RU2573706C2 - Method of identification of higher harmonics source - Google Patents
Method of identification of higher harmonics source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2573706C2 RU2573706C2 RU2014109521/28A RU2014109521A RU2573706C2 RU 2573706 C2 RU2573706 C2 RU 2573706C2 RU 2014109521/28 A RU2014109521/28 A RU 2014109521/28A RU 2014109521 A RU2014109521 A RU 2014109521A RU 2573706 C2 RU2573706 C2 RU 2573706C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- source
- harmonic
- current
- filter
- higher harmonics
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к способам оценки качества электроэнергии. Способ может быть использован в системах электроснабжения промышленных предприятий с неизменной нагрузкой для определения источника нелинейных искажений как со стороны питающей сети, так и со стороны нелинейной нагрузки самого предприятия.The invention relates to electrical engineering and the electric power industry, and in particular to methods for evaluating the quality of electric power. The method can be used in power supply systems of industrial enterprises with a constant load to determine the source of non-linear distortions both from the supply network and from the non-linear load of the enterprise itself.
Известен способ учета расхода активной электрической энергии (патент WO 2012148316 А1, опубл. 01.11.13), заключающийся в учете расхода активной электрической энергии, при котором осуществляется измерение активной мощности путем непрерывного измерения напряжения и тока в подключенной нагрузке, перемножение измеренного напряжения и тока с умножением на коэффициент мощности нагрузки (косинус угла нагрузки), последующее интегрирование по времени измеренной мощности, что дает учтенный расход активной электрической энергии, потребленной нагрузкой от питающей сети, отличающийся тем, что при несинусоидальности напряжений и токов электрической сети указанное перемножение осуществляют только для значений основной (первой) гармоники напряжения и тока, и косинуса угла между ними. Данный способ позволяет оценивать активную мощность, потребляемую на основной гармонике.A known method of accounting for the consumption of active electric energy (patent WO 2012148316 A1, publ. 01.11.13), which consists in taking into account the consumption of active electric energy, in which the active power is measured by continuously measuring the voltage and current in the connected load, multiplying the measured voltage and current with multiplying by the load power factor (cosine of the load angle), the subsequent integration over time of the measured power, which gives the recorded consumption of active electric energy consumed by the load mains, characterized in that the non-sinusoidal voltages and currents of electric networks above multiplication is performed only for the values of the main (first) harmonic voltage and current and the cosine of the angle between them. This method allows you to evaluate the active power consumed at the fundamental.
Недостатком способа является невозможность оценить вклад источника искажения как со стороны питающей сети, так и со стороны нагрузки.The disadvantage of this method is the inability to assess the contribution of the distortion source both from the supply network and from the load side.
Известен способ гармонического анализа сигнала (патент РФ №2010246, опубл. 30.03.1994), заключающийся в сравнении исследуемого сигнала с опорным синусоидальным сигналом частотой первой гармоники, при этом в определенные моменты времени для различных фазовых сдвигов между сигналами определяют модули отношений мгновенных значений двух сигналов и по отклонению значений этих модулей отношений между собой судят о степени содержания высших гармоник в исследуемом сигнале.A known method of harmonic signal analysis (RF patent No. 2010246, publ. 30.03.1994), which consists in comparing the signal under study with a reference sinusoidal signal with the frequency of the first harmonic, while at certain times for different phase shifts between the signals determine the modules of the ratio of the instantaneous values of the two signals and by deviating the values of these modules of relations between themselves, one judges the degree of higher harmonics in the signal under study.
Недостатком способа является невозможность выявить источник искажения в электрической сети предприятия.The disadvantage of this method is the inability to identify the source of distortion in the electrical network of the enterprise.
Известен способ выявления и оценки искажающей нагрузки в сети переменного тока (патент РФ №2206099, опубл. 10.06.2003), принятый за прототип. Принцип действия данного способа состоит в определении места подключения искажающей нагрузки к фидерной линии путем определения знака и величины активной мощности высших гармоник. Для упрощения анализа отыскание мощности высших гармоник предлагается заменить измерением составляющей активной мощности основной гармоники идеального симметричного вентиля, предполагаемое введение которого могло бы привести к существующей величине и форме напряжения и тока в контрольной точке сети. Для оценки полной мощности высших гармоник искажающей нагрузки указанную мощность первой гармоники вентиля умножают на коэффициент пропорциональности, зависящий от величин активных сопротивлений участков сети с различных сторон от точки подключения указанной нагрузки.There is a method of identifying and evaluating distorting loads in AC power (RF patent No. 2206099, publ. 06/10/2003), adopted as a prototype. The principle of operation of this method is to determine the connection point of the distorting load to the feeder line by determining the sign and magnitude of the active power of the higher harmonics. To simplify the analysis, the search for the power of higher harmonics is proposed to be replaced by measuring the component of the active power of the main harmonic of an ideal symmetrical valve, the proposed introduction of which could lead to the existing value and form of voltage and current at the network reference point. To assess the total power of the higher harmonics of the distorting load, the indicated power of the first harmonic of the valve is multiplied by a proportionality coefficient, which depends on the values of the active resistances of the network sections from different sides from the connection point of the specified load.
К недостаткам данного способа следует отнести необходимость в перерыве электроснабжения на время включения в сеть вентиля, а также необходимость определения коэффициентов пропорциональности для оценки мощности искажений, вносимых с различных сторон от места измерения для оценки полной мощности высших гармоник.The disadvantages of this method include the need for interruption of power supply for the time the valve is connected to the network, as well as the need to determine the proportionality coefficients for assessing the power of distortions introduced from different sides of the measurement site to estimate the total power of the higher harmonics.
Технический результат изобретения заключается в выявлении источника высших гармоник путем включения в сеть фильтрокомпенсирующего устройства, настроенного на частоту исследуемой гармоники, и оценки зависимости тока системы от активного сопротивления фильтрокомпенсирующего устройства. По результатам анализа зависимости происходит выявление источника высших гармоник с целью их дальнейшей компенсации.The technical result of the invention is to identify the source of higher harmonics by including in the network a filter compensating device tuned to the frequency of the harmonic under study, and assessing the dependence of the system current on the active resistance of the filter compensating device. According to the results of the analysis of the dependence, the source of higher harmonics is identified with the aim of their further compensation.
Технический результат достигается тем, что в качестве устройства для анализа источников высших гармоник в контрольной точке сети параллельно нагрузке подключают фильтр, настроенный в последовательный резонанс на частоту исследуемой гармоники, затем снимают зависимость тока исследуемой гармоники системы IS от активного сопротивления фильтра RФ, по анализу зависимости тока системы на высшей гармонике от активного сопротивления фильтра определяют местонахождение источника нелинейных искажений.The technical result is achieved by the fact that, as a device for analyzing the sources of higher harmonics at the control point of the network, a filter connected in series with the resonance to the frequency of the harmonic being studied is connected in parallel to the load, then the dependence of the current of the investigated harmonic of the system I S on the active resistance of the filter R Ф is removed according to the analysis the dependences of the system current at higher harmonics on the active resistance of the filter determine the location of the source of nonlinear distortion.
Если зависимость имеет выпуклый характер, превалируют искажения со стороны нагрузки, если зависимость имеет вогнутый характер, либо вогнутый с наличием экстремума, наибольший вклад в искажения вносит питающая сеть, данный опыт проводится для всех гармоник, вклад которых в общую форму кривой тока и напряжения наиболее значителен, на основании данных заключений производится дальнейший способ устройств подавления и компенсации высших гармоник и места их установки с целью повышения качества электроэнергии. Представляется возможность судить о местонахождении источника искажений как со стороны питающей сети, так и со стороны нагрузки без перерыва электроснабжения объекта, применения сложных вычислительных устройств, появляется основание для более целесообразного выбора устройств подавления и компенсации высших гармоник и места их установки для повышения качества электроэнергии, что приводит к увеличению ресурса электрооборудования, снижению количества ложных срабатываний устройств автоматики, улучшению качества выпускаемой продукции в условиях предприятияIf the dependence is convex in nature, distortions from the load side prevail, if the dependence is concave or concave with the presence of an extremum, the mains contributes most to the distortions, this experiment is carried out for all harmonics whose contribution to the overall shape of the current and voltage curves is most significant , on the basis of these conclusions, a further method of devices for suppressing and compensating for higher harmonics and their installation location is made in order to improve the quality of electricity. It is possible to judge the location of the source of distortion both from the supply network and from the load side without interruption of power supply to the facility, the use of complex computing devices, there is a basis for a more appropriate choice of devices for suppressing and compensating for higher harmonics and their installation location to improve the quality of electricity, which leads to an increase in the resource of electrical equipment, a decrease in the number of false positives of automation devices, and an improvement in the quality of products and in the enterprise
Предлагаемый способ поясняется чертежами, представленными на фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 показана схема замещения электрической сети, включающей в себя источник напряжения, питающую линию с конечной величиной внутреннего активного и реактивного сопротивления и подключенными в параллель потребителями электроэнергии, часть которых относится к категории искажающих нагрузок с несинусоидальной формой тока на сетевом входе, на фиг. 1: U1, U2, …, Un - источники напряжения различных гармоник, представляющие параметры питающей сети, RS, XS - активное и реактивное сопротивление системы (внутреннее сопротивление источника и питающей линии), RH, XH - параметры линейной нагрузки, I1, I2, … In - источники тока, представляющие нелинейную нагрузку с несинусоидальной формой тока на сетевом входе, XC, XL, RФ, - параметры фильтрокомпенсирующего устройства. Схему электроснабжения представляют в виде, показанном на фиг. 1, далее в точке измерения подключается фильтрокомпенсирующее устройство, настроенное на частоту исследуемой гармоники, т.е. необходимо выполнение следующего неравенства:The proposed method is illustrated by the drawings shown in FIG. 1 and FIG. 2, where in FIG. 1 shows an equivalent circuit of an electric network, including a voltage source, a power line with a finite value of internal active and reactive resistance and consumers connected in parallel, some of which belong to the category of distorting loads with a non-sinusoidal current shape at the network input, FIG. 1: U 1 , U 2 , ..., U n - voltage sources of various harmonics representing the parameters of the supply network, R S , X S - active and reactive resistance of the system (internal resistance of the source and supply line), R H , X H - parameters linear load, I 1 , I 2 , ... I n - current sources representing a non-linear load with a non-sinusoidal current shape at the network input, X C , X L , R Ф - filter compensating device parameters. The power supply circuit is shown in the form shown in FIG. 1, then a filter-compensating device tuned to the frequency of the harmonic under study is connected at the measurement point, i.e. the following inequality is necessary:
где ωрез - частота резонанса фильтрокомпенсирующего устройства.where ω res is the resonance frequency of the filter compensating device.
Для получения зависимостей тока системы на исследуемой гармонике от активного сопротивления фильтра, представленных на фиг. 2, был произведен анализ уравнения, выражающего ток системы в зависимости от активного сопротивления фильтра.To obtain the dependences of the current of the system at the harmonic under study on the active resistance of the filter shown in FIG. 2, an analysis was made of the equation expressing the current of the system as a function of the active resistance of the filter.
Уравнение имеет вид:The equation has the form:
Сопротивление установленного фильтра считаем чисто активным, поскольку фильтр настроен на исследуемую гармонику. Также принимаем в расчет допущения, согласно которым углы сдвига фаз источника тока (нелинейной нагрузки) и источника напряжения (питающей сети) принимаются равными нулю (
В результате проведенных преобразований получена зависимость модуля тока системы от активного сопротивления фильтра в аналитическом виде:As a result of the transformations, the dependence of the system current module on the active resistance of the filter in the analytical form is obtained:
где коэффициенты соответственно равны:where the coefficients are respectively equal to:
a=(U·RH)2+(I·RH·XH+U·XH)2;a = (U · R H ) 2 + (I · R H · X H + U · X H ) 2 ;
b=2·(U·RH·XH)·(I·RH·XH+U·XH);b = 2 · (U · R H · X H ) · (I · R H · X H + U · X H );
c=(U·RH·XH)2;c = (U · R H · X H ) 2 ;
d=(RS·RH-XS·XH)+(RH·XH+RS·XH+RH·XS);d = (R S · R H -X S · X H ) + (R H · X H + R S · X H + R H · X S );
e=2[(RS·RH-XS·XH)(-XS·XH·RH)+RS·XH·RH(RH·XH+RS·XH+RH·XS)];e = 2 [(R S · R H -X S · X H ) (- X S · X H · R H ) + R S · X H · R H (R H · X H + R S · X H + R H · X S )];
f=(-XS·XH·RH)2+(RS·XH·RH)2.f = (- X S · X H · R H ) 2 + (R S · X H · R H ) 2 .
Зависимости модуля тока системы от активного сопротивления включенного фильтрокомпенсирующего устройства при различных сочетаниях источников искажений представлены на фиг. 2, где верхняя кривая - зависимость модуля тока системы на исследуемой гармонике от активного сопротивления фильтрокомпенсирующего устройства при источнике искажений со стороны питающей сети, нижняя кривая - та же зависимость при источнике искажения только со стороны нелинейной нагрузки, пунктирной линией обозначен ток системы без подключения фильтрокомпенсирующего устройства, промежуточные кривые получены при различных сочетаниях искажений как со стороны питающей сети, так и со стороны нагрузки.The dependences of the system current modulus on the active resistance of the filter-compensating device turned on for various combinations of distortion sources are shown in FIG. 2, where the upper curve is the dependence of the current module of the system at the harmonic under study on the active resistance of the filter compensating device at the source of distortion from the mains, the lower curve is the same dependence at the source of distortion only from the side of the nonlinear load, the dashed line indicates the system current without connecting the filtering device , intermediate curves were obtained for various combinations of distortions both from the mains and from the load side.
Способ осуществляется следующим образом - производится оценка наличия высших гармоник в электрической сети, производится расчет и выбор параметров фильтро-компенсирующего устройства, с последующим включением его в сеть и снятие зависимости модуля тока системы от активного сопротивления фильтра на исследуемой гармонике. По анализу данной зависимости производится оценка вклада как питающей сети, так и нелинейной нагрузки, с целью выбора средств для компенсации нелинейных искажений и места установки.The method is as follows - the presence of higher harmonics in the electric network is estimated, the filter-compensating device is calculated and selected, then included in the network and the current module of the system depends on the active resistance of the filter at the harmonic under study. By analyzing this dependence, the contribution of both the supply network and the non-linear load is estimated in order to select means for compensating for non-linear distortions and the installation location.
Из полученных расчетным путем результатов следует, что функция, имеющая вогнутый вид либо выпуклый с наличием экстремума (зависимости обозначенные сплошной линией на фиг. 2), указывает на искажение в напряжении, вызванное питающей сетью, если функция имеет выпуклый характер, без наличия экстремумов (зависимости, обозначенные штрих-пунктирной линией на фиг. 2), то наибольшее влияние оказывает искажение тока, вызванное нелинейной нагрузкой.From the results obtained by calculation it follows that a function that has a concave or convex shape with an extremum (dependences indicated by a solid line in Fig. 2) indicates a voltage distortion caused by the mains if the function is convex in nature, without extrema (dependencies , indicated by the dashed-dotted line in Fig. 2), the current distortion caused by the nonlinear load has the greatest effect.
Достоинством способа выявления источника высших гармоник является простота его реализации, экономичность затрат на устройство для его осуществления, возможность его применения без перерыва в электроснабжении, а также использование на действующих объектах с установленными фильтрокомпенсирующими устройствами.The advantage of the method for identifying the source of higher harmonics is the simplicity of its implementation, the cost-effectiveness of the device for its implementation, the possibility of its application without interruption in power supply, as well as the use of existing facilities with installed filter compensating devices.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014109521/28A RU2573706C2 (en) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | Method of identification of higher harmonics source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014109521/28A RU2573706C2 (en) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | Method of identification of higher harmonics source |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014109521A RU2014109521A (en) | 2015-09-20 |
RU2573706C2 true RU2573706C2 (en) | 2016-01-27 |
Family
ID=54147516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014109521/28A RU2573706C2 (en) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | Method of identification of higher harmonics source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2573706C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109301827A (en) * | 2018-10-10 | 2019-02-01 | 国电南瑞科技股份有限公司 | The Harmonic Control Method administered and system are recognized and are classified automatically based on harmonic source |
RU2782047C1 (en) * | 2022-04-21 | 2022-10-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method for identifying the source of higher harmonics |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107144732B (en) * | 2017-06-29 | 2019-08-30 | 西安科技大学 | User-side harmonic source localization method based on lumped power |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6127743A (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-03 | Ontario Inc. | Universal harmonic mitigating system |
RU2206099C1 (en) * | 2001-10-09 | 2003-06-10 | Ульяновский государственный технический университет | Procedure exposing and evaluating distortion load in a c network |
RU2210080C2 (en) * | 2001-07-03 | 2003-08-10 | Ульяновский государственный технический университет | Procedure evaluating energy efficiency of valve converter in limited power network |
RU2364875C1 (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") | Method to reveal actual contribution of electric circuit loads into distortion of power quality at common connection point |
RU126529U1 (en) * | 2012-04-03 | 2013-03-27 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО "СибГУТИ") | ACTIVE CURRENT FILTER |
-
2014
- 2014-03-12 RU RU2014109521/28A patent/RU2573706C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6127743A (en) * | 1999-04-09 | 2000-10-03 | Ontario Inc. | Universal harmonic mitigating system |
RU2210080C2 (en) * | 2001-07-03 | 2003-08-10 | Ульяновский государственный технический университет | Procedure evaluating energy efficiency of valve converter in limited power network |
RU2206099C1 (en) * | 2001-10-09 | 2003-06-10 | Ульяновский государственный технический университет | Procedure exposing and evaluating distortion load in a c network |
RU2364875C1 (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") | Method to reveal actual contribution of electric circuit loads into distortion of power quality at common connection point |
RU126529U1 (en) * | 2012-04-03 | 2013-03-27 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО "СибГУТИ") | ACTIVE CURRENT FILTER |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109301827A (en) * | 2018-10-10 | 2019-02-01 | 国电南瑞科技股份有限公司 | The Harmonic Control Method administered and system are recognized and are classified automatically based on harmonic source |
RU2782047C1 (en) * | 2022-04-21 | 2022-10-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method for identifying the source of higher harmonics |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014109521A (en) | 2015-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11029350B2 (en) | Determination of harmonic pollution on an electrical distribution network | |
CN104407214A (en) | Harmonic source identification method | |
KR20130119871A (en) | Cell direct-current resistance evaluation system | |
CN105548736A (en) | Harmonic wave responsibility distribution quantitative evaluation method | |
RU2573706C2 (en) | Method of identification of higher harmonics source | |
Rahmoun et al. | Determination of the impedance of lithium-ion batteries using methods of digital signal processing | |
RU2406094C2 (en) | Method for instant determination of distortion coefficient of signals in alternating current electrical network and corresponding device | |
Cho et al. | A waveform distortion evaluation method based on a simple half-cycle RMS calculation | |
RU2747611C2 (en) | Method and device for predicting the service cycle of the splice | |
CN103941103B (en) | The measurement apparatus of reactor inductance amount and method in Active Power Filter-APF | |
US9964583B2 (en) | Method and apparatus for predicting life cycle of a splice | |
Chen et al. | Low cost Arduino DAQ development and implementation on an Android app for power frequency measurement | |
KR101207495B1 (en) | Time Domain Measuring Method of Harmonic Components in Distortion Wave to Analyze Power Quality | |
RU2627195C1 (en) | Evaluation method of consumer influence on voltage distortion at point of common coupling | |
Skamyin et al. | Static load characteristics in the presence of high harmonics | |
Korovkin et al. | Determination of consumer powers by measurements at the supply feeder ends | |
Morsi | Electronic reactive energy meters’ performance evaluation in environment contaminated with power quality disturbances | |
Mirz et al. | Measurement-based parameter identification of non-linear polynomial frequency domain model of single-phase four diode bridge rectifier | |
RU2782047C1 (en) | Method for identifying the source of higher harmonics | |
Cunill et al. | Neutral conductor current in three-phase networks with compact fluorescent lamps | |
Malagon-Carvajal et al. | Time-to-frequency domain SMPS model for harmonic estimation: Methodology | |
Inamdar et al. | A review of methods employed to identify flicker producing sources | |
De Araujo et al. | Integrated circuit for real-time poly-phase power quality monitoring | |
Baptista et al. | A computer tool for harmonic distortion prediction in low voltage power systems | |
JP6417152B2 (en) | Device power estimation method and system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160328 |