revolución en el sector de la electricidad, que comenzó en la segunda mitad del siglo pasado. Ampliamente se comenzaron a utilizar tiristores, rectificadores controlados, convertidores, etc. Todas estas actividades dieron lugar a muchas distorsiones de la corriente en las redes de alimentación y por lo tanto, el aumento de distorsión armónica. Sólo entonces se empezaron a notar fallos en la teoría de potencia definida por Budeanu. En cuarto lugar, los investigadores relacionadas con la industria energética eran conscientes del hecho de que las fábricas invirtieron una fortuna en la infraestructura de medición (contadores de energía). Cualquier cambio en este aspecto podía tener enormes implicaciones financieras. Sin embargo, los lentos cambios en la conciencia de los ingenieros eléctricos empezaron a ser visibles. A través de los años, con cada vez más comunes cargas no lineales y formas de onda muy distorsionadas, ya no podían ser más toleradas las restricciones de las fórmulas aplicadas. El acontecimiento muy importante fue la publicación del año 2000 hecha por IEEE Standard 1459, cuyo nombre es: "Términos para la medición de potencia eléctrica en las condiciones sinusoidales, no sinusoidales, equilibradas y desequilibradas". Por primera vez la potencia reactiva definida por Budeanu estaba en el grupo de las definiciones no recomendadas, que no se debía utilizar en los medidores nuevos de la potencia y energía reactiva. También muchas magnitudes se dividieron a estas relacionados con el componente fundamental de corriente y tensión (primer armónico) y los otros armónicos más altos. En la mayoría de casos, se reconoce que la parte utilizable de la energía se transmite por los componentes de 50/60 Hz, con la participación menor y más perjudical de los armónicos más altos. El estándar también introdujo un nuevo valor – potencia inactiva N, que representa todos los componentes inactivos de la potencia: 𝑁 = �𝑆 2 − 𝑃 2

La potencia reactiva es una de las componentes de la potencia inactiva N. En los sistemas monofásicos con las formas de ondas sinusoidales de tensión y corriente, N es igual a Q, por lo que en la potencia desactiva no hay otras componentes inactivas. En los circuitos trifásicos, esta propiedad sólo tienen las redes sinusoidales simétricas, con el receptor equilibrado puramente 128

9 Calidad de alimentación - manual resistivo. Los otros componentes de potencia inactiva están relacionados con los fenómenos físicos concretos. De acuerdo con una de las teorías de profesor Czarnecki que de mejor manera explica los fenómenos físicos en los circuitos trifásicos, la ecuación de potencia en tales sistemas se puede escribir de la siguiente forma: 𝑆 2 = 𝑃 2 + 𝐷𝑠 2 + 𝑄2 + 𝐷𝑢 2

Ds es el efecto de dispersión que se produce en el sistema, como resultado de los cambios en la conductancia del receptor junto con el cambio de la frecuencia. Por lo tanto, la presencia de los elementos reactivos en el receptor puede dar lugar a la potencia dispersada. La potencia reactiva Q en esta ecuación se produce con el desplazamiento de fase entre los armónicos de tensión y corriente. Du es la potencia desequilibrada que es una medida de desequilibro del receptor trifásico. Este componente explica la situación en la que el receptor desequilibrado trifásico puramente resistivo resulta en un factor de potencia menor que la unidad. Este receptor no tiene la potencia reactiva Q, sin embargo, del triángulo de potencia S, P, Q resulta algo completamente diferente (la teoría de la potencia según Budeanu con la potencia de distorsión tampoco puede explicar esta situación, en el receptor puramente resistivo la potencia de distorsión DB es igual a cero). El intento de unir el estándar IEEE 1459-2000 con la teoría de la potencia de Czarnecki lleva a la conclusión de que la potencia inactiva esconde en si por lo menos tres fenómenos físicos independientes que afectan a la reducción de la eficiencia de la transferencia de energía desde la fuente hasta el receptor, lo que reduce el factor de potencia: 𝑃𝐹 =

𝑃 𝑃 = 𝑆𝑒 �𝑃2 + 𝐷 2 + 𝑄2 + 𝐷 2 𝑠 𝑢

La potencia reactiva conocida como la letra Q en el estándar IEEE 1459-2000 se limita al componente fundamental y se aplica tanto a los sistemas monofásicos como trifásicos. En los sistemas monofásicos: 𝑄1 = 𝑈1 𝐼1 sin 𝜑1

En los sistemas trifásicos se tiene en cuenta sólo el componente coherente a esta potencia: 𝑄1+ = 3𝑈1+ 𝐼1+ sin 𝜑1+

Para que la potencia se mida correctamente se requiere el orden coherente de rotación de fases (es decir, fase L2 retrasada 120° respecto a L1, fase L3 retrasada 240° respecto a L1). El concepto del componente conforme se comentará más detalladamente al describir el equilibro. El valor de potencia reactiva del componente fundamental es la magnitud principal para estimar el tamaño del condensador que mejora el factor DPF, es decir, el desplazamiento del componente fundamental de la tensión respecto al mismo componente de la corriente (es decir, el compensador de la potencia reactiva del armónico fundamental).

9.7.3 Potencia reactiva y los sistemas de 3 conductores La medición correcta de la potencia reactiva no es posible en los receptores desequilibrados conectados por 3 conductores (sistemas tipo triángulo y estrella sin N). Esta afirmación puede sorprender a muchos. El receptor puede ser tratado como la "caja negra" con sólo tres terminales disponibles. No somos capaces de determinar la estructura interna de este receptor. Para calcular la potencia reactiva es necesario conocer el ángulo de desplazamiento de fase entre la tensión y la corriente 129

Manual de instrucciones PQM-702 en cada rama del receptor. Por desgracia, no conocemos este ángulo. En el sistema del receptor tipo "triángulo" conocemos las tensiones en las impedancias particulares pero no conocemos la corriente; en tales sistemas se miden las tensiones entre las fases y las corrientes lineales. Cada corriente lineal es la suma de las dos corrientes de fase. En los receptores tipo estrella sin N sabemos las corrientes que fluyen a través de la impedancia, pero no sabemos las tensiones (cada de las tensiones entre fases es la suma de dos tensiones de fase). Hay que darse cuenta que con estas tensiones en terminales y con las corrientes que entran en esta "caja negra" hay un número infinito de variaciones de la estructura interna del receptor, que nos darán los mismos resultados de las mediciones de corrientes y tensiones visibles por fuera de esta caja negra. ¿Cómo es posible que existen los medidores de potencia reactiva están diseñados para medir en las redes de tres conductores, y los analizadores de red que en estas condiciones permiten medir la energía reactiva? En ambos casos, los fabricantes recurren al truco, que se basa en la creación artificial del punto de referencia (terminal neutro N virtual). Este punto se puede crear fácilmente conectando a los terminales de nuestra "caja negra" el sistema de tres resistencias del mismo valor y unidas en forma de estrella. El potencial del punto central del sistema de resistencias se utiliza para calcular las "tensiones de fase". Obviamente se necesitan aquí las comillas porque este cero virtual permitirá los resultados bastante correctos sólo cuando el desequilibrio del receptor sea mínimo. En todos los demás casos, la indicación de la potencia reactiva de este dispositivo debe ser tratada con mucha desconfianza. El instrumento de medición en ningún caso debe conducir el usuario al error, este tipo de aproximación puede ser permitida solamente con la reserva expresa de que el valor mostrado no es el resultado de la medición real, sino sólo una aproximación.

9.7.4 Potencia reactiva y contadores de energía reactiva El contador de energía reactiva es un dispositivo desconocido para los usuarios particulares, sólo el contador de energía activa que mide en Wh o kWh es comúnmente utilizado para hacer el ajuste de cuentas con el proveedor de energía. Los usuarios domésticos se encuentran en una posición cómoda, pagan sólo por la energía útil y no tienen que preguntarse cuál es el factor de potencia en su instalación. Los destinatarios industriales, en cambio al primer grupo, están obligados por los contratos y a veces bajo la amenaza de sanciones económicas, mantener el factor de potencia en el nivel adecuado. El Reglamento del Ministro de Economía sobre las condiciones detalladas del funcionamiento del sistema electroenergético especifica los parámetros de calidad que deben ser cumplidos por el proveedor de energía para los llamados grupos de conexión. Entre estos parámetros encontramos frecuencia de la red, valor eficaz de tensión, factor de contenidos de armónicos (THD) y niveles aceptables de armónicos particulares de potencia. Sin embargo, el proveedor no tiene que cumplir con estos requisitos si el receptor no proporciona los valores del factor tgϕ por debajo de 0,4 (este valor puede ser modificado en el contrato entre el proveedor y el receptor de la energía) y/o supera el nivel acordado de la potencia activa. El factor tgϕ es tan profundamente arraigado en la legislación energética de Polonia y se lo define como la relación de la potencia reactiva calculada a la energía activa en un período determinado. Si volvemos por un momento al triángulo de potencia en los sistemas sinusoidales vemos que la tangente del ángulo de desplazamiento de fase entre la corriente y la tensión es igual a la relación de la potencia reactiva Q y la potencia activa P. Por lo tanto, el criterio de mantener tgϕ por debajo de 0,4 es nada más que la constatación de que el nivel máximo calculado de la potencia reactiva no puede ser mayor a 0,4 del valor calculado de la energía activa. Cada consumo de potencia reactiva por encima de este nivel está sujeto a un pago adicional. ¿El conocimiento del factor tgϕ calculado de esta forma da a ambas partes interesadas una imagen real de la eficacia de transmisión de energía? ¿No se ha mencionado anteriormente que la potencia reactiva es sólo uno de los componentes de la potencia inactiva que afectan a la 130

9 Calidad de alimentación - manual reducción del factor de potencia? De hecho, parece que en lugar de tgϕ se debería usar el factor de potencia PF, que también tiene en cuenta los otros factores. La legislación actual, por desgracia, no da ninguna otra opción, por lo que la medición correcta de la energía reactiva parece ser una cuestión clave. Ahora se debe plantear la cuestión: ¿los contadores de energía proporcionan las lecturas correctas si se toman en cuentas las controversias descritas anteriormente para definir la potencia reactiva? ¿Qué miden realmente los contadores de la potencia reactiva usados comúnmente? Las respuestas a estas preguntas se puede tratar de encontrar en la norma sobre estos contadores EN 62053-23. Por desgracia, a nuestra decepción, no encontramos en ella ninguna referencia a medidas en las condiciones no sinusoidales, las fórmulas de cálculo se refieren a las situaciones sinusoidales (en la norma leemos que por razones "prácticas" se refiere sólo a las ondas sinusoidales). La norma no menciona ningún criterio de examen que permita estudiar las propiedades del contador con ondas distorsionadas de tensiones y corrientes. También puede ser sorprendente que la norma más antigua EN 61268 (ya retirada) definía la prueba para examinar la precisión de la medición en el 10% del tercer armónico de corriente. La situación actual permite a los diseñadores de contadores la elección del método de medición, que, desgraciadamente, conduce a diferencias significativas en la lectura de la energía reactiva en la presencia de altos niveles de distorsión armónica. Los contadores más antiguos, es decir electromecánicos, tienen la característica similar al filtro de paso bajo, los armónicos más altos son atenuados en él por lo que la medición de la potencia reactiva en presencia de armónicos es muy cercana al valor de la potencia reactiva del componente fundamental. Los contadores electrónicos cada vez más comunes pueden realizar mediciones con métodos diferentes. Por ejemplo, se puede medir la potencia activa y la potencia aparente, y la potencia reactiva se calcula del triángulo de potencia (raíz cuadrada de la suma de cuadrados de las dos potencias). De hecho, según el estándar IEEE 1459-2000, estos contadores miden la potencia inactiva en lugar de la potencia reactiva. Otro fabricante puede utilizar el método de desplazamiento de onda de tensión de 90°, lo que da un resultado similar a la potencia reactiva del componente fundamental. Cuanto mayor contenido de armónicos, tanto mayor será la diferencia en las lecturas, y, por supuesto, como consecuencia habrá otros pagos por la energía calculada. Como se ha indicado anteriormente, la medición de la potencia reactiva en sistemas desequilibrados de tres conductos mediante los contadores tradicionales está sujeta a un error adicional debido al cero virtual en el interior del contador que tiene poco en común con el cero real del receptor. Además, los fabricantes generalmente no proporcionan ninguna información sobre el método de medición aplicado. Sólo se puede esperar con impaciencia a la siguiente versión de la norma, que -esperemosdefinirá un método de medición mucho más preciso, así como el modo de prueba en las condiciones no sinusoidales.

9.7.5 Potencia aparente Potencia aparente S se expresa como el producto del valor eficaz de la tensión y corriente: 𝑆 = 𝑈𝐼

Como la potencia aparente no tiene la interpretación física, sin embargo, se utiliza en el diseño de los equipos de transmisión. Su valor es igual a la potencia activa máxima que puede ser suministrada para la carga con estos valores eficaces de tensión y corriente. Por lo tanto, la potencia aparente determina la capacidad máxima de la fuente para proporcionar la energía útil al receptor. 131

Manual de instrucciones PQM-702 La medida de eficiencia de la potencia suministrada por el receptor es el factor de potencia, que es la relación de la potencia aparente a la potencia activa. En los sistemas sinusoidales: 𝑃𝐹 =

𝑃 𝑈𝐼𝑐𝑜𝑠𝜑 = = 𝑐𝑜𝑠𝜑 𝑆 𝑈𝐼

En los sistemas no sinusoidales tal simplificación no es aceptable y el factor de potencia se calcula basándose en la relación real de la potencia activa y aparente: 𝑃𝐹 =

𝑃 𝑆

En las redes de una sola fase la potencia aparente se calcula como se muestra en la fórmula anterior y no hay aquí más sorpresas. Resulta, sin embargo, que en los sistemas trifásicos el cálculo de esta potencia es igualmente difícil como en caso de la potencia reactiva. Por supuesto, esto se aplica a las redes reales de formas de onda no sinusoidales, que también pueden ser desequilibradas. Los estudios han demostrado que el uso de esta fórmula puede dar resultados erróneos si la red no está equilibrada. Dado que la potencia aparente no tiene una interpretación física, resulta difícil determinar cuál de las definiciones propuestas de la potencia aparente es la más adecuada. Sin embargo, se han intentado definir la potencia aparente basándose en la observación de que esta potencia está estrechamente relacionada con las pérdidas de transmisión y el factor de potencia. Conociendo las pérdidas de transmisión y el factor de potencia se puede determinar indirectamente la definición correcta de la potencia aparente. Las definiciones utilizadas hasta ahora son, entre otras, la potencia aparente aritmética y geométrica. Los estudios realizados han demostrado, que la definición aritmética ni geométrica dan el valor correcto del factor de potencia. La única definición fiable propuso en 1922 el físico alemán F. Buchholz: 𝑆𝑒 = 3𝑈𝑒 𝐼𝑒

Se basa en los valores efectivos de tensión y corriente, y la misma potencia se llama la potencia aparente efectiva (por esta razón para los sistemas trifásicos se añade el signo "e"). Estos valores efectivos de tensión y corriente son los valores teóricos que representan las tensiones y las corrientes en un sistema trifásico de energía equilibrada equivalente. La cuestión clave es determinar Ue e Ie. La norma IEEE 1459 menciona las siguientes fórmulas. En las redes de tres conductores: 𝐼𝑎 2 + 𝐼𝑏 2 + 𝐼𝑐 2 𝐼𝑒 = � 3

En las redes de cuatro conductores:

𝑈𝑎𝑏 2 + 𝑈𝑏𝑐 2 + 𝑈𝑐𝑎 2 𝑈𝑒 = � 9 𝐼𝑎 2 + 𝐼𝑏 2 + 𝐼𝑐 2 + 𝐼𝑛 2 𝐼𝑒 = � 3

132

9 Calidad de alimentación - manual 2

3�𝑈𝑎 2 + 𝑈𝑏 2 + 𝑈𝑐 2 � + 𝑈𝑎𝑏 + 𝑈𝑏𝑐 2 + 𝑈𝑐𝑎 2 𝑈𝑒 = � 18

donde Ia, Ib, Ic, son los valores eficaces de corrientes (lineares o fásicas) de las fases particulares, In es el valor eficaz de la corriente del conductor neutro, Ua, Ub, Uc son los valores eficaces de las tensiones fásicas, Uab, Ubc, Uca son los valores eficaces de las tensiones entre fases. El valor contado de esta forma Se tiene en cuenta tanto la pérdida de potencia en el conductor neutro (en las redes de cuatro conductores), así como el impacto del desequilibrio.

9.7.6 Potencias de distorsión DB y la potencia eficaz aparente de la distorsión SeN Durante el examen de la potencia reactiva se ha demostrado que la potencia de distorsión definida por Budeanu no se puede utilizar en caso de grandes distorsiones de tensiones y corrientes y la asimetría de los sistemas de tres fases (paradoja de la potencia de distorsión que no es una medida de la distorsión real). Sin embargo, esta potencia es usada a menudo por los profesionales que se dedican al análisis de la calidad de la energía y los fabricantes de sistemas de compensación de la potencia reactiva. Debe quedar claro que basarse en este parámetro daba relativamente buenos resultados sólo en las condiciones de ligeras distorsiones de formas de onda y poca asimetría. El estándar IEEE 1459-2000 menciona que esta definición de potencia, igual que en caso de la potencia reactiva definida por Budeanu, está cargada con un fallo indeleble y se recomienda su retirada completa del uso. En lugar de la potencia DB se propone la potencia aparente de distorsión SeN que caracteriza mejor la potencia total de distorsión en el sistema. La potencia SeN permite evaluar rápidamente si la carga se utiliza en la distorsión armónica pequeña o grande, es también la base para la estimación de los filtros estáticos o activos y los compensadores. De acuerdo con la definición (para sistemas trifásicos):

donde:

2 𝑆𝑒𝑁 = �𝑆𝑒2 − 𝑆𝑒1

𝑆𝑒1 = 3𝐼𝑒1 𝑈𝑒1

La tensión y la corriente eficaces del componente fundamental (respectivamente Ie1 y Ue1) se calcula como Ie y Ue excepto que en lugar de los valores eficaces de las tensiones de fase o entre fases y los valores eficaces de las corrientes lineales se sustituyen los valores eficaces de sus componentes fundamentales. En los sistemas de una sola fase para el cálculo de la potencia aparente de distorsión se puede utilizar la fórmula más sencilla: 𝑆𝑁 = �𝑆 2 − (𝑈1 𝐼1 )2

donde U1 y I1 son los valores eficaces de los componentes fundamentales de la tensión de fase y de la corriente.

9.7.7 Factor de potencia El factor de potencia real, es decir, que tiene en cuenta la presencia de armónicos más altos se llama simplemente el factor de potencia (en inglés True Power Factor, TPF o PF). Para los circuitos sinusoidales se equipara con el llamado factor de potencia de desplazamiento de fase, 133

Manual de instrucciones PQM-702 que es popular cosϕ (en inglés Displacement Power Factor, DPF). Por lo tanto, el DPF es una medida del desplazamiento de fase entre los componentes fundamentales de tensión y corriente: 𝐷𝑃𝐹 =

𝑃1 𝑈1 𝐼1 𝑐𝑜𝑠𝜑𝑈1𝐼1 = = 𝑐𝑜𝑠𝜑𝑈1𝐼1 𝑆1 𝑈1 𝐼1 𝑃𝐹 =

𝑃 𝑆

En el caso de una carga puramente resistiva (en red monofásica), la potencia aparente es igual al valor de la potencia activa y la potencia reactiva es igual a cero, por lo que la carga aprovecha completamente el potencial energético de la fuente y el factor de potencia es 1. La aparición del componente reactivo inevitablemente conduce a una disminución en la eficiencia de transmisión de energía, la potencia activa es entonces más pequeña que la potencia aparente y la potencia reactiva aumenta. En los sistemas trifásicos, la reducción del factor de potencia también afecta el desequilibrio del receptor (ver la discusión sobre la potencia reactiva). En estos sistemas, el valor correcto del factor de potencia se obtiene utilizando la potencia eficaz aparente Se, que se define en el estándar IEEE 1459-2000. De esta manera se calculan los componentes por el analizador PQM-702.

9.8

Armónicos

La división de los ciclos periódicos en los componentes armónicos es una operación matemática muy popular basada en la teoría de Fourier, que dice que cada ciclo periódico puede ser representado como la suma de los componentes sinusoidales con frecuencias que son los múltiplos totales de la frecuencia fundamental de tal curso. El período puede ser sometido a la transformada rápida de Fourier (FFT), que como resultado da las amplitudes y las fases de los componentes armónicos en el sector de la frecuencia. En una situación ideal, se genera tensión en el generador que proporciona en su salida la forma de onda sinusoidal pura 50/60 Hz (sin armónicos más altos). Si el receptor es un sistema lineal, entonces también la corriente en tal situación ideal es un curso sinusoidal puro. En los sistemas reales, tanto las ondas de tensión como de corriente se distorsionan, por lo que deben contener, aparte de la componente fundamental, también los armónicos más altos. ¿Por qué la presencia de armónicos más altos en la red no es deseable? Una de las razones es el efecto, que consiste en empujar los electrones desde el centro del conductor hacia fuera junto con el aumento de la frecuencia de corriente. Como resultado, cuanto mayor es la frecuencia tanto menor sección transversal del conductor tienen los electrones a disposición lo que es equivalente al aumento de la resistencia. En efecto de este fenómeno, cuanto más alto el orden del armónico de corriente, tanto mayor resistencia efectiva del cableado para este armónico, lo que a su vez conduce inevitablemente a mayores pérdidas de potencia y el calentamiento de los cables. Un ejemplo clásico de este efecto se refiere al conductor neutro en las redes trifásicas. En la red con pocas distorsiones con un desequilibrio pequeño y un receptor simétrico (o poca asimetría), la corriente en el conductor neutro tiende a ponerse a cero (la corriente es bastante más pequeña que los valores de las corrientes de fase eficaces). Esta observación ha tentado a muchos diseñadores a los ahorros mediante la instalación en tales sistemas del cableado con neutro con una sección transversal más pequeña que los conductores de fase. Todo funcionaba muy bien hasta que en la red aparecieron los armónicos de los ordenes impares que eran múltiplos de 3 (tercero, noveno, etc). De repente el conductor neutro empezaba a recalentarse y la medición de la corriente mostraba su muy alto valor eficaz. La explicación de este fenómeno es bastante simple. El diseñador no tuvo en cuenta en el ejemplo anterior dos circunstancias: en las redes con formas de onda distorsionadas, los armónicos más altos pueden no ponerse a cero en el conductor neutral, en cambio, pueden sumarse, y, en segundo lugar el efecto de empujar los 134

9 Calidad de alimentación - manual electrones desde el centro del conductor hacia fuera y los valores altos de las corrientes armónicas aumentaban aún más su calentamiento. Vamos a tratar de responder a dos preguntas básicas: ¿Por qué aparecen las componentes armónicas en la tensión? ¿Por qué aparecen las componentes armónicas en la corriente? Al parecer, estas dos preguntas son casi idénticas, pero es muy importante tratar por separado la tensión y la corriente. La respuesta a la primera pregunta es: los armónicos de tensión son el resultado de impedancia de la red de distribución distinta a cero entre el generador (que genera una sinusoide pura) y el receptor. Sin embargo, los armónicos de corriente son el resultado de la impedancia no lineal del receptor. Por supuesto, hay que señalar que el receptor lineal alimentado con la tensión distorsionada se distorsiona como la onda de corriente. En la literatura a menudo se afirma que "el receptor genera los armónicos". Hay que tener en cuenta que en este caso el receptor no es la fuente física de energía (como sugiere la palabra "genera"). La única fuente de energía es el sistema de distribución. Si el receptor es un dispositivo pasivo, la energía transferida del receptor al sistema de distribución viene del mismo sistema de distribución. Estamos tratando con el flujo bidireccional negativo e inútil de energía. Como ya se discutió con ocasión del factor de potencia, este fenómeno conduce a la pérdida innecesaria de energía, y la corriente "generada" en el receptor provoca una carga adicional en el sistema de distribución. Vamos a analizar el siguiente ejemplo. El típico receptor no lineal, como la fuente conmutada de uso común (p.ej. de ordenador), recibe energía del generador de tensión sinusoidal ideal. Por ahora, vamos a suponer que la impedancia de conexiones entre el generador y el receptor es cero. La tensión medida en los terminales del receptor tiene una onda sinusoidal (no hay armónicos más altos), esta es simplemente la tensión del generador. Sin embargo, la onda de la corriente del receptor incluirá las componentes armónicas, el receptor no lineal a menudo consume la corriente sólo en ciertos momentos de toda la sinusoide (p.ej. la corriente máxima puede tener lugar cerca del pico de la sinusoide de tensión). Sin embargo, el receptor no genera los armónicos de corriente, sólo consume la corriente de forma alterna o no continua. Toda la energía es suministrada sólo por el generador. En el siguiente paso se puede modificar el circuito introduciendo entre el generador y el receptor la impedancia, que representa la resistencia de cables, bobinas de transformadores, etc. Las mediciones de los armónicos de tensión y corriente de receptor darán resultados ligeramente diferentes. ¿Qué va a cambiar? Habrá unos pequeños armónicos de tensión y también algunos cambios en el espectro de frecuencia de corriente. Cuando se analiza la onda de tensión, en el receptor se puede notar que la onda sinusoidal original se distorsionó un poco. Si el receptor cogía la corriente principalmente en momentos de cresta de tensión, entonces tendrá los picos planos. El alto consumo de corriente en estos momentos de tensión resulta en una mayor disminución de la impedancia de red. Parte de una onda sinusoidal perfecta se centra ahora en esta impedancia. Hay un cambio en el espectro de corriente debido a la onda de tensión ligeramente diferente que suministra el receptor. El ejemplo descrito anteriormente y los "picos planos" de la sinusoide de tensión es muy frecuente en las redes típicas, a las que se conectan las fuentes conmutadas comunes.

9.8.1 Potencias activas de armónicos Distribución de tensión y corriente del receptor a los armónicos permite un conocimiento más profundo de los detalles de flujo de energía entre el proveedor y el destinatario. Supongamos que el analizador de calidad de energía esté conectado entre la fuente de tensión y el receptor. Tanto la tensión como la corriente de alimentación se someten al análisis FFT, por el cual se obtienen las amplitudes de los armónicos y sus desplazamientos de fase. 135

Manual de instrucciones PQM-702 Resulta que el conocimiento de los armónicos de tensión y corriente y desplazamiento de fase entre los armónicos permite el cálculo de la potencia activa de cada armónico de forma individual: 𝑃ℎ = 𝑈ℎ 𝐼ℎ cos 𝜑ℎ donde: Ph – potencia activa del armónico de h.º orden, Uh – valor eficaz del armónico de tensión de h.º orden, Ih – valor eficaz del armónico de corriente de h.º orden, ϕh – ángulo de desplazamiento de fase entre los armónicos de tensión y corriente de orden h. Si la potencia Ph tiene el signo positivo, esto significa que la fuente dominante de la energía del armónico está en el lado del suministrador de energía. Si es negativo, la fuente dominante es el receptor. Cabe señalar que, a base de las potencias activas de armónicos medidos de esta forma, no se puede comprobar que sólo una de las partes es la única fuente del armónico, porque el valor medido es la resultante de proveedor y destinatario. Ejemplo Si el proveedor genera la potencia activa del armónico PhD = 1 kW, el destinatario "genera" la potencia de este armónico con el valor PhO = 100 W, la potencia resultante medida en los terminales entre el destinatario y el proveedor será Ph = PhD – PhO = 0,9 kW. En una situación como en el ejemplo anterior, se trata de dos fuentes separadas de flujo de energía. Desafortunadamente, basándose en esta medición no se puede indicar directamente la distribución real. En los sistemas reales, la determinación de la fuente dominante es a menudo suficiente. Agrupando los componentes armónicos con los signos positivos obtenemos un conjunto de potencias responsables por el flujo de energía desde la fuente hasta el receptor, es decir, la energía útil. El conjunto de armónicos de potencia activa con los signos negativos caracteriza la parte de energía que no es útil y "vuelve" de nuevo al sistema de distribución. Sumando todos los componentes de las potencias activas de armónicos obtenemos la potencia activa del receptor. Vemos, entonces, que hay al menos dos métodos alternativos de medición de la potencia activa. El primer método consiste en calcular el valor medio de la potencia activa instantánea que se calcula basándose en las muestras sucesivas de tensión y corriente: 𝑃=

𝑀

1 � 𝑈𝑖 𝐼𝑖 𝑀 𝑖=1

donde Ui es la siguiente muestra de tensión, Ii es otra muestra de corriente, y M es el número de muestras en la ventana de medición. El segundo método es la suma de las potencias activas de armónicos particulares que recibimos a través de FFT: 𝑃 = � 𝑈ℎ 𝐼ℎ cos 𝜑ℎ ℎ

9.8.2 Potencias reactivas de armónicos De la misma forma que las potencias activas se pueden calcular las potencias reactivas de 136

9 Calidad de alimentación - manual armónicos: 𝑄ℎ = 𝑈ℎ 𝐼ℎ sin 𝜑ℎ

El conocimiento de las potencias reactivas de armónicos es información valiosa utilizada en el desarrollo de reactancia de los compensadores paralelos de potencia reactiva. Estos compensadores consisten en ramas LC sintonizadas a la frecuencia específica de armónicos. El signo de los componentes particulares de potencia describe el carácter de carga para este componente. Si el signo es positivo, el carácter es inductivo, y si es negativo es capacitivo. La corriente pasiva cogida de la fuente se puede reducir a cero cuando se cumple la condición para cada armónico 2: 𝐵ℎ + 𝐵𝑘ℎ = 0 donde: Bh – susceptancia del receptor para hº armónico, Bkh – susceptancia del compensador paralelo para hº armónico. Puesto que la complejidad del compensador aumenta proporcionalmente con el número de armónicos sujetos a la compensación, por lo general sólo compensa la componente fundamental y varios armónicos más altos con los valores más altos. Sin embargo, incluso la compensación de la componente fundamental puede mejorar considerablemente el factor de potencia.

9.8.3 Característica de los armónicos en sistemas trifásicos Los armónicos del orden especificado en los sistemas trifásicos tienen una característica especial, que se presenta a continuación en la tabla: Orden Frecuencia [Hz] Secuencia (+ positiva, - negativa, 0 cero)

1 50 +

2 100 –

3 150 0

4 200 +

5 250 –

6 300 0

7 350 +

8 400 –

9 450 0

La fila "Secuencia" se refiere al método de componentes simétricas, que permite la distribución de cualquiera de los tres vectores en los tres conjuntos de vectores: en la secuencia positiva, negativa y cero (más información en la sección dedicada al desequilibrio). Presentamos un ejemplo. Supongamos que el motor trifásico suministrado de una red equilibrada de cuatro conductores (es decir, las tensiones eficaces de fase son iguales, y los ángulos entre las componentes fundamentales son de 120°). El signo "+" en la fila de la secuencia para el primer armónico indica la dirección normal de rotación del eje de motor. Los armónicos de tensión, para los que el signo también es un "+", crean el par rotativo acorde a la dirección de la componente fundamental. Los armónicos de las filas 2, 5, 8, 11 son los armónicos de la secuencia negativa, es decir, crean el par rotativo que contrarresta la dirección normal de rotación del motor, lo que puede provocar la acumulación de calor, el desperdicio de energía y la pérdida de productividad. El último grupo son los armónicos de la secuencia cero, tal como el armónico tercero, sexto y noveno, que no generan ningún par rotativo pero fluyendo a través del devanado de motor causan un calentamiento adicional. A base en estos datos de la tabla se puede observar que la secuencia +, -, 0 se repite para todas las filas sucesivas de los armónicos. La fórmula que une el tipo de secuencia con el orden es muy simple y para k que es un número entero:

2 L.S. Czarnecki: "Las potencias en los circuitos eléctricos con ondas no sinusoidales de corrientes y tensiones", Editorial de la Universidad Tecnológica de Varsovia, Varsovia, 2005, p.109 137

Manual de instrucciones PQM-702 Secuencia

Orden del armónico de secuencia

positiva "+"

3k +1

negativa "-"

3k – 1

cero "0"

3k

Los armónicos de ordenes pares no aparecen cuando el transcurso es simétrico respecto a la línea de su valor medio, y esta propiedad tienen los transcursos en la mayoría de los sistemas de alimentación. En una situación típica, los niveles medidos de armónicos de ordenes pares tienen el valor mínimo. Si tenemos en cuenta esta propiedad, resulta que el grupo de armónicos con las características menos deseables es el tercero, noveno, décimo, decimoquinto (secuencia cero) y el quinto, undécimo, decimoséptimo (secuencia negativa). Los armónicos de corriente que son los múltiplos del número 3 causan unos problemas adicionales en algunos sistemas. En los sistemas de 4 conductores tienen propiedades muy indeseables cuando se suman en el conductor neutro. Resulta que a diferencia de armónicos de otros ordenes, la suma de los valores instantáneos de las corrientes de fase es cero, las ondas de estos armónicos son en fase conforme entre sí, lo que resulta en la adición de las corrientes de fase de este armónico en el conductor neutro. Esto podría sobrecalentar el cable (sobre todo en los sistemas de distribución, con una sección más pequeña de este conductor que los conductores de fase, y hasta hace poco esto era una práctica común). Por lo tanto, en redes con cargas no lineales y grandes distorsiones de corriente actualmente se recomienda que la sección del cable neutro sea más grande que de los conductores de fase. En los sistemas tipo triángulo, los armónicos de estos ordenes no están presentes en las corrientes lineales (excepto en los sistemas equilibrados), pero circulan en las ramas de la carga causando innecesariamente la pérdida de energía. El carácter de los armónicos particulares como se muestra en la tabla mantiene su precisión total sólo en los sistemas trifásicos equilibrados. Sólo en tales sistemas, el armónico fundamental tiene sólo el carácter de secuencia compatible. En los sistemas reales en los que existe un cierto grado de asimetría de tensión de alimentación y el desequilibrio de carga, hay componentes de secuencia negativa y cero. La medida de este desequilibrio son los factores de asimetría. Precisamente a causa de esta asimetría de la componente fundamental, y también las diferencias en las amplitudes y fases de los armónicos altos en cada fase, también estos armónicos tendrán las secuencia positiva, negativa y cero. Cuanto mayor es la asimetría, tanto mayor es el contenido de los otros componentes armónicos.

9.8.4 Estimación de incertidumbre de medición de potencia y energía Incertidumbre total de medición de potencia y de energía activa y reactiva (componente fundamental) y la potencia de armónicos se basa en general en la siguiente relación (para la energía se omite la incertidumbre adicional de la medición resultante de tiempo por ser mucho menor que otras incertidumbres): 2 2 2 𝛿𝑃,𝑄 ≅ �𝛿𝑈ℎ + 𝛿𝐼ℎ + 𝛿𝑝ℎ

donde: δP,Q – incertidumbre de medición de potencia activa o reactiva, δUh – incertidumbre sumaria de medición de amplitud armónica de tensión (analizador, transformadores, pinzas), δIh – incertidumbre sumaria de medición de amplitud armónica de corriente (analizador, transformadores, pinzas), δph – incertidumbre adicional resultante de error de medición de la fase entre armónicos de tensión y corriente. La incertidumbre δph puede ser determinada, si se conoce el ángulo de desplazamiento de fase para el rango de frecuencia que nos interesa. En la Tabla 8 se presenta error de diferencia 138

9 Calidad de alimentación - manual de fases entre armónicos de tensión y de corriente para el analizador PQM-702 (sin pinzas y transformadores). Tabla 8. Error de fase del analizador PQM-702 dependiendo de la frecuencia. Rango de frecuencia Error

Error de diferencia de fases 40..70 Hz 70..200Hz 200..500Hz ≤0,5° ≤1° ≤2,5°

500Hz..1kHz ≤4°

1..2kHz ≤7°

2..3kHz ≤10°

El error de fase introducido por transformadores y pinzas utilizados en general se puede encontrar en su documentación técnica. En tal caso es necesario estimar el error resultante de fase entre tensión y corriente para la frecuencia que nos interesa e introducido por todos los elementos de medición como: transformadores de tensión y corriente, pinzas y analizador. La incertidumbre de medición resultante de error de fase para la potencia activa de armónicos se puede determinar a base de la relación: 𝛿𝑝ℎ = 100 �1 −

cos(𝜑+Δ𝜑)

𝛿𝑝ℎ = 100 �1 −

sin(𝜑−Δ𝜑)

𝑐𝑜𝑠𝜑

� [%] cos 𝜑 ≠ 0,

En cambio, la incertidumbre de medición de potencia reactiva de armónicos se puede determinar a base de la relación: 𝑠𝑖𝑛𝜑

� [%] sin 𝜑 ≠ 0,

En ambas fórmulas ϕ significa el ángulo real de desplazamiento entre armónicos de corriente y tensión, y ∆ϕ error sumario de fase para la frecuencia dada. De las relaciones presentadas se puede deducir que la incertidumbre de medición de potencia, para el mismo error de fase, depende evidentemente del factor de desplazamiento de fase entre corriente y tensión. Esto se presenta en la Fig. 94. Ejemplo Cálculo de incertidumbre de medición de potencia activa del componente básico. Condiciones: ϕ = 60°, URMS ≅ Unom , IRMS = 5% Inom. 2 ±�1,02 + 𝛿𝑝ℎ %Incertidumbre básica es:

Para el rango de frecuencia de 40...70 Hz el error de fase para PQM-702 es menor de 0,5°. Después de sustituir a la relación: 𝑐𝑜𝑠(60,5°) 𝑐𝑜𝑠(𝜑 + 𝛥𝜑) 𝛿𝑝ℎ = 100 �1 − � = 1,52% � = 100 �1 − 𝑐𝑜𝑠(60°) 𝑐𝑜𝑠𝜑 por lo tanto, la incertidumbre de la medición es: 𝛿 = ±�1,02 + 1,522 = ±1,82% En las mismas condiciones, pero con el desplazamiento de fase ϕ = 10°, obtendremos: 𝑐𝑜𝑠(10,5°) 𝛿𝑝ℎ = 100 �1 − � = 0,16% 𝑐𝑜𝑠(10°) y la incertidumbre de la medición será: 𝛿 = ±�1,02 + 0,162 = ±1,01% Estos cálculos no tienen en cuenta los errores adicionales introducidos por las pinzas de corriente y los transformadores utilizados.

139

Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 94. La incertidumbre adicional resultante del error de fase, dependiendo del ángulo de desplazamiento de fase.

9.8.5 Método de medición de los componentes armónicos Los armónicos se miden de acuerdo con la norma EN 61000-4-7. Esta norma establece la forma de calcular los armónicos particulares. Todo el proceso se compone de varias etapas: • muestreo síncrono (10/12 períodos), • análisis FFT (Transformada Rápida de Fourier), • agrupación. Según la FFT se analiza la ventana de medición de 10/12 períodos (unos 200 ms). Como resultado, recibimos un conjunto de líneas espectrales desde la frecuencia 0 Hz (DC) hasta el 50º armónico (alrededor de 2,5 kHz para 50 Hz o 3 kHz para 60 Hz). La distancia entre las líneas sucesivas depende directamente de la duración de la ventana de medición y es aproximadamente de 5 Hz. El analizador PQM-702 recoge 2.048 muestras por ventana de medición (para la frecuencia de 50 Hz y 60 Hz) por lo tanto se asegura el cumplimiento del requisito para la FFT para que el número de muestras sometido a transformar sea una potencia de la cifra 2. Es importante mantener una sincronización de la frecuencia de muestreo constante con la red eléctrica. La FFT se puede realizar sólo con los datos que contienen el múltiplo entero del período de la red. El cumplimiento de este requisito es necesario para minimizar la llamada pérdida de espectro que falsifica la información sobre los niveles reales de bandas espectrales. El PQM-702 cumple con estos requisitos, debido a que la frecuencia de muestreo se estabiliza con el sistema de bucle de fase PLL. Ya que la frecuencia de red puede tener fluctuaciones temporales, la norma prevé la agrupación de las líneas principales de los armónicos junto con las líneas en sus inmediaciones. La razón es que la energía de componentes puede pasar parcialmente a las componentes interarmónicas adyacentes. Hay dos métodos de agrupación: • grupo armónico (incluye la línea principal y cinco o seis componentes interarmónicas 140

9 Calidad de alimentación - manual •

adyacentes), subgrupo armónico (incluye la línea principal y una línea adyacente a cado lado).

Fig. 95. Determinación de subgrupos de armónicos (red de 50 Hz). La norma EN 61000-4-30 recomienda que los analizadores de red utilicen el método de los subgrupos armónicos. Ejemplo Para calcular la componente del tercer armónico en la red de 50 Hz se debe tomar en cuenta la línea principal de 150 Hz y las líneas adyacentes de 145 Hz y 155 Hz. La amplitud resultante se calcula usando el método RMS.

9.8.6 Factor THD El factor de distorsión armónica THD (en inglés Total Harmonic Distortion) es el indicador más común de distorsión de ondas. En la práctica, se usan dos tipos de este factor: • THDF (THD-F o simplemente THD) – factor de distorsión armónica respecto a la componente fundamental de onda (en inglés fundamental), • THDR (THD-R) – factor de distorsión armónica respecto al valor eficaz (RMS) de onda. En ambos casos, el THD se expresa como un porcentaje. Aquí están las definiciones: 𝑇𝐻𝐷𝐹 = 𝑇𝐻𝐷𝑅 =

�∑𝑛ℎ=2 𝐴2ℎ × 100% 𝐴1

�∑𝑛ℎ=2 𝐴2ℎ × 100% 𝐴𝑅𝑀𝑆

donde: Ah – valor eficaz del armónico de h.º orden, A1 – valor eficaz de componente fundamental, ARMS – valor eficaz de onda.

Limitar el número de armónicos durante el cálculo de THD se debe principalmente a las limitaciones del equipo de medición. Dado que el analizador PQM-702 permite medir los armónicos hasta el 50º orden, el cálculo de THD incluye los armónicos hasta el 50º o 40º orden. Hay que recordar que estas dos definiciones darán los valores significativamente diferentes en caso de las ondas muy distorsionadas. THDR no puede exceder el valor del 100%, en cambio THDF no tiene tal límite y puede tener el valor del 200% o más alto. Este caso se puede ver en la medición de corriente muy distorsionada. La distorsión armónica de tensión normalmente no 141

Manual de instrucciones PQM-702 excede un pequeño porcentaje (tanto THDF como THDR); por ejemplo la norma EN 50160 establece el límite del 8% (THDF).

9.8.7 Factor K El factor K, también llamado el factor de pérdidas en el transformador, es utilizado para determinar los requisitos para los transformadores de alimentación. Los armónicos altos en la corriente causan el aumento de las pérdidas de calor en los bobinados y las partes metálicas del transformador. La razón principal es las corrientes de Foucault generadas por las componentes de frecuencia más alta y efecto pelicular. El aumento de temperatura en el transformador es proporcional al cuadrado de frecuencia de componentes de corriente, por esta razón el factor de las pérdidas en el transformador llamado el factor K tiene en cuenta este hecho y se calcula según la siguiente fórmula: 2 2 𝐾𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟= � 𝐼ℎ𝑟 ℎ

142

9 Calidad de alimentación - manual • saturación de los núcleos magnéticos por las componentes subarmónicas (transformadores, motores, etc.). La interacción de armónicos e interarmónicos altos también puede llevar a fenómenos inesperados como batimiento en frecuencias bajas. Por ejemplo, el noveno armónico (450 Hz) junto con el interarmónicos con frecuencia de 460 Hz causa el batimiento en la frecuencia de 10 Hz, aunque en el espectro de frecuencia no está presente la componente de esta frecuencia. El ojo humano en este rango de frecuencia es muy sensible y esta interacción lleva al efecto significativo de parpadeo de luz. La forma de onda de tensión de 230V/50Hz en este caso se muestra en la (se supone mucho mayor el nivel de interarmónico que el típico para mostrar el efecto en la figura). 400 300 200 100 0 -100 -200 -300 -400 Fig. 96. El efecto de interacción de noveno armónico (450Hz, 10% Unom) e interarmónico 460Hz (10% Unom). El cambio visible de envolventes de tensión con una frecuencia de 10 Hz puede causar el parpadeo de la luz (Unom = 230V RMS, 50Hz).

9.9.1 Método de determinación de interarmónicos Los interarmónicos se miden de acuerdo con las normas EN 61000-4-7 y EN 61000-4-30. Proporcionan una forma de cálculo de las componentes individuales de interarmónicos en los analizadores de calidad de energía. Todo el proceso, así como en caso de las componentes de armónicos, consta de varias etapas: • muestreo síncrono (10/12 períodos), • análisis FFT (Transformada Rápida de Fourier), • agrupación. Según la FFT se analiza la ventana de medición de 10/12 períodos (unos 200 ms). Como resultado, recibimos un conjunto de líneas espectrales desde la frecuencia 0 Hz. La distancia entre las líneas sucesivas depende de la duración de la ventana de medición y es aproximadamente de 5 Hz.

143

Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 97. Determinación de subgrupos de interarmónicos (red de 50 Hz). Cada subgrupo interarmónico es la suma de RMS de siete (para la red de 50Hz) o 9 (para la red de 60 Hz) de líneas espectrales obtenidos por transformación de Fourier. La excepción es el subgrupo de orden cero, es decir, el subgrupo de subarmónicos que contiene una banda más - 5 Hz). Lo muestra la en el ejemplo de la red de 50 Hz. El subgrupo interarmónico de orden 0, es decir, el subarmónico, se compone de ocho bandas de frecuencias de 5 Hz a 40 Hz. Cada siguiente subgrupo interarmónico consta de siete bandas situadas entre subgrupos armónicos, por ejemplo, el subgrupo de primer orden incluye las bandas espectrales con frecuencias de 60Hz a 90Hz. En el caso de subgrupo subarmónico se amplió el rango de bandas por la banda de 5 Hz, de lo contrario la energía en esta banda de frecuencia más baja no se consideraría y se perdería. Todas las otras bandas espectrales se incluyen en el subgrupo armónico o en el subgrupo interarmónico. Al igual que en el caso de armónicos, los interarmónicos son calculados hasta al menos 50º orden; para la frecuencia de red de 50 Hz esto crea el rango ligeramente por encima de 2,5 kHz, y para 60 Hz un poco más de 3 kHz.

9.9.2 Factor de distorsiones interarmónicas TID La medida de presencia total de interarmónicos en la señal es el factor de contenidos de interarmónicas TID que se define como: 𝑇𝐼𝐷𝐹 = 𝑇𝐼𝐷𝑅 =

�∑𝑛𝑖ℎ=0 𝐴2𝑖ℎ × 100% 𝐴1 �∑𝑛𝑖ℎ=0 𝐴2𝑖ℎ × 100% 𝐴𝑅𝑀𝑆

donde: TIDF - factor de contenidos de interarmónicos respecto a la componente fundamental, TIDR - factor de contenidos de interarmónicos respecto al valor de eficaz, Aih – valor eficaz de interarmónico de ihº orden (de subgrupo interarmónico), A1 – valor eficaz de componente fundamental, ARMS – valor eficaz de forma de onda, n - en caso de PQM-702 es igual a 50. TID es la relación entre el valor eficaz de todos los interarmónicos a la componente fundamental (para TIDF) o el valor eficaz (para TIDR). El nivel aceptable de interferencias de interarmónicos en la tensión es una cuestión discutida en los círculos relacionados de calidad de la energía. Algunas fuentes afirman que el factor total de distorsiones interarmónicas en tensión no debe superar el 0,2%. 144

9 Calidad de alimentación - manual

9.10 Desequilibrio • • •

El desequilibrio es un concepto relacionado con los sistemas trifásicos y puede referirse a: desequilibrio de tensiones de alimentación, desequilibrio de corrientes de carga, desequilibrio de receptor.

El desequilibrio de tensiones (corrientes) se produce en los sistemas de tres fases, cuando los valores de tensiones (corrientes) son diferentes entre sí y/o los ángulos entre las fases particulares son diferentes de 120°. El desequilibrio de receptor se produce cuando las impedancias de cada rama del receptor no son iguales. Estos fenómenos son particularmente peligrosos para los motores trifásicos en los que incluso una ligera asimetría puede conducir muchas veces a mayores desequilibrios de corrientes. En tales condiciones, el par rotativo de motor se reduce y se producen mayores pérdidas de calor en los devanados y mayor desgaste mecánico. El desequilibrio es también negativo para los transformadores de alimentación. La fuente más común de desequilibrio es la carga desigual de las fases particulares. Un buen ejemplo es la conexión a la red trifásica unas grandes cargas monofásicas, tales como motores de tracción ferroviaria. El PQM-702 puede medir el desequilibrio de tensión y corriente según el método de componentes simétricas. Este método se basa en la suposición de que cada conjunto de tres vectores desequilibrados se puede descomponer en tres grupos de vectores: la componente de secuencia positiva, negativa y cero.

Fig. 98. Ejemplo de determinación de componente de secuencia positiva. Como ejemplo se muestra el cálculo de componente de secuencia positiva de tensión. De definición: 1 𝑈+ = �𝑈1𝐴 + 𝑎𝑈1𝐵 + 𝑎2 𝑈1𝐶 � 3

donde: U+ es el vector de componente de secuencia positiva, U1A, U1B, U1C son vectores de las componentes fundamentales de las tensiones de fase UA, UB, UC 1 √3 𝑗 𝑎 = 1𝑒𝑗120° = − + 2 2 1 √3 𝑎2 = 1𝑒𝑗240° = − − 𝑗 2 2

145

Manual de instrucciones PQM-702 La Fig. 98 es una representación gráfica de la determinación de esta componente. Como se puede ver en la definición dada, el vector de componente de secuencia positiva es igual a un tercio de la suma de las componentes: U1A, aU1B, a2 U1C. El operador a y a2 son los vectores con ángulos de 120° y 240°. El procedimiento es el siguiente: vector de tensión U1B se debe girar 120° en sentido contrario al de las agujas del reloj (multiplicación por a) y añadir el vector U1A. A continuación, el vector U1C se debe girar 240° y añadir a la suma anterior de vectores. E vector resultante es 3U+. El vector U+ es la componente simétrica buscada de la secuencia positiva. Debemos tener en cuenta que en caso de la simetría perfecta (tensiones y ángulos iguales) la componente de secuencia positiva será igual al valor de las tensiones de fase. La componente de secuencia positiva es una medida de similitud entre el grupo examinado de vectores trifásicos al grupo simétrico de vectores de la secuencia positiva. Del mismo modo, la componente de secuencia negativa es una medida de la similitud con el conjunto equilibrado de los vectores de secuencia negativa de tres fases. La componente de secuencia cero existe en el sistema, en el que la suma de las tres tensiones (o corrientes) no es igual a cero. La magnitud ampliamente utilizada en la energética que caracteriza la asimetría de red son los factores de asimetría de la componente de secuencia negativa y cero (fórmulas para la tensión) 𝑢0 = 𝑢2 =

𝑈0 ∙ 100% 𝑈1 𝑈2 ∙ 100% 𝑈1

donde: u0 – factor de asimetría de componente cero, u2 – factor de asimetría de componente de secuencia negativa, U0 – componente simétrica cero, U1 – componente simétrica positiva, U2 – componente simétrica negativa. El método más conveniente para calcular las componentes simétricas y los factores de desequilibrio es el uso de los números complejos. Los parámetros de vectores son: amplitud de la componente fundamental de tensión (corriente) y su ángulo absoluto de desplazamiento de fase. Ambos valores se obtienen de la transformada FFT.

9.11 Detección de eventos El PQM-702 ofrece una amplia gama de posibilidades de detección de eventos en la red medida. El evento es la situación en la que el valor del parámetro elegido de la red excede el umbral definido por el usuario. El hecho de aparición del evento se registra en la tarjeta de memoria y contiene la información como: • tipo de parámetro, • canal en el que se produjo el evento, • inicio y fin de evento, • valor umbral fijado por el usuario, • valor del parámetro extremo medido durante el evento, • valor medio del parámetro medido durante el evento. Dependiendo del tipo de parámetro se puede establecer uno, dos o tres umbrales, que serán controlados por el analizador. La tabla contiene todos los parámetros para que los eventos puedan ser detectados dependiendo del tipo de umbral.

146

9 Calidad de alimentación - manual Tabla 9. Tipos de umbrales de eventos para los parámetros particulares. U UDC f CF U u2 Pst Plt I CF I i2 P Q1, QB S D, SN PF cosϕ tgϕ EP+, EPEQ+, EQES THDF U Uh2..Uh50 THDF I Ih2..Ih50 TIDF U Uih0..Uih50 TIDF I Iih0..Iih50 K (1)

Parámetro Valor eficaz de tensión Componente constante de tensión Frecuencia Factor de pico de tensión Factor de desequilibrio de componente de secuencia negativa de tensión Indicador de parpadeo de luz Pst Indicador de parpadeo de luz PIt Valor eficaz de corriente Factor de pico de corriente Factor de desequilibrio de componente de secuencia negativa de corriente Potencia activa Potencia reactiva Potencia aparente Potencia de distorsión Factor de potencia Factor de desplazamiento de fase Factor de tangenteϕ Energía activa (consumida y devuelta) Energía reactiva (consumida y devuelta) Energía aparente Factor THDF de tensión Amplitudes de armónicos de tensión (orden n = 2…50) Factor THDF de corriente Amplitudes de armónicos de corriente (orden n = 2…50) Factor TIDF de tensión Amplitudes de interarmónicos de tensión (orden n = 0…50) Factor TIDF de corriente Amplitudes de interarmónicos de corriente (orden n = 0…50) Factor de pérdidas en el transformador K

Interrupción

Hueco

Sobretensión

•

•

•

Mínimo

• •

Máximo

•(1) • • • •

•

• • • •

• • • • • • •

• • • • • • • • • • • • • • • • • • •

se refiere a la tensión UN-PE

Algunos parámetros pueden tener tanto los valores positivos como negativos. Un ejemplo es la potencia activa, la potencia reactiva y el factor de potencia. Dado que el umbral de detección de eventos sólo puede ser positivo, con el fin de asegurar la correcta detección de eventos para estos parámetros, el analizador compara los valores absolutos de estos parámetros con el umbral establecido.

147

Manual de instrucciones PQM-702 Ejemplo El umbral de evento de la potencia activa se establece en 10 kW. Si la carga tiene el carácter de generador, la potencia activa tendrá un signo negativo después de conectar correctamente la pinza de corriente. Si el valor absoluto medido de la potencia activa supera el umbral, es decir, 10 kW (p.ej. 11 kW) se registrará el evento del que se ha superado el valor de la máxima potencia activa. Hay dos tipos de parámetros: el valor eficaz de tensión y el valor eficaz de corriente pueden generar eventos y el usuario puede completarlos con el registro de las ondas instantáneas (oscilogramas). Las formas de onda de canales activos (de tensión y corriente) se almacenan por el analizador al principio y al final del evento. En ambos casos, se registran seis períodos: dos antes del comienzo (final) del evento y cuatro después del comienzo (final). Las formas de onda se almacenan en formato de 8 bits con una frecuencia de muestreo de 10,24 kHz. La información sobre el evento es guardada en el momento de finalizar. En algunos casos puede ocurrir que en el momento de finalizar el registro algún evento estaba activo (p.ej. duraba el hueco de tensión). Información sobre este evento también se guarda pero con las siguientes modificaciones: • no hay tiempo de finalización de evento, • valor extremo se calcula sólo para el período hasta la detención de registro, • no se menciona el valor medio, • sólo está disponible el oscilograma de comienzo para los eventos relacionados con la tensión o la corriente eficaz. Para evitar la detección repetida de eventos, cuando el valor del parámetro fluctúa en torno al umbral, se introdujo la histéresis de detección de eventos definida por el usuario. Se la define en porcentaje de la siguiente manera: • para los eventos del valor eficaz de tensión es un porcentaje del valor nominal de tensión (p.ej. 2% de 230 V, es decir, 4,6 V), • para eventos del valor eficaz de corriente es el porcentaje del rango nominal de corriente (p.ej. para la pinza C-4 y la falta de transformadores de corriente, la histéresis del 2% es igual a 0,02 × 1000A = 20A, • para los otros parámetros, la histéresis se define como el porcentaje del umbral máximo (p.ej. si el umbral máximo para el factor de cresta de corriente fue establecido a 4,0, entonces la histéresis es 0,02 × 4,0 = 0,08.

9.12 Detección de huecos, sobretensiones e interrupciones de tensión Huecos, sobretensiones e interrupciones de tensión son las perturbaciones de la red, durante estos eventos la tensión eficaz es significativamente diferente del valor nominal. Cada uno de estos tres estados puede ser detectado por el analizador después de activar la detección de eventos y determinar los umbrales por parte de usuario. El hueco de tensión es un estado en el que la tensión eficaz es menor que el umbral fijado por el usuario. La base de la medición del hueco es el valor URMS(1/2), es decir, el valor eficaz periódico actualizado cada semiperíodo. Definición de hueco (según la norma EN 61000-4-30): El hueco de tensión comienza en el momento en el que la tensión URMS(1/2) cae por debajo del umbral y termina en el momento en el que el valor eficaz de tensión URMS(1/2) es igual o mayor que el umbral del hueco aumentado por la histéresis de tensión. El umbral de hueco se ajusta normalmente al 90% Unom. Durante el hueco el analizador almacena el valor registrado mínimo de la tensión (este valor es llamado tensión residual Ures es uno de los parámetros que caracterizan el hueco) y el valor medio de tensión. 148

9 Calidad de alimentación - manual

Fig. 99. Sobretensiones, huecos e interrupciones de tensión. La interrupción de alimentación es un estado en el que la tensión URMS(1/2) es menor que el umbral definido. El umbral de interrupción se fija generalmente mucho menor que el umbral de hueco, es alrededor de 1..10% Unom. La interrupción de tensión comienza en el momento en el que la tensión URMS(1/2) cae por debajo del umbral de interrupción y termina en el momento en el que el valor eficaz de tensión URMS(1/2) es igual o mayor que el umbral de interrupción aumentado por la histéresis de tensión. Durante la interrupción el analizador guarda la tensión mínima registrada y el valor medio de tensión. La sobretensión es un estado del mayor valor de tensión. El umbral de sobretensión se fija generalmente a un 110% Unom. La sobretensión comienza en el momento en el que la tensión URMS(1/2) sube por encima del umbral de sobretensión y termina en el momento en que el valor de tensión URMS(1/2) es igual o menor que el umbral de sobretensión disminuido por la histéresis de tensión. Durante la sobretensión el analizador guarda la tensión máxima registrada y el valor medio de tensión. La histéresis para los tres Fig. 100. Determinación de valores Urms(1/2) estados es la misma y se expresa como el valor en porcentaje de la tensión nominal determinado por el usuario (parámetro Histéresis de detección de eventos). 149

Manual de instrucciones PQM-702 El analizador almacena la hora de inicio y final del evento (con una precisión de semiperíodo). La duración mínima del evento de hueco, interrupción y sobretensión es la mitad del período. Los valores URMS(1/2) se determinan durante 1 período en el momento del paso por cero del componente fundamental de tensión y son actualizados cada medio ciclo independientemente para cada canal de tensión. Esto significa que estos valores se obtienen en diferentes momentos para diferentes canales. muestra el método para determinar el valor RMS1/2 usando el ejemplo de dos fases de tensión. Información sobre el paso por cero del componente fundamental se obtiene mediante FFT.

9.13 Curvas CBEMA y ANSI La curva CBEMA fue propuesta por primera vez en los años 70 del siglo pasado por la organización de la que proviene el nombre de la curva, Computer and Business Equipment Manufacturers Association (ahora es la organización ITI, Information Technology Industry), que agrupa a los fabricantes de equipos informáticos y de oficina. La curva se utilizó como una indicación en la construcción de alimentadores de red y presentaba originalmente el gráfico de tolerancia de equipo para el tamaño y la duración de las perturbaciones en la red eléctrica. Más tarde, la curva era utilizada en el diseño de equipos sensibles a las fluctuaciones de tensión como el intervalo de referencia en el que el equipo debe funcionar correctamente. Finalmente la curva comenzó a ser ampliamente utilizada en el análisis de la calidad de alimentación respecto a las perturbaciones como sobretensión, interrupción y hueco en la red. En el gráfico, en el eje vertical se muestra la tensión especificada como un porcentaje respecto al valor nominal, y en el eje horizontal la unidad es el tiempo (en escala logarítmica). La parte media del gráfico (entre las curvas) representa el área del trabajo correcto del dispositivo. La zona superior establece los estados de tensión más alta que pueden causar daños o disparo de protección contra la sobretensión, el área debajo de las curvas se refiere a la situación de baja tensión en la red, lo que podría interrumpir el suministro de energía o la escasez temporal de energía e influir en un funcionamiento incorrecto del equipo.

Fig. 101. Curvas de tolerancia de tensión de alimentación ANSI (ITIC) y CBEMA. 150

9 Calidad de alimentación - manual Como muestra el gráfico, existe una relación entre la tensión y el tiempo de aparición del evento. Por ejemplo, el exceso de tensión a nivel del 200%Unom y la duración de 1 ms en los casos típicos no da lugar a fallo o mal funcionamiento (punto entre las curvas), pero la perturbación de esta amplitud que dura medio período de la red puede tener malas consecuencias (punto por encima de ambas curvas). En general se considera que en una situación típica, los eventos que se producen en la red eléctrica cuando se trata del valor de la tensión de red deben estar en la zona central de la tabla (entre las curvas) y entonces no deberían conducir a fallos de funcionamiento o daños de dispositivos conectados. Los fabricantes de dispositivos (especialmente las fuentes de alimentación) a menudo se guían por este gráfico cuando diseñan para garantizar su funcionamiento sin averías y el mantenimiento de la tensión de salida adecuada en esta área. Hay que tener en cuenta, que la curva representa los casos típicos y no puede garantizar el funcionamiento correcto de cada dispositivo, ya que la tolerancia a la perturbación varía. La curva ITIC es el sucesor del la curva CBEMA, fue desarrollada por ITI en 1994 y modificada posteriormente a su forma actual en 2000. Esta curva fue adaptada por el Instituto Americano de Normalización ANSI (en inglés American National Standards Institute). Las dos curvas se muestran en la . El programa Sonel Análisis posibilita modificar los puntos característicos de las curvas, lo que permite que se adapten a las necesidades específicas del usuario (ver el punto 8.3.5).

9.14 Promediando los resultados de las mediciones La supervisión de red durante un período de tiempo más largo significa la acumulación de grandes cantidades de datos. Para que sea posible el análisis de datos era necesario introducir mecanismos que reduzcan el tamaño de los datos a un tamaño aceptable tanto para la máquina como el hombre. Un ejemplo es el examen de la red para el cumplimiento de la calidad eléctrica EN 50160. El período básico de pruebas de la red es de una semana. Si guardamos todos los valores eficaces de tensión de 200 milisegundos obtenemos 3.024.000 mediciones. El procesamiento de esta cantidad de datos puede ser largo y difícil. Por lo tanto, se promedian los datos, lo que implica que para el análisis se registra un único valor para un período de tiempo especificado. Para la norma EN-50160 el período es establecido a 10 minutos. En este caso, el analizador calcula el valor medio de 10 minutos basándose en unos 3000 valores de 200 milisegundos (aproximadamente, ya que el valor de 200 milisegundos es en realidad el valor de 10/12 períodos sincronizado con la frecuencia de red). Cada 10 minutos se almacena el valor medio de tensión, lo que conduce a guardar "sólo" 1008 resultados de medición. La Fig. 102 muestra cómo el analizador PQM-702 determina el valor medio para los tiempos mayores o iguales a 10 segundos, se presenta un ejemplo de tiempo de cálculo de media durante 10 minutos. Este método cumple con los límites de clase A de la norma EN 61000-4-30:2009.

151

Manual de instrucciones PQM-702

Fig. 102. Determinación de períodos del cálculo de media más largos (o iguales) a 10 segundos (por ejemplo para 10 minutos) Los valores medios se sincronizan con el reloj en tiempo real de la siguiente manera. Cuando el reloj cuenta otro múltiplo enteros del período de promediación, se producen dos procesos: • intervalo actual 10/12 ciclos (kª medición en la ) se marca como la última en el intervalo de agregación (x), • simultáneamente empieza el primer intervalo de 10/12 ciclos del siguiente intervalo de cálculo de la media (x+1). Por esta resincronización se llaga a la Superposición 1 (ver la Fig. 102). Los datos de esta área se procesan dos veces porque cada uno de los intervalos de 10/12 ciclos se analiza de forma independiente. El propósito de este proceso de resincronización es asegurar que los dos analizadores de clase A, conectados al mismo sistema y sincronizados con el tiempo universal, den los resultados idénticos. La resincronización de los intervalos en el analizador PQM-702 de acuerdo con el método descrito anteriormente se lleva a cabo para los tiempos de cálculo de la media: 10s, 15s, 30s, 1min, 3min, 5min, 10min, 15min, 30min, 60min, 120min. Esta situación es un poco diferente en tiempos menores a 10 segundos. Aunque todos los períodos se expresan en unidades de tiempo (200 ms, 1 s, 3 s, 5 s), en realidad se miden en múltiplos del período de red. Por ejemplo, la selección del tiempo de promediar de 3 segundos tiempo significa el tiempo de 150/180 períodos de red (15 mediciones de 10/12 períodos).

152

9 Calidad de alimentación - manual

Fig. 103. La determinación de períodos promedios más cortos a 10 segundos (por ejemplo para 3 segundos) El método de determinación de los valores medios de dichos períodos muestra la Fig. 103. También aquí se hace la resincronización de los intervalos de 10/12 ciclos pero cada 10 minutos. Cuando el reloj mida el siguiente múltiplo entero del período de 10 minutos, se resincroniza el siguiente intervalo de agregación y se inicia el siguiente intervalo, sin embargo, el intervalo de agregación (x) termina normal hasta conseguir el número determinado de ventanas de 10/12 ciclos (p.ej. en caso de cálculo de la media de 3 segundos se recogen siempre 15 intervalos de este tipo). El resultado es la creación de Superposición 2 (ver Fig. 103), donde en paralelo se procesan los datos de intervalos de agregación (cuando intervalo (x) se termina, empieza el intervalo (x+1)). El tamaño de la superposición depende de las fluctuaciones de frecuencia de la red. La etiqueta de tiempo corresponde al final del período de agregación. Ya que se promedian las mediciones, se pierden los valores extremos. Cuando la información sobre los valores límite del parámetro medido es importante, el usuario puede utilizar la opción de medir el valor mínimo, máximo e instantáneo durante el período de cálculo de la media. Si se mide el parámetro durante 10/12 períodos, el valor máximo y mínimo es respectivamente el valor más grande y más pequeño de 10/12 períodos medidos en un intervalo dado. En cambio, el valor actual es el valor último de 10/12 períodos en el intervalo dado para promediar. En caso de los valores eficaces de tensiones y corrientes, el método de búsqueda de los valores mínimos y máximos es más flexible y es controlado por el parámetro Período para determinar el valor mín./máx. El usuario puede usar las siguientes opciones: semiperíodo, 200 ms, 1 s, 3 s y 5 s. La selección de semiperíodo permite buscar el valor mínimo y máximo con la sensibilidad más alta, con la precisión hasta el valor Urms(1/2). Ampliando este tiempo se buscan los valores menos extremos, por ejemplo, en caso de 5 segundos primero se calcula el valor medio de 5 segundos, que luego se utiliza para encontrar el valor mínimo y máximo. Esto da menos sensibilidad a los cambios instantáneos del valor medido. Nota: igual que en caso de los períodos de cálculo de la media menores a 10 segundos, los tiempos de 200 ms, 1 s, 3 s y 5 s son de hecho expresados en múltiplos del periodo de la red, respectivamente, 10/12, 50/60, 150/180 y 250/300 períodos de red. La selección del tiempo adecuado para calcular la media no es una tarea sencilla. En gran medida esta selección está condicionada por el tipo de interferencias presentes en la red y las 153

Manual de instrucciones PQM-702 expectativas del usuario respecto al análisis final de los datos. A menudo hay una situación en la que sólo se es consciente de la existencia de ciertos problemas en la red de abastecimiento y las mediciones con el analizador deben ayudar a identificar la causa exacta. En tal situación, es mejor usar tiempos de cálculo de la media más cortos (por ejemplo de 10 segundos) y activar el registro de los valores mínimos y máximos (en este caso para las tensiones y corrientes se recomienda elegir el intervalo más corto posible de determinación del valor mínimo y máximo, que es la mitad del período). El corto tiempo de cálculo de la media permite hacer los gráficos más precisos de cambio de los parámetros en el tiempo; los mínimos y máximos se detectan y se guardan. Los registros con cortos tiempos de cálculo de la media se realizan normalmente en un período de tiempo bastante limitado, principalmente debido al rápido crecimiento de los datos, el propósito de dicho registro es detectar la posible causa de anomalías en lugar del análisis a largo plazo. El registro con el corto tiempo de cálculo de la media puede ser suficiente para evaluar el rendimiento de la red y las perturbaciones que aparecen en ella. Sin embargo, la información detallada se puede conseguir posiblemente durante un período de tiempo más largo (en minutos) registrando el valor mínimo y máximo y la detección de eventos activa. Una ventaja importante de esta situación es que el volumen de los datos registrados es mucho menor , lo que significa una lectura y análisis más rápida. La prueba de calidad de alimentación se lleva a cabo de conformidad con los criterios de la norma EN 50160. En este caso, el análisis se lleva a cabo durante un período más largo (p.ej. 7 días), por lo tanto el tiempo de cálculo de la media seleccionado también es largo, es de 10 minutos. Hay que tener en cuenta que no existe un ajuste ideal para establecer el tiempo de cálculo de la media y otros parámetros o umbrales de eventos. Cada red es diferente y hay diferentes objetivos para examinar la red. Por lo tanto, la configuración óptima del analizador puede requerir varios intentos y también depende de la experiencia del operario.

9.15 Medición de frecuencia La señal para la medición de los valores de frecuencia de 10 segundos viene del canal de tensión L1. Esta es la misma señal que se utiliza para sincronizar el bucle PLL. La señal de trayectoria L1 se aplica al filtro de paso de banda de segundo orden cuyo paso de banda se fijó en el rango de 40..70 Hz. Este filtro sirve para reducir el nivel de armónicos. A continuación, de la forma de onda filtrada se crea la señal cuadrada. Durante el ciclo de medición de 10 segundos se cuenta el número de períodos de la señal y su duración. Los intervalos de 10 segundos se determinan por el reloj de tiempo real (que es un múltiplo entero del tiempo de 10 segundos). La frecuencia se calcula como la relación del número de períodos contados y su duración.

9.16 Sincronización de tiempo 9.16.1 Requisitos de la norma EN 61000-4-30 El analizador dispone de un receptor GPS integrado, cuyo objetivo principal es sincronizar el reloj del analizador con el reloj atómico de los satélites GPS. La sincronización horaria del analizador con el tiempo universal UTC es requerida por la norma IEC 61000-4-30 para los dispositivos de la clase A para determinar los datos de medición. El error máximo de la determinación no puede ser mayor que 20 ms para 50 Hz y 16,7 ms para 60 Hz. Esto es necesario para que los diferentes analizadores conectados a la misma señal den las mismas lecturas. También se necesita la sincronización con el tiempo universal cuando la red de los analizadores está dispersa. Cuando la fuente de la señal de tiempo no está disponible, el reloj interno de tiempo real tiene que asegurar la exactitud de la medición de tiempo mejor que ± 1 s durante las 24 horas, pero incluso en estas condiciones, para el cumplimiento con la clase A la 154

9 Calidad de alimentación - manual precisión de la medición debe ser la misma que se ha indicado anteriormente (es decir, un máximo de 1 período de red).

9.16.2 Receptor GPS Dentro del analizador está la antena GPS que se posibilita recibir la señal GPS al exterior de los edificios sin ningún accesorio adicional. Para habilitar la sincronización horaria durante el uso del analizador en el interior de edificios, es necesario conectar al analizador una antena externa (accesorio adicional) con el cable de 10 m de largo y poner la antena en el exterior del edificio. El analizador detecta la conexión de la antena externa y cambia el receptor al uso de la antena adicional en lugar de la antena interna. El tiempo para sincronizar el GPS depende de las condiciones climáticas (nubes, precipitación) y de la ubicación de la antena receptora. La antena debe tener visibilidad de una gran parte del cielo para obtener los mejores resultados. Para leer el tiempo con la precisión requerida, el receptor GPS debe primero determinar su posición geográfica actual (para ello necesita una visibilidad de al menos cuatro satélites: posición y altitud sobre el nivel del mal). Después de determinar la posición y sincronizar la hora del receptor con el UTC, el receptor pasa al modo de seguimiento. Para proporcionar la sincronización de tiempo en este modo se necesita la visibilidad de sólo un satélite GPS. Sin embargo, para determinar la posición en caso de desplazamiento del analizador, se requiere una visibilidad en cuatro satélites (tres satélites si el receptor GPS no actualiza la altura sobre el nivel del mar). Esto es importante, por ejemplo, en el modo anti-robo, cuando se necesita continuamente la información sobre la posición.

9.16.3 Determinación de los datos de medición El analizador almacena los registros de medición junto con la bandera de la falta de sincronización de tiempo. Si durante todo el intervalo de cálculo de la media el analizador era sincronizado con el UTC, entonces la bandera no está activada y durante el análisis de los datos no se visualiza el icono de falta de sincronización . La falta de este icono indica el pleno cumplimiento de los datos agregados a la clase A en cuanto a la indicación de tiempo. Cuando el primer el analizador se sincronizó con el tiempo UTC (estado del GPS en la pantalla del analizador se muestra como SÍ), a continuación, se perdió la señal (estado Falta de señal), esto no significa que el analizador perdió inmediatamente la sincronización de reloj. De hecho, durante mucho tiempo (puede ser de varias decenas de minutos o más) la exactitud interna de medición de tiempo es suficiente para cumplir los requisitos de la norma EN 61000-430 en cuanto a la exactitud de la determinación de tiempo de los datos. Esto es debido a que el reloj interno del analizador se modifica muy lentamente respecto a la hora UTC (por falta de señal GPS), pero el error no es más de unos pocos milisegundos para un período de tiempo más largo. Por lo tanto, a pesar del estado que indica la falta de la señal GPS, los datos seguirán guardándose sin la bandera que señaliza la falta de sincronización con el tiempo UTC. Sólo cuando el error alcance el valor límite, esta bandera se activará.

9.16.4 Resincronización de tiempo Ya que la señal GPS no está siempre disponible, es necesario gestionar apropiadamente el tiempo interno y cuando se dispone de señal GPS que difiere del tiempo medido por el analizador. En ausencia de registro, la situación es la más simple porque después de recibir el tiempo de satélite, el reloj del analizador se ajuste automáticamente sin ninguna condición adicional. En el caso del registro activo, el cambio repentino de tiempo interno puede conducir a la pérdida de los datos de medición cuando se restablece el tiempo, o puede surgir una falta de hora en los datos cuando el tiempo UTC adelanta el tiempo del analizador. Para evitarlo se introdujo el mecanismo de ajuste lento de tiempo interno con la hora del satélite. La aplicación se basa en la aceleración o desaceleración del temporizador interno para que después de algún tiempo los dos relojes -interno y GPS- se igualen y alcancen la sincronización. La ventaja es que no hay ninguna pérdida ni falta de continuidad en los datos de medición. 155

Manual de instrucciones PQM-702 El usuario puede configurar dos parámetros que determinan el modo de resincronización de tiempo durante el registro (ver también el capítulo 5.1). Uno de ellos (factor de resincronización) determina la velocidad del proceso de sincronización de tiempos. Cuanto más bajo sea el valor, tanto más tiempo dura la resincronización, pero la duración de los intervalos de medición se ajustará más al tiempo establecido de cálculo de la media. A pesar de la mencionada desventaja del cambio de tiempo, se permite realizarlo incluso durante el registro activo. Se ajusta el umbral en segundos (parámetro Umbral de salto de tiempo), que es la diferencia mínima del tiempo interno y UTC en el que se realizará el cambio de tiempo. Nota El cambio de tiempo durante el registro puede llevar a la pérdida irreversible de los datos registrados, por esta razón se recomienda utilizar el modo de la resincronización lenta de tiempo. Para evitar los problemas relacionados con la medición del tiempo durante el registro, se deben recordar algunas cosas: • El analizador debe tener la zona horaria correcta y el tiempo mostrado en la pantalla del analizador debe ser acorde a la hora local (si no hay señal GPS antes de comenzar el registro). • Activar la resincronización lenta de tiempo estableciendo el parámetro Umbral de salto de tiempo a cero y el coeficiente de resincronización a un valor bajo (p.ej. menos de 10%). • Si es posible, antes de empezar a registrar se debe recibir la señal GPS para sincronizar el tiempo del analizador con el tiempo UTC. Esto asegurará los menores errores de tiempo durante el registro y el ajuste de tiempo rápido. • Para que toda la medición sea compatible con los requisitos de la norma EN 61000-4-30 en términos de la determinación del tiempo para los dispositivos de la clase A, antes de iniciar el registro se debe sincronizar el reloj del analizador con el tiempo UTC y asegurar la disponibilidad de la señal GPS durante todo el registro.

156

10 Fórmulas de cálculo

10 Fórmulas de cálculo 10.1 Red monofásica Red monofásica Nombre

Parámetro Símbolo

Tensión eficaz (True RMS)

UA

Unidad

V

UADC

V

Frecuencia

f

Hz

Componente constante de corriente

Potencia activa

IA

A

IADC

P

A

W

𝑈𝐴𝐷𝐶 =

1 � 𝑈𝑖 𝑀

𝐼𝐴 = �

1 � 𝐼𝑖2 𝑀

𝐼𝐴𝐷𝐶 =

1 � 𝐼𝑖 𝑀

𝑖=1 𝑀

𝑖=1

donde Uy es otra muestra de la tensión UA-N M = 2048 para la red de 50Hz y 60Hz número de los períodos enteros de tensión UA-N contados durante el intervalo de 10 s de tiempo de reloj dividido por la duración total de los períodos completos 𝑀

𝑖=1 𝑀

𝑖=1

donde Ii es siguiente muestra de la corriente IA M = 2048 para la red de 50Hz y 60Hz 𝑃=

𝑀

1 � 𝑈𝑖 𝐼𝑖 𝑀 𝑖=1

donde Ui es otra muestra de la tensión UA-N Ii es sigueinte muestra de la corriente IA M = 2048 para la red de 50 Hz y 60 Hz 50

QB

var

Potencia reactiva del componente fundamental

Q1

var

Potencia aparente

S

VA

SN

VA

DB

var

PF

-

Factor de potencia

1 � 𝑈𝑖2 𝑀

donde Ii es siguiente muestra de la corriente IA M = 2048 para la red de 50Hz y 60Hz

Potencia reactiva definida por Budeanu

Potencia aparente de distorsión Potencia de distorsión definida por Budeanu

𝑀

𝑈𝐴 = �

donde Uy es otra muestra de la tensión UA-N M = 2048 para la red de 50Hz y 60Hz

Componente constante de tensión

Corriente eficaz (True RMS)

Método de cálculo

𝑄𝐵 = � 𝑈ℎ 𝐼ℎ sin 𝜑ℎ ℎ=1

donde Uh es hº armónico de tensión UA-N Ih es hº armónico de corriente IA ϕh es hº ángulo entre el armónico Uh y Ih 𝑄1 = 𝑈1𝐼1 sin 𝜑1 donde U1 es el componente fundamental de tensión UA-N I1 es el componente fundamental de corriente IA ϕ1 es el ángulo entre los componentes fundamentales U1 y I1 𝑆 = 𝑈𝐴𝑅𝑀𝑆 𝐼𝐴𝑅𝑀𝑆

𝑆𝑁 = �𝑆 2 − (𝑈1 𝐼1)2

𝐷𝐵 = �𝑆 2 − 𝑃2 − 𝑄𝐵2

𝑃 𝑆 Si PF < 0 carga tiene el carácter de generador 𝑃𝐹 =

157

Manual de instrucciones PQM-702

Factor de desplazamiento de fase

cosϕ DPF

-

Tangente ϕ

tgϕ

-

Componentes armónicos de tensión y corriente

Uhx Ihx

V A

Factor de distorsión armónica de tensión se refiere a la componente fundamental

THDUF

-

Factor de distorsión armónica de tensión se refiere al valor eficaz

THDUR

-

Factor de distorsión armónica de corriente se refiere a la componente fundamental

THDIF

-

Factor de distorsión armónica de corriente se refiere al valor eficaz

THDIR

-

Componentes interarmónicas de tensión y corriente

Uihx Iihx

V A

Factor de distorsión interarmónica de tensión se refiere a la componente fundamental

TIDUF

-

Factor de distorsión interarmónica de tensión se refiere al valor eficaz

TIDUR

-

Factor de distorsión interarmónica de corriente se refiere a la componente fundamental

TIDIF

-

Factor de distorsión interarmónica de corriente se refiere al valor eficaz

TIDIR

-

Factor de pico de tensión

CFU

-

158

Si PF > 0 carga tiene el carácter de receptor cos 𝜑 = 𝐷𝑃𝐹 = cos�𝜑𝑈1 − 𝜑𝐼1 � donde ϕU1 es el ángulo absoluto de la componente fundamental de la tensión UA-N ϕI1 es el ángulo absoluto de la componente fundamental de la corriente IA 𝑄 𝑡𝑔𝜑 = 𝑃 donde: Q = QB cuando se ha elegido el método de Budeanu, Q = Q1 cuando se ha elegido el método IEEE 1459 método de los subgrupos armónicos según EN 61000-47 x (orden del armónico) = 1..50 𝑇𝐻𝐷𝑈𝐹 =

2 �∑50 ℎ=2 𝑈ℎ

× 100% 𝑈1 donde Uh es hº armónico de tensión UA-N U1 es la componente fundamental de tensión UA-N 𝑇𝐻𝐷𝑈𝑅 =

2 �∑50 ℎ=2 𝑈ℎ

× 100% 𝑈𝐴𝑅𝑀𝑆 donde Uh es hº armónico de tensión UA-N 𝑇𝐻𝐷𝐼𝐹 =

2 �∑50 ℎ=2 𝐼ℎ

× 100% 𝐼1 donde Ih es hº armónico de corriente IA I1 es el componente fundamental de corriente IA 𝑇𝐻𝐷𝐼𝑅 =

2 �∑50 ℎ=2 𝐼ℎ

× 100% 𝐼𝐴𝑅𝑀𝑆 donde Ih es hº armónico de corriente IA método de subgrupos de interarmónicos según EN 61000-4-7 x (orden del interarmónico) = 0..50 (subarmónico incluye también 5 Hz) 𝑇𝐼𝐷𝑈𝐹 =

2 �∑50 𝑖ℎ=0 𝑈𝑖ℎ

× 100% 𝑈1 donde Uih es ihº interarmónico de tensión UA-N U1 es la componente fundamental de tensión UA-N 𝑇𝐼𝐷𝑈𝑅 =

2 �∑50 𝑖ℎ=0 𝑈𝑖ℎ

× 100% 𝑈𝐴𝑅𝑀𝑆 donde Uih es ihº interarmónico de tensión UA-N 𝑇𝐼𝐷𝐼𝐹 =

2 �∑50 𝑖ℎ=0 𝐼𝑖ℎ

× 100% 𝐼1 donde Iihes ihº interarmónico de corriente IA I1 es la componente fundamental de corriente IA 𝑇𝐼𝐷𝐼𝑅 =

2 �∑50 𝑖ℎ=0 𝐼𝑖ℎ

× 100% 𝐼𝐴𝑅𝑀𝑆 donde Iihes ihº interarmónico de corriente IA 𝑚𝑎𝑥|𝑈𝑖 | 𝐶𝐹𝑈 = 𝑈𝐴𝑅𝑀𝑆 𝑚𝑎𝑥|𝑈𝑖 |Cuando el operador expresa el más grande de los valores absolutos de muestras de tensión UA-N i = 2048 para la red de 50 Hz y 60 Hz

10 Fórmulas de cálculo

Factor de pico de corriente

CFI

-

Factor de pérdidas en el transformador K

K-Factor

-

Potencia activa del armónico

Ph h=1..50

W

Potencia reactiva del armónico

Qh h=1..50

var

Flicker de corta duración

Pst

-

Flicker de larga duración

Plt

-

𝑚𝑎𝑥|𝐼𝑖 | 𝐼𝐴𝑅𝑀𝑆 𝑚𝑎𝑥|𝐼𝑖 |Cuando el operador expresa el más grande de los valores absolutos de muestras de corriente IA i = 2048 para la red de 50 Hz y 60 Hz 𝐶𝐹𝐼 =

𝐾𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 =

2 2 ∑50 ℎ=1 𝐼ℎ ℎ

𝐼12 donde Ih es hº orden de corriente IA I1 es la componente fundamental de corriente IA 𝑃ℎ = 𝑈ℎ 𝐼ℎ cos 𝜑ℎ Donde Uh es hº armónico de tensión UA-N Ih es hº armónico de corriente IA ϕh es el ángulo entre los armónicosU h y I h 𝑄ℎ = 𝑈ℎ 𝐼ℎ sin 𝜑ℎ Donde Uh es hº armónico de tensión UA-N Ih es hº armónico de corriente IA ϕh es el ángulo entre los armónicosU h y I h calculado de acuerdo con la norma EN 61000-4-15

𝑃𝐿𝑇 =

12

1 ��(𝑃𝑆𝑇𝑖 )3 3 𝑖=1

donde PSTi es el siguiente indicador de parpadeo de corta duración 𝑚

𝐸𝑃+ = � 𝑃+ (𝑖)𝑇(𝑖) 𝑖=1

𝑃(𝑖) 𝑑𝑙𝑎 𝑃(𝑖) > 0 𝑃+ (𝑖) = � 0 𝑑𝑙𝑎 𝑃(𝑖) ≤ 0 𝑚

Energía activa (consumida y devuelta)

EP+ EP-

Wh

𝐸𝑃− = � 𝑃− (𝑖)𝑇(𝑖) 𝑖=1

|𝑃(𝑖)| 𝑑𝑙𝑎 𝑃(𝑖) < 0 𝑃− (𝑖) = � 0 𝑑𝑙𝑎 𝑃(𝑖) ≥ 0 donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de 10/12 períodos P(i)representa el valor de la potencia activa P calculada en la iª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de iª ventana de medición en las horas

159

Manual de instrucciones PQM-702 𝑚

𝐸𝑄𝐵+ = � 𝑄𝐵+ (𝑖)𝑇(𝑖) 𝑖=1

𝑄 (𝑖) 𝑑𝑙𝑎 𝑄𝐵 (𝑖) > 0 𝑄𝐵+ (𝑖) = � 𝐵 0 𝑑𝑙𝑎 𝑄𝐵 (𝑖) ≤ 0 Energía reactiva definida por Budeanu (consumida y devuelta)

𝑚

EQB+ EQB-

varh

𝐸𝑄𝐵− = � 𝑄𝐵− (𝑖)𝑇(𝑖) 𝑖=1

|𝑄𝐵 (𝑖) | 𝑑𝑙𝑎 𝑄𝐵 (𝑖) < 0 0 𝑑𝑙𝑎 𝑄𝐵 (𝑖) ≥ 0 donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de 10/12 períodos QB(i) representa el valor de la potencia reactiva definida por Budeanu QB calculada en iª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de yª ventana de medición en las horas 𝑄𝐵− (𝑖) = �

𝑚

𝐸𝑄1+ = � 𝑄1+ (𝑖)𝑇(𝑖) 𝑖=1

𝑄 (𝑖) 𝑑𝑙𝑎 𝑄1(𝑖) > 0 𝑄1+ (𝑖) = � 1 0 𝑑𝑙𝑎 𝑄1(𝑖) ≤ 0 𝑚

Energía reactiva de componente fundamental (consumida y devuelta)

EQ1+ EQ1-

varh

𝐸𝑄1− = � 𝑄1− (𝑖)𝑇(𝑖) 𝑖=1

|𝑄1 (𝑖) | 𝑑𝑙𝑎 𝑄1 (𝑖) < 0 0 𝑑𝑙𝑎 𝑄1(𝑖) ≥ 0 donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de 10/12 períodos Q1(i) representa el valor de la potencia reactiva de componente fundamental Q1 calculada en iª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de yª ventana de medición en las horas 𝑄1− (𝑖) = �

𝑚

𝐸𝑆 = � 𝑆(𝑖)𝑇(𝑖)

Energía aparente

160

ES

VAh

𝑖=1

donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de 10/12 períodos S(i) representa el valor de la potencia aparente S calculada en iª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de yª ventana de medición en las horas

10 Fórmulas de cálculo

10.2 Red bifásica Red bifásica

(los parámetros no mencionados se calculan como para la red monofásica)

Nombre

Parámetro Símbolo

Potencia activa total

Ptot

W

QBtot

var

Q1tot

var

Stot

VA

SNtot

VA

DBtot

var

Factor de potencia total

PFtot

-

Factor total de desplazamiento de fase

cosϕtot DPFtot

-

Tangente total ϕ

tgϕtot

-

Energía activa total (consumida y devuelta)

EP+tot EP-tot

Wh

EQB+tot EQB-tot

varh

EQ1+tot EQ1-tot

varh

EStot

VAh

Potencia reactiva total definida por Budeanu Potencia reactiva total de componente fundamental Potencia aparente total Potencia aparente total de distorsión Potencia de distorsión total definida por Budeanu

Energía reactiva total definida por Budeanu (suministrada y devuelta) Energía reactiva total de componente fundamental (consumida y devuelta) Energía aparente total

Método de cálculo

Unidad

𝑃𝑡𝑜𝑡 = 𝑃𝐴 + 𝑃𝐵

𝑄𝐵𝑡𝑜𝑡 = 𝑄𝐵𝐴 + 𝑄𝐵𝐵 𝑄1𝑡𝑜𝑡 = 𝑄1𝐴 + 𝑄1𝐵 𝑆𝑡𝑜𝑡 = 𝑆𝐴 + 𝑆𝐵

𝑆𝑁𝑡𝑜𝑡 = 𝑆𝑁𝐴 + 𝑆𝑁𝐵

𝐷𝐵𝑡𝑜𝑡 = 𝐷𝐵𝐴 + 𝐷𝐵𝐵

𝑃𝑡𝑜𝑡 𝑆𝑡𝑜𝑡 1 cos 𝜑𝑡𝑜𝑡 = 𝐷𝑃𝐹𝑡𝑜𝑡 = (cos 𝜑𝐴 + cos𝜑𝐵 ) 2 𝑄𝑡𝑜𝑡 𝑡𝑔𝜑𝑡𝑜𝑡 = 𝑃𝑡𝑜𝑡 donde: Qtot = QBtot cuando se ha elegido el método de Budeanu, Qtot = Q1tot cuando se ha elegido el método IEEE 1459 𝑃𝐹𝑡𝑜𝑡 =

𝐸𝑃+𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑃+𝐴 + 𝐸𝑃+𝐵 𝐸𝑃−𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑃−𝐴 + 𝐸𝑃−𝐵

𝐸𝑄𝐵+𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄𝐵+𝐴 + 𝐸𝑄𝐵+𝐵 𝐸𝑄𝐵−𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄𝐵−𝐴 + 𝐸𝑄𝐵−𝐵 𝐸𝑄1+𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄1+𝐴 + 𝐸𝑄1+𝐵 𝐸𝑄1−𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄1−𝐴 + 𝐸𝑄1−𝐵 𝐸𝑆𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑆𝐴 + 𝐸𝑆𝐵

10.3 Red trifásica tipo estrella con N Red trifásica tipo estrella con N

(parámetros no mencionados se calculan como para la red monofásica)

Nombre

Parámetro Símbolo

Unidad

Potencia activa total

Ptot

W

Potencia reactiva total definida por Budeanu

QBtot

var

Método de cálculo 𝑃𝑡𝑜𝑡 = 𝑃𝐴 + 𝑃𝐵 + 𝑃𝐶

𝑄𝐵𝑡𝑜𝑡 = 𝑄𝐵𝐴 + 𝑄𝐵𝐵 + 𝑄𝐵𝐶

161

Manual de instrucciones PQM-702

Potencia reactiva total según IEEE 1459

Potencia aparente eficaz

+ Q1

Se

var

VA

𝑄1+ = 3𝑈1+ 𝐼1+ sin 𝜑1+

donde: U1+ es componente de secuencia positiva de tensión (de componente fundamental) I1+ es componente de secuencia positiva de corriente (de componente fundamental) ϕ1+ es el ángulo entre las componentes U1+ yI1+ 𝑆𝑒 = 3𝑈𝑒 𝐼𝑒 donde: 2

3�𝑈𝐴 2 + 𝑈𝐵 2 + 𝑈𝐶 2� + 𝑈𝐴𝐵 + 𝑈𝐵𝐶 2 + 𝑈𝐶𝐴 2 𝑈𝑒 = � 18 𝐼𝐴 2 + 𝐼𝐵 2 + 𝐼𝐶 2 + 𝐼𝑁 2 𝐼𝑒 = � 3 𝑆𝑒𝑁 = �𝑆𝑒 2 + 𝑆𝑒1 2

Potencia aparente eficaz de distorsión

SeN

VA

donde: 𝑆𝑒1 = 3𝑈𝑒1 𝐼𝑒1

𝑈𝑒1 = �

2

3�𝑈𝐴1 2 + 𝑈𝐵1 2 + 𝑈𝐶1 2 � + 𝑈𝐴𝐵1 + 𝑈𝐵𝐶1 2 + 𝑈𝐶𝐴1 2 18 𝐼𝑒1 = �

𝐼𝐴12 + 𝐼𝐵12 + 𝐼𝐶1 2 + 𝐼𝑁12 3

Potencia de distorsión total definida por Budeanu

DBtot

var

Factor de potencia total

PFtot

-

Factor total de desplazamiento de fase

cosϕtot DPFtot

-

Tangente total ϕ

tgϕtot

-

Energía activa total (consumida y devuelta)

EP+tot EP-tot

Wh

𝐸𝑃+𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑃+𝐴 + 𝐸𝑃+𝐵 + 𝐸𝑃+𝐶

Energía reactiva total definida por Budeanu (consumida y devuelta)

EQB+tot EQB-tot

varh

𝐸𝑄𝐵+𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄𝐵+𝐴 + 𝐸𝑄𝐵+𝐵 + 𝐸𝑄𝐵+𝐶

Energía reactiva total de componente fundamental (consumida y devuelta)

EQ1+tot EQ1-tot

varh

𝐸𝑄1+𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄1+𝐴 + 𝐸𝑄1+𝐵 + 𝐸𝑄1+𝐶

162

𝐷𝐵𝑡𝑜𝑡 = 𝐷𝐵𝐴 + 𝐷𝐵𝐵 + 𝐷𝐵𝐶 𝑃𝐹𝑡𝑜𝑡 =

𝑃𝑡𝑜𝑡 𝑆𝑒

1 (cos 𝜑𝐴 + cos𝜑𝐵 + cos𝜑𝐶 ) 3 𝑄𝑡𝑜𝑡 𝑡𝑔𝜑𝑡𝑜𝑡 = 𝑃𝑡𝑜𝑡 donde: Qtot = QBtot cuando se ha elegido el método de Budeanu, Qtot = Q1tot cuando se ha elegido el método IEEE 1459 cos 𝜑𝑡𝑜𝑡 = 𝐷𝑃𝐹𝑡𝑜𝑡 =

𝐸𝑃−𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑃−𝐴 + 𝐸𝑃−𝐵 + 𝐸𝑃−𝐶

𝐸𝑄𝐵−𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄𝐵−𝐴 + 𝐸𝑄𝐵−𝐵 + 𝐸𝑄𝐵−𝐶 𝐸𝑄1−𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑄1−𝐴 + 𝐸𝑄1−𝐵 + 𝐸𝑄1−𝐶

10 Fórmulas de cálculo 𝑚

𝐸𝑆𝑡𝑜𝑡 = � 𝑆𝑒 (𝑖)𝑇(𝑖)

Energía aparente total

EStot

VAh

Valor eficaz de tensión de componente de secuencia cero

U0

V

Valor eficaz de tensión de componente de secuencia positiva

Valor eficaz de tensión de componente de secuencia negativa

Factor de desequilibrio de tensión de componente de secuencia cero Factor de desequilibrio de tensión de componente de secuencia negativa Componente de secuencia cero de corriente

𝑖=1

donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de 10/12 períodos Se(i) representa el valor de la potencia aparente eficaz Se calculada en yª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de iª ventana de medición en las horas 1 𝑈0 = �𝑈𝐴1 + 𝑈𝐵1 + 𝑈𝐶1 � 3 𝑈0 = 𝑚𝑎𝑔(𝑈0 )

donde UA1, UB1, UC1 son vectores de las componentes fundamentales de las tensiones de fase UA, UB, UC Operador mag() significa el módulo del vector 1 𝑈1 = �𝑈𝐴1 + 𝑎𝑈𝐵1 + 𝑎2 𝑈𝐶1 � 3 U1

V

U2

V

u0

%

u2

%

I0

A

𝑈1 = 𝑚𝑎𝑔(𝑈1 )

donde UA1, UB1, UC1 son vectores de los componentes fundamentales de las tensiones de fase UA, UB, UC Operador mag() significa el módulo del vector 1 √3 𝑗 𝑎 = 1𝑒 𝑗120° = − + 2 2 1 √3 2 𝑗240° 𝑎 = 1𝑒 =− − 𝑗 2 2 1 𝑈2 = �𝑈𝐴1 + 𝑎2 𝑈𝐵1 + 𝑎𝑈𝐶1 � 3 𝑈2 = 𝑚𝑎𝑔(𝑈2 )

donde UA1, UB1, UC1 son vectores de los componentes fundamentales de las tensiones de fase UA, UB, UC Operador mag() significa el módulo del vector 1 √3 𝑗 𝑎 = 1𝑒 𝑗120° = − + 2 2 1 √3 𝑎2 = 1𝑒 𝑗240° = − − 𝑗 2 2 𝑢0 = 𝑢2 =

𝑈0 ∙ 100% 𝑈1 𝑈2 ∙ 100% 𝑈1

1 �𝐼 + 𝐼𝐵1 + 𝐼𝐶1 � 3 𝐴1 𝐼0 = 𝑚𝑎𝑔(𝐼0) donde IA1, IB1, IC1 son vectores de las componentes fundamentales de las corrientes de fase IA, IB, IC Operador mag() significa el módulo del vector 𝐼0 =

163

Manual de instrucciones PQM-702

Valor eficaz de corriente de componente de secuencia positiva

Valor eficaz de corriente de componente de secuencia negativa

Factor de desequilibrio de corriente de componente de secuencia cero Factor de desequilibrio de corriente de componente de secuencia negativa

A

1 �𝐼 + 𝑎𝐼𝐵1 + 𝑎2 𝐼𝐶1� 3 𝐴1 𝐼1 = 𝑚𝑎𝑔(𝐼1) donde IA1, IB1, IC1 son vectores de las componentes fundamentales de las corrientes IA, IB, IC Operador mag() significa el módulo del vector

I2

A

1 𝐼2 = �𝐼𝐴1 + 𝑎2 𝐼𝐵1 + 𝑎𝐼𝐶1 � 3 𝐼2 = 𝑚𝑎𝑔(𝐼2) donde IA1, IB1, IC1 son vectores de las componentes fundamentales de las tensiones de fase IA, IB, IC Operador mag() significa el módulo del vector

i0

%

𝑖0 =

i2

%

𝑖2 =

I1

𝐼1 =

𝐼0 ∙ 100% 𝐼1 𝐼2 ∙ 100% 𝐼1

10.4 Red trifásica tipo estrella y triángulo sin N Red trifásica tipo estrella y triángulo sin N

(parámetros: tensión y corriente eficaces, componentes constantes de tensiones y corrientes, factores THD y K, componentes simétricas y factores de asimetría, indicadores de parpadeo de luz, se calculan igual que en los circuitos monofásicos; en lugar de las tensiones de fase se utilizan las tensiones entre fases)

Parámetro Nombre Símbolo Tensión entre fases UCA UCA Corriente I2 (sistemas de medición de I2 Aron)

Potencia activa total

Ptot

Método de cálculo

Unidad V

𝑈𝐶𝐴 = −(𝑈𝐴𝐵 + 𝑈𝐵𝐶 )

A

W

𝐼2 = −(𝐼1 + 𝐼3)

𝑃𝑡𝑜𝑡 =

𝑀

𝑀

𝑖=1

𝑖=1

1 �� 𝑈𝑖𝐴𝐶 𝐼𝑖𝐴 + � 𝑈𝑖𝐵𝐶 𝐼𝑖𝐵 � 𝑀

donde: UiAC es la siguiente muestra de la tensión UA-C UiBC es la siguiente muestra de la tensión UB-C IiA es la siguiente muestra de la corriente IA IiB es la siguiente muestra de la corriente IB M = 2048 para la red de 50 Hz y 60 Hz 𝑆𝑒 = 3𝑈𝑒 𝐼𝑒 donde:

Potencia aparente total

Potencia reactiva total (Budeanu e IEEE 1459)

164

Se

QBtot

VA

var

𝑈𝑒 = �

𝑈𝐴𝐵 2 + 𝑈𝐵𝐶 2 + 𝑈𝐶𝐴 2 9

𝐼𝐴 2 + 𝐼𝐵 2 + 𝐼𝐶 2 𝐼𝑒 = � 3 𝑄 = 𝑁 = �𝑆𝑒2 − 𝑃2

10 Fórmulas de cálculo Potencia de distorsión total definida por Budeanu

var

DBtot

𝐷𝐵𝑡𝑜𝑡 = 0

𝑆𝑒𝑁 = �𝑆𝑒 2 + 𝑆𝑒1 2 Potencia aparente eficaz de distorsión

VA

SeN

donde: 𝑆𝑒1 = 3𝑈𝑒1 𝐼𝑒1

𝑈𝑒1 = �

𝑈𝐴𝐵1 2 + 𝑈𝐵𝐶1 2 + 𝑈𝐶𝐴1 2 9

𝐼𝑒1 = � Factor de potencia total

-

PFtot

𝐼𝐴12 + 𝐼𝐵1 2 + 𝐼𝐶12 3

𝑃𝐹𝑡𝑜𝑡 = 𝑚

𝑃𝑡𝑜𝑡 𝑆𝑒

𝐸𝑃+𝑡𝑜𝑡 = � 𝑃+𝑡𝑜𝑡 (𝑖)𝑇(𝑖) 𝑖=1

𝑃 (𝑖) 𝑑𝑙𝑎 𝑃𝑡𝑜𝑡 (𝑖) > 0 𝑃+𝑡𝑜𝑡 (𝑖) = � 𝑡𝑜𝑡 0 𝑑𝑙𝑎 𝑃𝑡𝑜𝑡 (𝑖) ≤ 0 Energía activa (consumida y devuelta)

EP+tot EP-tot

𝑚

𝐸𝑃−𝑡𝑜𝑡 = � 𝑃−𝑡𝑜𝑡 (𝑖)𝑇(𝑖)

Wh

𝑖=1

|𝑃𝑡𝑜𝑡 (𝑖)| 𝑑𝑙𝑎 𝑃𝑡𝑜𝑡 (𝑖) < 0 0 𝑑𝑙𝑎 𝑃𝑡𝑜𝑡 (𝑖) ≥ 0 donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de 10/12 períodos Ptot(i) representa el valor de la potencia activa total Ptot calculada en yª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de iª ventana de medición en las horas 𝑃−𝑡𝑜𝑡 (𝑖) = �

𝑚

𝐸𝑆𝑡𝑜𝑡 = � 𝑆𝑒 (𝑖)𝑇(𝑖)

Energía aparente total

VAh

EStot

𝑖=1

donde: i es el siguiente número de la ventana de medición de 10/12 períodos Se(i) representa el valor de la potencia aparente total Se calculada en yª ventana de medición T(i) representa el tiempo de duración de iª ventana de medición en las horas

10.5 Métodos para promediar los parámetros Métodos para promediar los parámetros Parámetro Tensión eficaz Tensión continua Frecuencia Factor de cresta de U, I Componentes simétricas de U, I

Método de cálculo de la media RMS media aritmética media aritmética media aritmética RMS

165

Manual de instrucciones PQM-702 Factor de asimetría de U, I Corriente eficaz Potencia activa, reactiva, aparente, distorsiones Factor de potencia PF cosϕ tgϕ THD U, I

de

calculado de los valores medios de potencia media aritmética calculado de los valores medios de potencia calculado como la relación entre el valor medio RMS de los armónicos altos y el valor medio RMS de componente fundamental (para THD-F), o la relación del valor medio RMS de los armónicos altos al valor medio de la tensión eficaz (para THD-R) calculado como la relación entre el valor medio RMS de los interarmónicos altos y el valor medio RMS de componente fundamental (para TID-F), o la relación del valor medio RMS de los interarmónicos altos al valor medio de la tensión eficaz (para TID-R) RMS

de

RMS

de

RMS media aritmética

de

media aritmética

TID U, I

Amplitudes de los armónicos U, I Amplitudes de interarmónicos U, I Factor K Ángulos entre los armónicos tensiones y corrientes Potencia activa y reactiva armónicos

166

calculado de los valores medios de las componentes simétricas RMS media aritmética

11 Datos técnicos

11 Datos técnicos • Las especificaciones técnicas pueden modificarse sin previo aviso. Las últimas ediciones de la documentación técnica están disponibles en la página www.sonel.pl. • La incertidumbre básica es la incertidumbre del instrumento de medición en condiciones de referencia dadas en la . • Las incertidumbres dadas conciernen al analizador PQM-702 sin transformadores y pinzas adicionales. • Abreviaciones: • v.m. - valor medido patrón, • Unom – valor nominal de la tensión, • Inom – rango nominal de la corriente (pinzas), • RMS – valor eficaz, • n – orden de armónico, • δph– incertidumbre adicional resultante del error de medición de la fase entre armónicos de tensión y de corriente.

11.1 Entradas Entradas de tensión Número de entradas Tensión máxima de entrada Tensión de cresta de entrada (sin cortar) Rango de medición de tensión continua Banda analógica de transmisión (-3 dB) Transformadores Impedancia de entradas de medición CMRR Entradas de corriente Número de entradas Tensión nominal de entrada Tensión de cresta de entrada Banda analógica de transmisión (-3 dB) Impedancia de entrada Rango de medición (sin transformadores) Transformadores CMRR

5 (L1, L2, L3, N, PE - 4 trayectos de medición) no aislados, galvanizados 760VRMS 1500 V (rango de alta tensión) 450 V (rango de baja tensión) ± 1500 V (rango de alta tensión) ± 450 V (rango de baja tensión) >20kHz definidos por el usuario 10MΩ (diferencial) >70 dB (50 Hz)

4 (3 fases + neutro) no aisladas, galvanizadas 1VRMS 3,6 V >20kHz Trayecto de pinzas rígidas: 100 kΩ Trayecto de pinzas flexibles: 12,4 kΩ Pinzas flexibles F-1/F-2/F-3: 1..3000A (10000A en cresta) Pinzas rígidas C-4, C-5: 1..1000A (3600A en cresta) Pinzas rígidas C-6: 0,01..10A (36A en cresta) Pinzas rígidas C-7: 0..100A (360A en cresta) definidos por el usuario 60 dB (50 Hz)

11.2 Muestreo y reloj RTC Muestreo y reloj RTC Transductor A/C Velocidad de muestreo Muestras por período Sincronización PLL Canal de referencia para el sistema PLL

de 16 bits 10,24 kHz para 50 Hz y 60 Hz Muestreo simultáneo en todos los canales 204,8 para 50 Hz; 170,67 para 60 Hz 40..70 Hz L1

167

Manual de instrucciones PQM-702 Reloj de tiempo real

±3,5 ppm máx. (aprox. ±9 segundos/mes) en el rango de temperatura -20°C…+55°C

11.3 Parámetros medidos: precisión, resolución y rango 11.3.1 Condiciones de referencia Tabla 10. Condiciones de referencia. Condiciones de referencia Temperatura ambiente Humedad relativa Desequilibrio de tensión Campo magnético externo continuo Componente constante de tensión y corriente Formas de onda Frecuencia

0°C…+45°C 40…60% ≤ 0,1% para el factor de desequilibrio de secuencia negativa (sólo en sistemas trifásicos) ≤ 40 A/m (continuo) ≤ 3 A/m (variable) para la frecuencia 50/60 Hz cero sinusoidales 50 Hz ±0,2% o 60 Hz ±0,2%

11.3.2 La incertidumbre de medición dependiendo de la temperatura ambiente La incertidumbre básica mencionada en las características técnicas está garantizada en el rango de temperatura ambiente de 0°C…+45°C. Fuera de este rango, se debe utilizar un multiplicador adicional (M) que aumenta esta incertidumbre básica a la incertidumbre real de la medición. muestra un gráfico del multiplicador M dependiendo de la temperatura ambiente en el rango dela temperatura nominal de funcionamiento. El multiplicador tiene le valor 1,0 en el rango de temperatura de 0°C…+45°C. Por encima de +45°C hasta +55°C el multiplicador aumenta linealmente hasta el valor de 2,0. En las temperaturas por debajo de 0°C (hasta -20°C) el multiplicador aumenta linealmente hasta el valor 1,8. Ejemplo: Incertidumbre básica de medición de tensión RMS es de ±0,1% Unom en el rango de temperatura de 0°C…+45°C. • a -20°C incertidumbre de medición es de ±0,18% Unom (multiplicador 1,8) • a -10°C incertidumbre de medición es de ±0,14% Unom (multiplicador 1,4) • a -20°C incertidumbre de medición es de ±0,1% Unom (multiplicador 1,0) • a +45°C incertidumbre de medición es de ±0,1% Unom (multiplicador 1,0) • a +55°C incertidumbre de medición es de ±0,2% Unom (multiplicador 2,0)

Fig. 104. El multiplicador de la incertidumbre básica dependiendo de la temperatura ambiente. 168

11 Datos técnicos

11.3.3 Tensión Tensión URMS (AC+DC) Factor de cresta

Rango y condiciones 10% Unom ≤ URMS ≤ 150% Unom para Unom ≥ 64V 1...10 (1..1,65 para la tensión de 690V) para URMS ≥ 10% Unom

Resolución 0,01% Unom

Incertidumbre básica ±0,1% Unom

0,01

±5%

11.3.4 Corriente Corriente IRMS (AC+DC)

Rango y condiciones 0..1V (0..3,6Vp-p) 0..3000A (10kAp-p)

0...1000A (3600Ap-p)

0...1000A (3600Ap-p)

0..10A (36Ap-p)

0..100A (360Ap-p)

Factor de cresta

1..10 (1..3,6 para Inom) para IRMS ≥ 1% Inom

Resolución Incertidumbre básica Entrada sin pinzas 0,01% Inom ±0,1% Inom Pinzas flexibles F-1/F-2/F-3 Incertidumbre adicional 0,01% Inom ±1% (±2% teniendo en consideración el error adicional que depende de la posición) Pinzas rígidas C-4 Incertidumbre adicional 0,01% Inom 0,1..10A: ± (3% + 0,1A) 10A: ±3% 50A: ±1,5% 200A: ±0,75% 1000..1200A: ±0,5% Pinzas rígidas C-5 Incertidumbre adicional 0,01% Inom 0,5..100A: ≤ (1,5% + 1A) 100..800A: ≤ 2,5% 800..1000A AC: ≤ 4% 800..1400A DC: ≤ 4% Pinzas rígidas C-6 Incertidumbre adicional 0,01% Inom 0,01..0,1A: ± (3% + 1mA) 0,1..1A: ±2,5% 1..12A: ±1% Pinzas rígidas C-7 Incertidumbre adicional 0,01% Inom 0..100A: ± (0,5% + 0,02A) (45..65Hz) 0..100A: ± (1,0% + 0,04A) (40..1000Hz) 0,01

±5%

Rango y condiciones 40..70 Hz 10% Unom ≤ URMS ≤ 200% Unom

Resolución 0,01 Hz

11.3.5 Frecuencia f

Frecuencia

Incertidumbre básica ±0,01 Hz

169

Manual de instrucciones PQM-702

11.3.6 Armónicos Armónicos Orden del armónico (n) Amplitud URMS Amplitud IRMS THD-R de tensión (n = 2..50) THD-R de corriente (n = 2..50) K-Factor Ángulo de fase (tensión) Ángulo de fase (corriente)

Rango y condiciones Resolución Incertidumbre básica DC, 1..50, agrupación: subgrupos armónicos según EN 61000-4-7 0..200% Unom 0,01% Unom ±0,05% Unom si v.m.