Способ определения доли энергии помех, генерируемой потребителем электроэнергии Российский патент 2023 года по МПК G01R21/06 

Изобретение относится к области управления качеством электроэнергии и может быть использовано при непрерывном контроле качества электроэнергии на границе балансовой принадлежности электрических сетей потребителя электроэнергии и сетевой организации, а также при разработке многофункциональных счетчиков электроэнергии с функцией измерения суммы энергии помех, поступающих в электрическую сеть от потребителя электроэнергии, за заданный интервал времени.

Известен способ, заключающийся в измерении энергии помех в направлении от источника помех в электрическую сеть. Наличие энергии помех в данном направлении говорит о том, что имеется источник генерации помех в электрическую сеть. В качестве источника генерации помех в составе потребителя электроэнергии выступают электроприемники с нелинейной вольт-амперной характеристикой и электроприемники с несимметричной нагрузкой фаз. В таком ключе под помехами подразумеваются гармонические составляющие напряжения и напряжения обратной и нулевой последовательностей. Значение величины энергии помех, генерируемой в электрическую сеть за интервал времени может служить количественной оценкой степени искажения качества электроэнергии по какой либо помехе. Эта же величина может использоваться для коррекции показаний счетчика электроэнергии, который алгебраически суммирует все составляющие энергии: энергию основной гармоники, энергию гармонических составляющих и энергию обратной и нулевой последовательностей. Для этого, если потребитель генерирует в электрическую сеть помехи, нужно прибавить к показаниям счетчика измеренную энергию помех. Полученное значение соответствует реальному потреблению электроэнергии. Показания счетчика электроэнергии при наличии отрицательной энергии помех будут заниженными. Способ предназначен для корректировки показаний счетчика электроэнергии [см. Патент № 2216747 (RU), 20.11.2003 Бюл. № 32].

Недостатком способа является то, что в нем не предусматривается определение объема электроэнергии в электрической сети сетевой организации, обусловленного проникновением в электрическую сеть генерируемых помех от всех потребителей сетевой организации, а также оценка доли электроэнергии, обусловленной генерацией помех каждым потребителем в отдельности. Наличие этой информации позволяет справедливо, пропорционально долевому вкладу, распределить ответственность каждого потребителя за причинение вреда сетевой организации и всем потребителям сетевой организации. Ответственность может выражаться стоимостью ущерба от негативного воздействия помех на электрооборудование и электроприемники сетевой организации и всех потребителей сетевой организации и являться сильным воздействующим фактором на потребителя, генерирующего помехи, стимулирующим его устранить генерацию помех путем применения технических устройств повышения качества электроэнергии – фильтрокомпенсирующих устройств, фильтросимметрирующих устройств, активных фильтров. Известный способ имеет ограниченную область применения и функциональные возможности, направленные на определение относительного значения энергии помех для корректировки показания счетчика электроэнергии.

Технический результат – расширение области применения и функциональных возможностей способа.

Технический результат достигается тем, что способ определения степени ответственности потребителя электроэнергии за генерацию помех в электрическую сеть сетевой организации включает непрерывный контроль качества электроэнергии на границе балансовой принадлежности электрических сетей потребителя и сетевой организации; в периоды отклонения значений показателей качества электроэнергии от нормированных значений проводят контроль энергии помех, генерируемых в электрическую сеть. Особенностью является то, что дополнительно проводят постоянный мониторинг энергии помех одновременно у всех потребителей сетевой организации; определяют сумму энергии помех, поступающих в электрическую сеть от всех потребителей на заданном интервале времени; определяют долю энергии помех индивидуально для каждого потребителя пропорционально объему генерируемой в сеть энергии помех; в соответствии с долевым вкладом распределяют степень ответственности за генерацию помех в электрическую сеть сетевой организации.

Предложенное решение позволяет определить степень ответственности потребителя электроэнергии за генерацию энергии помех в электрическую сеть сетевой организации.

Способ осуществляется следующим образом.

Используя средства измерения показателей качества электроэнергии, анализаторы качества электроэнергии или многофункциональные устройства с функцией замера качества электроэнергии, для каждого i-того интервала измерения на границе балансовой принадлежности электрических сетей потребителей и сетевой организации определяют значения следующих величин: активных мощностей гармонических составляющих фаз P_(n)A,i, P_(n)B,i и P_(n)C,i, активных мощностей обратной и нулевой последовательностей P_2U,i и P_0U,i, углов фазового сдвига между напряжением гармонических составляющих и током гармонических составляющих фаз φ_(n)A,i, φ_(n)B,i и φ_(n)C,i, углов фазового сдвига между напряжением обратной и нулевой последовательностей и током обратной и нулевой последовательностей φ_2U,i и φ_0U,i, коэффициентов гармонических составляющих напряжения до 40-ого порядка и коэффициентов несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательностям.

Далее проводят анализ соответствия качества электроэнергии на границе балансовой принадлежности требованиям государственных стандартов путем сравнения полученных значений коэффициентов гармонических составляющих напряжения до 40-ого порядка и коэффициентов несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательностям с соответствующими нормативными значениями. Если нарушений требований к качеству электроэнергии не обнаружено, то приращение энергии помех, генерируемых потребителем, i-того интервала измерения ∆W_п,i равно нулю.

В противном случае обнаружение нарушений требований к качеству электроэнергии означает наличие помех на границе балансовой принадлежности электрических сетей потребителя и сетевой организации. Тогда определяют источник генерирования помех на границе балансовой принадлежности по углам фазового сдвига между напряжением гармонических составляющих и током гармонических составляющих фаз и углам фазового сдвига между напряжением обратной и нулевой последовательностей и током обратной и нулевой последовательностей. Если выполняется следующая система выражений:

(1)

то источником генерирования помех на границе балансовой принадлежности является сетевая организация, приращение энергии помех, генерируемых потребителем, i-того интервала измерения ∆W_п,i равно нулю.

Нахождение хотя бы одного угла фазового сдвига системы выражений (1) в интервале от π/2 до 3π/2 означает, что потребитель генерирует помехи. Приращение энергии помех, генерируемых потребителем, i-того интервала измерения ∆W_п,i будет определяться выражением:

(2)

где t – время интервала измерения.

Любое из пяти составляющих выражения (2) может обращаться в ноль в случае, если соответствующий мощности угол фазового сдвига находится в интервале от 0 до π/2 и от 3π/2 до 2π. По результатам анализа углов фазового сдвига определяют приращения энергии помех, генерируемых потребителем, i-того интервала измерения ∆W_п,i.

Таким образом, сумма энергии помех, генерируемых k-тым потребителем сетевой организации W_п,k за заданный интервал времени, будет определяться выражением:

(3)

где M – количество интервалов измерения за заданный интервал времени.

По описанной выше методике при постоянном мониторинге проводят измерение энергии помех на заданном интервале времени одновременно для всех потребителей сетевой организации. Тогда сумма энергии помех, поступающих в электрическую сеть от всех потребителей, W_пΣ за заданный интервал времени будет определяться выражением:

(4)

где N – число потребителей сетевой организации.

Индивидуально для каждого k-того потребителя сетевой организации определяют долю энергии генерируемых помех d_п,k по выражению:

(5)

Нулевая доля энергии потребителя означает его нулевой долевой вклад в генерацию помех в электрическую сеть сетевой организации. Потребитель с нулевым вкладом не несет ответственности за генерацию помех в электрическую сеть и не причиняет вреда сетевой организации и всем потребителям сетевой организации. Ответственность за генерацию помех в электрическую сеть, тем самым, распределяется между потребителями сетевой организации с ненулевой долей энергии согласно их долевому вкладу в генерацию энергии помех.

Предложенное решение выгодно отличается от прототипа тем, что позволяет справедливо, пропорционально долевому вкладу, распределить ответственность каждого потребителя за причинение вреда сетевой организации и всем потребителям сетевой организации. Ответственность может выражаться стоимостью ущерба от негативного воздействия помех на электрооборудование и электроприемники сетевой организации и всех потребителей сетевой организации и являться сильным воздействующим фактором на потребителя, генерирующего помехи, стимулирующим его устранить генерацию помех.

Изобретение относится к технике измерений электрических величин, в частности к способам контроля качества электроэнергии. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет определения частной доли энергии помех каждого потребителя. Результат достигается тем, что предложен способ определения доли энергии помех, генерируемой потребителем электроэнергии, включающий непрерывный контроль качества электроэнергии на границе балансовой принадлежности электрических сетей потребителя и сетевой организации; в периоды отклонения значений показателей качества электроэнергии от нормированных значений проводят контроль энергии помех, генерируемых в электрическую сеть, отличающийся тем, что дополнительно проводят постоянный мониторинг энергии помех одновременно у всех потребителей сетевой организации; определяют сумму энергии помех, поступающих в электрическую сеть от всех потребителей на заданном интервале времени; определяют долю энергии помех индивидуально для каждого потребителя пропорционально объему генерируемой в сеть энергии помех.

Способ определения доли энергии помех, генерируемой потребителем электроэнергии, включающий непрерывный контроль качества электроэнергии на границе балансовой принадлежности электрических сетей потребителя и сетевой организации; в периоды отклонения значений показателей качества электроэнергии от нормированных значений проводят контроль энергии помех, генерируемых в электрическую сеть, отличающийся тем, что дополнительно проводят постоянный мониторинг энергии помех одновременно у всех потребителей сетевой организации; определяют сумму энергии помех, поступающих в электрическую сеть от всех потребителей на заданном интервале времени; определяют долю энергии помех индивидуально для каждого потребителя пропорционально объему генерируемой в сеть энергии помех.