RU2627195C1 - Evaluation method of consumer influence on voltage distortion at point of common coupling - Google Patents
Evaluation method of consumer influence on voltage distortion at point of common coupling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2627195C1 RU2627195C1 RU2016142222A RU2016142222A RU2627195C1 RU 2627195 C1 RU2627195 C1 RU 2627195C1 RU 2016142222 A RU2016142222 A RU 2016142222A RU 2016142222 A RU2016142222 A RU 2016142222A RU 2627195 C1 RU2627195 C1 RU 2627195C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- consumer
- voltage
- distortion
- influence
- current
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности, к способам оценки влияния электроприемников потребителя на показатели качества электрической энергии, характеризующие несинусоидальность и несимметрию напряжений (искажения напряжения). Способ может найти применение при создании системы взаимоотношений между энергоснабжающей организацией и потребителями в сфере качества электрической энергии.The invention relates to the electric power industry, in particular, to methods for assessing the influence of consumer electric consumers on electric energy quality indicators characterizing non-sinusoidality and voltage asymmetry (voltage distortion). The method can find application in creating a system of relations between the energy supplying organization and consumers in the field of electric energy quality.
Изобретение относится к п. 8 «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика» Перечня приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в РФ, к п. 26 «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования энергии» Перечня критических технологий РФ.The invention relates to paragraph 8 "Energy Efficiency, Energy Saving, Nuclear Energy" of the List of priority areas for the development of science, technology and technology in the Russian Federation, to paragraph 26 "Technologies for creating energy-saving systems for the transportation, distribution and use of energy" List of critical technologies of the Russian Federation.
Известен способ выявления фактического вклада субъектов электрических сетей в искажение качества электрической энергии в точке общего присоединения [патент РФ №2364875, МПК G01R 19/00, опубл. 20.08.2009]. Напряжение каждой гармоники в реальном времени разлагают на составляющие прямой и обратной волн при помощи Т-преобразования и по действующему значению напряжения обратной волны делают оценку вклада k-го субъекта в напряжение искажения в точке общего присоединения.There is a method of identifying the actual contribution of the subjects of electric networks to the distortion of the quality of electric energy at the point of common connection [RF patent No. 2364875, IPC G01R 19/00, publ. 08/20/2009]. The voltage of each harmonic in real time is decomposed into the components of the forward and backward waves using the T-transformation and the current value of the voltage of the backward wave is used to evaluate the contribution of the kth subject to the distortion voltage at the point of common connection.
Признаком аналога, совпадающим с существенными признаками заявляемого способа, является измерение гармоник токов и напряжений в узле электрической сети.A sign of an analogue that coincides with the essential features of the proposed method is the measurement of harmonics of currents and voltages in the node of the electrical network.
Технической сложностью способа, которую отмечают и авторы патента, является необходимость измерения или вычисления в реальном времени волнового сопротивления сети на каждой гармонике, которое непрерывно меняется, так как зависит от схемы и режима работы электрической системы.The technical complexity of the method, which the authors of the patent also note, is the need to measure or calculate in real time the wave impedance of the network at each harmonic, which is constantly changing, since it depends on the circuit and the operating mode of the electrical system.
Известен способ определения долевых участий нагрузки и энергосистемы в изменении качества напряжения [патент РФ №2307364, МПК G01R 21/00, опубл. 27.09.2007], в котором предлагается измерить и определить интегральные составляющие анормальных напряжений ветвей с электродвижущей силой (ЭДС) и анормальные составляющие токов ветвей нагрузки. На основании этих измерений могут быть определены долевые участия каждого энергообъекта в изменении качества напряжения.A known method of determining the shares of the load and the power system in changing the quality of voltage [RF patent No. 2307364, IPC G01R 21/00, publ. September 27, 2007], in which it is proposed to measure and determine the integral components of the abnormal stresses of the branches with electromotive force (EMF) and the abnormal components of the currents of the load branches. Based on these measurements, the share of each energy object in changing the quality of the voltage can be determined.
Признаком аналога, совпадающим с существенными признаками заявляемого способа, является измерение составляющих напряжений и токов в узле электрической сети.A sign of an analogue that coincides with the essential features of the proposed method is the measurement of component voltages and currents in the node of the electrical network.
Недостатком способа является необходимость измерения или задания мгновенных значений ЭДС систем, а также параметров сети и потребителя (например, индуктивностей L). ЭДС и индуктивности непрерывно изменяются во времени, что вносит существенную погрешность при расчетном задании этих величин. Способа измерения этих параметров не предложено. Также недостатком способа является неавтономность оценки влияния, поскольку предлагаемые авторами долевые участия k-го потребителя зависят не только от параметров k-го потребителя, но и от параметров остальных потребителей и внешней сети.The disadvantage of this method is the need to measure or set the instantaneous values of the EMF of the systems, as well as the parameters of the network and the consumer (for example, inductances L). EMF and inductance continuously change over time, which introduces a significant error in the calculation of these values. A method for measuring these parameters is not proposed. Another disadvantage of this method is the non-autonomy of the impact assessment, since the equity participation of the k-th consumer proposed by the authors depends not only on the parameters of the k-th consumer, but also on the parameters of other consumers and the external network.
Известен способ выявления источников несанкционированного искажения качества электроэнергии [патент РФ №2216747, МПК G01R 21/06, G01R 19/00, опубл. 20.11.2003].A known method of identifying sources of unauthorized distortion of the quality of electricity [RF patent No. 2216747, IPC G01R 21/06, G01R 19/00, publ. November 20, 2003].
Признаком аналога, совпадающим с существенными признаками заявляемого способа, является измерение токов и напряжений искажения в узле электрической сети.A sign of an analogue that coincides with the essential features of the proposed method is the measurement of distortion currents and voltages in the node of the electrical network.
Недостатком способа является возможность некорректного определения вклада при наличии в точке общего присоединения нескольких искажающих потребителей. Способ не учитывает того факта, что напряжение искажения в узле электрической сети является результатом совместной работы всех источников искажения, подключенных к точке общего присоединения. При существенном расхождении по фазе между токами искажения потребителей один или несколько искажающих потребителей будут иметь положительные мощности искажения и будут восприниматься как неискажающие, что ставит под сомнение достоверность способа.The disadvantage of this method is the possibility of incorrect determination of the contribution if there are several distorting consumers at the point of common accession. The method does not take into account the fact that the distortion voltage in the node of the electric network is the result of the joint work of all distortion sources connected to the point of common connection. With a significant phase difference between the consumer distortion currents, one or more distorting consumers will have positive distortion powers and will be perceived as non-distorting, which casts doubt on the reliability of the method.
Известен способ определения фактического вклада источников искажений в значения показателей качества электроэнергии в точке общего присоединения [патент РФ №2236016, МПК G01R 19/00, G01R 23/20, G01R 29/04, G01R 29/16, H02J 13/00, опубл. 10.09.2004].There is a method of determining the actual contribution of distortion sources to the values of electric power quality indicators at the point of common connection [RF patent No. 2236016, IPC G01R 19/00, G01R 23/20, G01R 29/04, G01R 29/16, H02J 13/00, publ. 09/10/2004].
Признаком аналога, совпадающим с существенными признаками заявляемого способа, является измерение токов и напряжений искажения и углов сдвига между ними в точке общего присоединения.A sign of an analogue that coincides with the essential features of the proposed method is the measurement of distortion currents and stresses and shear angles between them at the point of common connection.
Недостатком способа является некорректное определение вклада при наличии в точке общего присоединения нескольких искажающих потребителей.The disadvantage of this method is the incorrect determination of the contribution in the presence at the point of common accession of several distorting consumers.
Известен способ выявления нагрузок, генерирующих гармоники, и устройство для его осуществления [патент США №5508623, МПК G01R 23/165, G01R 23/20, опубл. 16.04.1996].A known method of detecting loads generating harmonics, and a device for its implementation [US patent No. 5508623, IPC G01R 23/165, G01R 23/20, publ. 04/16/1996].
Признаком аналога, совпадающим с существенными признаками заявляемого способа, является измерение гармоник токов и напряжений в узле электрической сети.A sign of an analogue that coincides with the essential features of the proposed method is the measurement of harmonics of currents and voltages in the node of the electrical network.
Недостатком способа является возможность некорректного выявления искажающих нагрузок, так как при существенном расхождении по фазе между токами гармоник потребителей один или несколько искажающих потребителей будут иметь положительные мощности гармоник и будут восприниматься как неискажающие.The disadvantage of this method is the possibility of incorrect detection of distorting loads, since with a significant difference in phase between the current harmonics of consumers, one or more distorting consumers will have positive harmonic powers and will be perceived as non-distorting.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ определения потребителя, искажающего показатели качества электрической энергии в узле энергоснабжающей организации, и его вклада в искажение [патент РФ №2244313, МПК G01R 21/00, опубл. 10.01.2005]. По результатам измерений и расчетов определяют долю искажающей нагрузки каждого потребителя.Closest to the claimed invention in terms of technical nature and the technical result achieved is a method for determining a consumer that distorts the quality indicators of electric energy in a node of an energy supplying organization and its contribution to distortion [RF patent No. 2244313, IPC G01R 21/00, publ. 01/10/2005]. According to the results of measurements and calculations, the proportion of the distorting load of each consumer is determined.
Признаком аналога, совпадающим с существенными признаками заявляемого способа, является измерение с заданной дискретностью в течение заданного времени в схеме для искажающего параметра значения напряжения на шинах в данном узле сети и токов на присоединении каждого потребителя.A sign of the analogue, which coincides with the essential features of the proposed method, is a measurement with a given discreteness for a given time in the circuit for a distorting parameter of the voltage value on the buses in this node of the network and currents at the connection of each consumer.
Этот способ принят за прототип изобретения. Недостатком способа является неавтономность оценки влияния, поскольку предлагаемая авторами для оценки влияния доля k-го потребителя в напряжении искажения зависит не только от параметров k-го потребителя, но и от параметров остальных потребителей и внешней сети. Таким образом, вклад потребителя будет меняться даже в том случае, если у потребителя не изменялись собственные параметры, а следовательно, не должна была измениться и доля в напряжении искажения. Не указано, как могут быть определены параметры схемы замещения - токи искажения и проводимости - в реальном времени без выполнения специальных переключений.This method is adopted as a prototype of the invention. The disadvantage of this method is the non-autonomy of the impact assessment, since the share of the k-th consumer in the distortion voltage proposed by the authors for assessing the influence depends not only on the parameters of the k-th consumer, but also on the parameters of other consumers and the external network. Thus, the consumer’s contribution will change even if the consumer’s own parameters did not change, and therefore, the proportion of the distortion voltage should not change. It is not indicated how equivalent circuit parameters — distortion and conduction currents — can be determined in real time without special switching.
Техническая проблема аналогов, в том числе и прототипа, состоит в некорректности оценки влияния потребителей на искажение напряжения при использовании в качестве критерия оценки характеристик доли и вклада. Доли, как показано в ранее упомянутых аналогах и прототипе, зависят не только от параметров исследуемого потребителя, но и от параметров других нагрузок и энергосистемы, что делает оценку влияния неавтономной. Также техническими проблемами при реализации некоторых аналогов, как указывалось ранее, являются невозможность применения способов в реальном времени без использования априорной информации о параметрах электрической сети либо низкая точность определения параметров потребителей при измерениях.The technical problem of analogues, including the prototype, is the incorrect assessment of the influence of consumers on voltage distortion when used as a criterion for evaluating the characteristics of the share and contribution. The shares, as shown in the previously mentioned analogues and prototype, depend not only on the parameters of the consumer under study, but also on the parameters of other loads and the power system, which makes the impact assessment non-autonomous. Also technical problems in the implementation of some analogues, as mentioned earlier, are the impossibility of using the methods in real time without using a priori information about the parameters of the electric network or the low accuracy of determining the parameters of consumers during measurements.
Техническая задача изобретения состоит в оценке влияния потребителей на несинусоидальность и несимметрию напряжений (в дальнейшем - искажения напряжения) в точке общего присоединения и выявления потребителей, оказывающих недопустимое отрицательное влияние на качество электрической энергии.The technical task of the invention is to assess the influence of consumers on the non-sinusoidality and asymmetry of voltages (hereinafter referred to as voltage distortions) at the point of common connection and to identify consumers that have an unacceptable negative effect on the quality of electric energy.
Указанная задача решена следующим образом. В соответствии с прототипом с заданной дискретностью в течение заданного времени измеряют для искажающего параметра значения напряжения на шинах в данном узле сети и тока на присоединении каждого k-го потребителя.The specified problem is solved as follows. In accordance with the prototype with a given discreteness, for a given time, the values of the voltage on the buses in this network node and the current at the connection of each k-th consumer are measured for the distorting parameter.
Отличие от прототипа заключается в иной форме определения характера и степени влияния электроприемников потребителя на несинусоидальность и несимметрию напряжений без использования понятия «доля в напряжении искажения». Для качественной и количественной оценки влияния k-го потребителя используют характеристики автономного напряжения искажения k-го потребителя и коэффициента влияния k-го потребителя на искажение напряжения. Данные характеристики определяют в реальном времени без выполнения специальных переключений в сети и создания особых режимов. Для повышения точности при оценке влияния и определении параметров используют сглаживание массивов исходных напряжений и токов при помощи фильтра Савицкого-Голея и отсева пар последовательных замеров с малыми изменениями тока и напряжения. Перечисленные признаки обуславливают соответствие технического решения критерию новизны.The difference from the prototype is in a different form of determining the nature and degree of influence of consumer electrical consumers on the non-sinusoidality and asymmetry of voltages without using the concept of "share in the distortion voltage". For a qualitative and quantitative assessment of the influence of the k-th consumer, the characteristics of the autonomous distortion voltage of the k-th consumer and the coefficient of influence of the k-th consumer on the voltage distortion are used. These characteristics are determined in real time without performing special switching in the network and creating special modes. To improve accuracy when assessing the influence and determining the parameters, smoothing of arrays of initial voltages and currents using the Savitsky-Golei filter and screening out pairs of sequential measurements with small changes in current and voltage are used. The listed signs determine the conformity of a technical solution to the criterion of novelty.
Из уровня техники известно использование измерений для искажающего параметра напряжения на шинах и тока на присоединении каждого k-го потребителя в реальном времени для оценки влияния потребителей на искажение напряжения [патент РФ №2244313, МПК G01R 21/00, опубл. 10.01.2005]. Также известно применение фильтра Савицкого-Голея для сглаживания результатов измерений и фильтрации шумов и случайных помех [патент РФ №2568817, МПК А61В 5/0402, опубл. 20.11.2015], [патент РФ №2541906, МПК G06F 15/00, G01N 21/25, опубл. 20.02.2015], [патент РФ №2453816, МПК G01F 1/84, опубл. 20.06.2012]. Однако применение нового подхода к оценке влияния по автономному напряжению искажения и коэффициенту влияния, а также использование измерений в реальном времени в новой совокупности с фильтром Савицкого-Голея и отсевом пар последовательных замеров с малыми изменениями тока и напряжения приводит к получению нового технического результата. Таким образом, заявляемый способ соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».It is known from the prior art to use measurements for a distorting parameter of bus voltage and current at the connection of each k-th consumer in real time to evaluate the effect of consumers on voltage distortion [RF patent No. 2244313, IPC G01R 21/00, publ. 01/10/2005]. It is also known to use the Savitsky-Golay filter for smoothing measurement results and filtering noise and random interference [RF patent No. 2568817, IPC АВВ 5/0402, publ. November 20, 2015], [RF patent No. 2541906, IPC G06F 15/00, G01N 21/25, publ. 02/20/2015], [RF patent No. 2453816, IPC
Технический результат изобретения заключается в обеспечении достоверной качественной и количественной оценки влияния потребителей на искажение напряжения в реальном времени, в том числе за счет повышения точности определения параметров нагрузок потребителя.The technical result of the invention is to provide reliable qualitative and quantitative assessment of the influence of consumers on voltage distortion in real time, including by increasing the accuracy of determining the parameters of consumer loads.
Предлагаемый способ основан на общеизвестной математической модели для анализа несимметрии и несинусоидальности напряжений, в которой используется представление нагрузок потребителей и энергосистемы в виде активных двухполюсников, состоящих из источника тока и проводимости, включенных параллельно. Искажающие нагрузки каждого k-го участника системы электроснабжения характеризуются источником тока искажения , а проводимость соответствует неискажающим нагрузкам на n-й гармонике или для токов обратной последовательности основной частоты. Напряжение искажения в точке общего присоединения находят по методу узловых напряжений:The proposed method is based on the well-known mathematical model for the analysis of asymmetry and non-sinusoidality of voltages, which uses the representation of the loads of consumers and the power system as active two-terminal devices consisting of a current source and conductivity connected in parallel. The distorting loads of each k-th participant of the power supply system are characterized by a distortion current source , and conductivity corresponds to non-distorting loads at the nth harmonic or for currents in the reverse sequence of the fundamental frequency. Distortion voltage at common point found by the method of nodal stresses:
где: и - соответственно ток искажения и проводимость для k-го присоединения;Where: and - respectively, the distortion current and conductivity for the k-th connection;
N - число участников системы электроснабжения, подключенных к точке общего присоединения.N - the number of participants in the power supply system connected to the point of common connection.
Предлагается ввести понятия коэффициентов совпадения по фазе токов KСI и проводимостей KCY:It is proposed to introduce the concepts of phase matching coefficients for currents K СI and conductivities K CY :
С учетом (2) выражение (1) для модуля напряжения искажения в точке общего присоединения:Given (2), expression (1) for the distortion voltage modulus at the point of common connection:
Отношение KCY/KCI предлагается назвать коэффициентом выгодности Kвыг, характеризующим выгодность совместной работы нагрузок потребителей для компенсации искажений напряжения. Теоретически Kвыг может принимать значения от нуля включительно (выгодность совместной работы нагрузок нулевая, резонанс токов в точке общего присоединения) до +∞ (условие полной компенсации нагрузками в точке общего присоединения токов искажения друг друга, U=0). CY ratio K / K CI offered call profitability coefficient K Vig characterizing profitability of collaboration consumer loads to compensate for the voltage distortion. Theoretically K Vig can take values from and including zero (profitability of collaboration loads zero, current resonance at the point of common coupling) to + ∞ (the condition of full load compensation point in the total distortion of the current connection to each other, U = 0).
Условие допустимости режима по напряжению искажения:The condition for the admissibility of the mode by voltage distortion:
где: Uдоп - допустимое по ГОСТ 32144-2013 [8] напряжение искажения, задаваемое посредством коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения KU(n) или коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности K2U.where: U add is the distortion voltage permissible in accordance with GOST 32144-2013 [8], specified by the coefficient of the nth harmonic component of the voltage K U (n) or the voltage asymmetry coefficient in the reverse sequence K 2U .
С учетом (3) и (4) можно записать:Taking into account (3) and (4), we can write:
Необходимым условием допустимости режима по напряжению искажения является соблюдение неравенств (4), (5). Достаточным условием соблюдения неравенства (5) является неотрицательность каждого из слагаемых в его левой части. Такое требование является обоснованным, поскольку обеспечивает всем потребителям и энергоснабжающей организации одинаковые условия для поддержания напряжения в точке общего присоединения U в допустимых пределах. Таким образом, для отдельно взятого k-го потребителя должно выполняться условие:A necessary condition for the admissibility of the regime with respect to distortion voltage is the observance of inequalities (4), (5). A sufficient condition for observing inequality (5) is the non-negativity of each of the terms in its left side. This requirement is justified, since it provides all consumers and the power supply organization with the same conditions for maintaining voltage at the point of common connection U within acceptable limits. Thus, for an individual k-th consumer, the condition must be met:
Вводится понятие автономного напряжения искажения, создаваемого нагрузками k-го потребителя:The concept of the autonomous distortion voltage created by the loads of the k-th consumer is introduced:
Автономное напряжение искажения - это напряжение искажения, которое создавали бы нагрузки k-го потребителя в точке общего присоединения в том случае, если бы потребитель мог работать отдельно от других участников системы электроснабжения. Тогда из (6) условие выполнения неравенства (4):Autonomous distortion voltage - this is the distortion voltage that would create loads of the k-th consumer at the point of common connection if the consumer could work separately from other participants in the power supply system. Then from (6) the condition for inequality (4) to hold:
Выражение (8) позволяет однозначно определить, является ли допустимым влияние нагрузок k-го потребителя на искажение напряжения в точке общего присоединения.Expression (8) makes it possible to unambiguously determine whether the influence of the loads of the k-th consumer on voltage distortion at the point of common connection is permissible.
Для количественной оценки влияния нагрузок k-го потребителя на искажение напряжения в точке общего присоединения вводится понятие коэффициента влияния:To quantify the influence of the loads of the k-th consumer on the voltage distortion at the point of common connection, the concept of influence coefficient is introduced:
Очевидно, что характеристика влияния нагрузок потребителя на качество электрической энергии и статус потребителя не должны зависеть от того, к какой электрической сети подключены его электроприемники. Это условие соответствует значению Kвыг=1. В этом случае из (8) может быть получен абсолютный критерий допустимости влияния k-гo потребителя на искажение напряженияIt is obvious that the characteristic of the influence of consumer loads on the quality of electric energy and the status of the consumer should not depend on which electric network its electrical receivers are connected to. This condition corresponds to the value of K gain = 1. In this case, from (8), an absolute criterion can be obtained for the admissibility of the influence of the kth consumer on the voltage distortion
илиor
Предложенные характеристики позволяют установить однозначное разделение ответственности между потребителями и энергоснабжающей организацией за поддержание требуемого качества электрической энергии. Каждый k-й потребитель несет ответственность за величину автономного напряжения искажения и коэффициента влияния в соответствии с (10), (11). Энергоснабжающая организация, которой известен состав и характер нагрузок подключенных к точке общего присоединения потребителей, отвечает за величину коэффициента выгодности Kвыг, характеризующего взаимное расположение на комплексной плоскости векторов параметров схемы замещения нагрузок потребителей и самой энергоснабжающей организации.The proposed characteristics make it possible to establish an unambiguous division of responsibility between consumers and the power supply organization for maintaining the required quality of electric energy. Each k-th consumer is responsible for the value of the autonomous distortion voltage and impact coefficient in accordance with (10), (11). Supplying organization which is known for the composition and the nature of loads connected to the point of common connection of consumers, is responsible for profitability of the coefficient K Vig, characterizing mutual position on the complex plane vectors loads equivalent circuit parameters consumers and most power-OFF.
Таким образом, корректность оценки влияния k-го потребителя на качество электроэнергии (технический результат изобретения) достигается за счет использования при обосновании предлагаемого способа только общеизвестных схем замещения и законов электротехники.Thus, the correctness of the assessment of the influence of the k-th consumer on the quality of electricity (technical result of the invention) is achieved by using only well-known equivalent circuits and laws of electrical engineering when substantiating the proposed method.
За счет использования характеристики автономного напряжения искажения k-го потребителя и сравнения с допустимым напряжением искажения Uдоп. может быть выполнена качественная оценка влияния k-го потребителя на искажение напряжения в виде заключения о допустимости или недопустимости влияния. С применением коэффициента влияния Kвл.k проводится количественная оценка влияния k-го потребителя на искажение напряжения. Данный коэффициент может быть использован при расчете штрафных надбавок или скидок к тарифу на электроэнергию при наличии в точке общего присоединения нескольких искажающих потребителей. Таким образом, предложенные критерии оценки позволяют обеспечить достижение технического результата.By using the characteristics of the autonomous distortion voltage of the k-th consumer and comparison with the permissible distortion voltage U add. a qualitative assessment of the influence of the k-th consumer on voltage distortion can be performed in the form of a conclusion on the admissibility or inadmissibility of the influence. Using the influence coefficient K vl.k , a quantitative assessment of the influence of the k-th consumer on voltage distortion is carried out. This coefficient can be used in calculating penal allowances or discounts to the electricity tariff if there are several distorting consumers at the point of common connection. Thus, the proposed evaluation criteria can ensure the achievement of a technical result.
Для реализации предложенного способа оценки влияния требуется знать параметры схемы замещения k-го потребителя - ток искажения и проводимость . Актуальным является получение параметров схемы замещения для действующих энергообъектов. Для определения параметров k-го потребителя широкое применение получил способ, использующий данные двух измерений параметров режима в точке общего присоединения в разные моменты времени:To implement the proposed method for assessing the impact, you need to know the parameters of the equivalent circuit of the k-th consumer - distortion current and conductivity . It is relevant to obtain the equivalent circuit parameters for existing power facilities. To determine the parameters of the k-th consumer, a method was widely used that uses the data of two measurements of the parameters of the regime at the point of common connection at different points in time:
где: и - экспериментально определяемые ток искажения и проводимость;Where: and - experimentally determined distortion current and conductivity;
и - напряжение искажения в точке общего присоединения и ток искажения, текущий от точки общего присоединения к k-му потребителю, при первом измерении; and - the distortion voltage at the point of common connection and the distortion current flowing from the point of common connection to the k-th consumer, during the first measurement;
и - те же величины при втором измерении. and - the same values in the second measurement.
Доказано, что в зависимости от причин, вызвавших изменение параметров режима, возможно определение параметров схемы замещения k-го потребителя или внешней относительно него электрической системы в соответствии с таблицей 1.It is proved that depending on the reasons that caused the change in the parameters of the mode, it is possible to determine the parameters of the equivalent circuit of the k-th consumer or an external electrical system relative to it in accordance with table 1.
Поскольку в большинстве случаев, представляющих практический интерес, исследуемый k-й потребитель имеет мощность и количество нагрузок много меньше, чем во внешней сети, то за время между двумя последовательными измерениями параметров режима более вероятно изменение нагрузок во внешней сети, а не у k-го потребителя. В результате в соответствии с таблицей 1 с большой вероятностью могут быть получены параметры нагрузок k-го потребителя и .Since in the majority of cases of practical interest, the studied k-th consumer has power and the number of loads is much less than in the external network, then during the time between two consecutive measurements of the parameters of the mode, the load is more likely to change in the external network, and not in the k-th consumer. As a result, in accordance with table 1, with high probability, the load parameters of the k-th consumer can be obtained and .
Отличие предлагаемого технического решения от аналогичных вариантов заключается в том, что для определения параметров схемы замещения не выполняется специальных коммутаций нагрузок у потребителя или во внешней сети. Предлагается использовать естественные изменения параметров режима в реальном времени, вызванные технологическими переключениями или изменениями режима работы потребителей и энергоснабжающей организации. Использование измерений в реальном времени без выполнения специальных переключений позволяет использовать предлагаемый способ при мониторинге качества электроэнергии.The difference of the proposed technical solution from similar options lies in the fact that to determine the parameters of the equivalent circuit does not perform special load switching at the consumer or in the external network. It is proposed to use natural changes in the parameters of the mode in real time caused by technological switching or changes in the operating mode of consumers and the power supply organization. The use of measurements in real time without performing special switching allows you to use the proposed method for monitoring the quality of electricity.
При реализации способа без выполнения специальных коммутаций возникает проблема, связанная с тем, что полезные изменения напряжения искажения в точке общего присоединения и тока искажения на присоединении исследуемого k-го потребителя оказываются сопоставимы с погрешностями измерения данных величин. Вследствие этого достоверность определения параметров и при применении (12) становится крайне низкой. Требуется предварительная обработка массивов напряжения и тока.When implementing the method without performing special switching, a problem arises that useful changes in the distortion voltage at the point of common connection and distortion current at the connection of the studied k-th consumer are comparable with the measurement errors of these quantities. As a result, the reliability of the determination of parameters and when applying (12) it becomes extremely low. Pre-processing of voltage and current arrays is required.
Проведен сравнительный анализ различных способов обработки сигналов для решения указанной задачи. Результаты для одного из наборов экспериментальных данных представлен в таблице 2. Как видно из таблицы, некоторые способы обработки исходных данных (например, усреднение результатов или кусочно-линейная аппроксимация) неприменимы для достижения заявленного технического результата.A comparative analysis of various methods of signal processing to solve this problem. The results for one of the sets of experimental data are presented in table 2. As can be seen from the table, some methods of processing the initial data (for example, averaging the results or piecewise linear approximation) are not applicable to achieve the claimed technical result.
Для повышения точности экспериментального определения параметров нагрузок потребителя предлагается использовать фильтр Савицкого-Голея, применяемый к исходным массивам значений векторов напряжения на шинах и тока на присоединении k-го потребителя, после чего выполнить отсев пар последовательных замеров с малыми изменениями напряжения и тока. Параметры фильтра Савицкого-Голея (окно фильтра 2P+1, степень полинома Q) и параметр алгоритма отсева (уровень изменения тока и напряжения D, в процентах) задаются пользователем.To increase the accuracy of the experimental determination of consumer load parameters, it is proposed to use the Savitsky-Golei filter applied to the initial arrays of voltage vector values on tires and current at the connection of the k-th consumer, after which screening out pairs of sequential measurements with small changes in voltage and current. The Savitsky-Golay filter parameters (filter window 2P + 1, polynomial degree Q) and the dropout algorithm parameter (current and voltage change level D, in percent) are set by the user.
Применение фильтра Савицкого-Голея и отсев пар последовательных замеров с малыми изменениями напряжения и тока позволяет повысить точность определения параметров потребителей, а следовательно, и достоверность оценки влияния в соответствии с техническим результатом.The use of the Savitsky-Golay filter and screening out pairs of sequential measurements with small changes in voltage and current can improve the accuracy of determining the parameters of consumers, and therefore the reliability of the impact assessment in accordance with the technical result.
Изобретение поясняется графическими изображениями.The invention is illustrated by graphic images.
На фиг. 1 представлена схема замещения субъектов, подключенных к точке общего присоединения.In FIG. Figure 1 shows the equivalent circuit of subjects connected to a common point of attachment.
На фиг. 2 приведена блок-схема способа, включающая в себя определение параметров схемы замещения с предварительным сглаживанием массивов тока и напряжения, вычисление автономного напряжения искажения и коэффициента влияния с последующей оценкой влияния k-го потребителя на искажение напряжения.In FIG. Figure 2 shows a flow diagram of a method that includes determining the parameters of an equivalent circuit with preliminary smoothing of current and voltage arrays, calculating the autonomous distortion voltage and influence coefficient, and then evaluating the influence of the kth consumer on voltage distortion.
На фиг. 3 приведена блок-схема алгоритма отсева пар последовательных замеров напряжения и тока с изменениями меньше заданной величины D.In FIG. 3 shows a block diagram of the screening algorithm for pairs of successive measurements of voltage and current with changes less than a given value D.
Способ осуществляют следующим образом. Измеряют значения векторов напряжения искажения на шинах и тока искажения на присоединении каждого k-то потребителя с заданной дискретностью измерения (например, для измерителя показателей качества электроэнергии «Pecypc-UF2M» время усреднения составляет 0,16 с) в течение заданного времени измерения.The method is as follows. Measure the values of the distortion voltage vectors on the tires and distortion current at the connection of each k-th consumer with a given measurement resolution (for example, for the Pecypc-UF2M power quality indicator meter, the averaging time is 0.16 s) for a given measurement time.
Сглаживают полученные в течение заданного времени измерения массивы значений векторов напряжения и тока при помощи фильтра Савицкого-Голея с окном фильтра 2P+1 и степенью аппроксимирующего полинома Q (например, в натурных экспериментах принимались значения 2Р+1=201, Q=2).Arrays of voltage vector values obtained during a given measurement time are smoothed out and current using the Savitsky-Golay filter with the filter window 2P + 1 and the degree of the approximating polynomial Q (for example, in full-scale experiments, the values 2P + 1 = 201, Q = 2).
Выполняют отсев пар последовательных замеров напряжения и тока, полученных после предыдущей операции, для которых модуль изменения напряжения искажения и тока искажения меньше D% от размаха изменения напряжения и тока искажения (в натурных экспериментах принималось D=10%). В результате данной операции получают сглаженные массивы значений векторов напряжения искажения и тока искажения .Screening out pairs of successive measurements of voltage and current obtained after the previous operation, for which the modulus of the distortion voltage and distortion current is less than D% of the magnitude of the change in voltage and distortion current (in the field experiments, D = 10%). As a result of this operation, smooth arrays of distortion voltage vector values are obtained. and distortion current .
Выполняют расчет параметров схемы замещения по выражениямThe calculation of the parameters of the equivalent circuit according to the expressions
где: , , , - пары последовательных элементов сглаженных массивов значений векторов напряжения и тока искажения соответственно.Where: , , , - pairs of consecutive elements of smoothed arrays of voltage vector values and distortion current respectively.
Усредняют полученные по (13) массивы тока искажения Ik и проводимости Yk за интервал времени измерения.The arrays of distortion current I k and conductivity Y k obtained over (13) are averaged over the measurement time interval.
Рассчитывают автономное напряжение искажения и коэффициент влияния по выражениям:The autonomous distortion voltage and the coefficient of influence are calculated by the expressions:
Проверяют условия (10) и (11), оценивают характер и степень влияния исследуемого потребителя на анализируемый показатель качества электрической энергии.Check conditions (10) and (11), evaluate the nature and degree of influence of the consumer under study on the analyzed indicator of the quality of electric energy.
Для проверки осуществления способа проведены измерения на физической модели энергосистемы и на объектах действующей электроэнергетической системы с помощью измерителя показателей качества электрической энергии «Pecypc-UF2M». Для измерений выбраны неискажающие, искажающие и смешанные нагрузки, параметры которых могут быть определены косвенными методами, например, по закону Ома.To verify the implementation of the method, measurements were made on the physical model of the power system and on the objects of the current electric power system using a Pecypc-UF2M meter of electric energy quality indicators. For measurements, non-distorting, distorting and mixed loads were selected, the parameters of which can be determined by indirect methods, for example, according to Ohm's law.
Примеры определения параметров схем замещения и оценки влияния нагрузок на искажение напряжения с использованием предлагаемого способа представлены в таблицах 3, 4.Examples of determining the parameters of equivalent circuits and assessing the effect of loads on voltage distortion using the proposed method are presented in tables 3, 4.
Согласно таблицам 3 и 4, во всех случаях характеры проводимостей неискажающих потребителей соответствуют ожидаемым. Относительная погрешность определения параметров схемы замещения при использовании предлагаемого способа не превышает 7% в сравнении с косвенными методами определения параметров схемы замещения. Представленный способ позволяет определить параметры схемы замещения смешанной нагрузки, выделяя в ней искажающую и неискажающую части.According to tables 3 and 4, in all cases, the conductivity patterns of non-distorting consumers are as expected. The relative error in determining the parameters of the equivalent circuit when using the proposed method does not exceed 7% in comparison with indirect methods for determining the parameters of the equivalent circuit. The presented method allows to determine the parameters of the mixed load equivalent circuit, highlighting the distorting and non-distorting parts in it.
По результатам определения параметров схемы замещения рассчитаны автономные напряжения искажения Uавт. и коэффициенты влияния Kвл., по которым сделан вывод о допустимости или недопустимости влияния исследуемой нагрузки на анализируемый показатель качества электрической энергии в точке общего присоединения.According to the results of determining the parameters of the equivalent circuit, the autonomous distortion voltages U ed. and influence factors K ow. which concluded that the influence of the test load on the analyzed indicator of the quality of electric energy at the point of common connection is admissible or inadmissible.
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016142222A RU2627195C1 (en) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | Evaluation method of consumer influence on voltage distortion at point of common coupling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016142222A RU2627195C1 (en) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | Evaluation method of consumer influence on voltage distortion at point of common coupling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2627195C1 true RU2627195C1 (en) | 2017-08-03 |
Family
ID=59632792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016142222A RU2627195C1 (en) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | Evaluation method of consumer influence on voltage distortion at point of common coupling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2627195C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752765C1 (en) * | 2020-12-10 | 2021-08-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» | Method for estimating contribution of nonlinear consumers to voltage distortion at point of common connection |
CN113688538A (en) * | 2021-09-27 | 2021-11-23 | 福州大学 | Harmonic responsibility panoramic quantization method for identifying equipment parameters by adopting predictive correction method |
RU2782157C1 (en) * | 2022-01-25 | 2022-10-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method for assessing the sharing contribution of distortion sources to the supply mains voltage |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4511979A (en) * | 1982-08-25 | 1985-04-16 | Westinghouse Electric Corp. | Programmable time registering AC electric energy meter having randomized load control |
US4978911A (en) * | 1986-02-06 | 1990-12-18 | Oliver J. Nilsen (Australia) Limited | Electrical energy analyzer |
SU1718134A1 (en) * | 1990-02-20 | 1992-03-07 | Кировский Политехнический Институт | For determination of fractional participation of power system and consumer in deteriorated quality of power |
RU2244313C2 (en) * | 2000-06-27 | 2005-01-10 | Висящев Александр Никандрович | Method for determining consumer distorting electric energy quality coefficients at assembly of power plant |
RU2307364C1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-09-27 | Новосибирский государственный технический университет | Method for determining participation shares of load and energy system in change of voltage quality |
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 |
-
2016
- 2016-10-27 RU RU2016142222A patent/RU2627195C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4511979A (en) * | 1982-08-25 | 1985-04-16 | Westinghouse Electric Corp. | Programmable time registering AC electric energy meter having randomized load control |
US4978911A (en) * | 1986-02-06 | 1990-12-18 | Oliver J. Nilsen (Australia) Limited | Electrical energy analyzer |
SU1718134A1 (en) * | 1990-02-20 | 1992-03-07 | Кировский Политехнический Институт | For determination of fractional participation of power system and consumer in deteriorated quality of power |
RU2244313C2 (en) * | 2000-06-27 | 2005-01-10 | Висящев Александр Никандрович | Method for determining consumer distorting electric energy quality coefficients at assembly of power plant |
RU2307364C1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-09-27 | Новосибирский государственный технический университет | Method for determining participation shares of load and energy system in change of voltage quality |
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 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752765C1 (en) * | 2020-12-10 | 2021-08-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» | Method for estimating contribution of nonlinear consumers to voltage distortion at point of common connection |
CN113688538A (en) * | 2021-09-27 | 2021-11-23 | 福州大学 | Harmonic responsibility panoramic quantization method for identifying equipment parameters by adopting predictive correction method |
CN113688538B (en) * | 2021-09-27 | 2023-10-27 | 福州大学 | Harmonic responsibility panorama quantification method for identifying equipment parameters by adopting prediction correction method |
RU2782157C1 (en) * | 2022-01-25 | 2022-10-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method for assessing the sharing contribution of distortion sources to the supply mains voltage |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106443285B (en) | Multiple-harmonic-source harmonic responsibility quantitative analysis method based on total least square method | |
CN101661059B (en) | Quantitative analysis method of harmonic voltage transmission level of nonlinear load of user terminal and device | |
US8773145B2 (en) | Method for characterizing an electrical system by impedance spectroscopy | |
Bosco et al. | Phase comparison of high-current shunts up to 100 kHz | |
D'Antona et al. | Harmonic source estimation in distribution systems | |
Müller et al. | Harmonic modeling of electric vehicle chargers in frequency domain | |
CN107565559B (en) | A kind of segmentation bounded optimization method of distribution network load harmonic contribution assessment | |
RU2627195C1 (en) | Evaluation method of consumer influence on voltage distortion at point of common coupling | |
Nassif et al. | An impedance-based approach for identifying interharmonic sources | |
Xu et al. | Aggregate harmonic fingerprint models of PV inverters. part 1: Operation at different powers | |
Ouameur et al. | Novel broadband calibration method of current shunts based on VNA | |
CN107132500B (en) | A kind of synchronous phasor measurement unit on-line calibration method and apparatus | |
Liu et al. | Complex blind source separation based harmonic contribution assessment | |
Dambrowski | Validation of impedance-data and of impedance-based modeling approach of electrochemical cells by means of mathematical system theory | |
CN114646806B (en) | Spacecraft direct current load input impedance measurement method and device | |
CN115575880A (en) | Online detection method for metering error state of power transformer | |
CN103616553A (en) | Short circuit large current waveform fitting method | |
He et al. | A novel approach for state estimation using generative adversarial network | |
Liu et al. | A method for supraharmonic source determination based on complex ica | |
Andria et al. | Automatic calibration system for digital instruments without built-in communication interface | |
Shailesh et al. | Computing static state of linear electrical networks using iteratively weighted least squares algorithm | |
RU2782157C1 (en) | Method for assessing the sharing contribution of distortion sources to the supply mains voltage | |
RU2752765C1 (en) | Method for estimating contribution of nonlinear consumers to voltage distortion at point of common connection | |
CN118316202B (en) | Real-time inspection device for power system | |
Gerasimyuk et al. | Development of a methodology for the assessment of the actual contribution of a certain consumer to the distortion of the voltage sinusoid |