l14 transformatoare de curent si de tensiune

7/28/2019 L14 transformatoare de curent si de tensiune

http://slidepdf.com/reader/full/l14-transformatoare-de-curent-si-de-tensiune 1/4

EXIGENŢELE TEHNICE ALE SISTEMELOR DE MĂSUR Ă

PE PIAŢA DE ENERGIE ELECTRICĂ

TECHNICAL REQUIREMENTS FOR THE MEASUREMENT EQUIPMENT

USED ON THE POWER MARKET

Ion BORSANSDFEE Galaţi

E-mail: [email protected]

Rezumat : Directiva 96 / 92 / CE a Parlamentului European a

condus la începerea procesului de dereglementare în domeniul energiei. După câ ţ iva ani de reforme structurale în sectoareleroduc ţ iei, transportului şi distribu ţ iei energiei electrice s-a

introdus concuren ţ a între parteneri. Aceast ă deschidere progresivăva antrena pe de o parte noi actori şi pe de alt ă parte evolu ţ ia

ie ţ ei (noi furnizori, pia ţ a bursier ă etc.). În acest mediu concuren ţ ial, mă surarea cantit ăţ ilor de energie

electrică are un rol important. Problema calit ăţ ii sistemelor demă surare este bineîn ţ eles tehnică , dar şi economică. Fa ţă de acesteaspecte, analiza sistemelor de mă sur ă existente prezint ă interes.

Lucrarea trece în revist ă performan ţ ele tehnice ale sistemelor de mă sur ă ale participan ţ ilor la pia ţ a de energie şi analizează unele aspecte economice ale acestei situa ţ ii.

Cuvinte cheie: transformatoare de mă sur ă , contoare

Abstract : The Directive 96 / 92 / CE of the European Parliament

lead to the start of the energy deregulating process. After several ears of structural reforms in power generation, transmission and distribution, the competition between the operators has beenintroduced. This gradual market opening will involve new operatorsand market evolution (new suppliers, stock exchange etc).

In this competitive environment the measurement of energyquantities is very important. The measurement equipment qualityissue is certainly a technical but also economical one. Thereforethe analysis of the existent measurement equipment is needed.

This paper outlines the technical performances of the meas-urement equipment belonging to the power operators and presentscertain economical issues.

Keywords: measurement transformers, counters

1. IntroducerePe lungul drum parcurs de energia electrică până la

consumator, funcţie de gestionarul cantităţilor produse,transportate, distribuite, furnizate se realizează măsurareaacesteia în punctele de livrare. Măsurarea reprezintă unansamblu de operaţii care au ca finalitate obţinerea uneiinformaţii care exprimă starea unei mărimi.

Diferenţa dintre rezultatul obţinut prin măsurarea uneimărimi fizice şi valoarea sa reală (adevărată) poartă denumireade eroare de măsurare prin intermediul acesteia definindu-se

precizia, care este un indicator principal al calităţii măsur ării.

În cadrul grupului de măsur ă a energiei electrice, de maimulţi ani funcţionează în condiţii normale, contoarele statice.Acestea permit cunoaşterea mai corectă a cantităţilor deenergie care sunt tranzitate prin reţele, oferind astfel posi-

bilităţile unor mai bune gestiuni pentru producători, trans- portatori, distribuitori şi utilizatori de energie electrică.

Contorul electronic efectuează măsur ători indiferent degradul de nesimetrie al reţelei, funcţionarea fiind neafectatăde prezenţa armonicelor superioare, având stabilităţi în timpşi la variaţii de temperatur ă precum şi insensibilităţi la vibraţiişi şocuri.

Progresele tehnologice au adus de asemenea îmbună-tăţirea şi în cazul preciziei transformatoarelor de măsur ă.

Cu toate acestea informaţiile primare obţinute de la trans-formatoarele de măsur ă (tensiune şi curent) prezintă unanumit nivel de incertitudine datorat încărcării sub anumitelimite în diverse perioade.

1. Introduction During the long circuit of the electricity until reaching

the consumer, depending on the generation, transmission anddistribution operator, the supplied energy is measured atthe supplying points. The measurements involve certainoperations that lead to obtain information regarding thestatus of a value.

The difference between the value measurement and itsreal value is considered the measurement error, which definesthe accuracy i.e. a main indicator of the measurement quality.

Within the electricity measurement devices, the static

meters are used in normal operation conditions for severalyears now. These ensure a better knowledge of the correctcirculated energy quantities, enabling a better managementof the power generation, transmission and distributionoperators and users.

The electronic meter performs measurements regardlessof the network unsimmetry level, its operation being unaltered

by the upper harmonics, with better stabilities in time andtemperature variations as well as vibrations and shocks.

The technological progress leads also to the improvementof the measurement transformer accuracy.

The primary information collected from the measurementtransformers (current and voltage) have however a certain

uncertainty because of the below-charge loading in various periods.



The 6th

International Power Systems Conference92

2. Exigenţele tehnice pentru componentele lanţului demăsurareObiectivul fiecărui furnizor de servicii de pe piaţă este

satisfacţia clientului prin calitate, garantarea echităţii şiexactităţii măsurii produselor şi serviciilor comercializate.

Nivelul de încredere a consumatorilor pe piaţa de electri-

citate, în ceea ce priveşte exactitatea măsur ării, este esenţial.În acest sens funcţie de clasa de precizie a fiecărei compo-

nente a grupului de măsurare, trebuie să se realizeze încadrareaîn abaterile admise.

Transformatoarele de curentClasele de precizie standardizate ale transformatoarelor

de curent pentru măsurare sunt: 0.1; 0.2; 0.5; 1; 3; 5;Pentru transformatoarele de curent cu destinaţii speciale

(conectate cu contoare speciale) se folosesc clasele 0.2s şi 0.5s.Eroarea de curent (de raport) exprimată în procente, este

dată de relaţia:eroare de raport % = (KnIs – Ip) x 100 / Ip

în care: Kn – este raportul de transformare nominal; Ip – curentul primar prescris; Is – curentul secundar corespunzător lui Ip în condiţii de măsurare.

Eroarea de curent, la frecvenţă nominală, nu trebuie să depăşească valorile de mai jos, atunci când sarcina secundar ăeste cuprinsă între 25 % şi 100 % din sarcina de precizie:

2. Technical requirements for the measurementcomponents The purpose of every utility operator on the market is to

satisfy the customer’s requirements by quality and providingaccurate measurement of the supplied services.

The trust of the electricity consumers regarding the

measurement accuracy is essential.Therefore, depending on the accuracy of every measure-

ment component, the measurements have to be within allowedtolerances.

Current transformersThe accuracy class of the measurement current trans-

formers are: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3; 5;For the current transformers with special densities (con-

nected to special meters) are used 0,2s and 0,5s.The current error (ratio error) expressed in % is given as

follows: Ratio error % = (KnIs – Ip) x 100 / Ip

where: Kn is the rated transformer ratio; Ip is the specified primary current; Is is the secondary current correspondingto Ip in measurement conditions.

The current error at rated frequency shall not exceed the below values when the secondary charge is within 25 % and100 % of the accuracy class.

Eroarea de curent (raport) în %, ± pentru valori alecurentului exprimate în % din curentul nominal

Current error in %, ± for currents expressedin % of the rated current

Clasa de precizie

1 5 20 100 120

Accuracyclass

1 5 20 100 1200,2 Nu se verifică 0,75 0,35 0,20 0,20 0,2 Not checked 0,75 0,35 0,20 0,200.5 Nu se verifică 1,50 0,75 0,50 0,50 0.5 Not checked 1,50 0,75 0,50 0,500,2s 0,75 0,35 0,20 0,20 0,20 0,2s 0,75 0,35 0,20 0,20 0,200.5s 1,50 0,75 0,50 0,50 0,50 0.5s 1,50 0,75 0,50 0,50 0,50

Se observă erorile importante de măsur ă care pot fi intro-duse de transformatoarele de clasa 0,5 la încărcări sub 20 %.La încărcări sub 5 % nivelul de încredere în datele primareeste incert la clasa 0,5.

Transformatoarele de tensiuneTransformatoarele de tensiune pentru măsurare au

clasele de precizie standardizate de: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 3,0.Pentru măsurarea energiei electrice se utilizează clasele

0,2 şi 0,5. Limitele erorilor de tensiune (de raport) în procentesunt de ±0,2% respectiv ±0,2% pentru aceste transformatoare.Şi în acest caz se observă diferenţe între cele două clase.

Contoarele de energie electrică Pentru măsurarea energiei electrice active sunt utilizate

contoare cu clasele de precizie 0,2s; 0,5s; 0,5; 1 şi 2. Celede clase de precizie mai ridicate sunt utilizate pentru a mă-sura cantităţi mari de energie. Din acest motiv ele necesită şiverificări periodice mai frecvente decât cele de clasele 1 şi 2.

Difer ă şi valorile minime ale curenţilor de la care încep probele şi limitele erorilor, care în % sunt următoarele:

Significant measurement errors can be introduced by0,5 class transformers for loads below 20 %. For 0,5 classand loads below 5 % the primary information accuracy isuncertain.

Voltage transformersThe measurement voltage transformers have following

standard classes: 0.1; 0.2; 0.5; 1; 3.For electricity measurements, 0.2 and 5 classes are used.

The voltage errors limits (ratio errors) in % are +/- 0.2 %and +/– 0.5 % for these transformers. In this situation alsoit can be seen the differences between the two classes.

Electricity meters For the active energy measurement, meters with 0.2s;

0.5s; 0.5; 1 and 2 classes are used. Higher accuracy classmeters are used to measure high energy quantities. There-fore these need more frequent periodic checking than the1 and 2 class meters.

The minimum current testing values and error limitsare also different. The error limits in % are the following:

Limitele erorilor în % pentru contoare de clasa

Error limits in %for meters of classValoarea

curentuluiFactorul de

putere0,2s 0,5s

Current Power factor 0,2s 0,5s

0,01 In ≤ I ≤ 0,05 In 1 ± 0,4 ± 1 0,01 In ≤ I ≤ 0,05 In 1 ± 0,4 ± 10,05 In ≤ I ≤ Imax 1 ± 0,2 ± 0,5 0,05 In ≤ I ≤ Imax 1 ± 0,2 ± 0,5

0,02 In ≤ I ≤ 0,01 In 0,5 inductiv0,8 capacitiv

± 0,5± 0,5

± 1± 1

0,02 In ≤ I ≤ 0,01 In0,5 inductive0,8 capacitive

± 0,5± 0,5

± 1± 1

0,01 In ≤ I ≤ Imax 0,5 inductiv0,8 capacitiv±

0,3± 0,3±

0,6± 0,6 0,01 In ≤ I ≤ Imax 0,5 inductive0,8 capacitive±

0,3± 0,3±

0,6± 0,6

În cazul contoarelor de clasă 0,5; 1; 2 probele la care sefac verificările şi limitele erorilor sunt prezentate mai jos:

For class 0.5; 1; 2 meters the tests and error limits areshown below:



03-04.11.2003, Timişoara, Romania 93

Limitele erorilor în % pentru contoare de clasa

Error limits in %for meters of class

Valoareacurentului

Factorul de putere

0,5 1 2Current

Power factor

0,5 1 20,05 I b 1 ± 1,0 ± 1,5 ± 2,5 0,05 I b 1 ± 1,0 ± 1,5 ± 2,5

0,1 I b ≤ I ≤ Imax 1 ± 0,5 ± 1,0 ± 2,0 0,1 I b ≤ I ≤ Imax 1 ± 0,5 ± 1,0 ± 2,0

0,1 I b 0,5 inductiv0,8 capacitiv

± 1,3± 1,3

± 1,5± 1,5

± 2,5 – 0,1 I b

0,5 inductive0,8 capacitive

± 1,3± 1,3

± 1,5± 1,5

± 2,5 –

0,2 I b ≤ I ≤ Imax 0,5 inductiv0,8 capacitiv

± 0,8± 0,8

± 1,0± 1,0

± 2,0 –

0,2 I b ≤ I ≤ Imax0,5 inductive0,8 capacitive

± 0,8± 0,8

± 1,0± 1,0

± 2,0 –

Codul de măsurare a energiei electrice impune urmă-toarele cerinţe tehnice pentru contoare şi transformatoarelede măsur ă, funcţie de categoria sistemului de măsuraredeterminată de nivelul de consum:

The measurement regulations require following technicalrequirements for the measurement meters and transformers,depending on the measurement category related to theconsumption:

Clasa de precizie Accuracy classTransformatoare de

măsur ă Instrument transformers

Categoriasistemului

de măsurare ContoareCurent Tensiune

Căderi detensiune

admise pecircuit [V]

Measure-ment

category MetersCurrent Voltage

Voltagedrops all-

oved on thecircuit [V]

A 0,2s 0,2s 0,2 0,05 A 0,2s 0,2s 0,2 0,05B 0,5 0,5 0,5 0,25 B 0,5 0,5 0,5 0,25C 1, 2 1 1 0,5 C 1, 2 1 1 0,5

Erori ce apar la măsurarea energiei electrice

Luând în calcul componentele lanţului de măsurare,eroarea globală ce apare, se determină cu formula:

2c

2p ε+ε=ε , unde

pε - este eroarea compusă pentru transformatoarele de mă-

sur ă; cε - eroarea contorului.

Valorile minime, medii şi maxime ale erorii globale ceapare la măsurarea indirectă a energiei electrice, funcţie de

clasele de precizie ale elementelor lanţului de măsurare sunturmătoarele:

Errors occurred at power measurement

Taking into consideration the measurement components,the overall error is given by:

2c

2p ε+ε=ε , where

pε - is the composed error for measurement transformers;

cε - is the meter error.

The minimum, average and maximum overall error valuesthat occur at the indirect power measurement depending on

the accuracy classes of the measurement components are thefollowing:

Clasa de precizie Eroarea globală Accuracy class Overall error Transformator

de măsur ă Contor Minimă Medie Maximă

Measurementtransformer

Meter Minimum Average Maximum

0,5 1,0 1,57 1,69 2,25 0,5 1,0 1,57 1,69 2,250,5 0,5 1,31 1,46 2,07 0,5 0,5 1,31 1,46 2,070,5 0,2 1,23 1,38 2,02 0,5 0,2 1,23 1,38 2,020,2 0,2 0,69 0,75 0,99 0,2 0,2 0,69 0,75 0,990,2 0,2 0,52 0,60 0,87 0,2 0,2 0,52 0,60 0,87

Deci între sistemele de măsurare de categoria A şi cele decategoria B există diferenţe de eroare cuprinse între 0,79 şi 1,2.

Creşterea preciziei de măsurare pe care se vehiculează cantitati importante de energie aduce un avantaj pentru deţină-torul sistemului de măsurare.

3. Bilanţ energetic si parteneri de schimb

La nivelul unui an de zile sursele de energie şi principalii beneficiari ai acestora în România, sunt (MWh):

Thus, there are error differences between the A and Bcategory measurement devices, within 0.79 and 1.2.

The increase of measurement accuracy for significantenergy quantities is beneficial for the measurement deviceowner.

3. Energy balance and exchange operators

During one year the energy sources and their main bene-ficiaries in Romania are as following (MWh):

Livrat înreţele

Cpttransport

Eligibili Export ElectricaSupplied

in network Transport

lossesEligibles Export Electrica

Total 55212791 1091000 24583092 5000000 24538699 Total 55212791 1091000 24583092 5000000 24538699SNN 4820000 SNN 4820000Hidroelectrica 14559000 Hidroelectrica 14559000Termoelectrica

f ăr ă Deva 26073000Termoelectrica

without Deva 26073000CET-uri

externalizate4417495

Stranded

CET4417495

Deva si alţii 5333296 Deva a.o. 5333296



The 6th

International Power Systems Conference94

Sunt menţionate aceste cantităţi pentru a remarca influ-enţa asupra partenerilor a acurateţei sistemelor de măsurare

Conform prevederilor codului de măsurare a energieielectrice, operatorul de măsurare pentru punctele de măsur ăde categoria A este S.C. Transelectrica S.A. Punctele de

schimb cu ceilalţi parteneri, participanţi la piaţa de energieelectrică sunt instalate la următoarele niveluri de tensiune:

These quantities are mentioned in order to ascertain theinfluence of the measurement accuracy upon the operators.

According to the measurement regulations, the meas-urement operators for A category measurement points isS.C. Transelectrica S.A. The exchange points with other

operators on the electricity markets are installed at follow-ing voltages:

Nivel de tensiune şi număr puncte de măsur ă Voltage and number of measurement pointsParticipant

750 kV 400 kV 220 kV 110 kV MT TotalOperator

750 kV 400 kV 220 kV 110 kV MV TotalTranselectrica 16 18 34 Transelectrica 16 18 34Electrica 1 117 167 285 Electrica 1 117 167 285Termoelectrica 12 27 6 45 Termoelectrica 12 27 6 45Hidroelectrica 14 1 15 Hidroelectrica 14 1 15 Nuclearoelectrica 3 4 7 Nuclearoelectrica 3 4 7Consumatori 9 1 10 Consummers 9 1 10Interconexiuni 1 6 1 8 16 Interconnections 1 6 1 8 16Total 1 37 70 133 171 412 Total 1 37 70 133 171 412

Practic 69,2% din numărul punctelor de schimb ale opera-torului de măsur ă – Transelectrica (OMEPA) sunt în relaţiadirectă cu Electrica. Tot Electrica beneficiază şi de o parte

bună a celorlalte puncte de măsur ă.Trecerea, începând cu ianuarie 2005, la decontarea pe

sistemele de măsur ă ale Operatorului de Măsur ă a Energiei pe Piaţa Angro (OMEPA) de precizie superioar ă celor ante-rioare, poate să se r ăsfrângă negativ în rezultatele pe careElectrica le va avea la consumul propriu tehnologic.

Achiziţia de energie pe grupuri de măsur ă de clasă supe-rioar ă (0,2) şi vânzarea acesteia la cei peste 8 milioane declienţi, pe sisteme de măsur ă de categoriile B şi C (clasele0,5; 1 şi 2), cu transformatoare de măsur ă în majoritatea

cazurilor vechi, nu pare să fie în avantajul S.C. Electrica S.A. 4. Concluzii

Erorile globale mari care se pot obţine pe sistemele demăsur ă existente, trebuiesc analizate şi realizate corecţii prinintroducerea în circuitele de măsur ă a transformatoarelor demăsur ă cu clasa de precizie similara cu a contoarelor sau cuun nivel mai jos.

Contoarele electronice existente în instalaţii au clasa de precizie mai bună decât cea înscrisă pe etichetă şi acest lucrutrebuie luat în seamă.

Bineînţeles soluţiile ce se vor adopta, trebuiesc analizatedin punct de vedere economic, funcţie de raportul costuri-

energie livrată consumatorului. Reabilitarea grupurilor demăsur ă de categoria B, pe care se înregistrează consumuriimportante, poate constitui un început benefic.

In fact 69.2 % of the exchange points of the measurementoperator – Transelectrica (OMEPA) are in direct relationwith Electrica.

Starting with January 2005 higher accuracy measurementdevices will be used by the Wholesale Market MeasurementOperator (OMEPA), this having potential negative effectson Electrica’s own technological consumption.

The electricity purchase on higher class devices (0,2)and the sale to over 8 milions consumers on B and C categorymeasurement devices (class 0.5; 1; 2) with mainly oldmeasurement transformers seems not to be in Electrica’s

benefit.

4. Conclusion

The big overall errors that can be obtained on the existentmeasurement devices shall be analysed and corrections should

be performed by the use of measurement transformers withaccuracy class similar to the meters’ one or with a class lower.

The existent electronic meters have a better accuracyclass than the one mentioned on the label and this shall beconsidered.

Of course the solutions to be used have to be economicallyanalysed depending on the costs / supplied electricity ratio.The modernization of category B measurement devices

which record significant consumtions, can represent a goodstart.

Bibliografie (References)1. Electricity measurement regulations;2. CEI – IEC 1036 Computeur statique d’energie active pour courant alternativ;3. C. Golovanov s.a – Electrical metering uncertainity assessment in high and medium voltage networks appliyng to performance

criteria – CNE 1994 – Section X;4. CEI IEC 687 Compteurs statiques d’energie active pour courant alternatif (classes 0,2s et 0,5s);5. SR CEI 185 Current transformers;6. SR CEI 186 Voltage transformers;

l14 transformatoare de curent si de tensiune

Documents