Kan du stole på måleresultatene dine?
La oss ta konklusjonen først: Nei, du kan ikke uten videre stole på måledataene dine. Fallgruvene er mange, og mangt et fjols (forfatteren inkludert) har trukket feil konklusjoner etter et måleoppdrag på grunn av målefeil.
Men hva er det som kan gå galt? Og hvordan kan man vite at det man har målt stemmer med virkeligheten?
Ulike kilder til målefeil
Det kan være mange årsaker til at måleresultatene ikke matcher virkeligheten. Av brukerfeil kan det blant annet være:
- Feil instrument til jobben (for lav samplefrekvens, kan ikke beregne relevante parametere)
- Begrensninger i hva målesensorene (spenning- og strømtrafoer, rogowskispoler) kan måle,
- Oppkoblingen eller konfigurasjonen av instrumentet kan være feil
Utover dette kan målefeil også forårsakes av selve instrumentet. Alle måleinstrumenter kan gi upålitelige måleresultater av ulike årsaker, og i denne artikkelen skal vi ta for oss noen slike feil med måleinstrumenter fra Elspec. Disse instrumentene er populære blant norske nettselskap og de PQA bruker til vanlig, og det er derfor disse vi har mest erfaring med.
Eksemplene er hentet fra en ressurssamling om Elspec-instrumenter som PQA skal publisere ila. september 2019.
Feilkonfigurert nominell spenning og strøm
Når en konfigurer et instrument før det settes ut for å måle, er det noen instrumenter det er mulig å feilkonfigurere. Dette gjelder blant annet G4k instrumentene til Elspec. Et eksempel på hva som skjer om instrumentet feilkonfigureres er vist under, hvor et målepunkt har hatt feilinnstilt nominell strøm og måleresultatene blir “bare tull”.
Eksempelet over er observert flere ganger. Første gang det ble observert kom første mistanke om at noe var galt fordi strømmen var lavere enn det vi forventet. Å ha en forventning om hva en skal se i målingene er alltid en god måte å avdekke målefeil. Da tar man ikke alle resultater for god fisk, men har en kritisk innstilling.
Akkurat denne typen feil kan også oppstå for spenningsmålinger. Et nettselskap fikk dette problemet da de stilte nominell spenning til sekundærspenningen på en spenningstrafo (110 V) heller enn primærspenningen på 11 kV. De skjønte raskt at noe var feil, da målingene kun viste 2 kV og merkelige variasjoner som i figuren over.
Transienter uten rot i virkeligheten
En annen måte å avdekke målefeil, er se at fysiske eller logiske sammenhenger bryter sammen. Et typisk eksempel er om det plutselig måles en stor variasjon i strøm, uten at det er noen variasjon i spenning. Da må enten nettet være veldig sterkt, eller så må strøm- eller spenningsmålingen være feil. Dette ble brukt som et av kriteriene for å vise at målingene under må være feil.
Her er det målt i et svakt nett, men spenningen er tilsynelatende helt stabil når RMS-strømmen øker fra i underkant av 50 A, til over 350 A. Ved å undersøke strømmens kurveform sees det også at økningen i strømmen ikke skyldes økning i den grunnharmoniske komponentene, men en DC-forskyvning på rundt 300 A. Det ble her benyttet rogowskispoler, og i følge produsenten av disse er metning i integratorkretsen til rogowskispolene årsaken til fenomenet. (Fenomenet er dermed ikke nødvendigvis unikt for Elspec, men for alle instrumenter som benytter rogowskispoler.)
Redusert nøyaktighet ved overbelastet CPU
Et annet eksempel på at “dette kan da ikke stemme” er observert i flere målepunkter. Et eksempel er vist i figuren under fra et 132 kV nett, hvor RMS-spenningen tilsynelatende enkelte perioder varierer med ± 10 kV i flere timer.
Dette er et eksempel på målefeil forårsaket av kompresjonsalgoritmen til Elspec. Elspec lagrer kurveformen til både spenning og strøm kontinuerlig, i motsetning til de fleste andre instrumenter som kun lagrer statistiske verdier. Måten Elspec får til dette uten at datamengdene blir uoverkommelige, er å komprimere måledataene. Dette er en smart måte å få lagret kontinuerlig kurveform på, men i prosessen er det momenter som i noen tilfeller kan ødelegge måleresultatene.
I dette tilfellet er det en overbelastet CPU som er årsaken til de tilsynelatende store forstyrrelsene. Når det er “mye støy i nettet” (høy variasjon over hele spekteret av individuelle overharmoniske) kan CPU-en i instrumentet som komprimerer måledataene bli overbelastet. CPUen “løser” dette problemet ved å øke kompresjonsraten til instrumentet midlertidig mens den “henter seg inn”. Dette kan en se i nedre halvdel av figuren under, hvor en ser at parameteren tolerance (Elspecs parameter for kompresjon) øker fra innstilt verdi på 0,2 % opp til hele 10 %. Måleresultatene fra denne perioden har dermed et potensielt 10 % stort avvik.
Feilen over er observert i flere målepunkt, men det vanligste stedet hvor det observeres at tolerance-parameteren blir svært høy er i nett med mye kraftelektronikk (f.eks. skipsnett, industriområder, mikronett). Om det måles i nett med THD høyere enn 10 % bør en være obs på at måleresultatene kan være unøyaktige, og en bør derfor kontrollere tolerance-parameteren for sikkerhets skyld.
Andre målefeil og en ressurssamling for Elspec brukere
Gjennom flere års bruk har vi hatt mye nytte av instrumentene våre og løst mange oppdrag. Samtidig har vi også blitt klar over at det er mange eksempler på ting som kan gå galt (selv om det jo stort sett går bra!)
Vi har derfor laget en oversikt over alle målefeilene vi har observert (både relatert til Elspec og til sensorer, oppkobling mm.) som inngår i en ressurssamling for Elspec-brukere. Tanken med denne ressurssamlingen er å gjøre brukere bedre på å benytte programvaren (Sapphire) til måledataanalyse, og å være klar over begrensninger i programvare og måleutrustning.
Ressurssamlingen gir, etter vår mening, en bedre innføring i bruk enn hva Elspecs bruksanvisninger tilbyr. Den inneholder i tillegg øvingsoppgaver og svar på spørsmål vi ofte får når vi holder kurs. Vi lanser samlingen ila. september, og vil i en startfase ha en rabattert pris. Er du interessert i samlingen, vil Martin gjerne høre fra deg.
