Rok założenia 1949

INSTYTUT AUTOMATYKI SYSTEMÓW ENERGETYCZNYCH Sp. z o.o. ul. Wystawowa 1, 51-618 WrocławRok założenia 1949 Kompatybilność elektromagnetyczna urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPIS TREŚCI • WSTĘP • ZJAWISKA ELEKTROMAGNETYCZNE • ŚRODOWISKO ELEKTROMAGNETYCZNE • OCENA ZAGROŻENIA • PRZYKŁADY BRAKU EMC • WYMAGANIA TECHNICZNE • SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC • METODY BADAŃ • ZAKOŃCZENIE 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WSTĘP – OBSZARY DZIAŁALNOŚCI 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WSTĘP – DEFINICJA EMC KOMPATYBILNOŚĆ ELEKTROMAGNETYCZNA (EMC) Zdolność ”urządzenia” do właściwego działania w swoim środowisku elektromagnetycznym bez wytwarzania zaburzeń elektromagnetycznych, które są niedopuszczalne dla jakiegokolwiek elementu tego środowiska ”urządzenie” ma znaczenie zgodne z Dyrektywą 2004/108/WE 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WSTĘP – DEFINICJA ”URZĄDZENIA” DYREKTYWA 2004/108/WE 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WSTĘP – DEFINICJA ”URZĄDZENIA” DYREKTYWA 2004/108/WE ”URZĄDZENIE” • APARATURA: • GOTOWE URZĄDZENIE DOSTĘPNE NA RYNKU LUB ZESTAW TAKICH URZĄDZEŃ • KOMPONENTY LUB PODZESPOŁY APARATURY PRZEZNACZONE DO WMONTOWANIA PRZEZ UŻYTKOWNIKA • INSTALACJE RUCHOME • INSTALACJA STACJONARNA: • SIECI ELEKTROENERGETYCZNE • DUŻE MASZYNY • DEDYKOWANE SYSTEMY POMIAROWE • DEDYKOWANE SYSTEMY STEROWANIA 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WSTĘP – OZNACZENIE CE 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WSTĘP – POZIOM KOMPATYBILNOŚCI Ustalony poziom zaburzeń elektromagnetycznych, stosowany jako poziom odniesienia w danym środowisku w celu koordynacji wymagań w zakresie emisji zaburzeń i odporności na zaburzenia. [na podstawie IEV 161-03-10] 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WSTĘP - KOSZTY Koszty: • koszty zapewnienia EMC • koszty ubezpieczeń • koszty braku EMC • zwiększone koszty eksploatacji urządzeń/systemów • koszty przestojów procesu przemysłowego • koszty usuwania uszkodzeń sprzętowych • koszty odzyskiwania utraconych danych 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WSTĘP – ZNACZENIE EMC W ISDEE 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych ZJAWISKA ELEKTROMAGNETYCZNE PODZIAŁ ZJAWISK ELEKTROMAGNETYCZNYCH STOSOWANY W EMC • Zjawiska naturalne: • wyładowania elektrostatyczne • wyładowania atmosferyczne • Działalność techniczna człowieka: • zapady, zaniki, zmiany, asymetria napięcia zasilania • zmiany częstotliwości sieci zasilającej • składowe stałe w sieciach prądu przemiennego • harmoniczne, interharmoniczne napięcia sieciowego • sygnały komunikacyjne w sieci zasilającej • asymetryczne napięcia/prądy zaburzeń 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych ZJAWISKA ELEKTROMAGNETYCZNE PODZIAŁ ZJAWISK ELEKTROMAGNETYCZNYCH STOSOWANY W EMC • Działalność techniczna człowieka: • asymetryczne zaburzenia impulsowe (EFT/B) • udary unipolarne, przebiegi oscylacyjne tłumione • pola elektromagnetyczne ciągłe (w strefie dalekiej) • pola magnetyczne ciągłe, impulsowe (w strefie bliskiej) • pola elektryczne ciągłe (w strefie bliskiej) 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych ZJAWISKA ELEKTROMAGNETYCZNE PROPAGACJA I SPRZĘŻENIE ZABURZEŃ ELEKTROMAGNETYCZNYCH • Propagacja zaburzeń - podział umowny: • zaburzenia przewodzone (do kilkudziesięciu MHz) • zaburzenia promieniowane (powyżej kilkudziesięciu MHz) • Sprzężenie zaburzeń: • bezpośrednie (wspólna impedancja sygnału roboczego i zaburzenia) • pojemnościowe (pole elektryczne) • indukcyjne (pole magnetyczne) • polowe (pole elektromagnetyczne w strefie dalekiej) 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych ŚRODOWISKO ELEKTROMAGNETYCZNE ŚRODOWISKO ELEKTROMAGNETYCZNE URZĄDZEŃ AUTOMATYKI SYSTEMÓW ENERGETYCZNYCH • współdziałanie maszyn i urządzeń elektrycznych oraz urządzeń i systemów elektronicznych wykonanych w różnej technologii • rozłożone przestrzennie systemy elektroniczne • znaczna liczba wejściowych/wyjściowych analogowych/cyfrowych kanałów pomiarowych/sterujących • dominacja łączy wykonanych kablami miedzianymi • wspólne trasy kabli zasilających, sterujących, sygnałowych, komunikacyjnych i obwodów wykonawczych • lokalnie duża gęstość zainstalowanego wyposażenia elektronicznego • współistnienie systemów elektronicznych o różnym znaczeniu • zmiany zachodzące w środowisku elektromagnetycznym obiektu 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych ŚRODOWISKO ELEKTROMAGNETYCZNE PRZYKŁADOWE CHARAKTERYSTYKI ŚRODOWISKA URZĄDZEŃ ELEKTROENERGETYCZNYCH na podstawie serii norm PN-EN 60255-22-x TYPOWE ŚRODOWISKO OBIEKTÓW PRZEMYSŁOWYCH, ELEKTROWNI: • występowanie na wspólnym obszarze kabli: zasilających, sterujących, sygnalizacyjnych, obwodów wykonawczych, komunikacyjnych • niedostateczna separacja między wyżej wymienionymi kablami • brak tłumienia zaburzeń w obwodach zasilających i sterujących • niedostateczna separacja kabli urządzeń przemysłowych od innych kabli, należących do innego środowiska o wyższym poziomie zaburzeń • uziemienie realizowane z wykorzystaniem przewodów uziemiających w kanałach kablowych, rurociągów metalowych lub sztucznych systemów uziemiających 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych ŚRODOWISKO ELEKTROMAGNETYCZNE PRZYKŁADOWE CHARAKTERYSTYKI ŚRODOWISKA URZĄDZEŃ ELEKTROENERGETYCZNYCH na podstawie serii norm PN-EN 60255-22-x UCIĄŻLIWE ŚRODOWISKO PRZEMYSŁOWE: • brak separacji między kablami zasilającymi, sterowniczymi, sygnalizacyjnymi, wykonawczymi i komunikacyjnymi • brak tłumienia zaburzeń w obwodach zasilających, sterujących i wykonawczych • brak separacji kabli urządzeń przemysłowych od innych kabli, należących do innego środowiska o wyższym poziomie zaburzeń • stosowanie kabli wielożyłowych, wspólnych do sterowania i sygnalizacji Reprezentatywne dla: napowietrznych obiektów przemysłowych, elektrowni, napowietrznych rozdzielnic stacji wysokonapięciowych itp. 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych OCENA ZAGROŻENIA OCENA ZAGROŻENIA ZWIĄZANEGO Z BRAKIEM EMC: • stan aktualny środowiska elektromagnetycznego • zmiany w środowisku elektromagnetycznym • poziom odporności na zaburzenia wyposażenia technicznego (deklarowany i rzeczywisty) • analiza przewidywalnych zdarzeń braku EMC • analiza warstwy sprzętowej i programowej systemu sterowania • procedury organizacyjne przewidziane w sytuacjach zaistnienia zdarzeń związanych z brakiem EMC (minimalizacja ich skutków) • procedury organizacyjne mające na celu minimalizację zagrożenia (m.in. dot. zakupu, instalacji i serwisowania aparatury, zapewnienia nadmiarowości informacji zasadniczo wpływającej na sterowanie procesem) • częstość i skutki znanych zdarzeń wynikających z braku EMC • wymagania formalne dotyczące EMC (wynikające z umów lub ze stanu prawa) 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych PRZYKŁADY BRAKU EMC PRZYKŁADOWE REAKCJE NA ZABURZENIA ELEKTROMAGNETYCZNE • nieprawidłowe wskazania układów pomiarowych wielkości elektrycznych lub nieelektrycznych • nieprawidłowe działanie układów wykonawczych • brak możliwości odczytu wskaźników lub błędne odczyty • nieuzasadnione uruchamianie sygnałów ostrzegawczych/alarmowych lub blokowanie działania tych funkcji • błędy komunikacyjne: zwiększenie czasu transmisji, brak możliwości odczytu danych lub zmiany parametrów urządzeń zdalnych, potrzeba ponownego zestawienia kanału komunikacyjnego • błędne działanie systemu sterowania o charakterze zbliżonym do błędów w oprogramowaniu lub do problemów montażowych (PCB) • trwałe uszkodzenia sprzętu w wyniku działania zaburzeń elektromagnetycznych lub wpływ na niezawodność sprzętu 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych PRZYKŁADY BRAKU EMC KLASYFIKACJE REAKCJI NA ZABURZENIA • CZĘSTOŚĆ WYSTĘPOWANIA: • sporadyczne (trudne do zdiagnozowania) • częste (łatwe do zarejestrowania) • permanentne (najłatwiejsze do usunięcia) • CZAS TRWANIA: • chwilowe (ustępujące samoczynnie) • trwałe w czasie (wymagające obsługi operatora) • WPŁYW NA PRZEBIEG PROCESU PRZEMYSŁOWEGO: • bez wpływu na zarejestrowane dane i na dalszy przebieg procesu • utrata danych lub uszkodzenie oprogramowania • zmiana przebiegu procesu, zmiana trybu pracy urządzeń 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych PRZYKŁADY BRAKU EMC KLASYFIKACJE REAKCJI NA ZABURZENIA • WPŁYW NA DZIAŁANIE URZĄDZENIA/SYSTEMU: • brak uszkodzeń • pogorszenie niezawodności działania • trwałe uszkodzenia (np. tylko w pewnej lokalizacji) • POZIOM AKCEPTACJI SKUTKÓW ZABURZEŃ: • reakcje dopuszczalne • reakcje dopuszczalne warunkowo • reakcje niedopuszczalne • WPŁYW NA FUNKCJONOWANIE URZĄDZENIA/SYSTEMU: • brak wpływu na podstawowe parametry funkcjonalne • pogorszenie jakości działania niektórych funkcji • zablokowanie działania niektórych funkcji (np. komunikacyjnych) • całkowite zablokowanie działania 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WYBRANE SKUTKI BRAKU EMC • ograniczenia w wykorzystaniu niektórych funkcji systemu sterowania • trudności w zapewnieniu właściwych parametrów procesu przemysłowego • trudności w eksploatacji urządzeń/systemów sterowania (np. nadmiar czynności obsługowych lub serwisowych) • przestoje procesu przemysłowego • uszkodzenia wynikające z braku EMC • utrata informacji o przebiegu procesu 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WYMAGANIA TECHNICZNE Normy EMC wyrobów, grup wyrobów Normy dot. poszczególnych badań EMC wyrobów, grup wyrobów Przykład: PN-EN 60255-26:2010 Przekaźniki pomiarowe i urządzenia zabezpieczeniowe – Część 26: Wymagania dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej Przykłady: PN-EN 60255-25:2002 Przekaźniki energoelektryczne – Część 25: Badanie zaburzeń elektromagnetycznych emitowanych przez przekaźniki pomiarowe i urządzenia zabezpieczeniowe PN-EN 60255-22-1 … -7,-11 Przekaźniki pomiarowe i urządzenia zabezpieczeniowe – Badanie odporności na … 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WYMAGANIA TECHNICZNE Normy ogólne, gdy brak jest norm wyrobów: Przykłady dot. środowiska przemysłowego: PN-EN 61000-6-2:2008 Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) - Część 6-2: Normy ogólne - Odporność w środowiskach przemysłowych PN-EN 61000-6-4:2008 Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) - Część 6-4: Normy ogólne – Norma emisji w środowiskach przemysłowych 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WYMAGANIA TECHNICZNE 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WYMAGANIA TECHNICZNE - ODPORNOŚĆ 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WYMAGANIA TECHNICZNE - EMISJA 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WYMAGANIA TECHNICZNE Znormalizowane wymagania EMC określane są w odniesieniu do poszczególnych przyłączy urządzeń: • obudowa (jako przyłącze) • przyłącze zasilania a.c./d.c. • przyłącze zasilania pomocniczego • wyjściowe przyłącze zasilania • przyłącze uziemienia funkcjonalnego • przyłącze sygnałowe (we./wy.) • przyłącze sterowania procesem (we./wy.) • przyłącze komunikacyjne 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WYMAGANIA TECHNICZNE - EMISJA 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WYMAGANIA TECHNICZNE - ODPORNOŚĆ 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WYMAGANIA TECHNICZNE - ODPORNOŚĆ Wymagania odporności w dziedzinie częstotliwości 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WYMAGANIA TECHNICZNE - NORMALIZACJA 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych WYMAGANIA TECHNICZNE - NORMALIZACJA Normalizacja zagadnień dotyczących Inteligentnych Systemów Dostaw Energii Elektrycznej • IEC SG3 Strategic Group on Smart Grid • 14 członków SG3: Brazylia, Chiny, Francja, Hiszpania, Holandia, Japonia, Kanada, Korea Płd., Niemcy, Szwajcaria, Szwecja, USA, Włochy, Zjednoczone Królestwo • 28 zaangażowanych komitetów technicznych, w tym TC77, SC77B, CISPR • opracowywane są m.in. normy dotyczące kodowania i uodpornienia transmisji danych w sieciach • szczegółowe informacje na www.iec.ch/zone/smartgrid/ 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Czynniki istotne dla zapewnienia EMC urządzeń • konstrukcja mechaniczna • rozwiązania układowe, dobór elementów i modułów • projekt PCB • ekranowanie EM • filtracja zaburzeń • zabezpieczenia przeciwprzepięciowe • separacja galwaniczna obwodów • okablowanie i złącza kablowe • oprogramowanie mikrokontrolerów 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Istotne dla EMC cechy konstrukcji mechanicznej • szczelność elektromagnetyczna obudowy ekranującej • filtracja wszystkich przyłączy w obudowie ekranującej • poprawność montażu filtrów i złącz kablowych • wyrównanie potencjałów złącz kablowych 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Płyty drukowane (PCB) zgodne z wymaganiami EMC • płyty wielowarstwowe z wydzieloną warstwą masy • ekwipotencjalna masa układu • liczne połączenia między masą na różnych warstwach • zoptymalizowane rozmieszczenie elementów • eliminacja sprzężeń indukcyjnych i pojemnościowych • dopasowanie impedancji charakterystycznej ścieżek • elementy filtrujące zasilanie układów • elementy filtrujące wejścia sygnałowe układów • filtracja i zabezpieczenie przyłączy zewnętrznych • ekranowanie całych płyt lub wybranych układów 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC PCB – PRZYKŁADY NEGATYWNY POZYTYWNY 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Poprawny montaż gniazd przyłączy zintegrowanych z filtrem 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Zasada ekranowania elektromagnetycznego • materiał ekranu • połączenia elementów ekranu • sposób instalacji filtrów i złącz • otwory wentylacyjne 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Koncepcje zastosowania ekranowania do zapewnienia EMC Ekranowanie całego urządzenia 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Koncepcje zastosowania ekranowania do zapewnienia EMC Ekranowanie modułów urządzenia 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Koncepcje zastosowania ekranowania do zapewnienia EMC Ekranowanie PCB 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Wyrównanie potencjałów kabli wprowadzanych do obudowy Przykład negatywny Przykład pozytywny 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Okablowanie i złącza kablowe • rodzaj złącza kablowego i sposób wykonania połączenia z kablem • obustronne dopasowanie do impedancji charakterystycznej kabla • symetria przyłączy sygnałowych • skuteczność ekranowania kabla • konwersja zaburzenia asymetrycznego na sygnał symetryczny LCL, LCTL – Longitudinal Conversion (Transfer) Losses ITU-T Recommendation G.117 Transmission aspects of unbalance about earth 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Filtracja zaburzeń • Podział filtrów z punktu widzenia bilansu energii: • bezstratne filtry LC • - działanie filtru na zasadzie niedopasowania elektrycznego • filtry stratne (RC, RLC, absorbery ferrytowe) • - eliminacja części energii zaburzeń • Istotne parametry techniczne filtru: • charakterystyki tłumienności składowej symetrycznej i asymetrycznej • impedancja układu do pomiaru tłumienności • dopuszczalne wartości napięć i prądów roboczych filtru • klasa kondensatorów wbudowanych w filtrze • wpływ filtru na parametry sygnału użytecznego • kategoria klimatyczna filtru 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Schematy zastępcze filtrów = 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Odpowiedź filtru LC na pobudzenie impulsowe 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949 EMC urządzeń automatyki systemów energetycznych i energoelektronicznych SPOSOBY ZAPEWNIENIA EMC Filtry stratne (RLC) 02.12.2010, Kraków

Rok założenia 1949