Analysis of flickermeter signal chain for supply voltage modulated with harmonic waveform

Normatywną miarą uciążliwości wahań napięcia są wskaźniki długookresowego Plt i krótkookresowego Pst migotania światła. Wartości wskaźników określane są na podstawie sygnału wyjściowego otrzymywanego z układu "Flickermetru". Tor sygnałowy tego układu jest na tyle złożony, że wyznaczenie wartości wyjściowych nie jest proste. Uznano więc za celowe przeanalizowanie kolejnych etapów przetwarzania dla harmonicznej zmienności wartości skutecznej napięcia. W wyniku uzyskano pełną charakterystykę amplitudowo-częstościową zawierającą fragmenty nie objete normalizacją normatywną.Normalized measures of disturbances caused by light flickers resulting fromvoltage fluctuations are factors of the long-term and short-term light flickers, respectively, determinated by the flickermeter output signal. Because the signal circuit of this device is very complex, the following steps of processing were analyzed. For this purpose, the simplest case the supply voltage modulation with a harmonic signal has been selected. A segment function is used in processing realized with a simplified flickermeter circuit. The following effects of performed processing are described. A full amplitude frequency characteristic for a range over 50 Hz, which is often omitted in the literature, has been obtained

A model of the flickermeter for frequency modulation of input voltage

Flickermetr jest potoczną nazwą układu do pomiaru uciążliwości odczuwania migotania światła wywołanego wahaniami napięcia. Przetwarzanie toru sygnałowego tego układu jest na tyle złożone, że analityczne wyznaczenie wartości wyjściowych nie jest proste. Założonym celem prac opisanych w artykule jest budowa prostego modelu dla modulacji częstotliwości FM sygnału wejściowego. Obecnie brak specyfikacji normatywnej flickermetru do modulacji FM. W artykule zaproponowano model flickermetru dla modulacji FM sygnałami wolnozmiennymi i w zakresie od 1Hz do 100 Hz. Dokonano ocenę prawidłowości aproksymacji charakterystyk dla modulacji FM przebiegami harmonicznym i prostokątnym, bazując na wynikach symulacji numerycznych. Prezentowany model ułatwia zrozumienie działania badanego toru sygnałowego flickermetru i weryfikację prawidłowości działania rzeczywistych układów pomiarowych w rozpatrywanym zakresie częstotliwości sygnału modulującego FM.The aim of studies presented in the paper is a structure of the simple model for FM frequency modulation of the input signal. There is a lack of the flickermeter standard specification in this subject. Based on results of numerical simulations, evaluation of approximation correctness of characteristics for FM modulation with harmonic as well as rectangular waveforms has been made. The equations for FM modulation using slowly varying signals and signals in the frequency range from 1 Hz to 100 Hz are proposed. The presented model facilitates understanding the operation of the tested flickermeter signal chain and verification of the operation correctness of real measuring systems in the considered frequency range

Diagnostics of sinusoidal voltage fluctuations in a power grid using the ΔV₁₀ index

W artykule omówiono definicję wskaźnika ΔV10. Zaproponowano schemat blokowy miernika ΔV10 i wyznaczono jego równanie przetwarzania dla sinusoidalnej zmienności napięcia. Porównano wartości wskaźników ΔV10 i Pst. Prezentując wyniki porównań obu miar przybliżono możliwości diagnostyczne wskaźnika ΔV10. Odwołując się do zamieszczonych zależności ΔV10, Pst i ƒm wykazano, że dla zmienności napięć występujących w sieciach elektroenergetycznych niemożliwe jest przeliczanie jednej miary do drugiej.The ΔV10 index is a measure of voltage fluctuations in power grids proposed by the Japanese CRIEPI Institute [1] and used all over the Far East countries. European standards prefer Pst and Plt indicators in voltage fluctuation measurements [11]. The ΔV10 and Pst/Plt are different in terms of the characteristics of measurement signal chains [6]. Therefore the measures may be characterized by different diagnostic capabilities. This may lead to the situation where some receivers may be described as faultless while voltage fluctuations are acceptable for one measure and may be described as faulty with the voltage fluctuations being unacceptable for the other measure. On the other hand, some level of uncertainty may appear as the influence of a receiver may be classified as obnoxious with the use of one measure and not-obnoxious with the use of the other. The paper includes analytical determination of the ΔV10 index value dependency on the voltage fluctuation reproduced with a sinusoidal amplitude modulation (Eq. (2)). The calculations have been made for the assumed signal chain model of a ΔV10 index measuring instrument (Fig. 3). The values of ΔV10 and Pst indexes at a given sinusoidal voltage fluctuation have been compared (Figs. 4-6). On the basis of the obtained ΔV10 and Pst dependencies on ƒm it has been assumed that for the voltage fluctuations present in power grids of unknown type and frequency it is impossible to convert one measure into the other

Estimation of Pst indicator value for voltage containing subharmonic and/or interharmonic components

W pracy przedstawiono analizę działania toru sygnałowego flickermetru dla napięcia wejściowego składającego się z trzech składowych: o częstotliwości podstawowej oraz dwóch sub/interharmonicznych. Dla takiego napięcia wejściowego zbudowano matematyczny model flickermetru Za pomocą tego modelu wyznaczono zależność wskaźnika Pst od składowych sub/interharmonicznych o częstotliwościach pomijanych w literaturze przedmiotu. Wykazano możliwość powstawania uciążliwego migotania światła dla składowych interharmonicznych o dużych częstotliwościach. Określono wpływ faz początkowych składowych sub/interharmonicznych na wynik pomiaru Pst. W celu weryfikacji analizy porównano wyniki badań modelowych i symulacji numerycznych.An analysis of the flickermeter signal chain for the input voltage consisting of three components: the fundamental frequency fc, and the two sub/interharmonics of the frequency fm, and fn, respectively, are presented in the paper. For the purpose of model tests a simplification of the flickermeter block diagram were proposed. A mathematical model was built, consisting of a set of equations describing the dependence of Pst indicator of the amplitude of sub/interharmonics, and the initial phase of one of these components. The model equations were derived for seven areas of the fn - fm plane. The dependence of the Pst indicator on sub- and interharmonics was identified for frequencies that are skipped in the related literature. It was demonstrated that the flicker could occur for interharmonics of frequencies that are significantly higher than 100 Hz, and for subharmonics of frequencies that are less than 15 Hz. A range of frequencies of subharmonics were designated for which it is necessary to take into account the phase relations while determining the Pst indicator. The results of model tests were compared with the results of numerical simulation of the IEC flick-ermeter signal chain

Review of voltage fluctuation measures in power quality analyzers

Similarly to a number of other quantities, those describing voltage variation make it possible to provide a complete assessment of the quality of electrical energy. Voltage variation may be described by measures used to assess the obnoxiousness of voltage fluctuations or measures that help indicate the source of fluctuations. The paper provides a comparison of the three most popular measures: the Umax maximum and Umin minimum rms voltage values, the Pst short-term flicker indicator, and voltage fluctuation indicators. The part that specifies the particular measures (including an additional description of the ∆V10 indicator) also contains their short descriptions. The main part of the dissertation describes the dependence of the voltage fluctuation measures on the frequency of the fm amplitude and frequency modulating signal. Observations drawn allow to specify the diagnostic capabilities of particular measures. Due to the complexity of voltage fluctuation measures’ studies the paper deals with only a certain aspect of it and should be concerned as a step to understanding the idea of voltage fluctuation measures

Comparison of voltage fluctuation measures

Do podstawowych składników oceny jakości energii elektrycznej należą wielkości charakteryzujące zmienność napięcia w sieci elektroenergetycznej. Należą do nich miary przeznaczone do oceny uciążliwości wahań napięcia i wspierające identyfikację źródeł zmienności napięcia. W pracy przedstawiono porównanie trzech najczęściej używanych miar: maksymalnych Umax i minimalnych Umin wartości skutecznych napięcia, wskaźnika krótkookresowego migotania światła Pst oraz wskaźników wahań napięcia. W części specyfikującej poszczególne miary (uzupełnionej o wskaźnik ΔV10) zamieszczono ich krótkie opisy. W głównej części pracy omówiono zależność wybranych miar wahań napięcia od częstotliwości fm sygnału modulującego amplitudę i częstotliwość. Sformułowano obserwacje określające możliwości diagnostyczne poszczególnych miar. Ze względu na złożoność problematyki miar wahań napięcia praca nie wyczerpuje zagadnienia. Jest tylko jednym z etapów pogłębiania wiedzy o miarach wahań napięcia.Voltage fluctuation measures in power network are the basic components of the evaluation of power quality. These measures include among other the measures designed to assess the voltage fluctuations obnoxiousness and to support the identification of the sources of voltage variation. The paper presents a comparison of three mostly used measures: the Umax maximum and Umin minimum value of the true RMS voltage, short-term flicker index Pst and indicators of voltage fluctuations, i.e. δU amplitude and f frequency. Each measure is briefly described in a part specifying the particular measures which has been supplemented by the ΔV10 indicator. The main part of the paper discusses a relationship between the selected voltage fluctuation measures and the modulating amplitude and frequency signal fm frequency. Conclusions which define the diagnostic capabilities of particular measures, were formulated. Due to the complexity of the voltage fluctuations measurements, this work does not exhaust the problem. It is only one of the stages to broaden the knowledge about the measures of the voltage fluctuations

Transmission of analogue signals with the use of optoelectronic separators

W artykule omówiono podstawowe struktury separatorów sygnałów analogowych z transoptorami optoelektronicznymi ze zwróceniem szczególnej uwagi na cechy istotne dla zapewnienia liniowości charakterystyki przetwarzania. Zamieszczono ocenę liniowości charakterystyki przetwarzania wybranego optoelektronicznego separatora sygnałów prądowych. Dla doświadczalnie wyznaczonych statycznych charakterystyk przetwarzania Io=f(Ii) porównano błędy nieliniowości i aproksymacji. Na podstawie porównania wartości tych błędów sformułowano wnioski określające optymalne wykorzystanie zdolnosci transmisyjnych separatora.In the paper, basic structures of optocouplers with special focus on their attributes important for linear processing are presented. The static characteristics Io=f(Ii) of a selected optocoupler was experimentally evaluated, and the linearity of this characteristic was examined. Using the linear regression method, an analytical equation combining the output signalIo with the input value Ii was modelled. Applying the least square method, the values of regression equation parameters were determined

The spectral analysis of voltages in power network in standard depiction

Ocena jakości energii elektrycznej w sieciach elektroenergetycznych wykorzystuje zestaw wielkości normatywnych i uzupełniających. Wśród tych wielkości znajdują się dwie miary zawartości harmonicznych w napięciu: widmo amplitudowe (czyli zestaw wartości poszczególnych harmonicznych) oraz współczynnik odkształcenia THD. Specyfikacja normatywna obu wielkości określa warunki pomiaru bardziej rozbudowane niż zazwyczaj występujące w literaturze z podstaw elektrotechniki i teorii sygnałów. W artykule opisano specyfikacje normatywne miar harmonicznych napięć w sieci elektroenergetycznej. Przedstawiono interpretację norm prowadzącą do sprecyzowania pomiaru poszczególnych harmonicznych i współczynnika THD. Zamieszczono wyniki badań weryfikujących zgodność działania dwóch urządzeń pomiarowych z wymaganiami normatywnymi.The electric power quality evaluation in electrical power networks is a complex measuring task carried out with the use of a set of standard and complementary quantities. Among these quantities two measures of harmonic content in voltage can be mentioned: spectrum amplitude and coefficient THD. Standard specification of voltage harmonic measures in electrical power networks was presented in the paper. Measurement results, testing the compatibility of two measurement devices for standard requirements, were presented

Using the CMOS cameras for image recording in near infrared range

W pracy przeprowadzono ocenę możliwości aplikacyjnych dwóch kamer CMOS w prześwietlaniu peryferyjnych części ciała. Wykonano badania porównawcze dwóch typów kamer, przyjmując metodykę pomiaru zgodną z przyjętym sposobem prześwietlania obiektów biologicznych w układzie docelowym. Badania przeprowadzono przy zastosowaniu kamer tego samego producenta różniących się charakterystyką widmową. Porównano wyznaczone charakterystyki widmowe z danymi katalogowymi producenta. Wyznaczono transmitancję widmową dwóch typów obiektywów. Porównano obiektyw o podwyższonej czułości w zakresie bliskiej podczerwieni z obiektywem przeznaczonym do pracy w zakresie widzialnym. Uzyskane charakterystyki widmowe odniesiono do przykładowej transmitancji optycznej śródręcza.In the paper the assessment of the possibility of using two CMOS cameras for transilluminating the peripheral body parts are presented. The comparative tests were performed for two camera types with the adoption of the measurement methodology similar to the transillumination of the perypherial body parts in a target circuit. Cameras of the same producer but with different spectral characteristics were used in the research. Spectral sensitivity characteristics obtained during the research are different from the ones provided in producer’s data sheets. There was also the spectral transmittance for two types of a lens delineated - the first lens with high sensitivity in the near infrared, the second intended for use in the visible range. The obtained results were related to a sample transmittance of the peripheral body parts of (for example metacarpus)