Способ определения потерь мощности от несинусоидальных токов в трёхфазных линиях электропередач при одинаковой фазной нагрузке Российский патент 2025 года по МПК G01R21/06 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к определению потерь мощности в системах передачи электрической энергии.

Известно, что потери мощности в трёхфазных линиях электропередач зависят, в том числе, от несинусоидальных токов. Такие токи возникают из-за нелинейной нагрузки при подаче на неё гармонического напряжения. Дополнительные потери от таких токов предлагается рассчитывать через мощности пульсаций, искажений, скрытой мощности [Р. Дрехслер «Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке»: Перевод с чешского, М.: Энергоатомиздат, 1985. - 112 с.].

Недостатками данных способов расчётов потерь мощности являются высокая трудоёмкость, вычислительная сложность, большой объём измеряемой информации.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является «Способ измерения потерь мощности от несинусоидальных токов в трёхфазных трансформаторах и четырёхпроводных линиях электропередачи» [RU 2638904, G01R 31/06], заключающийся в том, что измеряют при нелинейной нагрузке в трехфазном трансформаторе или четырёхпроводной линии действующее значение тока гармоники, суммарный коэффициент нечётных и чётных гармоник, кроме гармоник кратных трём, и суммарный коэффициент гармоник, кратных трём, и по результатам измерения определяют коэффициент потерь мощности от несинусоидальных токов по формуле:

Недостатком данного способа является низкая чувствительность разработанного коэффициента потерь мощности от несинусоидальных токов при малых значениях тока гармоники основной частоты по сравнению с действующими значениями токов высших гармоник, то есть при значительной несинусоидальности фазного тока, из-за устремления численного значения этого коэффициента, в данном случае, к бесконечности.

Задача изобретения - упрощение определения потерь мощности в трёхфазных линиях электропередач по результатам измерений таких электроэнергетических величин, как действующие значения токов гармоник, а также мощности выделяемой на исследуемой линии электропередачи.

Поставленная задача решается за счёт того, что измеряют действующие значения токов гармоник в фазном проводнике, потери активной мощности в трёхфазной линии электропередачи и по результатам измерений определяют потери мощности в трёхфазной линии электропередачи от несинусоидальных токов по формуле:

где K_ωΔPL - критерий расчёта потерь от несинусоидальных токов в линии;

R₁, R₀ - сопротивления прямой и нулевой последовательности трёхфазной линии, соответственно;

I₍₀₎ - действующее значение тока постоянной составляющей;

I_(3⋅n) - действующее значение тока гармоник кратных трём;

I_(n) - действующее значение тока n-й гармоники;

с учётом критерия расчёта потерь от несинусоидальных токов в линии и измеренных потерь активной мощности определяют потери мощности от несинусоидальных токов в линии электропередачи по формуле:

ΔP_ω=K_ωΔPL⋅ΔP,

где ΔP_ω - потери мощности от несинусоидальных токов в трёхфазной линии электропередачи при одинаковой фазной нагрузке;

ΔP - суммарные потери активной мощности в трёхфазной линии электропередачи при одинаковой фазной нагрузке.

Новые существенные признаки:

1. При одинаковой фазной нагрузке измеряют действующие значения токов гармоник в фазном проводнике и потери активной мощности в трёхфазной линии электропередачи.

2. По результатам измерений рассчитывают критерий расчёта потерь от несинусоидальных токов в линии по формуле:

3. Критерий расчёта потерь от несинусоидальных токов в линии и измеренные потери активной мощности позволяют рассчитать потери мощности от несинусоидальных токов в линии электропередачи по формуле

ΔP_ω=K_ωΔPL⋅ΔP.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны.

Технический результат

Технический результат заключается в разработке простого способа определения потерь мощности от несинусоидальных токов в трёхфазных линиях электропередач. При значительной несинусоидальности фазного тока данный коэффициент точно отражает величину дополнительных потерь от нелинейной нагрузки.

Реализация способа

В современных электрических сетях наряду с активными и реактивными, присутствуют и нелинейные нагрузки. Такие нагрузки вызывают периодические несинусоидальные токи, которые являются источником дополнительных потерь в линиях электропередач. При разработке средств и способов снижения потерь в электрических сетях, необходимо иметь информацию, в том числе и о величине потерь от несинусоидальных токов.

Если в трехфазной сети при одинаковой фазной нагрузке получить изображение кривой тока в фазном проводнике, например, с помощью осциллографа или прибора «Энергомонитор 3.3Т1», то эта кривая будет отличаться от синусоидального сигнала тем сильнее, чем больший вклад в её формирование вносят высшие гармоники.

Измерив, например, прибором «Энергомонитор 3.3Т1», действующие значения каждой гармоники тока и зная сопротивления прямой и обратной последовательности линии возможно вычислить критерий расчёта потерь от несинусоидальных токов в линии K_ωΔPL.

Для определения потерь от несинусоидальных токов необходимо знать суммарные потери активной мощности ΔP в элементе электрической сети, которые можно вычислить по разнице показаний приборов «Энергомонитор 3.3Т1» подключённых в начале и конце линии электропередачи.

Зная потери активной мощности и критерий расчёта потерь от несинусоидальных токов в линии K_ωΔPL вычисляют потери от несинусоидальных токов: ΔP_ω=K_ωΔPL⋅ΔP.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к определению потерь мощности от несинусоидальных токов в системах передачи электрической энергии. Сущность: при одинаковой фазной нагрузке измеряют действующие значения токов гармоник в фазном проводнике, суммарные потери активной мощности ΔP в трёхфазной линии электропередачи. Определяют критерий расчёта потерь от несинусоидальных токов в линии K_ωΔPL по сопротивлениям прямой и нулевой последовательности трёхфазной линии, действующим значениям токов гармоник в фазном, включая действующее значение тока постоянной составляющей. Определяют потери мощности в трёхфазной линии электропередачи от несинусоидальных токов по формуле ΔP_ω=K_ωΔPL⋅ΔP. Технический результат: разработка простого способа определения потерь мощности от несинусоидальных токов в трёхфазных линиях электропередач при одинаковой фазной нагрузке.

Способ определения потерь мощности от несинусоидальных токов в трехфазных линиях электропередач при одинаковой фазной нагрузке, включающий измерение электроэнергетических величин, отличающийся тем, что, зная сопротивления прямой и нулевой последовательности трехфазной линии при одинаковой фазной нагрузке, измеряют действующие значения токов гармоник в фазном проводнике, потери активной мощности в трехфазной линии электропередачи и по результатам измерений рассчитывают критерий расчета потерь от несинусоидальных токов в линии по формуле:

где K_ωΔPL - критерий расчета потерь от несинусоидальных токов в линии;

R₁, R₀ - сопротивления прямой и нулевой последовательности трехфазной линии, соответственно;

I(0) - действующее значение тока постоянной составляющей;

I(3⋅n) - действующее значение тока гармоник, кратных трем;

I(n) - действующее значение тока n-й гармоники; с учетом критерия расчета потерь от несинусоидальных токов в линии и измеренных потерь активной мощности определяют потери мощности от несинусоидальных токов в линии электропередачи по формуле:

где ΔP_ω - потери мощности от несинусоидальных токов в трехфазной линии электропередачи при одинаковой фазной нагрузке;

ΔР - суммарные потери активной мощности в трехфазной линии электропередачи при одинаковой фазной нагрузке.