RU2782157C1 - Method for assessing the sharing contribution of distortion sources to the supply mains voltage - Google Patents

Method for assessing the sharing contribution of distortion sources to the supply mains voltage Download PDF

Info

Publication number
RU2782157C1
RU2782157C1 RU2022101623A RU2022101623A RU2782157C1 RU 2782157 C1 RU2782157 C1 RU 2782157C1 RU 2022101623 A RU2022101623 A RU 2022101623A RU 2022101623 A RU2022101623 A RU 2022101623A RU 2782157 C1 RU2782157 C1 RU 2782157C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
harmonic
consumer
distortion
consumers
order
Prior art date
Application number
RU2022101623A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Скамьин
Ярослав Элиевич Шклярский
Василий Степанович Добуш
Дмитрий Сергеевич Галкин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2782157C1 publication Critical patent/RU2782157C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electric power industry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electric power industry, in particular to methods for determining the effect of non-linear electricity consumers on voltage distortion at a common connection point (CCP). The amplitude of higher harmonics is measured in the mains voltage at each harmonic separately before and after the passive harmonic filter is connected, the current of the power supply system at the input of the power transformer of all consumers at each harmonic separately after the passive harmonic filter is connected. Next, the calculation of the share contribution of external sources of distortion, the first and second consumer at a harmonic of order h is carried out. Then, the calculated share contributions of the power supply system and consumers to the total distortion of the supply voltage at the harmonic of the order of h are compared and the level of higher harmonics in voltage and current is reduced for consumers with the largest contributions.
EFFECT: accurate assessment of the share contribution of each source of distortion to the mains voltage, including in the presence of external sources of distortion in the power supply system.
1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к способам определения влияния нелинейных потребителей электроэнергии на искажение напряжения в точке общего присоединения (ТОП). Данное изобретение может быть использовано для регулирования коммерческих отношений между поставщиком электроэнергии и потребителями в вопросе оценки вклада каждого из потребителей в ухудшения качества напряжения в ТОП в процентном соотношении.The invention relates to the field of electric power industry, in particular to methods for determining the effect of non-linear electricity consumers on voltage distortion at a common connection point (COP). This invention can be used to regulate commercial relations between the electricity supplier and consumers in the matter of assessing the contribution of each of the consumers to the deterioration in the quality of voltage in the TOC in percentage terms.

Известен способ определения потребителя, искажающего показатели качества электрической энергии в узле энергоснабжающей организации, и его вклада в искажение (патент РФ № 2244313, опубл. 10.01.2005). Данный способ предполагает расчет сопротивлений неискажающих нагрузок и расчет токов искажений искажающих нагрузок каждого потребителя. После чего полученные значения токов соотносят с суммарными значениями.There is a known method for determining a consumer that distorts the quality of electrical energy in a node of an energy supply organization, and its contribution to the distortion (RF patent No. 2244313, publ. 10.01.2005). This method involves the calculation of the resistance of non-distorting loads and the calculation of the distortion currents of the distorting loads of each consumer. After that, the obtained current values are correlated with the total values.

Недостатком способа является тот факт, что за суммарное значение токов искажений авторы принимают алгебраическую сумму токов потребителей, аргументируя это тем, что такое допущение не повлияет на значение долевых вкладов. Однако очевидно, что векторная сумма токов будет значительно отличаться от алгебраической, так как взаимное расположение векторов токов каждой из ветвей может быть любым.The disadvantage of this method is the fact that the authors take the algebraic sum of consumer currents as the total value of distortion currents, arguing that such an assumption will not affect the value of equity contributions. However, it is obvious that the vector sum of the currents will differ significantly from the algebraic one, since the mutual arrangement of the current vectors of each of the branches can be any.

Известен способ определения долевых участий нагрузки и энергосистемы в изменении качества напряжения (патент РФ № 2307364, опубл. 27.09.2007), который включает измерение и определение интегральных составляющих анормальных напряжений ветвей с ЭДС и анормальных составляющих токов ветвей нагрузки, на основе чего рассчитываются долевые участия каждого энергообъекта.There is a known method for determining the share of the load and the power system in changing the quality of the voltage (RF patent No. 2307364, publ. 09/27/2007), which includes the measurement and determination of the integral components of the abnormal voltages of the branches with EMF and the abnormal components of the currents of the load branches, on the basis of which the shares are calculated each power facility.

Недостатком способа является значительное количество исходных данных, касающихся как системы электроснабжения мгновенные значения ЭДС системы, так и потребителей индуктивность L. Для корректной оценки долевых участий каждого энергообъекта необходимо постоянно определять вышеуказанные величины.The disadvantage of this method is a significant amount of initial data concerning both the power supply system, the instantaneous values of the EMF of the system, and the consumers, the inductance L. For a correct assessment of the equity participation of each power facility, it is necessary to constantly determine the above values.

Известен способ выявления фактического вклада субъектов электрических сетей в искажение качества электрической энергии в точке общего присоединения в электрической сети (патент РФ № 2364875, опубл. 20.08.2009). Согласно данному способу, вклад каждого субъекта энергосистемы определяется на основании действующего значения напряжения обратной волны, при этом напряжение каждой гармоники в ТОП разлагают на составляющие прямой и обратной волн при помощи Т-преобразования.A known method of identifying the actual contribution of the subjects of electrical networks in the distortion of the quality of electrical energy at the point of common connection in the electrical network (RF patent No. 2364875, publ. 20.08.2009). According to this method, the contribution of each subject of the power system is determined based on the effective value of the voltage of the reverse wave, while the voltage of each harmonic in the HRC is decomposed into components of the direct and reverse waves using the T-transform.

Недостатками является необходимость определения в реальном времени волнового сопротивления сети на каждой гармонике, так как его значение непрерывно меняется и зависит от режима работы каждого из субъектов энергосистемы.The disadvantages are the need to determine in real time the wave impedance of the network at each harmonic, since its value is constantly changing and depends on the mode of operation of each of the subjects of the power system.

Известен способ выявления источника высших гармоник (патент РФ № 2573706, опубл. 27.01.2016), в котором источник высших гармоник определяется по зависимости тока высших гармоник системы электроснабжения от активного сопротивления фильтрокомпенсирующего устройства, установленного параллельно одной из нагрузок.There is a known method for identifying a source of higher harmonics (RF patent No. 2573706, publ. 01/27/2016), in which the source of higher harmonics is determined by the dependence of the current of higher harmonics of the power supply system on the active resistance of the filter compensating device installed in parallel with one of the loads.

Недостатком способа является то, что данный способ позволяет лишь определить, является ли источником искажения потребитель или система электроснабжения, но не позволяет оценить вклад каждого из них в общие искажения в процентном соотношении.The disadvantage of this method is that this method only allows you to determine whether the source of distortion is the consumer or the power supply system, but does not allow you to evaluate the contribution of each of them to the total distortion in percentage terms.

Известен способ оценки влияния потребителя на искажение напряжения в точке общего присоединения (патент РФ № 2627195, опубл. 03.08.2017), который включает определение параметров автономного напряжения для каждого потребителя в отдельности, расчет коэффициента его влияния на искажения напряжения и сравнение расчетных параметров с допустимыми.There is a known method for assessing the influence of a consumer on voltage distortion at the point of common connection (RF patent No. 2627195, publ. 08/03/2017), which includes determining the parameters of autonomous voltage for each consumer separately, calculating the coefficient of its influence on voltage distortion and comparing the calculated parameters with permissible .

Недостатком способа является необходимость расчета параметров схемы замещения, таких как проводимость каждого потребителя, что вносит дополнительную погрешность в окончательный результат. Авторы отмечают, что относительная погрешность определения параметров схемы замещения при использовании предлагаемого способа не превышает 7%, что является значительной величиной. Кроме того, в результате определяется не вклад потребителя в общие искажения, а лишь сравнивается его влияние с допустимой величиной и делается вывод о допустимости или недопустимости такого режима работы потребителя.The disadvantage of this method is the need to calculate the parameters of the equivalent circuit, such as the conductivity of each consumer, which introduces an additional error in the final result. The authors note that the relative error in determining the parameters of the equivalent circuit when using the proposed method does not exceed 7%, which is a significant value. In addition, as a result, it is not the consumer's contribution to the total distortion that is determined, but only its influence is compared with the permissible value and a conclusion is made about the admissibility or inadmissibility of such a consumer operation mode.

Известен способ определения фактического вклада источников искажений в значения показателей качества электроэнергии в точке общего присоединения (патент РФ № 2236016, опубл. 10.09.2004), в котором фактический вклад каждого субъекта-источника искажений считается прямо пропорциональным проекции тока субъекта-источника искажений на суммарный ток всех субъектов-источников искажений.There is a known method for determining the actual contribution of distortion sources to the values of power quality indicators at the point of general connection (RF patent No. 2236016, published on September 10, 2004), in which the actual contribution of each subject-source of distortion is considered directly proportional to the projection of the current of the subject-source of distortion on the total current all subjects-sources of distortions.

Недостатком способа является то, что все субъекты делятся на источники и потребители искажений, в то время как в реальных энергетических системах большинство потребителей представляют собой набор различных линейных и нелинейных нагрузок. Такие нагрузки, согласно данному способу, результируются в исключительно в субъект-источник или субъект-потребитель. В таком случае упускается вклад субъектов-потребителей искажений, в то время как они также содержат источники высших гармоник. Кроме того, принадлежность субъекта к источникам или потребителям искажений определяется по фазовым углам сдвига между напряжением искажений и соответствующим током высших гармоник. Иными словами - по знаку мощности искажения на каждой из гармоник. Однако напряжение искажения в узле электрической сети является результатом совместной работы всех источников искажения, подключенных к ТОП. При существенном расхождении по фазе между токами искажения потребителей один или несколько искажающих потребителей будут иметь положительные мощности искажения и восприниматься как неискажающие.The disadvantage of this method is that all subjects are divided into sources and consumers of distortions, while in real power systems, most consumers are a set of various linear and non-linear loads. Such loads, according to this method, result exclusively in the source entity or the consumer entity. In this case, the contribution of the subjects-consumers of distortions is missed, while they also contain sources of higher harmonics. In addition, the subject's belonging to the sources or consumers of distortions is determined by the phase angles of the shift between the distortion voltage and the corresponding current of higher harmonics. In other words, according to the sign of the distortion power at each of the harmonics. However, the distortion voltage in the electrical network node is the result of the joint work of all sources of distortion connected to the PTS. With a significant phase difference between the consumer distortion currents, one or more distorting consumers will have positive distortion powers and be perceived as non-distorting.

Известен способ определения долевого вклада источников искажений в напряжение питающей сети потребителей на основе подключения резонансного пассивного фильтра высших гармоник, (Shklyarskiy, Y.; Skamyin, A.; Vladimirov, I.; Gazizov, F. Distortion Load Identification Based on the Application of Compensating Devices. Energies 2020, 13, 1430) принятый за прототип. Долевой вклад источников искажений определяется путем вычисления токов гармоник нелинейной нагрузки потребителя путем вычитания измеренного тока вводного присоединения из тока фильтра на частоте высшей гармоники (при протекании гармонического тока вводного присоединения к потребителю), либо путем суммирования измеренного тока вводного присоединения и тока фильтра на частоте высшей гармоники (при протекании гармонического тока вводного присоединения к потребителю). Отношение токов гармоник нелинейных нагрузок потребителей равно отношению напряжений на частотах высших гармоник, создаваемых токами нелинейной нагрузки потребителей.There is a known method for determining the contribution of distortion sources to the supply voltage of consumers based on the connection of a resonant passive filter of higher harmonics, (Shklyarskiy, Y.; Skamyin, A.; Vladimirov, I.; Gazizov, F. Distortion Load Identification Based on the Application of Compensating Devices. Energies 2020, 13, 1430) taken as a prototype. The share contribution of distortion sources is determined by calculating the harmonic currents of the non-linear load of the consumer by subtracting the measured current of the input connection from the filter current at the frequency of the highest harmonic (when the harmonic current of the input connection flows to the consumer), or by summing the measured current of the input connection and the filter current at the frequency of the highest harmonic (when the harmonic current of the input connection to the consumer flows). The ratio of harmonic currents of non-linear loads of consumers is equal to the ratio of voltages at the frequencies of higher harmonics created by the currents of non-linear loads of consumers.

Недостатком способа является то, что необходимо подключать пассивные фильтры высших гармоник у каждого потребителя и проводить одновременные измерения на вводных присоединениях и фильтрах. Кроме того, на основе такого способа удается определить долевой вклад потребителей друг относительно друга, а не их долевой вклада в общие искажения напряжения в точке общего присоединения. Также недостатком является отсутствие возможности оценки вклада одного потребителя относительно вклада всей энергосистемы, так как подключение пассивного фильтра гармоник у единственного потребителя позволяет определить лишь амплитуду тока гармоники его нелинейной нагрузки.The disadvantage of this method is that it is necessary to connect passive filters of higher harmonics for each consumer and to carry out simultaneous measurements on input connections and filters. In addition, on the basis of this method, it is possible to determine the share contribution of consumers relative to each other, and not their share contribution to the total voltage distortion at the point of common connection. Also, the disadvantage is the inability to assess the contribution of one consumer relative to the contribution of the entire power system, since the connection of a passive harmonic filter at a single consumer allows you to determine only the amplitude of the harmonic current of its non-linear load.

Техническим результатом является точная оценка долевого вклада каждого источника искажений в напряжение питающей сети, в том числе при наличии внешних источников искажений в системе электроснабжения.The technical result is an accurate assessment of the contribution of each source of distortion to the mains voltage, including in the presence of external sources of distortion in the power supply system.

Технический результат достигается тем, чтоThe technical result is achieved by the fact that

измеряют амплитуду высших гармоник в напряжении питающей сети на каждой гармонике в отдельности до и после подключения пассивного фильтра гармоник, ток системы электроснабжения на вводе силового трансформатора всех потребителей на каждой гармонике в отдельности после подключения пассивного фильтра гармоник, далее проводят расчет долевого вклада внешних источников искажений, первого и второго потребителя на гармонике порядка h по выражениям:measure the amplitude of higher harmonics in the mains voltage at each harmonic separately before and after connecting the passive harmonic filter, the current of the power supply system at the input of the power transformer of all consumers at each harmonic separately after connecting the passive harmonic filter, then calculate the contribution of external sources of distortion, of the first and second consumer on the harmonic of the order h according to the expressions:

ДВСЭСh = 100 ∙ UВНh / U0h DV SESh \u003d 100 ∙ U VHh / U 0h

ДВ1h = 100 ∙ I1Пh / |I 0h + I Фh|DV 1h = 100 ∙ I 1Пh / | I 0h + I Фh |

ДВ2h = 100 ∙ I2Пh / |I 0h + I Фh|, гдеDV 2h = 100 ∙ I 2Ph / | I 0h + I Фh |, where

ДВСЭСh - долевой вклад системы электроснабжения в общие искажения питающего напряжения на гармонике порядка h,DV SESh - share contribution of the power supply system to the total distortion of the supply voltage at the harmonic of the order of h,

ДВ1h - долевой вклад первого потребителя в общие искажения питающего напряжения на гармонике порядка h,DV 1h - share contribution of the first consumer to the total distortion of the supply voltage at the harmonic of order h,

ДВ2h - долевой вклад второго потребителя в общие искажения питающего напряжения на гармонике порядка h,DV 2h - fractional contribution of the second consumer to the total distortion of the supply voltage at the harmonic of order h,

U0h - амплитуда гармоники порядка h питающего напряжения сети до подключения пассивного фильтра гармоник,U 0h - harmonic amplitude of the order h of the mains supply voltage before connecting the passive harmonic filter,

UВНh - амплитуда гармоники порядка h питающего напряжения сети на стороне высшего напряжения вводного силового трансформатора потребителя после подключения пассивного фильтра гармоник,U VHh - harmonic amplitude of the order h of the mains supply voltage on the higher voltage side of the input power transformer of the consumer after connecting the passive harmonic filter,

I 0h - комплексный ток системы электроснабжения на частоте гармоники порядка h, I 0h - complex current of the power supply system at a harmonic frequency of order h,

I Фh - комплексный ток пассивного фильтра гармоник на частоте гармоники порядка h, I Фh - complex current of the passive harmonic filter at harmonic frequency of order h,

I1Пh - амплитуда тока вводного присоединения первого потребителя на частоте гармоники порядка h,I 1Ph - current amplitude of the input connection of the first consumer at a harmonic frequency of the order h,

I2Пh - амплитуда тока вводного присоединения второго потребителя на частоте гармоники порядка h,I 2Ph - the amplitude of the current of the input connection of the second consumer at a harmonic frequency of the order of h,

затем сравнивают рассчитанные долевые вклады системы электроснабжения и потребителей в общие искажения питающего напряжения на гармонике порядка h и проводят снижение уровня высших гармоник в напряжении и токе у потребителей с наибольшими вкладами.then, the calculated share contributions of the power supply system and consumers to the total distortion of the supply voltage at the harmonic of the order of h are compared and the level of higher harmonics in voltage and current is reduced for consumers with the largest contributions.

Способ поясняется следующим чертежом:The method is illustrated by the following drawing:

фиг. 1 - схема замещения для определения долевых вкладов на частоте гармоник.fig. 1 is an equivalent circuit for determining equity contributions at the harmonic frequency.

1 - комплексное сопротивление системы электроснабжения (СЭС);1 - complex resistance of the power supply system (SES);

2 - вводной силовой трансформатор потребителя;2 - input power transformer of the consumer;

3 - измеритель напряжения СЭС;3 - SES voltage meter;

4 - измеритель тока СЭС;4 - SES current meter;

5 - измеритель тока первого потребителя;5 - current meter of the first consumer;

6 - измеритель тока пассивного фильтра гармоник;6 - passive harmonic filter current meter;

7 - измеритель тока второго потребителя;7 - current meter of the second consumer;

8 - нелинейная нагрузка первого потребителя;8 - non-linear load of the first consumer;

9 - линейная нагрузка первого потребителя;9 - linear load of the first consumer;

10 - пассивный фильтр гармоник;10 - passive harmonic filter;

11 - нелинейная нагрузка второго потребителя;11 - non-linear load of the second consumer;

12 - линейная нагрузка второго потребителя;12 - linear load of the second consumer;

13 - нелинейная нагрузка третьего потребителя.13 - non-linear load of the third consumer.

Способ осуществляется следующим образом. В электрической сети устанавливается измеритель напряжения СЭС 3, определяющий амплитуду высших гармоник в напряжении питающей сети на каждой гармонике h в отдельности до подключения пассивного фильтра гармоник 10.The method is carried out as follows. A voltage meter SES 3 is installed in the electrical network, which determines the amplitude of higher harmonics in the mains voltage at each harmonic h separately before connecting the passive harmonic filter 10.

В случае превышения установленных нормами и стандартами значений высших гармоник в напряжении питающей сети порядка h выполняются следующие действия. Подключается пассивный фильтр гармоник, настроенный на гармонику порядка h, которая превышает нормируемые значения. С помощью измерителя напряжения СЭС 3 определяется амплитуда высших гармоник напряжения, характеризующая долевой вклад нелинейной нагрузки третьего потребителя 13.In case of exceeding the values of higher harmonics in the supply network voltage of the order of h, established by the norms and standards, the following actions are performed. A passive harmonic filter is connected, tuned to a harmonic of the order h, which exceeds the normalized values. Using the voltage meter SES 3, the amplitude of the higher voltage harmonics is determined, which characterizes the fractional contribution of the non-linear load of the third consumer 13.

Устанавливается измеритель тока СЭС 4, определяющий амплитуду токов высших гармоник СЭС, протекающих по комплексному сопротивлению СЭС 1, устанавливается измеритель тока первого потребителя 5, определяющий амплитуду токов высших гармоник первого потребителя, устанавливается измеритель тока второго потребителя 7, определяющий амплитуду токов высших гармоник второго потребителя, устанавливается измеритель тока пассивного фильтра гармоник 6, определяющий амплитуду тока высших гармоник, протекающих по пассивному фильтру гармоник 10 на каждой гармонике h в отдельности.The current meter SES 4 is installed, which determines the amplitude of the currents of the higher harmonics of the SES flowing through the complex resistance of the SES 1, the current meter of the first consumer 5 is installed, which determines the amplitude of the currents of the higher harmonics of the first consumer, the current meter of the second consumer 7 is installed, which determines the amplitude of the currents of the higher harmonics of the second consumer, a current meter of the passive harmonic filter 6 is installed, which determines the amplitude of the current of higher harmonics flowing through the passive harmonic filter 10 on each harmonic h separately.

Далее рассчитывается долевой вклад СЭС на рассматриваемой гармонике порядка h по выражению:Next, the share contribution of SES on the considered harmonic of order h is calculated by the expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

где U0h - амплитуда гармоники порядка h питающего напряжения сети, определенная измерителем напряжение СЭС 3 до подключения пассивного фильтра гармоник;where U 0h is the amplitude of the harmonics of the order h of the supply voltage of the network, determined by the voltage meter SES 3 before connecting the passive harmonic filter;

UВНh - амплитуда напряжения высшей гармоники порядка h на стороне высшего напряжения вводного силового трансформатора потребителя, определенная измерителем напряжение СЭС 3 после подключения пассивного фильтра гармоник.U VHh - the amplitude of the voltage of the higher harmonic of the order of h on the side of the higher voltage of the input power transformer of the consumer, determined by the SES 3 voltage meter after connecting the passive harmonic filter.

Далее рассчитывается долевой вклад первого и второго потребителя на рассматриваемой гармонике по выражениям:Next, the share contribution of the first and second consumers on the considered harmonic is calculated according to the expressions:

Figure 00000002
Figure 00000002

где I 0h - комплексный ток СЭС на частоте гармоники порядка h, определенный измерителем тока СЭС 4;where I 0h is the complex current of the SES at a harmonic frequency of the order of h, determined by the current meter SES 4;

I Фh - комплексный ток пассивного фильтра гармоник на частоте гармоники порядка h, определенный измерителем тока пассивного фильтра гармоник 6; I Фh - complex current of the passive harmonic filter at a harmonic frequency of order h, determined by the current meter of the passive harmonic filter 6;

I1Пh - амплитуда тока вводного присоединения первого потребителя на частоте гармоники порядка h, определенная измерителем тока первого потребителя 5;I 1Ph - current amplitude of the input connection of the first consumer at a harmonic frequency of the order of h, determined by the current meter of the first consumer 5;

I2Пh - амплитуда тока вводного присоединения второго потребителя на частоте гармоники порядка h, определенная измерителем тока второго потребителя 7.I 2Ph - the amplitude of the current of the input connection of the second consumer at a harmonic frequency of the order of h, determined by the current meter of the second consumer 7.

Обоснованность использования данного подхода подтверждается следующим. Из схемы на фиг. 1 следует, что долевой вклад по напряжению первого и второго потребителей в общие искажения питающего напряжения можно определить следующим образом:The validity of using this approach is confirmed by the following. From the diagram in Fig. 1 it follows that the share contribution of the voltage of the first and second consumers to the total distortion of the supply voltage can be determined as follows:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где UП1h - амплитуда гармоники порядка h в точке подключения первого потребителя к сети;where U P1h is the amplitude of the harmonic of order h at the point of connection of the first consumer to the network;

UП2h - амплитуда гармоники порядка h в точке подключения второго потребителя к сети;U P2h - harmonic amplitude of order h at the point of connection of the second consumer to the network;

I1h - амплитуда тока нелинейной нагрузки первого потребителя на частоте гармоники порядка h;I 1h - the amplitude of the current of the non-linear load of the first consumer at a harmonic frequency of the order of h;

I 1h - комплексный ток нелинейной нагрузки первого потребителя на частоте гармоники порядка h; I 1h - complex current of the non-linear load of the first consumer at a harmonic frequency of order h;

I 2h - комплексный ток нелинейной нагрузки второго потребителя на частоте гармоники порядка h. I 2h - complex current of the non-linear load of the second consumer at a harmonic frequency of order h.

При подключении пассивного фильтра гармоник к шинам потребителей измерение амплитуд токов вводного присоединения первого и второго потребителей I1Пh и I2Пh с помощью измерителей тока 5 и 7 позволяет определить амплитуды токов нелинейной нагрузки потребителей I1h и I2h. Комплексное сложение токов I 0h и I Фh практически полностью совпадает с суммарным током нелинейных нагрузок двух потребителей I 1h и I 2h, что позволяет определить амплитуду их суммарного вектора:When connecting a passive harmonic filter to consumer buses, measuring the amplitudes of the currents of the input connection of the first and second consumers I 1Ph and I 2Ph using current meters 5 and 7 allows you to determine the amplitudes of the currents of the non-linear load of consumers I 1h and I 2h . The complex addition of currents I 0h and I Фh almost completely coincides with the total current of the nonlinear loads of two consumers I 1h and I 2h , which allows us to determine the amplitude of their total vector:

Figure 00000005
Figure 00000005

Стоит отметить, что комплексное сложение векторов тока I 0h и I Фh приводит к исключению влияния нелинейной нагрузки третьего потребителя 13 на определение долевых вкладов в процентном соотношении первого и второго потребителя в общие искажения питающего напряжения, создаваемые этими потребителями.It should be noted that the complex addition of the current vectors I 0h and I Phh leads to the exclusion of the influence of the non-linear load of the third consumer 13 on the determination of the percentage contributions of the first and second consumer to the total supply voltage distortion created by these consumers.

В ходе аналитического определения долевых вкладов первого и второго потребителя использовались следующие коэффициенты (6-9):In the course of the analytical determination of the equity contributions of the first and second consumers, the following coefficients (6-9) were used:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

где

Figure 00000008
- комплексная величина, показывающая во сколько раз комплексное сопротивление линейной нагрузки первого потребителя 9 больше комплексного сопротивления СЭС на гармонике h;where
Figure 00000008
- a complex value showing how many times the complex resistance of the linear load of the first consumer 9 is greater than the complex resistance of the solar power plant at the harmonic h;

Figure 00000009
- комплексная величина, показывающая во сколько раз комплексное сопротивление линейной нагрузки второго потребителя 12 больше комплексного сопротивления СЭС на гармонике h;
Figure 00000009
- a complex value showing how many times the complex resistance of the linear load of the second consumer 12 is greater than the complex resistance of the SES at the harmonic h;

Figure 00000010
- комплексная величина, показывающая во сколько раз комплексное сопротивление пассивного фильтра гармоник больше комплексного сопротивления СЭС на гармонике h;
Figure 00000010
- a complex value showing how many times the complex resistance of the passive harmonic filter is greater than the complex resistance of the SES at the harmonic h;

Тогда выражения долевых вкладов первого и второго потребителя принимают следующий вид:Then the expressions for the equity contributions of the first and second consumers take the following form:

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Так как коэффициенты A и B стремятся к нулю из-за низкого значения сопротивления пассивного фильтра гармоник, то долевые вклады потребителей, рассчитанные исходя из токов нелинейных нагрузок двух потребителей I 1h и I 2h, соответствуют долевым вкладам потребителей, рассчитанным исходя из токов вводных присоединений первого потребителя I1Пh, второго потребителей I2Пh, тока СЭС I 0h и тока пассивного фильтра гармоник I Фh.Since the coefficients A and B tend to zero due to the low value of the resistance of the passive harmonic filter, then the fractional contributions of consumers, calculated based on the currents of the non-linear loads of two consumers I 1h and I 2h , correspond to the fractional contributions of consumers, calculated based on the currents of the input connections of the first consumer I 1Пh , second consumer I 2Пh , SES current I 0h and passive harmonic filter current I Фh .

В итоге определяются долевые вклады в общие искажения питающего напряжения внешних источников искажений относительно вводного силового трансформатора потребителей и долевые вклады всех питающихся от трансформатора потребителей на гармонике h, что необходимо при выборе параметров и места подключения устройств снижения уровня высших гармоник, которые подключаются в первую очередь у потребителей с наибольшими долевыми вкладами.As a result, the share contributions to the total distortion of the supply voltage of external sources of distortion relative to the input power transformer of consumers and the share contributions of all consumers powered by the transformer at the harmonic h are determined, which is necessary when choosing the parameters and the place of connection of devices for reducing the level of higher harmonics, which are connected primarily at consumers with the largest equity contributions.

Способ поясняется следующим примером. Проведен расчет несинусоидального режима для СЭС, представленной на фиг. 1. Параметры схемы представлены в таблице 1.The method is illustrated by the following example. The calculation of the non-sinusoidal mode for the SES presented in Fig. 1. The circuit parameters are presented in Table 1.

Таблица 1 - Исходные данные для расчета схемы замещенияTable 1 - Initial data for calculating the equivalent circuit Сопротивление системы электроснабженияPower system resistance Z0(h=1) =Z0 (h=1) = 0,010.01 ОмOhm Сопротивление вводного силового трансформатораInput power transformer resistance ZТР(h=1) =Z TR(h=1) = 0,020.02 ОмOhm Активное сопротивление первого потребителяActive resistance of the first consumer R1(h=1) =R1 (h=1) = 0,580.58 ОмOhm Индуктивное сопротивление первого потребителяInductive reactance of the first consumer XL1(h=1) =X L1(h=1) = 0,720.72 ОмOhm Емкостное сопротивление первого потребителяCapacitance of the first consumer XC1(h=1) =X C1(h=1) = 1,21.2 ОмOhm Активное сопротивление второго потребителяActive resistance of the second consumer R2(h=1) =R2 (h=1) = 1,161.16 ОмOhm Индуктивное сопротивление второго потребителяInductive reactance of the second consumer XL2(h=1) =X L2(h=1) = 1,441.44 ОмOhm Ток нелинейной нагрузки первого потребителя (h=5)Non-linear load current of the first consumer (h=5) I1 =I 1 = 6060 АBUT Ток нелинейной нагрузки второго потребителя (h=5)Non-linear load current of the second consumer (h=5) I2 =I 2 = 20twenty АBUT Ток нелинейной нагрузки третьего потребителя (h=5)Non-linear load current of the third consumer (h=5) I3 =I 3 = 50fifty АBUT Активное сопротивление пассивного фильтраPassive filter active resistance RФ(h=1) =R Ф(h=1) = 0,020.02 ОмOhm Индуктивное сопротивление пассивного фильтраInductive reactance of the passive filter XLФ(h=1) =X LF(h=1) = 0,240.24 ОмOhm Емкостное сопротивление пассивного фильтраPassive filter capacitance XCФ(h=1) =X CF(h=1) = 6,06.0 ОмOhm

Расчет представлен на частоте гармоники порядка h=5. В соответствии с описанным способом определяется амплитуда напряжения пятой гармоники питающей сети до подключения фильтра:The calculation is presented at a harmonic frequency of the order h=5. In accordance with the described method, the voltage amplitude of the fifth harmonic of the mains is determined before the filter is connected:

U0h = 24,7 (В)U 0h \u003d 24.7 (V)

Такое значение превышает установленные ГОСТ пределы. Далее подключается пассивный фильтр гармоник, настроенный в резонанс на частоту пятой гармоники. Определяется амплитуда пятой гармоники напряжения, характеризующая долевой вклад нелинейной нагрузки третьего потребителя.This value exceeds the limits established by GOST. Next, a passive harmonic filter is connected, tuned to resonance at the frequency of the fifth harmonic. The amplitude of the fifth voltage harmonic is determined, which characterizes the fractional contribution of the non-linear load of the third consumer.

UВН = 1,59 (В)U VN \u003d 1.59 (V)

Следовательно, долевой вклад СЭС определяется как:Therefore, the equity contribution of SES is defined as:

ДВСЭС = 100 ∙ 1,59 / 24,7 = 6,4 %DVSES = 100 ∙ 1.59 / 24.7 = 6.4%

Далее определяются амплитуды токов пятой гармоники вводного присоединения первого и второго потребителя:Next, the amplitudes of the currents of the fifth harmonic of the input connection of the first and second consumers are determined:

I1Пh = 57,96 (А); I2Пh = 18,35 (А)I 1Ph = 57.96 (A); I 2Ph \u003d 18.35 (A)

Далее определяется комплексный ток СЭС и комплексный ток пассивного фильтра гармоник на частоте пятой гармоники:Next, the complex current of the SES and the complex current of the passive harmonic filter at the frequency of the fifth harmonic are determined:

I Фh = 81,97ej172,7 (А); I 0h = 27,46e-j141,7 (А) I Фh = 81.97e j172.7 (A); I 0h \u003d 27.46e -j141.7 (A)

Далее определяется амплитуда суммарного тока СЭС и тока пассивного фильтра гармоник на частоте пятой гармоники:Next, the amplitude of the total current of the SES and the current of the passive harmonic filter at the frequency of the fifth harmonic is determined:

|I 0h + I Фh| = 76,19 (А)| I 0h + I Фh | = 76.19 (A)

Следующим шагом определяется долевой вклад первого и второго потребителя в искажения питающего напряжения:The next step is to determine the contribution of the first and second consumers to the distortion of the supply voltage:

ДВ1h = 100 ∙ 57,96 / 76,19 = 76 %; ДВ2h = 100 ∙ 18,35 / 76,19 = 24 %DV 1h \u003d 100 ∙ 57.96 / 76.19 \u003d 76%; DV 2h \u003d 100 ∙ 18.35 / 76.19 \u003d 24%

Определение долевых вкладов первого и второго потребителя проводится независимо от внешних источников искажений. Однако их долевой вклад должен определяться в общие искажения питающего напряжения, значения которого должно определяться за исключением вклада внешнего источника искажений.The determination of the equity contributions of the first and second consumers is carried out regardless of external sources of distortion. However, their contribution must be determined in the total distortion of the supply voltage, the values of which must be determined with the exception of the contribution of an external source of distortion.

Таким образом, долевой вклад СЭС составляет 6,4 % в общие искажения питающего напряжения, долевой вклад первого и второго потребителя в оставшуюся часть искажений питающего напряжения составляет 76 % и 24 % соответственно.Thus, the share contribution of SES is 6.4% in the total distortion of the supply voltage, the share contribution of the first and second consumer in the remaining part of the supply voltage distortion is 76% and 24%, respectively.

Рассчитаем коэффициенты A и B, характеризующие отклонение значений долевых вкладов потребителей при их расчете по токам гармоник нелинейных нагрузок потребителей:Let us calculate the coefficients A and B, which characterize the deviation of the values of the consumers' equity contributions when they are calculated from the harmonic currents of the consumers' non-linear loads:

A = 0,015; B = 0,034A = 0.015; B=0.034

Такие значения свидетельствуют о незначительной погрешности определения долевых вкладов по описанному способу, которую можно рассчитать при определении долевых вкладов потребителей исходя из токов их нелинейных нагрузок:Such values indicate a slight error in determining the share contributions according to the described method, which can be calculated when determining the share contributions of consumers based on the currents of their non-linear loads:

ДВ1h = 100 ∙ 60 / 80 = 75 %; ДВ2h = 100 ∙ 20 / 80 = 25 %DV 1h = 100 ∙ 60 / 80 = 75%; DV 2h = 100 ∙ 20 / 80 = 25%

На основании разработанного способа возможно определить расположение источников искажений, а значит определить потребителей с наибольшими долевыми вкладами в общие искажения питающего на гармонике порядка h. В результате можно принимать обоснованное решение о целесообразности применения средств для уменьшения искажений питающего напряжения, а также проводить выбор их параметров.Based on the developed method, it is possible to determine the location of sources of distortion, and therefore to determine consumers with the largest share contributions to the total distortion of the order h supplying the harmonic. As a result, it is possible to make an informed decision on the appropriateness of using means to reduce supply voltage distortion, as well as to select their parameters.

Claims (14)

Способ оценки долевого вклада потребителей в общие искажения питающего напряжения, включающий измерение токов вводных присоединений потребителей и токов пассивного фильтра гармоник на каждой гармонике в отдельности, отличающийся тем, что измеряют амплитуду высших гармоник в напряжении питающей сети на каждой гармонике в отдельности до и после подключения пассивного фильтра гармоник, ток системы электроснабжения на вводе силового трансформатора всех потребителей на каждой гармонике в отдельности после подключения пассивного фильтра гармоник, далее проводят расчет долевого вклада внешних источников искажений, первого и второго потребителя на гармонике порядка h по выражениям:A method for assessing the share contribution of consumers to the total distortion of the supply voltage, including measuring the currents of the input connections of consumers and the currents of the passive harmonic filter on each harmonic separately, characterized in that the amplitude of higher harmonics is measured in the supply voltage at each harmonic separately before and after connecting the passive harmonic filter, the current of the power supply system at the input of the power transformer of all consumers at each harmonic separately after connecting the passive harmonic filter, then the fractional contribution of external sources of distortion, the first and second consumer at the harmonic of order h is calculated using the expressions: ДВСЭСh=100∙UВНh/U0h DV SESh \u003d 100 ∙ U VHh / U 0h ДВ1h=100∙I1Пh/|I 0h+I Фh|DV 1h =100∙I 1Пh /| I 0h + I Фh | ДВ2h=100∙I2Пh/|I 0h+I Фh|, гдеDV 2h =100∙I 2Ph /| I 0h + I Фh |, where ДВСЭСh – долевой вклад системы электроснабжения в общие искажения питающего напряжения на гармонике порядка h,DV SESh - share contribution of the power supply system to the total distortion of the supply voltage at the harmonic of the order of h, ДВ1h – долевой вклад первого потребителя в общие искажения питающего напряжения на гармонике порядка h,DV 1h is the share contribution of the first consumer to the total distortion of the supply voltage at the harmonic of order h, ДВ2h – долевой вклад второго потребителя в общие искажения питающего напряжения на гармонике порядка h,DV 2h is the share contribution of the second consumer to the total distortion of the supply voltage at the harmonic of order h, U0h – амплитуда гармоники порядка h питающего напряжения сети до подключения пассивного фильтра гармоник,U 0h is the harmonic amplitude of the order h of the mains supply voltage before connecting the passive harmonic filter, UВНh – амплитуда гармоники порядка h питающего напряжения сети на стороне высшего напряжения вводного силового трансформатора потребителя после подключения пассивного фильтра гармоник,U ВНh is the amplitude of the harmonic of the order h of the mains supply voltage on the higher voltage side of the input power transformer of the consumer after connecting the passive harmonic filter, I 0h – комплексный ток системы электроснабжения на частоте гармоники порядка h, I 0h - complex current of the power supply system at a harmonic frequency of order h, I Фh – комплексный ток пассивного фильтра гармоник на частоте гармоники порядка h, I Phh - complex current of the passive harmonic filter at a harmonic frequency of order h, I1Пh – амплитуда тока вводного присоединения первого потребителя на частоте гармоники порядка h,I 1Пh - current amplitude of the input connection of the first consumer at a harmonic frequency of order h, I2Пh – амплитуда тока вводного присоединения второго потребителя на частоте гармоники порядка h, I 2Ph - the amplitude of the current of the input connection of the second consumer at a harmonic frequency of the order of h, затем сравнивают рассчитанные долевые вклады системы электроснабжения и потребителей в общие искажения питающего напряжения на гармонике порядка h и проводят снижение уровня высших гармоник в напряжении и токе у потребителей с наибольшими вкладами.then, the calculated share contributions of the power supply system and consumers to the total distortion of the supply voltage at the harmonic of the order of h are compared and the level of higher harmonics in voltage and current is reduced for consumers with the largest contributions.
RU2022101623A 2022-01-25 Method for assessing the sharing contribution of distortion sources to the supply mains voltage RU2782157C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782157C1 true RU2782157C1 (en) 2022-10-21

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000010017A1 (en) * 1998-08-11 2000-02-24 The Governor Of The University Of Alberta Method and apparatus for differentiating contributions of harmonic pollution sources
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
US20100131243A1 (en) * 2007-08-24 2010-05-27 Jung-Wook Park Apparatus for Measuring Distortion Power Quality Index and Method of Operating the Apparatus
RU2589441C1 (en) * 2014-12-30 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Method of determining fractional shares of load in change of electric energy quality in power system
RU2627195C1 (en) * 2016-10-27 2017-08-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Evaluation method of consumer influence on voltage distortion at point of common coupling
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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000010017A1 (en) * 1998-08-11 2000-02-24 The Governor Of The University Of Alberta Method and apparatus for differentiating contributions of harmonic pollution sources
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
US20100131243A1 (en) * 2007-08-24 2010-05-27 Jung-Wook Park Apparatus for Measuring Distortion Power Quality Index and Method of Operating the Apparatus
RU2589441C1 (en) * 2014-12-30 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Method of determining fractional shares of load in change of electric energy quality in power system
RU2627195C1 (en) * 2016-10-27 2017-08-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Evaluation method of consumer influence on voltage distortion at point of common coupling
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cataliotti et al. A novel approach to current transformer characterization in the presence of harmonic distortion
Safargholi et al. On the dominant harmonic source identification—Part II: Application and interpretation of methods
Špelko et al. CIGRE/CIRED JWG C4. 42: Overview of common methods for assessment of harmonic contribution from customer installation
Durdhavale et al. A review of harmonics detection and measurement in power system
Herrera et al. Harmonic disturbance identification in electrical systems with capacitor banks
Romero-L et al. Characterization of non-linear household loads for frequency domain modeling
RU2782157C1 (en) Method for assessing the sharing contribution of distortion sources to the supply mains voltage
Kelley et al. Transformer derating for harmonic currents: a wide-band measurement approach for energized transformers
Martin et al. Unbalance and harmonic distortion assessment in an experimental distribution network
RU2364875C1 (en) Method to reveal actual contribution of electric circuit loads into distortion of power quality at common connection point
Kon et al. Expansion of the impedance and frequency measurement ranges of AC shunt resistors
RU2627195C1 (en) Evaluation method of consumer influence on voltage distortion at point of common coupling
RU2752765C1 (en) Method for estimating contribution of nonlinear consumers to voltage distortion at point of common connection
Ushakov et al. Traditional Electrical Diagnostic Methods
Silva et al. A fuzzy-based approach for harmonic contribution determination at points of common coupling
Zhu et al. A wide bandwidth, on-line impedance measurement method for power systems, based On PLC techniques
RU2782047C1 (en) Method for identifying the source of higher harmonics
KR20120022269A (en) System and method for assessment of harmonic emission limits at cus transmission
Tavukcu et al. Assessment of the performance of frequency domain models based on different reference points for linearization
Siv et al. Influence of burden of current transformer (IEC Standard) on the high frequency current measurement
Crotti et al. Frequency calibration of MV voltage transformer under actual waveforms
CN106483385B (en) A kind of dielectric loss measurement system and measurement method based on punching mutual inductor
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
TC Transformers and inductors for use in electronic and telecommunication equipment-Measuring methods and test procedures
Herrera et al. Assessment of harmonic distortion sources in power networks with capacitor banks