Välkyntämittareiden kalibrointimenetelmän kehittäminen

Abstract

Välkyntä on sähkön laatuongelma, joka johtuu sähköverkon jännitteen nopeista vaihteluista. Niitä aiheuttavat pääasiassa suuret kuormat, joiden verkosta ottama teho vaihtelee huomattavasti suhteessa verkon oikosulkutehoon kuorman kytkentäpisteessä. Jännitteen vaihteluiden haitoista suurin on valojen välkyntä, jota esiintyy jo hyvin pienillä, alle prosentin jännitteen vaihteluilla.

Välkyntämittari on laite, joka mittaa sähköverkon jännitettä ja arvioi mittauksen perusteella valaistuksen välkynnän havaittavuuden. Tämä tapahtuu simuloimalla lampun, silmän ja aivojen toimintaa. Lisäksi välkyntämittari laskee tilastollisesti välkynnän häiritsevyysindeksin (Pst) kymmenen minuutin mittausjaksoille. Häiritsevyysindeksin arvo 1 vastaa koehenkilöiden avulla määritettyä välkynnän häiritsevyyskynnystä. Pidemmän ajan häiritsevyysindeksi (Plt) lasketaan peräkkäisistä Pst-arvoista. Välkyntämittarin rakenteen ja toiminnan määrittelee kansainvälinen standardi IEC 61000-4-15.

Diplomityössä on kehitetty menetelmä ja laitteisto välkyntämittareiden kalibrointia varten. Menetelmä perustuu referenssimittariin, joka on rakennettu mahdollisimman tarkasti standardin mukaan ja jonka epävarmuutta on arvioitu. Laitteiston käyttöä on kokeiltu myös kaupallisen sähkönlaatuanalysaattorin kalibrointiin.

Flicker is a power quality issue which is caused by rapid fluctuations of supply voltage. The most common sources of voltage fluctuations are large loads which take rapidly changing inductive power from the supplying power system. Of all electric equipment, lamps are most sensitive to voltage fluctuations. Flicker is already perceptible for fluctuation levels of the order of a few percent.

A flickermeter is a device that measures the voltage and thus evaluates the flicker perceptibility. This is done by simulating the behavior of lamp, eye and brain. A flickermeter also performs a statistical analysis for ten minute periods of the perceptibility data. The result of the statistical analysis is flicker severity index (Pst). Value 1 of the severity index corresponds with the irritability threshold of an average human observer. Long term flicker severity (Plt) is calculated from successive Pst-readings. International standard IEC 61000-4-15 defines the functional and design specifications of the flickermeter.

For the master's thesis a method and equipment for calibration of flickermeters is developed. The method is based on reference flickermeter, which is constructed according to the standard as closely as possible. The uncertainty of the flickermeter is estimated and the system is tested by calibrating a commercial power quality analyzer.