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