Procedimiento de medición de calidad de energía IEC 61000-4-30 :

No nosso conteúdo anterior falamos sobre a norma IEC 61000-4-30 e concluímos o que é de fato usual para realizar medições propriamente ditas e o que é característica construtiva, inerente ao fabricante de analisadores. Aqui falaremos sobre os anexos desta. 

Em termos de quantidade de páginas, os anexos são quase metade da própria norma, e trazem detalhes importantes e ricos na hora de aplicar as técnicas de medição, utilizando de ferramental qualificado.

Chegamos ao primeiro anexo da norma! Esta parte apresenta os conceitos para realizarmos uma medição classe A, e meus amigos, algumas informações daqui devem estar no seu relatório e outras você deve saber antes de gerar um relatório ou medir algo.

Ela elucida, em suma:

• Precauções de instalação;

• Transdutores;

• Tensões e correntes transitórias;

• Variações rápidas de tensão;

• Corrente;

• Características de afundamentos de tensão;
  

Vamos ao super resumo de cada um desses itens…

Precauções de instalação

Nesta seção ocorre a menção à norma IEC61010, que trata da segurança de equipamentos de inspeção e medição. Regras e cuidados para instalação de natureza temporária ou permanente, conexão de cabos e pontas de prova de tensão e corrente, acesso a partes vivas, acomodação do instrumento, aterramento, e interferência.

São inúmeros cuidados que visam dar segurança às pessoas, à instalação, ao equipamento, e à medição, pois queremos que o resultado esteja correto! Só aqui temos assunto para um novo artigo! Acredito que a leitura é obrigatória a todos, e a elaboração de um check list explorando e garantindo que todos os inúmeros requisitos foram atendidos também é obrigatória.

Transdutores

A norma explica a necessidade de uso destes, uma vez que adequações aos níveis de tensão, ou ainda do uso de sensores de corrente para coleta de amostras de sinal, são amplamente usados. Estamos falando tanto dos acessórios dos próprios equipamentos como as bobinas de rogowski e pontas de prova, quanto de derivações do tipo “shunt”, e TCs e TPs (Mais comuns) para nivelamento e adequação dos níveis e limites de medição.

Neste caso, é imprescindível para uma análise, o conhecimento da linearidade e resposta em frequência do transdutor para que possamos entender o comportamento de alguns fenômenos e extrapolarmos incertezas, ou seja, se há um transdutor, ele deve ser conhecido e suas incertezas devem ser mencionadas e ponderadas na análise.

Um transformador de corrente, por exemplo, varia de classe de precisão, relação, material, seção e etc., e geralmente a frequência de corte varia de 1 até alguns poucos kilohertz, isso afeta, por exemplo, a resposta de fase, quando próximo da frequência de corte. Isso deve ser levado em conta quando avaliamos um transiente oscilatório, e dimensionamos filtros, por exemplo.

Tal ponderação afetaria o dimensionamento de um filtro. É importante, no relatório que haja a ponderação da existência do transdutor, e citação a este, para que o leitor possa ser levado a uma conclusão, tendo uma visão geral do sistema medido.

Transientes e mudanças rápidas e afundamentos

A norma se aprofunda quanto à medição de transientes e mudanças rápidas de tensão, que são transições entre dois regimes permanentes, e afundamentos de tensão (que são mais comuns no dia a dia). Note que, como quase tudo na engenharia elétrica, são diferentes as análises em Regime Permanente, e em Regime Transitório. Aqui a norma aborda questões como saturação, frequências de corte e operação , exclusão de transdutores, entre outros aspectos mais específicos a situações igualmente peculiares. Em resumo, responda estas duas perguntas antes de medir:

• Os níveis de sinal utilizam a plena escala do instrumento?

• A frequência de operação é adequada ao sinal medido?
  

Sendo sim as respostas, o equipamento e transdutor são adequados à medida.

Por sorte, a maioria dos fabricantes deixa explícito os limites do equipamento para os seus transdutores, logo, é importante adotar ferramentas e acessórios com dados conhecidos, ensaiados e publicados, obviamente. Assim pode-se avaliar o sistema por completo, agrupar sensores compatíveis, e obviamente chegar a alguma conclusão.

A norma cita os fenômenos, os classifica, denomina e chama atenção aos cuidados na hora de medir, no entanto, não espere ver direcionamentos mais precisos de análise (Como medir, com o que medir, interpretar ou concluir).

Corrente

Faço uma grande ressalva e chamo a atenção a um detalhe que pode ter passado despercebido: Até então só falamos de TENSÃO! Então sim! Um equipamento pode ser classe A sem medir corrente, logo a norma trata a medição de corrente como algo útil, mas em caráter complementar, sob responsabilidade de cada fabricante, garantir o mesmo padrão de precisão apontado anteriormente nos parâmetros definidos e explícitos no começo desta publicação.

Ela cita limites e incertezas aceitáveis, mas não descreve ensaios. Então avalie e tome cuidado para utilizar um equipamento que siga o rigor de classe também na medição de corrente, seja em magnitude, fase, incerteza, e etc.. Note que o Fator de Potência, por exemplo, necessita de tal medida, mas sequer é mencionado nesta norma. Isso vale também para harmônicas de corrente, avaliação de inrushs, etc. O PRODIST módulo 8, por exemplo, trata tal parâmetro com obrigatoriedade, logo, é desejável que um equipamento atenda a esta e outras necessidades de medição também, como o RE8000 da Embrasul.

Terminologías importantes

Transitorio: Fenómeno o cantidad que varía entre 2 estados estacionarios consecutivos durante un intervalo de tiempo, en comparación con la escala de tiempo de interés.

Sobretensión: Es una onda de tensión transitoria, propagada a lo largo de una línea o circuito, caracterizada por un aumento rápido, seguido de una disminución más lenta.

Cambio rápido de voltaje: Transición rápida del voltaje efectivo entre 2 estados estables. (Tenga en cuenta que solo hay un cambio del término más amplio “transitorio” a “transitorio de voltaje”, que define la cantidad que estaba comprendida en la definición de transitorio).

Inrush: Es una corriente energizante transitoria.

Frecuencia interarmónica: Cualquier frecuencia que no sea un múltiplo entero de la frecuencia fundamental.

Medición de la calidad de la energía eléctrica:

Recomendaciones de aplicación

Aquí podemos dividir y dirigir ya 2 grandes clases de aplicación.

Mediciones con finalidad contractual o posible finalidad contractual

Para estos, la clase A, ya que estamos hablando de cumplimiento de algo acordado entre partes. Aquí es muy común vincular a PRODIST y a más de un módulo de este, ya que PRODIST establece reglas para mediciones específicas, umbrales, y también para aspectos de servicio, reembolso, etc. El estándar incluso establece que “un estándar debe ser el punto de partida”: PRODIST, por ejemplo. Recuerde, esta norma analiza técnicas, no límites. Más adelante, la norma también habla de cómo configurar los equipos para medir, dependiendo del fenómeno. Aquí destaco que IEC y PRODIST están de acuerdo, ya que requieren configuraciones similares. Recomiendo encarecidamente que se citen estas 2 normas en las auditorías para tales fines: IEC 61000-4-30 y PRODIST, tantos como módulos sean necesarios.

Mediciones con fines estadísticos y estudios

Clase S. Aquí la norma también menciona “consumidores y red de suministro”, sin embargo, entiende que puede ser una evaluación continua y, de hecho, estadística, incluyendo la indicación de la necesidad de aumentar la clase en la medición para cualquier parámetro de desviación en S. Enfatizo que creo que esto es improbable (opinión). La Clase S, dentro del actual escenario regulatorio brasileño, atiende con éxito la abrumadora mayoría de los casos. Es común, por lo que ya he evaluado en mis años de experiencia aquí en Embrasul, ver un uso generalizado de equipos de clase S por parte de numerosos ingenieros y empresas. Los analizadores de clase S cumplen con evaluaciones internas casi completas en el punto de acoplamiento, incluso en el punto, entregando un análisis PRODIST completo, como es el caso del RE7000 y sus hermanos 7080 y 7040.

Los equipos de clase A, como el analizador de energía RE8000 , se mueven entre situaciones legales de prueba, como las mencionadas en la norma, pero también están indicados para puesta en marcha de plantas, laboratorios, cargas sensibles y/o complejas, entre otras, es decir, para numerosas aplicaciones, ambas clases se cumplen, y para aplicaciones restringidas, existe una dirección más específica, por lo que, siempre que vaya a realizar una medición o campaña, utilice una herramienta acorde a la situación y problemas a resolver. La gran mayoría de las aplicaciones no están mencionadas en la norma. Y si lo necesita, nuestro equipo de aplicaciones puede ayudarle con eso.

Prioridad de cantidades

Los equipos Embrasul realizan mediciones de los parámetros evaluados simultáneamente, en toda su línea. Sin embargo, no todos los equipos tienen esta capacidad, por lo que la norma define las prioridades de medición, las cuales son:

1. Parámetros eléctricos (V, I, P, Q, S, DPF, TPF, etc.);

2. Caídas/subidas de tensión;

3. armónicos de tensión;

4. armónicos de corriente;

5. desequilibrio;

6. transitorio;

7. Parpadeo;

8. Interarmónicos de tensión y corriente;

9. Comunicación de señales de voltaje a través de la red.

En otras palabras, la norma prioriza los aspectos continuos presentes en un régimen permanente, en detrimento de los eventos transitorios, si existe necesidad de medición consecutiva, no simultánea.

Integración de cantidades

Para cada uno de los parámetros mencionados anteriormente, la norma aborda un tiempo de integración, o mejor dicho, una agregación recomendada: 10s, 10 min, 2h, 3s, 200ms, entre otros. Y aquí llamo la atención sobre el hecho de que, a diferencia de PRODIST, que requiere 1008 registros válidos en 10 minutos, IEC61000-4-30 aborda cada parámetro individualmente, con múltiples integraciones simultáneas.

Incluso es posible ver, a lo largo de la norma, que PRODIST también tiene similitudes con la IEC 61000-4-30, ya que sus reglas son similares a las de algunos parámetros, como: Magnitud de la tensión de alimentación, que entiende que la agregación debe realizarse en 10 minutos para el mismo periodo de una semana.

Me gustaría señalar que no todos los equipos tienen tal capacidad para múltiples agregaciones, por lo tanto, para un servicio completo y poder soportar y cumplir con la elección recomendada en esta norma, el equipo utilizado debe permitir tal capacidad, de lo contrario, una o agregaciones limitadas pueden no permitir un estudio simultáneo de todos los parámetros, requiriendo mediciones consecutivas, respetando la prioridad de las magnitudes, pero también ampliando el período de medición.

Es común que los analizadores y medidores tengan la capacidad de integrar una o dos agregaciones. No es trivial en el mercado que un dispositivo disponga de todas las diferentes agregaciones por parámetro simultáneamente, como es posible en el RE8000.

A continuación presentamos las principales recomendaciones respecto a estos aspectos:

Frecuencia industrial	1 semana	Agregación de 10 segundos
Magnitud del voltaje de suministro	1 semana	Agregación de 10 minutos
Parpadeo	1 semana	Agregación de 10 minutos
1 semana	Agregación 2 horas (Plt).
Caídas de tensión	1 año	no informado
Interrupciones	1 año	no informado
Desequilibrio de voltaje de la fuente	1 semana	Agregación de 10 minutos y/o 2 horas
Voltajes armónicos	1 semana	Agregación de 10 minutos
1 semana	Agregación 150/180 ciclos
Voltajes interarmónicos	1 semana	Agregación de 10 minutos
1 semana	Agregación 150/180 ciclos
Señales de comunicación en la tensión de la red eléctrica	1 semana	no informado

Estos períodos y agregaciones pueden parecer un poco extraños, sin embargo, recuerde que es necesario realizar una consideración antes del acto de medir. Dichos valores pueden y deben variar en función del objetivo, debiendo cumplir con la norma de referencia. Es el famoso: “Un caso para cada caso”, definir una regla absoluta para cualquier aplicación no es posible.

Una buena estrategia, en caso de duda, es utilizar períodos de medición más largos, con integraciones más pequeñas. Esta estrategia permite realizar pagos completos durante periodos más largos y asegura que no haya faltantes de registros por purgas, etc. En resumen, si se utiliza una integralización de 200ms, es posible reintegrarla a 10 minutos.

Lo contrario no es cierto. Respecto al tiempo de medición, necesitas 1 semana, o 1008 registros de 10 minutos. Agregue 2 días más o conviértalo en 14, para que pueda elegir una ventana conveniente y útil para la medición, evitando el problema de registros faltantes.

Comparación de resultados

A medida que nos acercamos al final de este contenido, la norma también menciona cómo comparar y presentar los resultados y los límites contractuales. Tenga en cuenta que este es un análisis estadístico y que para cada parámetro es necesaria una selección específica, es decir, no utilice esto para todos los parámetros. El estándar aborda específicamente cada método para cada parámetro, pero para hacer las cosas más fáciles y compilables, presento la metodología que presenta, y el lector puede clasificar lo que es útil para cada parámetro.

• Número o % de valores durante la medición que excedieron el límite ya sea por encima o por debajo;

• Valores pico (en el mismo intervalo o en intervalos diferentes);

• Valores semanales de 95% o 99% de Probabilidad, expresados ​​en magnitud;

• Número de valores consecutivos que superan los límites;

• Número de desviaciones respecto del nominal.

Para cada uno de los parámetros y fenómenos eléctricos, dichos métodos pueden tener sentido o no, por lo que para una buena base de informe, verifique exactamente el parámetro y el método de comparación, para que su análisis cumpla con esta norma. ¡Pero no te limites a eso! Es aconsejable pecar de excesivo. Muestre siempre tantos datos como sean necesarios para que el lector los comprenda completamente. La norma presenta el mínimo necesario. 

Como dato de interés, PRODIST, en el módulo 8, también presenta una metodología.

Factores de decisión

Hay factores de decisión que no están explícitos en la norma. A continuación se muestran algunos:

Ubicación

¿Dónde mido en mi diagrama? Aquí es necesario un análisis por parte de un especialista porque factores como la factibilidad, el costo, la cercanía a la carga, entre otros, inciden en esta elección y pueden variar en cada caso. Por lo tanto, tenga en cuenta las implicaciones de error, entorno, acceso de personas y otras variables no explícitas aquí ni en el estándar, que pueden afectar la campaña/medición.

Objetivos

Dependen del motivo del evento, y en base a este se definen parámetros, tiempo de integración, equipos, costo, umbrales, y validaciones y purgas, es decir, las campañas permiten mayor poder de elección y decisión, pero la norma menciona precauciones como “Recopilar la mayor cantidad de documentación posible”

• Registros de cambios;

• Conocimiento de cargas perturbadoras y regímenes de operación;

• Detalles del problema

• Búsqueda de coincidencias (Es posible que tengamos que tomar medidas simultáneas en diferentes puntos para demostrar algo por inferencia e inspección).

Mira, la norma nos da las precauciones que debemos tomar antes de emprender una medición, una campaña, un estudio, y cómo recoger información que nos ayude a llegar a alguna conclusión, al fin y al cabo eso es lo que buscamos, una conclusión de algo.

Preparación de la campaña

Finalmente llegamos a la conclusión de esta norma. Traigo algunos puntos mencionados en la norma, que son importantes al momento de realizar el estudio para concluir este contenido. Y si está interesado en saber más sobre esto, se recomienda comprarlo y leerlo y está disponible en el catálogo de ABNT, accesible a través de una simple búsqueda en Google.

• Establecer el número de fases y la tensión de referencia;

• Definir la medición actual y sus rangos y transductores;

• Definir umbrales interpretables y periodo de seguimiento;

• Caracterización del punto medido con la máxima información sobre el mismo;

• Definir indicadores de análisis estadístico (%, máx., mín., prom.…) para condensar un gran número de valores;

• Definir las referencias de análisis y comparación para cada parámetro con un nivel de confianza mayor o igual al 95%;

• Señalar el cumplimiento contractual y los requisitos del operador/consumidor;

• En resultados, realizar el conteo y tabulación de eventos;