СТАТИСТИЧНА ОЦІНКА ХАРАКТЕРИСТИК ЯКОСТІ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ
Доповідач:Аспірант ТНТУ ім. І. ПулюяВолодимир Готович
Науковий керівник:д.т.н., професор, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки Щербак Л.М.Національний авіаційний університет
11-12 січня 2012 р. ІПМЕ ім. Г.Є. Пухова НАУ України
Актуальність проблеми якості електроенергії
Сучасний етап розвитку науки і техніки характеризується підвищеною увагою до якості електричної енергії. Проблема якості електроенергії є особливо актуальною в умовах використання високовартісної техніки та обладнання імпортного виробництва, яке досить часто характеризується підвищеними вимогами до якості електричної енергії. Проблему загострює застосування в різних галузях народного господарства потужних, несиметричних та нелінійних споживачів електроенергії.
Якість електроенергії визначається сукупністю її характеристик, за яких електроприймачі можуть функціонувати в нормальному режимі.
2
Основні стандарти, які визначають вимоги до якості електроенергії
• Вітчизняні стандарти:⁻ ДСТУ 3466-96 Якість електричної енергії. Терміни та визначення;⁻ ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах
электроснабжения общего назначения;⁻ ДСТУ IEC 62040-3 Системи гарантованого електропостачання.
Агрегати безперебійного живлення. Загальні технічні вимоги;
• Міжнародні стандарти:⁻ EN 50160:2000 Voltage characteristics of electricity supplied by public
distribution systems;⁻ IEEE 1159-1995 IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric
Power Quality;⁻ IEEE 519-1992 Recommended Practices and requirements for Harmonic
Control in Electrical Power Systems.3
Властивості електроенергії, показники та найймовірніші винуватці погіршення якості
Властивості Показники якості Найймовірніші винуватці погіршення якості
Відхилення напруги
• Встановлене відхилення напруги Енергопостачальна організація
Коливання напруги
• Розмах зміни напруги • Доза флікера
Споживач із змінним навантаженням
Несинусоїдальність напруги
• Коефіцієнт викривлення синусоїдальності кривої напруги • Коефіцієнт –ї гармонійної складовой напруги
Споживач із нелінійним навантаженням
Несиметричність троьхфазної системи напруги
• Коефіцієнт несиметричності напруги по зворотній послідовності
• Коефіцієнт несиметричності напруги по нульовій послідовності
Споживач із несиметричним навантаженням
Відхилення частоти
• Відхилення частоти Енергопостачальна організація
Провал напруги • Тривалість провалу напруги Енергопостачальна організація
Імпульс напруги • Імпульсна напруга Енергопостачальна організація
Тимчасова перенапруга
• Коефіцієнт тимчасової перенапруги Енергопостачальна організація
4
Приклади властивостей електричного струму, які підлягають нормуванню відповідно до встановлених у держстандартах вимог
Перенапруга Провал напруги
До 1 хвДо 1 хв
1,1√2𝑈 ном
√2𝑈 ном0 ,9 √2𝑈 ном
5
Імпульси напруги
Несинусоїдальність
6
Приклади властивостей електричного струму, які підлягають нормуванню відповідно до встановлених у держстандартах вимог
Встановлене відхилення напруги
7
• в електричних мережах однофазного струму – визначається як діюче значення напруги основної частоти , без врахування гармонічних складових напруги;
• в електричних мережах трьохфазного струму – визначається як діюче значення кожної міжфазної напруги основної частоти , а також як діюче значення напруги основної частоти , яке обчислюється по формулі
де - діючі значення міжфазних напруг основної частоти в -му спостереженні, В, кВ.
Пропонована методика сфазування синусоїд реальної та змодельованої ідеальної напруги
1. формується дискретизована послідовність відліків реальної напруги;
2. формується послідовність відліків змодельованої стандартної напруги (, , із частотою дискретизації, яка відповідає частоті дискретизації напруги в електромережі;
3. за допомогою статистичної оцінки коефіцієнта кореляції між реальною та ідеальною синусоїдами визначається величина зсуву фаз між цими напругами, що дає можливість сфазувати реальну та ідеальну синусоїди;
4. на основі використання створеного пакету програм статистичної обробки визначаються оцінки статистичних характеристик якості електроенергії.
8
Графік знятої із мережі реальної напруги
𝑡 ,𝑐
𝑈 𝑡 ,𝐵
9
Фазовий зсув між синусоїдою реальної напруги та синусоїдою змодельованої ідеальної напруги
𝑡 ,𝑐
𝑈 𝑡 ,𝐵
𝜑
Реальна синусоїда
Ідеальна синусоїда
10
Визначення величини фазового зсуву між синусоїдами реальної та ідеальної напруги
– кількість відліків на період послідовності реальної напруги, знятої із мережі;– послідовність відліків реальної напруги;, – послідовність відліків змодельованої ідеальної напруги; – послідовність оцінок коефіцієнтів кореляції, де:
, .
Серед оцінок коефіцієнтів кореляції вибирається максимальна , номер якої покаже, на скільки відліків необхідно зсунути ідеальну синусоїду відносно реальної для того, щоб їх сфазувати.
11
Сфазовані синусоїди реальної та ідеальної напруги
𝑡 ,𝑐
𝑈 𝑡 ,𝐵
12
Ч
𝑡 ,𝑐
Δ𝑈 (𝑡) ,𝐵
13
0.1850.180.1750.170.1650.160.1550.150.1450.140.1350.130.1250.120.1150.110.1050.10.0950.090.0850.080.0750.070.0650.060.0550.050.0450.040.0350.030.0250.020.0150.010.0050
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
Δ𝑈 (𝑡 )=𝑈 (𝑡)реальне−𝑈 (𝑡)ід еальне
Висновки
• Розглянуто поняття якості електроенергії та поняття параметрів якості електроенергії;
• Запропоновано методику сфазування синусоїд реальної напруги та змодельованої ідеальної напруги з метою подальшого їх порівняння та дослідження реальної напруги на відповідність її встановленим стандартам якості;
• Розроблено програмне забезпечення для сфазування синусоїд реальної та ідеальної напруги;
• Проведено експериментальне дослідження напруги, знятої із електромережі.
14
Використана література
• ДСТУ 3466-96• ГОСТ 13109-97• ДСТУ IEC 62040-3• EN 50160:2000• IEEE 1159-1995• IEEE 519-1992• Шидловский А.К., Кузнецов В.Г. Повишение качества энергии в
электрических сетях - Киев.: Наук. думка, 1985. - 268с.
15
Дякую за увагу
16
Володимир ГотовичАспірант ТНТУ ім. І. Пулюя
11-12 січня 2012 р. ІПМЕ ім. Г.Є. Пухова НАУ України