Контроль показателей качества электрической энергии

Энергосбережение

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Рубрику ведет В.М. Аванесов,

заведующий кафедрой «Энергосбережение» НОУ ВПО МИЭЭ,

кандидат технических наук, доцент

Контроль показателей качества электрической энергии

А.С. Супрун,

научный сотрудник 4 ЦНИИ МО РФ

Проблема обеспечения требуемого уровня качества электрической энергии в электроэнергетических системах потребителей электрической энергии всегда была актуальна и на сегодняшний день не потеряла своего значения.

В настоящее время одной из основных причин ухудшения качества электрической энергии в электроэнергетических системах является присоединение к сети потребителей, вносящих недопустимо высокие искажения напряжения, т.е. имеющих нелинейное сопротивление. Данные потребители оказывают воздействие на систему электроснабжения (СЭС), влияют на нормальную работу других электропотребляющих установок и ухудшают параметры качества электроэнергии во всей сети.

Анализ влияния качества электрической энергии на работу электроприемников показывает, что ухудшение значений данных параметров может привести к следующим отрицательным последствиям:

- увеличение потерь активной мощности и электроэнергии;

- сокращение срока службы электрооборудования;

- нарушение нормального хода технологических процессов потребителей.

Оценка эффективности работы сложных электроэнергетических систем свидетельствует, что потребителей, имеющих нелинейное сопротивление, становится всё больше. Именно поэтому для предотвращения дальнейшего ухудшения показателей качества электрической энергии (ПКЭ) необходимо осуществлять их контроль на стороне конечного потребления электрической энергии и вводить обязательную сертификацию по этим показателям вновь присоединяемых потребителей. Кроме того,

целесообразно предусмотреть возможность проведения такой сертификации на шинах ранее присоединенных потребителей.

Законодательная основа для решения данной задачи уже есть. Правительство РФ своим Постановлением № 1013 от 13.08.97 г. включило в перечень товаров и услуг, подлежащих сертификации, и электроэнергию. Госстандарт РФ совместно с Минтопэнерго РФ разработали и ввели в действие "Временный порядок сертификации электроэнергии по ее качеству".

Согласно ГОСТ 13109-97, основными параметрами качества электрической энергии в электроэнергетических системах, контроль по которым предусматривается при сертификации электроэнергии, являются:

- отклонение частоты;

- отклонение напряжения;

- коэффициенты несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательностям;

- коэффициенты искажения синусоидальности и п-й гармонической составляющей напряжения;

- коэффициент временного перенапряжения;

- измерение длительности и глубины провала, длительности и коэффициента временного перенапряжения с фиксацией времени и параметров.

Задача улучшения вышеперечисленных показателей неразрывно связана с необходимостью оценки их реальных значений и сравнения с нормативными (ГОСТ 13109-97):

- отклонение частоты на выводах приемников электрической энергии не должно превышать 0,4 %;

- установившееся отклонение напряжения на выводах приемников электрической энергии не должно превышать 10 %;

= 8

Энергобезопасность в документах и фактах

- уровень несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательностям на выводах приемников электрической энергии не должен превышать 10 %;

- коэффициенты искажения синусоидальности и п-й гармонической составляющей напряжения на выводах приемников электрической энергии для сетей напряжением 0,4 кВ не должны превышать 12 %.

Для обеспечения контроля качества электрической энергии требуются специальные устройства контроля качества электрической энергии, их на сегодняшний день существует большое количество.

Однако общим недостатком таких устройств является отсутствие прибора, реализующего все задачи в едином функциональном блоке, обладающего возможностями экспресс-контроля и относительно доступной стоимостью.

Такой прибор создан в НОУ ВПО "Московский институт энергобезопасности и энергосбережения". Он выполнен в виде программно-аппаратного комплекса. При разработке данного прибора учитывалось, что при использовании для контроля качества электрической энергии аналого-цифровых устройств основной задачей является составление алгоритма обработки аналоговой информации, поступающей на устройство, и написание программного обеспечения. Кроме того, обязательной его функцией должно было быть сохранение результатов регистрации в виде суточных графиков изменения заданных параметров, а в случаях отклонения за заданные пределы - сохранение осциллограмм изменения параметров системы в переходных режимах.

Разработанный программно-аппаратный комплекс позволяет:

1. Осуществлять контроль параметров, характеризующих показатели качества электрической энергии в однофазных, трехфазных трех- и четырехпроводных электрических сетях напряжением 220/380 В - непосредственно, а выше - через измерительные трансформаторы напряжения.

2. В течение установленного времени осуществлять запись параметров с интервалом, определенным ГОСТ 13109.

3. Сохранять средние параметры в базе данных.

4. Выводить на экран монитора или распечатывать осциллограммы напряжений, гармонический состав и векторные диаграммы.

5. Выводить суточные графики изменения показателей качества электрической энергии.

В общем виде программно-аппаратный комплекс включает в себя 1ВМ-совместимую вычислительную машину, модуль измерительного преобразования Е-440 "Л-КАРД", модуль нормализации сигналов и комплект соединительных кабелей.

Модуль Е-440 является современным портативным универсальным устройством на базе шины ИБВ для ввода, вывода и обработки аналоговой и цифровой информации в персональных 1ВМ РС совместимых компьютерах. Данный модуль можно рассматривать с двух сторон: как средство для многоканального сбора информации и как законченную систему с собственным процессором.

Модуль нормализации сигналов предназначается для преобразования электрических параметров, полученных от первичных измерительных преобразователей (трансформаторов тока и напряжения), которые могут быть обработаны измерительным модулем Е-440.

Все результаты экспресс-контроля можно выводить на экран или распечатывать.

Вывод на экран осциллограммы напряжений:

- в однофазных, трехфазных трех- и четырехпроводных электрических сетях напряжением 220/380 В непосредственно, а выше - через измерительные трансформаторы напряжения;

- обработка осциллограммы сигналов в реальном времени.

Векторные диаграммы:

- вывод диаграмм напряжения;

- вывод значений напряжений (фазных и линейных), определение и вывод начальных фаз и коэф-

Энергосбережение

9 =

фициентов несимметрии по обратной и нулевой последовательности.

Гармонический состав:

- вывод на экран гармонического состава напряжения по каждой фазе отдельно до 49 гармоники;

- определение и вывод на экран коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения Ки.

Регистрация провалов напряжения и импульсов перенапряжения:

- регистрация времени провалов напряжения и импульсов перенапряжения;

- фиксирование осциллограммы сигнала.

Запись параметров:

- создание индивидуальной базы данных для каждого периода измерения ПКЭЭ.

Отчет о состоянии КЭЭ за период измерения:

- по окончанию регистрации ПКЭЭ вывод отчета о КЭЭ и суточных графиков изменения параметров;

- печать на принтер или сохранение как документ.

Суточные графики:

- вывод на экран суточного изменения ПКЭЭ.

Таким образом, представленный прибор является многофункциональным устройством и позволяет решать вопросы эффективного контроля показателей качества электрической энергии. Он может быть включён в перечень приборов для проведения энергетических обследований предприятий (организаций) в рамках реализации программ энергосбережения. Кроме того, простота эксплуатации программно-аппаратного комплекса и отсутствие необходимости в специальной подготовке персонала делают возможным использование данного прибора любым представителем электротехнического персонала Потребителя, т. е. достаточно просто реализуется требование пункта 1.2.6. Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей о необходимости не реже 1 раза в 2 года проводить замеры показателей качества электрической энергии.