Способ определения долевого участия энергосистемы и потребителя в ухудшении качества электроэнергии Советский патент 1992 года по МПК G01R21/00 

Изобретение относится к электроснабжению промпредприятий, в частности к определению долевого участия энергосистемы и потребителя электроэнергии в ухудшении качества электроэнергии (КЭ), и может быть использовано для обоснования долевого вклада энергосистемы и потребителя в затраты на устройство нормализации КЭ за внесение энергосистемой (потребителем) тока искажения в сети противоположной стороны.

Известен способ определения долевого участия энергосистемы и потребителя в ухудшении качества электроэнергии, согласно которому выбирают общую точку электрических сетей энергосистемы и потребителя, в этой точке осуществляют одновременное измерение для исследуемого ПКЭ его напряжения, тока и сдвига фаз между ними и определяют коэффициент долевого участия энергосистемы в ухудшении КЭ

3

CN 00 О

Ьэ V1 ± 2тт2с81л« + 4 21

иU2

где Zc - сопротивление системы для тока исследуемого ПКЭ.

Ьп 1 - Ьэ

Недостатком указанного способа заключается втом, что определяемые коэффициенты относятся к моменту измерения. В реальных условиях направления перетоков мощности искажения многократно изменяются в течение суток из-за несовпадения режимов работы энергосистемы и потребителя. Кроме того, в указанном способе требуется измерение четырех параметров: U. I, р, 2с, что затрудняет его практическое при- менение из-за отсутствия приборов для измерения сопротивления Zc и большой погрешности при измерениях угла р и сопротивления Zc. Согласно указанному способу предлагается определять коэффициенты долевого участия энергосистемы и потребителя независимо от величины ПКЭ.хотя ГОСТ 13109-87 нормирует допустимые значения ПКЭ, при непревышении которых ни одна из сторон (энергосистема или потребитель) не может предъявить претензий к другой стороне и, следовательно, нет необходимости определять долевое участие сторон в ухудшении КЭ.

Наиболее близким к предлагаемому яв- ляется способ, согласно которому измеряют мощность искажения исследуемого потребителя, а также сумму мощностей искажения всех остальных искажающих потребителей, определяют коэффициент долевого участия потребителя в ухудшении КЭ

h Рп

t Pi

i 1

где Рп - мощность искажения исследуемого потребителя;

N - количество потребителей, вносящих мощности искажения.

причем за искажающие потребители принимают те, которые имеют отрицательную мощность искажения.

Недостаток известного способа заключается в том, что он также характеризует долевое участие потребителя в ухудшении КЭ только в момент измерения и не дает достоверного решения при переменных в течение времени направлениях мощности искажения. Кроме того, известный способ определяет величину независимо от того, превышает или не превышает значение ПКЭ требований ГОСТ 13109-87. В известном способе не предусмотрено определение коэффициента долевого участия энергосисте- мы в ухудшении КЭ.

Целью изобретения является повышение достоверности определения долевого участия энергосистемы и потребителя в ухудшении КЭ для обоснования долевого вклада энергосистемы и потребителя в затраты на устройства нормализации КЭ.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, при котором определяют коэффициент долевого участия потребителя

0) (2)

путем измерения ПКЭ в контрольной точке, в качестве первой контрольной точки выбирают точку присоединения потребителя к энергосистеме, в качестве второй контрольной точки - точку, электрически соединенную с первой контрольной точкой двухполюсным сопротивлением Хс, измеряют напряжения искажения в этих контрольных точках, получают двумерную гистограмму, значение P(I;J) которой представляет собой вероятность одновременного попадания напряжения искажения в первой контрольной точке в интервал I и напряжения искажения во второй контрольной точке в интервал J. определяют коэффициенты долевого участия энергосистемы КЭ| и потребителя КП| в ухудшении качества электроэнергии по формулам:

к,- . .

К U + In

v .

Knl Г 4-1 э + m

где Ь среднее значение тока искажения, создаваемого энергосистемой в первой контрольной точке:

, N - 1N -1

Хбик 2 p(i;i-K), (з)

Лс к 1 i м +1

In - среднее значение тока искажения, создаваемого потребителем в первой контрольной точке:

, N -1N -1

In-v- 2 P(i; +K). (4) АС к 1 i м +1

д UK - разность напряжений искажения на зажимах сопротивления Хс, соответствующая К-му интервалу измерения тока:

N - количество интервалов двумерной гистограммы по каждой оси;

М - номер интервала двумерной гистограммы по оси напряжения искажения в первой контрольной точке, соответствующий максимально допустимому значению этого напряжения.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Направление перетока мощности искажения между энергосистемой и потребителем из-за несовпадения режимов энергосистемы и потребителя неоднократно изменяется в течение суток, поэтому при определении характеристик мощностей искажения целесообразно применять вероятностные методы, в частности метод двумерной гистограммы или двумерной вероятности.

Мощности искажения в электрических сетях (мощности высших гармоник, мощности нулевой и обратной последовательностей, мощность модуляции) носят чярко

выраженный реактивный характер. В этом случае соотношения напряжений на зажимах индуктивного сопротивления (трансформатора,реактора,линии электропередач) однозначно характеризуют направление перетока мощности искажений (переток происходит от точки с большим напряжением к точке с меньшим напряжением).

Ток искажения, протекающий через сопротивление Хс, определяется соотношением напряжений на его зажимах и величиной этого сопротивления. Разграничение двумерной гистограммы на часть, соответствующую превышению напряжения искажения в первой контрольной точке над напряжением во второй точке, и часть,соответствую- щую обратному соотношению указанных напряжений, позволяет рассчитать отдельно средние значения токов искажения энергосистемы и потребителя.

Согласно предлагаемому способу предлагается, применение полученных значений коэффициентов долевого участия (КДУ) при определении доли энергосистемы и потребителя в затратах на устройства нормализа- ции КЭ (фильтры, симметрирующие устройства, быстродействующие статистические компенсаторы и т.д). При этом не учитываются перетоки мощности искажения, при которых требования ГОСТ 13109- 87 на уровни ПКЭ не превышены (в формулах (3) и (4) суммирование производится не с интервала , а с интервала ). Такой подход к определению значений КДУ связан с тем, что выбор параметров устройств нормализации КЭ производится по току искажения; необходимость установки устройств нормализации КЭ возникает в большинстве случаев при нарушении требований ГОСТ 13109-87.

В качестве контролируемого ПКЭ в предлагаемом способе могут быть использованы коэффициент n-й гармонической со- ставляющей напряжения Ки(п). коэффициент обратной последовательности напряжения Каи, коэффициент нулевой последовательности напряжения Кои и коэффициент колебания напряжения . Все эти ПКЭ нормируются в ГОСТ 13109-87 и характеризуют мощности искажения, протекающие в электрических сетях

На фиг.1 представлена схема замещения электрической сети для 1-го вида искажения; на фиг, 2 - двумерная гистограмма PO:J).

Сопротивление энергосистемы Хэ соединено первым э-чжимом с точкой 0, а вторым - с точкой 1. Сопротивление Хс

соединено первым зажимом с точкой 1, а вторым - с точкой 2. Сопротивление потре бителя Хп соединено первым зажимом с точкой 2, а вторым - с точкой 0. 5По горизонтальной оси двумерной гистограммы P(i;j) расположены 5 интервалов изменения напряжения искажения в точке 1 Ui, ,1,2,3,4; по вертикальной оси - 5 интервалов изменения напряжения искаже0 ния в точке 2 Uj, ,1,2,3,4. На пересечении 1-х столбцов и j-x строк двумерной гистограммы приведены вероятности одновременного измерения за заданный период времени напряжения Ui в точке 1 и Uj в

5 точке 2.

П р и м е р. На фиг. 1 источники искажения напряжения 5-й гармоники существуют в сети потребителя и в сети энергосистемы, причем характер их работы обусловлен мно0 гими случайными факторами и направление мощности 5-й гармоники через трансформатор заранее определить практически невозможно.

Для определения долевого участия сто5 рон в ухудшении КЭ по 5-й гармонике измерения производились в точках 1 и 2 анализаторами гармоник (на пределе измерения 5% от номинального напряжения сети). Аналоговые сигналы с выходов

0 анализаторов гармоник, представляющие собой напряжения 5-й гармоники, подавались на вход измерителя статистических ха- рактеристик, работающего в режиме измерения двумерной гистограммы размер5 ностью 5x5. В результате получены значения элементов двуме рйой гистограммы, представленные на фиг.2,

Учитывая, что величина сопротивления Хс постоянна и при расчете коэффициентов

0 по формулам (1) и (2) присутствует как в числителе, так и в знаменателе, при практическом применении способа величина Хс может быть принята равной единице.

Множитель (5Ux в выражениях (3) и (4)

5 соответствует разности напряжений искажения на зажимах сопротивления Хс при измерении в точке 1 напряжения Ui и в точке 2 напряжения Uj. Учитывая, что при расчете коэффициентов по формулам (1) и (2) множи0 тепьд UK содержится в числителе и в знаменателе, при практическом применении способа 5(Jk может быть уменьшен в Ui раз и принят равным просто коэффициенту К. В рассматриваемом примере граница

5 раздела балансовой принадлежности электрических сетей потребителя и энергосистемы установлена на стороне 110 кВ трансформатора, что соответствует точке 1 на фиг. 1. Для напряжения 110 кВ коэффициент n-й гармонической составляющей (в рассматриваемом примере напряжения 5-й гармоники) не должен превышать 1%. При выбранном пределе измерений в этом случае в формулах (3) и (4) .

С учетом приведенных исходных данных по выражению (3) определяют среднее значение тока 5-й гармоники в точке 1, создаваемое энергосистемой:

N -1 N -1

1з I К 2 P(U-K)

К 1 1 (0,037+0,207+0,059+0,,165+0,142

-0,001)-3(0,118-0,004)1,288.

По выражению (4) определяют среднее .значение тока 5-й гармоники в точке 1, создаваемое потребителем:

N -1 N -К -1

In J К | P(i;l+K)

1(0,023+0,046+0,014)+2(0,018+0,004)+3 0.,133.

По выражениям (1) и (2) определяют коэффициенты долевого участия энергосистемы и потребителя в ухудшении КЗ:

1(81 1,288+0,133 0 906;

Кп| 1,.133 ° 094 Полученные значения могут быть использованы при определении долевых вкладов энергосистемы и потребителей в затратах на фильтр 5-й гармоники.

Формулаизобретения Способ определения долевого участия энергосистемы и потребителя в ухудшении качества электроэнергии, заключающийся в том, что определяют коэффициент долевого участия потребителя путем измерения показателя качества электроэнергии в контрольной точке, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения долевого участия потребителя и энерго

0

0

5

0

системы в ухудшении качества электроэнергии, в качестве первой контрольной точки выбирают точку присоединения потребителя к энергосистеме, в качестве второй конт- рольной точки - точку, электрически соединенную с первой контрольной точкой двухполюсным сопротивлением Хс, измеряют напряжения искажения в этих контрольных точках, получают двумерную гистограмму, значение P0.J) которой представляет собой вероятность одновременного попадания напряжения искажения в первой контрольной точке в интервал i и напряжения искажения во второй контрольной точке в интервал j, определяют коэффициенты долевого участия энергосистемы Кэ1 и потребителя Кп| в ухудшении напряжения искажения по формулам: э .

0

Кэ1 КП| 1э+1п

U + In

где э - среднее значение тока искажения, создаваемое энергосистемой в первой контрольной точке:

л N - 1N - 1

S 5uk E P(i;i-K)

АС к 1 i м +1

п - среднее значение тока искажения, создаваемое потребителем в первой контрольной точке;

N -1N - 1

1п

1

у- Zj

AC v

2 Uk E P(i;i + K)

к 1 +1

б UK - разность напряжений искажения на зажимах сопротивления Хс, соответствующая К-му интервалу изменения тока;

N - количество интервалов двумерной гистограммы по каждой оси;

М - номер интервала двумерной гистограммы по оси напряжения искажения в первой контрольной точке, соответствующий максимально допустимому значению этого напряжения.

Изобретение относится к электроснабжению промпредприятий, в частности к определению долевого участия энергосистемы и потребителя электроэнергии в ухудшении качества электроэнергии (КЭ), и может быть использовано для обоснования долевого вклада энергосистемы и потребителя в затраты на устройство нормализации КЭ за внесение энергосистемой (потребителем) тока искажения в сети противоположной стороны. При определении долевого участия эШрТ(Ш1сТёмьГ и потребителя в ухудшении качества электроэнергии определяют коэффициент долевого участия потребителя путем измерения показателя качества электроэнергии в контрольных точках, в качестве первой контрольной точки выбирают точку присоединения потребителя к энергосистеме, в качестве второй конт- ролыной точки выбирают точку, электрически соединенную с первой контрольной точкой двухполюсным сопротивлением, измеряют напряжения искажения в этих контрольных точках, получают двумерную гистограмму и определяют коэффициент долевого участия Шёргосистемы и потребителя в ухудшении напряжения искажения. со с

о

Фиг.1.

Хп

Фиг.2.