Показатели качества электроэнергии

,   (16.1)

где k = 1,74802; = 2 4,05981; = 2 9,15494; = =2 2,27979; = 2 1,22535; = 2 21,9.

 

Рисунок 16.3-Частотная характеристика широкополосного фильтра 4-го порядка

 

Это выражение и вид частотной  характеристики справедливы исключительно  для ламп накаливания напряжением 230 В и мощностью 60 Вт. Для других типов источников света (например, флюорисцентных ламп) следует использовать другое выражение.

Блок 4. Этот блок представляет собой модель нелинейной реакции мозга человека на колебания светового потока. Эта модель включает взвешивающий фильтр, квадратор и обеспечивает определение оптимального сигнала, реализуемого с помощью фильтра низких частот первого рода с постоянной времени около 300 мс. Сигнал на выходе блока 4 представляет собой мгновенный уровень КН. Фактически он преобразуется в величину, которая соответствует порогу восприятия мигания света. Если этот сигнал больше 1, это означает, что интенсивность мигания превосходит уровень восприятия и может быть даже нетерпимой.

Блок 5. Данный блок выполняет статистическую оценку интенсивности мигания. Из анализа механизма восприятия следует, что мигание должно оцениваться в течение определенного периода времени. Кроме того, в связи со случайным характером КН следует учитывать, что во время наблюдения мгновенное значение уровня фликера может изменяться. Отсюда возникает необходимость статистической оценки и контроля не только максимального уровня, но и степени превышения заданного уровня за время наблюдений. Статистический анализ требует также определения корреляции между учитываемыми значениями определенного уровня фликера и их длительностью.

В связи с этим на выходе сигнала  блока 4 получаются два статистических значения: кратковременный и длительный фликеры ( и ).

Значение  P_st = 1 соответствует порогу различаемой границы мигания, который не должен быть превзойден, чтобы не вызвать дискомфорт у наблюдателя.

 

Лекция 17

 

Измерение несинусоидальности и несимметрии напряжений

В настоящее  время получают применение комплексные (агрегатные) средства измерения нескольких ПКЭ (ВГ, K_U, несимметрии, КН, ОН); в некоторых случаях эти устройства позволяют также измерять активную и реактивную мощность, фазные и линейные напряжения и токи основной частоты и другие параметры. Рассмотрим измерение ПКЭ на примере измерения ВГ и несимметрии.

Значения ВГ тока и напряжения и K_U получаются при помощи набора мгновенных значений напряжений и токов, измеренных в определенные моменты времени (фазы сигнала).

Измеритель состоит из трех основных функциональных частей: устройства измерения  мгновенных значений токов и напряжения, работающего согласно определенным алгоритмам измерения; устройства обработки  результатов вычисления, работающего  по заданным алгоритмам вычисления ПКЭ, например, несинусоидальности;  средства отображения и хранения полученных результатов.

Структурная схема измерителя КЭ на базе ПЭВМ представлена на рис. 17.1].

Устройство сопряжения напряжений подает фазные напряжения, поступающие  с выходов измерительных трансформаторов, на вход аналогового мультиплексора. Это устройство осуществляет гальваническую развязку, нормирование уровня сигнала, а также отключение входных сигналов от измерительного тракта при отключении прибора (защита входных цепей). Аналогичные  функции выполняет устройство сопряжения токов. Дополнительно в состав устройства входит преобразователь тока в напряжение. Преобразователь имеет элементы защиты, так как во время аварий входной ток может многократно  превышать номинальное значение.

Блок управления дискретизацией управляет  процессом дискретизации и реализует, по сути, приведенный ниже алгоритм измерения. Компаратор, отслеживая моменты  перехода через нуль аналогового  сигнала напряжения фазы А, запускает и останавливает счетчики таймера, что позволяет, зная частоту задающего генератора, вычислять значение периода сигнала и его частоту.   После измерения периода значения, находящиеся

 

Рисунок 17.1- Структурная схема измерителя КЭ на базе ПЭВМ

 

в счетчиках  таймера, делятся на количество точек  дискретизации и, таким образом, определяется интервал считывания мгновенных значений.

Полученные наборы мгновенных значений подвергаются обработке в ПЭВМ и  отображаются на мониторе в графическом  и цифровом представлениях, а также  могут быть выведены на принтер.

При измерении несинусоидальности в приборе реализуется алгоритм расчета K_U.

1. Расчет  действующего значения напряжения:

,         (17.1)

где  т – число измерений за период; u(t_i) – измеренное мгновенное значение напряжения, соответствующее моменту времени t_i.

2. Расчет  квадратурных составляющих напряжения:

; .

(17.2)

3. Расчет действующего значения  напряжения первой гармоники:

.              (17.3)

4. Расчет коэффициента несинусоидальности напряжения:

.  (17.4)

  Алгоритм расчета коэффициента n-й гармонической составляющей состоит в следующем:

1. Расчет квадратурных составляющих n-й гармоники

; .

(17.5)

2. Расчет действующего значения  n-й гармоники:

.(17.6)

3. Расчет  квадратурных составляющих первой гармоники:

; .

(17.7)

4. Расчет  действующих значений первой  гармоники:

.        (17.8)

5. Расчет коэффициента n-й гармоники:

(17.9)

При измерении несимметрии используется следующий алгоритм:

1. Расчет квадратурных составляющих  напряжений фаз А, В, С:

;(17.10)

(17.11)

;(17.12)

(17.13)

;(17.14)

.(17.15)

2. Расчет квадратурных составляющих  напряжения обратной последовательности:

   ;

.(17.16)

3. Расчет напряжения обратной  последовательности:

.(17.17)

 

4. Расчет коэффициента обратной  последовательности:

.

Измерение коэффициента нулевой последовательности производится по аналогичному алгоритму. В выражениях (17.10)–(17.14) угол сдвига фаз равен 0.

ГОСТ  131109-97 рекомендует определять напряжения обратной последовательности по действующим значениям линейных напряжений на частоте основной гармоники:

При определении напряжения нулевой  последовательности требуется также  измерение двух фазных напряжений:

Коэффициент нулевой последовательности определяется в соответствии с выражением:

.

 

 

 

 

Эксплуатационный контроль ПКЭ

Контроль ПКЭ производится с целью проверки соответствия значений показателей нормам соответствующих  стандартов. При несоответствии ПКЭ  нормативным требованиям на основании  результатов контроля устанавливаются  причины несоответствия и разрабатываются  мероприятия, направленные на нормализацию параметров качества. Результаты контроля позволяют также проверить соответствие проектных расчетов фактическим  данным эксплуатации, рассчитать параметры  технических средств, предназначенных  для улучшения ПКЭ, а также  разработать необходимые эксплуатационные мероприятия режимного характера.

Контроль ПКЭ, как и других режимных параметров, осуществляется постоянно, периодически или эпизодически. Основные положения по контролю и анализу  КЭ устанавливаются стандартами  на КЭ.

Для производства измерений используются специальные приборы, определяющие статистические характеристики ПКЭ  за период изменения. В настоящее  время промышленные предприятия  стран СНГ в недостаточной  мере обеспечены такими приборами. Это  обстоятельство в значительной мере усложняет решение задачи повышения  КЭ на предприятиях.

Контроль КЭ производят на границе  раздела балансовой принадлежности электрических сетей энергоснабжающей организации и потребителя или  в других пунктах сети, принятых по согласованию между энергоснабжающей организацией и потребителем, в эксплуатационных режимах, соответствующих нормальным и длительным ремонтным схемам электроснабжения.

Периодичность контроля КЭ должна составлять не менее  
2-х раз в год. При значительном сезонном изменении нагрузок контроль рекомендуется проводить ежеквартально. Эпизодический контроль осуществляется в случае изменения схемы электрических сетей, параметров сети, значения и характера нагрузок потребителей или требований потребителей к КЭ.

В качестве пунктов контроля ОН выбирают шины центра питания и границы раздела  электрических сетей электроснабжающей  организации с характерными потребителями. Длительность измерений при контроле ОН должна составлять: для предприятий  с пятидневной рабочей неделей  и узлов ЭЭС – не менее одних  рабочих и одних нерабочих  суток; для предприятий с непрерывным  производством – не менее одних  суток; во всех остальных случаях  – не менее двух рабочих и одних  нерабочих суток. При наличии  телемеханизированного диспетчерского пункта нужно реализовать постоянное телеизмерение напряжений на контролируемых пунктах.

При нестабильном графике  нагрузки необходим эпизодический  контроль ОН на шинах наиболее ответственных  потребителей.

В качестве пунктов контроля КН выбираются крупные  подстанции предприятий; измерения  производятся на шинах высшего напряжения ГПП и ПГВ при подключении  новых резкопеременных нагрузок, а также изменении схемы коммутации или технологических режимов  потребителей с резкопеременной  нагрузкой (например, при изменении  температурного режима прокатки; при  введении новых технологических  карт и т.д.). Рекомендуется следующая  продолжительность измерений:

в электрических  сетях с ДСП – 30 мин в период наибольших нагрузок (период расплавления);

в электрических  сетях с установками электродуговой и контактной сварки – 30 мин в  наиболее характерный период;

в электрических сетях с обжимными  прокатными станами – 10–12 циклов прокатки;

в электрических  сетях жилых  и общественных  зданий – 
1 ч в период возникновения КН;

в остальных  случаях – 1 сут.

ГОСТ 13109-97 рекомендует  устанавливать общую продолжительность  измерений всех ПКЭ за исключением  ПН, импульсов напряжения и временных  перенапряжений 7 сут. с обязательным включением в этот период характерных  рабочих и выходных дней.

Для контроля качества электрической энергии на предприятиях используется измерительно-вычислительный комплекс ИВК «Омск», который предназначен для измерения таких ПКЭ, как отклонение напряжения, коэффициент искажения синусоидальности и коэффициент -й гармонической составляющей напряжения, коэффициент несимметрии напряжений, с абсолютной погрешностью не более 0,2 единиц измеряемого значения. Прибор позволяет также строить гистограммы ПКЭ и получать значения относительного времени превышения нормального допускаемого Т₁ ,%, и предельного допускаемого Т₂ ,%, значений для каждого показателя, измеряемого за сутки. По данным гистограммы определяются математическое ожидание и дисперсия ПКЭ.

Оперативно  контролировать основные ПКЭ в различных  точках СЭС предприятия позволяют  переносные многофункциональные программируемые приборы контроля КЭ ППКЭ-7-50 и ППКЭ-2-50. Прибор ППКЭ-1-50 предназначен для измерения отклонения частоты, отклонения напряжения, коэффициента несинусоидальности, коэффициентов n-й гармонической составляющей напряжения, коэффициентов несимметрии  напряжения, а ППКЭ-2-50 – для измерения длительности провалов напряжения, экстремальных значений провалов и перенапря-жений, амплитуды и длительности импульсов напряжения.

Житомирским ПО «Электроизмеритель» с 1985 г. выпускаются приборы, предназначенные для измерения отдельных ПКЭ, которые помимо цифровых индикаторов измеряемых величин имеют аналоговые выходы, позволяющие подключать к ним самописцы или специальное устройство по статистической обработке информации. В состав приборов входят: Ф4340 – измеритель установившихся отклонений напряжений прямой последовательности основной частоты и коэффициента несимметрии напряжений обратной последовательности; 43203 –  измеритель установившегося отклонения напряжения; 43204 – измеритель напряжений и токов обратной и нулевой последовательности в трехфазной сети и узлов их сдвига; 43250 – измеритель коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения и коэффициентов n-й гармонической составляющей напряжения; 43401 – измеритель статистических характеристик сигналов, поступающих с четырех вышеперечисленных приборов. С помощью прибора можно получить гистограмму ПКЭ по 16-ти интервалам, математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение показателей с интервалом дискретизации измерения – 0,2 с и продолжительностью непрерывной работы – до 3-х суток.