विद्युत प्रणालियों के लिए THD मापन त्रुटि मानक

कुल हार्मोनिक विकृति (THD) की त्रुटि सहिष्णुता: एप्लिकेशन परिदृश्य, उपकरण शुद्धता और उद्योग मानकों पर आधारित व्यापक विश्लेषण

कुल हार्मोनिक विकृति (THD) के स्वीकार्य त्रुटि परिसर का मूल्यांकन विशिष्ट एप्लिकेशन कंटेक्स्ट, माप उपकरणों की शुद्धता और लागू उद्योग मानकों पर आधारित होना चाहिए। नीचे बिजली प्रणालियों, औद्योगिक उपकरणों और सामान्य मापन एप्लिकेशन में महत्वपूर्ण प्रदर्शन संकेतकों का विस्तृत विश्लेषण दिया गया है।

1. बिजली प्रणालियों में हार्मोनिक त्रुटि मानक

1.1 राष्ट्रीय मानक आवश्यकताएँ (GB/T 14549-1993)

• वोल्टेज THD (THDv):
  सार्वजनिक बिजली ग्रिड के लिए, नामित वोल्टेज तक 110kV के प्रणालियों के लिए अनुमत वोल्टेज कुल हार्मोनिक विकृति (THDv) ≤5% है।
  उदाहरण: एक स्टील प्लांट की रोलिंग मिल प्रणाली में, हार्मोनिक नियंत्रण उपायों के लागू होने के बाद THDv 12.3% से 2.1% तक कम हो गया, जो पूरी तरह से राष्ट्रीय मानकों के अनुसार है।

• करंट THD (THDi):
  अनुमत करंट THD (THDi) आमतौर पर ≤5% से ≤10% तक होता है, जो ग्राहक लोड और सामान्य जोड़ बिंदु (PCC) पर छोटे सर्किट क्षमता के अनुपात पर निर्भर करता है।
  उदाहरण: ग्रिड-संयुक्त फोटोवोल्टाइक इनवर्टर THDi को 3% से कम रखना चाहिए ताकि IEEE 1547-2018 की आवश्यकताओं का पालन किया जा सके।

1.2 अंतर्राष्ट्रीय मानक (IEC 61000-4-30:2015)

• क्लास A उपकरण (उच्च प्रेक्षण):
  THD मापन त्रुटि ≤ ±0.5% होनी चाहिए। बिजली गणना बिंदुओं, प्रसारण सबस्टेशनों पर बिजली गुणवत्ता निगरानी और विवाद समाधान के लिए उपयुक्त है।

• क्लास S उपकरण (सरलीकृत मापन):
  त्रुटि सहिष्णुता ≤ ±2% तक ढीली हो सकती है। उच्च प्रेक्षण जहाँ आवश्यक नहीं है, वहाँ नियमित औद्योगिक निगरानी के लिए उपयुक्त है।

1.3 उद्योग व्यवहार

• आधुनिक बिजली प्रणालियों में, उच्च-प्रेक्षण मापन उपकरण (जैसे, CET PMC-680M) आमतौर पर THD मापन त्रुटि ±0.5% के भीतर प्राप्त करते हैं।

• पुनर्नवीकरणीय ऊर्जा एकीकरण (जैसे, पवन या सौर संयंत्र) के लिए, THDi आमतौर पर ≤ 3%–5% होना चाहिए ताकि ग्रिड के लिए हार्मोनिक प्रदूषण से बचा जा सके।

2. औद्योगिक उपकरण और मापन उपकरण त्रुटियाँ

2.1 औद्योगिक ग्रेड उपकरण

• मल्टीफंक्शनल पावर मीटर (जैसे, HG264E-2S4):
  2 से 31 वें ऑर्डर तक के हार्मोनिक्स को मापने में सक्षम, THD त्रुटि ≤ 0.5%। स्टील, रसायन और निर्माण उद्योगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

• पोर्टेबल एनालाइजर (जैसे, PROVA 6200):
  1-20 ऑर्डर के लिए हार्मोनिक मापन त्रुटि ±2%, 21-50 ऑर्डर के लिए ±4%। फील्ड डायग्नोसिस और त्वरित साइट मूल्यांकन के लिए आदर्श है।

2.2 विशेषज्ञ परीक्षण उपकरण

• हार्मोनिक वोल्टेज/करंट एनालाइजर (जैसे, HWT-301):

• 1 से 9 वें हार्मोनिक: ±0.0%rdg ±5dgt

• 10 से 25 वें हार्मोनिक: ±2.0%rdg ±5dgt
  प्रयोगशाला उपयोग, कलिब्रेशन प्रयोगशालाओं और उच्च-प्रेक्षण सत्यापन कार्यों के लिए उपयुक्त है।

3. त्रुटियों के स्रोत और अनुकूलन उपाय

3.1 प्रमुख त्रुटि स्रोत

• हार्डवेयर सीमाएं:
  एडीसी नमूना रिझोल्यूशन, तापमान ड्रिफ्ट (जैसे, एडीसी ड्रिफ्ट गुणांक ≤5 ppm/°C), और फिल्टर प्रदर्शन शुद्धता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं।

• अल्गोरिथमिक दोष:
  अनुचित एफएफटी विंडो चयन (जैसे, आयताकार विंडो स्पेक्ट्रल लीकेज का कारण बनता है), और हार्मोनिक ट्रंकेशन (जैसे, केवल 31 वें हार्मोनिक तक की गणना) गणना त्रुटियों का कारण बनता है।

• पर्यावरणीय हस्तक्षेप:
  विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप (EMI >10 V/m) और बिजली आपूर्ति उतार-चढ़ाव (±10%) मापन विचलन का कारण बनता है।

3.2 अनुकूलन रणनीतियाँ

• हार्डवेयर रिडंडेंसी:
  डुअल कम्युनिकेशन मॉड्यूल और रिडंडेंट पावर सप्लाइ का उपयोग करके डेटा अक्षरता पर प्रभाव डालने वाले एकल-बिंदु विफलता जोखिम को खत्म करें।

• डायनामिक कलिब्रेशन:
  स्टैंडर्ड स्रोतों (जैसे, Fluke 5522A) का उपयोग करके त्रैमासिक कलिब्रेशन करें ताकि लंबे समय तक निर्दिष्ट सीमाओं के भीतर शुद्धता बनाए रखी जा सके।

• EMI-प्रतिरोधी डिजाइन:
  उच्च-आवृत्ति हस्तक्षेप वातावरणों में, CRC-32 + हैमिंग कोड द्वितीय त्रुटि जांच का उपयोग करके डेटा विश्वसनीयता और प्रसारण रबस्टनेस को बढ़ाएं।

4. THD मापन त्रुटियों के विशिष्ट परिदृश्य उदाहरण

5. सारांश

• मानक सीमाएं: बिजली प्रणालियों में, THDv आमतौर पर ≤5% और THDi ≤5%–10% तक सीमित होता है। उच्च-प्रेक्षण उपकरण ±0.5% के भीतर मापन त्रुटि प्राप्त कर सकते हैं।

• उपकरण चयन: उच्च शुद्धता की आवश्यकता होने पर (जैसे, बिजली गणना बिंदुओं के लिए) क्लास A उपकरण और सामान्य औद्योगिक निगरानी के लिए क्लास S उपकरण चुनें।

• त्रुटि नियंत्रण: हार्डवेयर रिडंडेंसी, नियमित डायनामिक कलिब्रेशन और EMI-प्रतिरोधी डिजाइन के माध्यम से लंबे समय तक मापन शुद्धता को स्वीकार्य सीमाओं के भीतर बनाए रखा जा सकता है।