En flimmermätare som är godkänd och uppfyller standarden[16] fungerar ge-nom att mäta spänningensfluktuationerna och sedan omvandla dem i flera steg till flimmervärden. Instrumentet är konstruerat så att det efterliknar hur spänningsfluktuationer påverkar ljusstyrkan och skapar blinkningar i lummi-nens hos en 60 W glödlampa. Nästa steg är sedan att efterlikna hur det mänskliga ögat uppfattar dessa blinkningar.
Enligt standarden består en flimmermätare av 5 olika block, vilka syns i figur 15
Figur 15: Scematisk överblick av flimmermätarens block
Block 1 Block 1 normaliserar olika spänningsnivåer för att anpassa dem till en intern referensnivå.
vb =√
2Vref · (1 + M cos(2πff luktt)) · cos(2πf0t)
va = A · (1 + M cos(2πff luktt)) · cos(2πf0t)
Block 2Kvadrerar den interna referensnivån för att simulera en glödlampas beteende.
vc= 2Vref2 · |F (ff luktt)| · cos(2πff luktt) Block 3
Block 3 innehåller två kaskadkopplade filter där det ena är ett bandpassfilter och det andra är en viktningsfilter som motsvarar hur det mänskliga ögat uppfattar spänningsfluktuationerna.
Bandpassfiltret visas i figur 17 där det som begränsar är ett första ordningens högpassfilter med delningsfrekvensen 0,05 Hz. Lågpassfiltret är att 6:e ord-ningens Butterworthfilter med delningsfrekvensen 35 Hz. Anledningen till dessa finns är att dc-komponenten tas bort av lågpassfiltret och att högpass-filtret tar bort de frekvenser som människan inte kan uppfatta. Förstärkning-en för det sammansatta bandpassfiltret visas i figur 16.
Överföringsfunktionen för hela block 3 ges av ekvation 16. Dess förstärkning i frekvensplanet syns i figur 17 där det framgår att ögat är känsligast för
Figur 16: Förstärkningen för hög- och lågpassfiltret i flimmermätaren
Figur 17: Ögats överföringsfunktion
frekvenser runt 8 Hz. För högre frekvenser än 35 Hz hinner inte ögat med att uppfatta variationer i ljusintensiteten.
F (s) = kω1s s2+ λs + ω2 1 · 1 + s/ω2 (1 + s/ω3)(1 + s/ω4) (16) där: k = 1, 74802 λ = 2π · 4, 05981 ω1 = 2π · 9, 15494 ω2 = 2π · 2, 27979
ω3 = 2π · 1, 22535 ω4 = 2π · 21, 9
Block 2,3 och 4 motsvarar hur människans öga uppfattar ljusblinkningarna i en 60 W glödlampa. Block 1 skalar om spänningen så att den blir norma-liserad dessutom görs tidssignalen om till RMS-värden. Block 5 är ett sta-tistikblock som sorterar alla mätvärden i en kumulativ sannolikhetsfunktion, vilket gör det enkelt att sedan blocka ut exempelvis 95%-värdet, standardav-vikelsen etc.
6 Nätstyrka
Nätstyrka är ett begrepp som beskriver ett näts förmåga att motverka spän-ningsdeformationer. Ett elnäts nätstyrka är som tidigare nämnts väldigt centralt för elkvaliteten. Alla elkvalitetsproblem som beror av kundernas las-ter i nätet kan helt elimineras genom att höja nätstyrkan. Detta kan inses genom att resonera med hjälp av Ohms lag och varierande strömuttag ∂I
∂t
U = Z · I =⇒ ∂U ∂t = Z ·
∂I ∂t
Enligt ovanstående skulle rent teoretiskt spänningen, eller med ett annat ord spänningsgodheten ∂U, vara helt perfekt om nätets impedans vore Z = 0. Det vill säga att nätet vore oändligt starkt och inte på något sätt påverka-de spänningen när höga strömuttag gjorpåverka-des. Perfekt spänningsgodhet skulle även råda om kundernas strömuttag vore I = 0 eller ∂I = 0. Detta fungerar naturligtvis inte i praktiken, om inte kunderna tog ut någon ström ur nätet finns det inte någon anledning att ens ha ett elnät. Det är heller inte möjligt att ha ett konstant strömuttag, som aldrig ändras, eftersom kunderna måste ha möjlighet att slå av och på sin utrustning. Anledningen till att nätet inte kan vara oändligt starkt är att det är fysikaliskt omöjligt. Att bygga mycket starka nät är dock ingen omöjlighet utan är enbart en ekonomisk fråga. Ovanstående resonemang kan även ses i figur 18 där det framgår att spän-ningen U beror av nätets impedans Z och den ström I kunderna tar ut ur nätet. Ansvarsfördelningen är något mer komplicerad i verkligenheten men i stora drag gäller följande. Nätägaren är enligt lag skyldig att tillse att elle-veransen håller god spänningsgodhet. Det nätägaren fullt ut kan påverka är
nätstyrkan, det vill säga impedansen Z. Den andra delen som påverkar spän-ningsgodheten är som ovan nämnts strömuttaget I. Det är dock nätbolagens kunder som i första hand kan bestämma eller påverka de strömmar som tas ur nätet. De har då enligt figur 18 ett ansvar för sina respektive strömuttag. Viktigt att påpeka är dock att det är nätägaren som i avtal kommer överens med kunderna om vilka strömuttag/effektuttag kunden har rätt att göra.
Figur 18: Översiktsbild av elkvalitet
Ser man nätstyrkan ur kundernas elkvalitetsperspektiv vore det idealiskt om nätet vore oändligt starkt. För nätägaren vore det ideala att kunderna en-bart belastade nätet med mycket små laster som är helt symmetriska och konstanta i tiden. Detta skulle innebära att nätägaren skulle kunna dimen-sionera sina nät med en mycket låg nätstyrka.
6.1 Ansvarsfördelning av elkvalitetsproblem
Vattenfalls avdelning för elkvalitet arbetar dagligen med att hjälpa kunder som upplever problem med sin elkvalitet. I figur 19 visas en förenklad pro-cess av hur ett sådant arbete går till. Först och främst skall det naturligtvis fastställas att kunden har låg elkvalitet. Detta görs vanligtvis genom en elkva-litetsmätning som med tydlighet kan påvisa återkommande och regelbundna störningar. Störningar som förekommer så sällan att de inte inträffar någon gång under mätperioden, kan naturligtvis inte påvisas. Det är därför abso-lut nödvändigt att mätningen pågår under tillräckligt lång tid. Vid de fall där elkvaliteten inte når upp till nivåerna som anges i elkvalitetsstandaderna
återstår det att avgöra om det är nätföretaget eller kunden som orsakar den ej godkända elkvaliteten. Det är detta som är mycket komplext och i många fall helt missas i standarderna.
Figur 19: Flödesdiagram för ansvarsfördelning av elkvalitetsproblem Att det i elkvalitetsstandarderna saknas metoder och gränser för vad kunden får ha för ström eller effektuttag, samt hur hög nätstyrka nätbolagen bör till-handahålla är olyckligt. Detta har resulterat i ett Vattenfall tagit fram sitt styrdokument för elkvalitet[1] där det framgår vilka nivåer som skall gälla för nätstyrkan. Detta är ett internt styrdokument och kan därför inte åter-ges här. I dokumentet framgår det vilken nätstyrka olika kunder minst skall tillhandahållas och i de fall där nätstyrkan är för låg utförs förstärkningsar-beten.