RU2785216C1

RU2785216C1 - Method for analysis of quality of electric energy in three-phase system of industrial electricity supply

Info

Publication number: RU2785216C1
Application number: RU2022112023A
Authority: RU
Inventors: Александр Леонидович Куликов; Павел Владимирович Илюшин; Александр Александрович Севостьянов; Анатолий Николаевич Фитасов
Filing date: 2022-05-04
Publication date: 2022-12-05

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention relates to measuring equipment, namely to assessment of indicators of electric energy quality (EEQ) in a system of industrial electricity supply. A combination of instantaneous values of phase currents and/or voltages is measured, a spatial vector is formed based on Clarke’s transformation of the combination of measured currents and/or voltages. A combination is determined, containing at least one indicator characterizing electric energy quality. Separate indicators of electric energy quality are compared with their normalized values for the current mode of the system of industrial electricity supply. A graph of industrial consumer load is pre-analyzed, and intervals of stationarity of the load graph are detected. Indicators and types of Shewhart control charts are selected on corresponding intervals of stationarity for analysis of electric energy quality, using which statistical resistance of indicators of electric energy quality is determined for the current mode of functioning of the system of industrial electricity supply by comparison of statistical parameters of indicators of electric energy quality with normalized values. Boundary values of Shewhart control charts are selected as normalized values of indicators of electric energy quality, which are generated by the results of simulating modeling of the electricity supply system or real measurements of indicators of electric energy quality at intervals of stationarity of the load graph under conditions of operation of the industrial consumer with compliance with requirements of electric energy quality. The need for implementation of organizational and technical measures for bringing indicators of electric energy quality to normalized values is determined by the results of comparison of statistical parameters of indicators of electric energy quality with normalized values.

EFFECT: provision of automatic analysis of indicators of electric energy quality of an electricity supply system of an industrial consumer.

1 cl, 6 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к измерительной технике, а именно к оценке показателей качества электрической энергии (КЭЭ) в системе промышленного электроснабжения. Оно может быть использовано для определения влияния показателей КЭЭ в трехфазной системе на функционирование электроприемников конечных промышленных потребителей и последующей оценки необходимости реализации управляющих воздействий с целью восстановления их нормального электроснабжения.The alleged invention relates to measuring technology, namely, to the assessment of indicators of the quality of electrical energy (QEE) in the industrial power supply system. It can be used to determine the impact of PEF indicators in a three-phase system on the operation of electrical receivers of end industrial consumers and the subsequent assessment of the need to implement control actions in order to restore their normal power supply.

Известен способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения [Патент РФ № 2741269, МПК G01R 19/00, опубл. 22.01.2021 Бюл. № 3], содержащий этапы, на которых: измеряют совокупность электрических величин, при этом совокупность содержит одну электрическую величину на каждую фазу; формируют пространственный вектор на основе моментального трехмерного преобразования совокупности измеренных электрических величин. Согласно предложению текущую совокупность комплексных мгновенных значений пространственного вектора нормируют в заданном скользящем окне и затем подают на блок распознавания, на другие входы которого подают сформированные по результатам имитационного моделирования аналогичные совокупности комплексных мгновенных значений пространственного вектора, характерные и соответствующие нарушениям показателей качества электрической энергии в анализируемой системе электроснабжения промышленного потребителя, по результатам сравнения в блоке распознавания текущей совокупности комплексных мгновенных значений пространственного вектора с совокупностями комплексных мгновенных значений пространственного вектора, полученными по результатам имитационного моделирования, определяют соответствующие им условия имитационного моделирования, а также степень и источник искажений токов и напряжений в трехфазной системе промышленного электроснабжения, при этом формируют сигнал, характеризующий нарушения качества электрической энергии, на выходе блока распознавания.A known method of analyzing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system [RF Patent No. 2741269, IPC G01R 19/00, publ. 01/22/2021 Bull. No. 3], containing the steps in which: measure the set of electrical quantities, while the set contains one electrical value for each phase; form a spatial vector based on the instantaneous three-dimensional transformation of the totality of the measured electrical quantities. According to the proposal, the current set of complex instantaneous values of the space vector is normalized in a given sliding window and then fed to the recognition unit, the other inputs of which are fed similar sets of complex instantaneous values of the space vector, generated from the results of simulation modeling, that are characteristic and corresponding to violations of the quality indicators of electric energy in the analyzed system power supply of an industrial consumer, according to the results of comparison in the recognition block of the current set of complex instantaneous values of the spatial vector with the sets of complex instantaneous values of the space vector obtained from the results of simulation modeling, the corresponding simulation conditions are determined, as well as the degree and source of distortion of currents and voltages in a three-phase system industrial power supply, while generating a signal characterizing violations of the quality of electric critical energy at the output of the recognition block.

В способе анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения вводится обобщенный показатель КЭЭ потребителей, который не позволяет проводить глубокий и дифференцированный автоматический анализ отклонений показателей КЭЭ (ПКЭЭ) системы электроснабжения промышленного потребителя и обеспечить в последующем реализацию мероприятий по повышению КЭЭ.In the method for analyzing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system, a generalized indicator of the EPC of consumers is introduced, which does not allow for a deep and differentiated automatic analysis of the deviations of the indicators of the EPC (PCEC) of the industrial consumer's power supply system and subsequently ensure the implementation of measures to improve the EPC.

Известен способ анализа качества электрической энергии в трехфазной электрической сети [Патент РФ № 2613584, МПК G01R 19/25, опубл. 27.11.2015, Бюл. № 33], содержащий этапы, на которых: измеряют совокупность электрических величин, при этом совокупность содержит одну электрическую величину на каждую фазу, формируют пространственный вектор на основании моментального трехмерного преобразования совокупности измеренных электрических величин, определяют совокупность, содержащую, по меньшей мере, один параметр, характеризующий качество электрической энергии в трехфазной электрической сети, в зависимости от зависящего от времени пространственного вектора, вычисленного в скользящем окне.A known method of analyzing the quality of electrical energy in a three-phase electrical network [RF Patent No. 2613584, IPC G01R 19/25, publ. November 27, 2015, Bull. No. 33], which contains the steps at which: a set of electrical quantities is measured, while the set contains one electrical quantity for each phase, a spatial vector is formed based on an instant three-dimensional transformation of the set of measured electrical quantities, a set containing at least one parameter is determined , which characterizes the quality of electrical energy in a three-phase electrical network, depending on the time-dependent spatial vector calculated in a sliding window.

В состав параметров известного способа, характеризующих качество электрической энергии в трехфазной электрической сети, например, могут входить:The composition of the parameters of the known method, characterizing the quality of electrical energy in a three-phase electrical network, for example, may include:

- показатель (k _D), характеризующий нарушение равновесия напряжения или тока в трехфазной сети;- indicator ( k _D ), characterizing the imbalance of voltage or current in a three-phase network;

- показатель (k _C), характеризующий спад напряжения или тока;- indicator ( k _C ), characterizing the drop in voltage or current;

- показатель (k _S), характеризующий перенапряжение или скачок силы тока, - параметра (k _F), характеризующего мерцание напряжения;- indicator ( k _S ), characterizing overvoltage or current surge, - parameter ( k _F ), characterizing voltage flicker;

- показатель (k _H), характеризующий гармоническое «загрязнение» напряжения или тока.- indicator ( k _H ), which characterizes the harmonic "pollution" of voltage or current.

В известном способе и устройстве его реализующем, анализ КЭЭ с использованием указанных выше показателей выполняется с помощью средств индикации. При этом индикация может различаться по нескольким уровням детализации. Кроме того, она может включать в себя тревожные сигналы в случае обнаружения нарушений. Однако такое техническое решение нельзя применять для автоматического анализа влияния отклонений ПКЭЭ на производственный процесс потребителя.In the known method and the device that implements it, the analysis of the CEA using the above indicators is performed using the means of indication. In this case, the indication may differ in several levels of detail. In addition, it may include alarms in case of violations. However, such a technical solution cannot be used for automatic analysis of the impact of deviations of the SCEE on the consumer's production process.

Наиболее близким техническим решение является способ анализа качества электрической энергии в трехфазной электрической сети [Патент РФ № 2763121, МПК G01R 19/00, опубл. 27.12.2021 Бюл. № 36], содержащий этапы, на которых: измеряют совокупность электрических величин, при этом совокупность содержит одну электрическую величину на каждую фазу, формируют пространственный вектор на основании моментального трехмерного преобразования совокупности измеренных электрических величин, определяют совокупность, содержащую, по меньшей мере, один параметр, характеризующий качество электрической энергии в трехфазной электрической сети. Согласно предложению выходной сигнал, характеризующий результаты анализа качества электрической энергии в трехфазной электрической сети, формируют на основе выборочного контроля обобщенного показателя качества электрической энергии, который получают по результатам сравнения отдельных показателей качества электрической энергии с их нормируемыми значениями для текущего режима работы электрической сети, а также взвешенного суммирования результатов сравнений, коэффициенты при взвешенном суммировании получают путем экспертных оценок или имитационного моделирования ущербов потребителям при отклонениях каждого из показателей качества электроэнергии от нормируемого значения, при выборочном контроле используют процедуру последовательного анализа, уставочные значения для которой определяют по результатам имитационного моделирования электрической сети с учетом режимов работы электроприемников потребителей.The closest technical solution is a method for analyzing the quality of electrical energy in a three-phase electrical network [RF Patent No. 2763121, IPC G01R 19/00, publ. 27.12.2021 Bull. No. 36], containing the steps at which: a set of electrical quantities is measured, while the set contains one electrical quantity for each phase, a spatial vector is formed based on an instant three-dimensional transformation of the set of measured electrical quantities, a set containing at least one parameter is determined characterizing the quality of electrical energy in a three-phase electrical network. According to the proposal, the output signal characterizing the results of the analysis of the quality of electrical energy in a three-phase electrical network is formed on the basis of selective control of a generalized indicator of the quality of electrical energy, which is obtained by comparing individual indicators of the quality of electrical energy with their normalized values for the current mode of operation of the electrical network, as well as weighted summation of the results of comparisons, the coefficients for weighted summation are obtained by expert assessments or simulation of damages to consumers in case of deviations of each of the electricity quality indicators from the normalized value, with selective control, a sequential analysis procedure is used, the setting values for which are determined by the results of simulation of the electrical network, taking into account modes of operation of consumer electrical receivers.

В способе-прототипе вводится обобщенный показатель КЭЭ потребителей, который не позволяет проводить глубокий и дифференцированный автоматический анализ отклонений показателей ПКЭЭ системы электроснабжения промышленного потребителя и обеспечить в последующем реализацию мероприятий по повышению КЭЭ.In the prototype method, a generalized indicator of the CEE of consumers is introduced, which does not allow for a deep and differentiated automatic analysis of deviations in the indicators of the CEE of the power supply system of an industrial consumer and subsequently ensure the implementation of measures to increase the CEF.

В отношении показателей КЭЭ следует отметить, что их отклонения в точке присоединения (ГОСТ 32144-2013) подразделяют на продолжительные изменения и случайные события, которые ввиду кратковременности последних, как правило, не оказывают какого-либо влияния на электроустановки потребителей, а по результатам таких отклонений не следует реализовать организационно-технические мероприятия по восстановлению ПКЭЭ. С другой стороны, для систем электроснабжения с источниками распределенной генерации, включая объекты на основе возобновляемых источников энергии, характерны быстро изменяющиеся режимы, сопровождающиеся существенными отклонениями ПКЭЭ. При этом для оценки токов и напряжений в системах электроснабжения выделяются короткие временные интервалы (скользящее окно данных), составляющие, например [Илюшин П.В., Куликов А.Л. Автоматика управления нормальными и аварийными режимами энергорайонов с распределенной генерацией / П.В. Илюшин, А.Л. Куликов. - Нижний Новгород: НИУ РАНХиГС. 2019. - 364 с], один период промышленной частоты. Требуемой разрешающей способности по частоте для определения, например, искажающих гармоник [например, Рибейро Пауло Ф., Дуке Карлос А., да Силвейра Пауло М., Серкейра Аугусто С. Обработка сигналов в интеллектуальных сетях энергосистем. - М.: ТЕХНОСФЕРА. 2020. - 480 с.] на таких коротких временных интервалах не удается достичь. Вследствие этого результаты вычисления некоторых ПКЭЭ будут не точными и не адекватными реальной ситуации с искажениями токов и напряжений.With regard to the PEF indicators, it should be noted that their deviations at the point of connection (GOST 32144-2013) are divided into long-term changes and random events, which, due to the short duration of the latter, as a rule, do not have any effect on the electrical installations of consumers, and according to the results of such deviations it is not necessary to implement organizational and technical measures to restore the SCEE. On the other hand, power supply systems with distributed generation sources, including objects based on renewable energy sources, are characterized by rapidly changing regimes, accompanied by significant deviations of the PEE. At the same time, short time intervals (sliding data window) are allocated to assess currents and voltages in power supply systems, making, for example, [Ilyushin P.V., Kulikov A.L. Automatic control of normal and emergency modes of power districts with distributed generation / P.V. Ilyushin, A.L. Kulikov. - Nizhny Novgorod: NRU RANEPA. 2019. - 364 s], one period of industrial frequency. The required frequency resolution to determine, for example, distorting harmonics [eg, Ribeiro Paulo F., Duque Carlos A., da Silveira Paulo M., Cerqueira Augusto S. Signal processing in smart grids of power systems. - M.: TECHNOSPHERE. 2020. - 480 s.] cannot be achieved at such short time intervals. As a result, the results of calculation of some PEE will be inaccurate and not adequate to the real situation with distortions of currents and voltages.

Отметим, что случайные отклонения ПКЭЭ могут быть итогом действия многих относительно несущественных дестабилизирующих причин, присутствующих при нормальном ходе технологического процесса промышленного потребителя, например случайные колебания твердости или исходного размера заготовок, случайные колебания при позиционировании режущего инструмента в производственной линии и т. д.It should be noted that random deviations of the SEEC can be the result of many relatively insignificant destabilizing causes that are present during the normal course of the technological process of an industrial consumer, for example, random fluctuations in hardness or the initial size of workpieces, random fluctuations in the positioning of the cutting tool in the production line, etc.

С другой стороны, неслучайные отклонения ПКЭЭ могут быть итогом действия значительных дестабилизирующих причин, которые существенно изменяют ход технологического процесса промышленного потребителя, например, переналадка производственной линии, новая партия заготовок или отдельные заготовки в партии с другой твердостью, браком и т. п.On the other hand, non-random deviations of the SEEC can be the result of significant destabilizing causes that significantly change the course of the technological process of an industrial consumer, for example, a changeover of a production line, a new batch of blanks or individual blanks in a batch with a different hardness, marriage, etc.

Если технологический процесс промышленного потребителя связан с воздействием обычных случайных причин (факторов), то колебания ПКЭЭ в точке его присоединения будут сравнительно небольшими и иметь достаточно устойчивый характер. То есть процесс будет находиться в статистически устойчивом или управляемом состоянии. Возможно, что по случайным причинам произойдет значительное отклонение ПКЭЭ, однако вероятность такого события достаточно мала, и на практике такие отклонения почти невозможны.If the technological process of an industrial consumer is associated with the influence of ordinary random causes (factors), then the fluctuations of the SCEE at the point of its connection will be relatively small and have a fairly stable character. That is, the process will be in a statistically stable or controlled state. It is possible that for random reasons there will be a significant deviation of the SEEC, but the probability of such an event is quite small, and in practice such deviations are almost impossible.

Если же на технологический процесс промышленного потребителя воздействуют особые (неслучайные) причины, то они могут приводить к тому, что отклонения ПКЭЭ становятся статистически неустойчивы. При этом, например, один или несколько контролируемых ПКЭЭ значительно изменяет свое среднее значение или значительно увеличивается разброс. Такое отклонение считается сигналом для реализации организационно-технических мероприятий, направленных на приведение ПКЭЭ в допустимые диапазоны.If the technological process of an industrial consumer is affected by special (non-random) reasons, then they can lead to the fact that the deviations of the SEEC become statistically unstable. At the same time, for example, one or more controlled SEEA significantly changes its average value or the spread increases significantly. Such a deviation is considered a signal for the implementation of organizational and technical measures aimed at bringing the EPEE into acceptable ranges.

Для определения границ между чисто случайными отклонениями ПКЭЭ и достаточно значительными, недопустимыми отклонениями, которые уже нельзя считать случайными, целесообразно использовать контрольные карты Шухарта [например, рекомендации по стандартизации Р 50.1.018-98 Обеспечение стабильности технологических процессов в системах качества по моделям ИСО серии 9000. Контрольные карты Шухарта].To determine the boundaries between purely random deviations of the SCEE and sufficiently significant, unacceptable deviations that can no longer be considered random, it is advisable to use Shewhart's control charts [for example, standardization recommendations R 50.1.018-98 Ensuring the stability of technological processes in quality systems according to ISO 9000 series models Shewhart's control charts].

Принципы использования контрольных карт Шухарта исходят из понятия статистически устойчивого состояния процесса. При статистическом управлении (регулировании) процесса электроснабжения промышленного потребителя применение карт Шухарта позволяет удерживать его в наилучшем из возможных состояний.The principles of using Shewhart control charts come from the concept of a statistically stable state of the process. With the statistical control (regulation) of the process of power supply to an industrial consumer, the use of Shewhart cards allows you to keep it in the best possible state.

В ходе анализа и управления отклонениями ПКЭЭ с использованием контрольных карт реализуют этап предварительного исследования (имитационного моделирования) для участков стационарности графика нагрузки промышленного потребителя, в течение которых процесс электроснабжения считается эталонным. В течение этих периодов технологический процесс должен идти не лучше и не хуже, чем это принято при нормальном ходе промышленного производства.In the course of analysis and control of deviations of the SCEE using control charts, the stage of preliminary research (simulation modeling) is implemented for the stationarity sections of the load curve of an industrial consumer, during which the power supply process is considered a reference. During these periods, the technological process should go no better and no worse than is customary in the normal course of industrial production.

При этом основной задачей является оценка характеристики изменчивости ПКЭЭ в процессе электроснабжения промышленного потребителя. Статистическими методами реализуется определение характеристик разброса при использовании количественных данных ПКЭЭ, или оценка среднего значения уровня несоответствий при использовании альтернативных данных.At the same time, the main task is to assess the characteristics of the variability of the SEEC in the process of power supply to an industrial consumer. Statistical methods are used to determine the characteristics of the scatter when using quantitative data of the SCEE, or to estimate the average value of the level of inconsistencies when using alternative data.

Для контрольных карт с количественными данными должно быть указано целевое значение нормируемого ПКЭЭ, чаще всего - центра его допустимых значений. Задача анализа и управления КЭЭ с применением контрольных карт Шухарта в этом случае состоит в «наилучшем удержании» математического ожидания ПКЭЭ около целевого нормируемого значения. Выше и ниже целевого нормируемого значения ПКЭЭ на определенном расстоянии проводят две контрольные границы для будущих наблюдаемых значений статистической характеристики расположения [ГОСТ Р 50779.42-99 Статистические методы. Контрольные карты Шухарта]. Если выборочные значения ПКЭЭ находятся внутри контрольных границ, считают, что ПКЭЭ в точке присоединения промышленного потребителя находится в статистически устойчивом состоянии. Если какая-то очередная точка выйдет за пределы контрольных границ, считают, что отклонения ПКЭЭ превышают допустимые значения. Таким образом, контрольные карты Шухарта можно применять для анализа КЭЭ в системе промышленного электроснабжения.For control charts with quantitative data, the target value of the normalized SCEE should be indicated, most often the center of its allowable values. The task of analyzing and managing the PEE using Shewhart's control charts in this case is to "best keep" the mathematical expectation of the PEE near the target normalized value. Above and below the target normalized value of SCEE at a certain distance, two control boundaries are drawn for future observed values of the statistical characteristic of the location [GOST R 50779.42-99 Statistical methods. Shewhart Control Charts]. If the sample values of the PEEC are within the control limits, it is considered that the PEEC at the point of connection of the industrial consumer is in a statistically stable state. If some next point goes beyond the control limits, it is considered that the deviations of the SCEE exceed the allowable values. Thus, Shewhart's control charts can be used to analyze PEF in an industrial power supply system.

Для контрольных карт с альтернативными данными на основании этапа предварительного исследования (имитационного моделирования) также проводят контрольную границу для будущих выборочных значений ПКЭЭ. Если очередное выборочное значение ПКЭЭ выйдет за верхнюю контрольную границу, это будет сигналом о том, что уровень несоответствий существенно возрос по сравнению с этапом предварительного исследования. Если точки будут находиться внутри контрольных границ, следует считать, что ПКЭЭ в процессе электроснабжения промышленного потребителя находятся статистически устойчивом состоянии, как на этапе предварительного исследования.For control charts with alternative data, based on the stage of preliminary research (simulation modeling), a control boundary is also drawn for future sample values of EEPC. If the next sample value of the EEPC goes beyond the upper control limit, this will be a signal that the level of inconsistencies has increased significantly compared to the preliminary study stage. If the points are within the control boundaries, it should be considered that the SPEE in the process of power supply to the industrial consumer are in a statistically stable state, as at the stage of the preliminary study.

Как для контрольных карт, использующих количественные данные, так и для карт, использующих альтернативные данные, выход очередного выборочного значения ПКЭЭ за контрольную границу указывает, что необходимо реализовать организационно-технические мероприятия по приведению ПКЭЭ в пределы допустимых значений и выявить причины существенных отклонений ПКЭЭ с выходом их из состояния статистической устойчивости.Both for control charts that use quantitative data and for charts that use alternative data, the output of the next sample value of the SEEC beyond the control limit indicates that it is necessary to implement organizational and technical measures to bring the SEEC within the limits of acceptable values and to identify the causes of significant deviations of the SEEC with the release them from the state of statistical stability.

Отметим, что анализ причинно-следственных связей существенных отклонений ПКЭЭ и планирование мероприятий по приведению их к нормативным значениям можно реализовать с применением карт Исикавы [Исикава Каэру. Японские методы управления качеством. М.: Экономика, 1987. -215 с.].Note that the analysis of cause-and-effect relationships of significant deviations of the SCEE and the planning of measures to bring them to standard values can be implemented using Ishikawa maps [Ishikawa Kaeru. Japanese quality management methods. M.: Economics, 1987. -215 p.].

Задача изобретения - разработка способа позволяющего проводить автоматический анализ показателей качества электрической энергии системы электроснабжения промышленного потребителя и обеспечить в последующем реализацию мероприятий по повышению качества электрической энергии.The objective of the invention is to develop a method that makes it possible to automatically analyze the quality indicators of electrical energy of an industrial consumer's power supply system and subsequently ensure the implementation of measures to improve the quality of electrical energy.

Поставленная задача достигается способом анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения, содержащим этапы, на которых: измеряют совокупность мгновенных значений фазных токов и/или напряжений, при этом совокупность содержит один ток и/или напряжение на каждую фазу, формируют пространственный вектор на основе преобразования Кларк совокупности измеренных токов и/или напряжений, определяют совокупность, содержащую, по меньшей мере, один показатель, характеризующий качество электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения, результаты анализа качества электрической энергии формируют на основе контроля показателей качества электрической энергии, сравнивают отдельные показатели качества электрической энергии с их нормируемыми значениями для текущего режима системы промышленного электроснабжения. Согласно предложению предварительно анализируют график нагрузки промышленного потребителя и выявляют интервалы стационарности графика нагрузки, на соответствующих интервалах стационарности для анализа качества электрической энергии выбирают показатели и типы контрольных карт Шухарта, с помощью которых определяют статистическую устойчивость показателей качества электрической энергии для текущего режима функционирования системы промышленного электроснабжения путем сопоставления статистических параметров показателей качества электрической энергии с нормируемыми значениями, в качестве нормируемых значений показателей качества электрической энергии выбирают граничные значения контрольных карт Шухарта, которые формируют по результатам имитационного моделирования системы электроснабжения или реальных измерений показателей качества электрической энергии на интервалах стационарности графика нагрузки при условиях работы промышленного потребителя с соблюдением требований качества электрической энергии, по результатам сравнения статистических параметров показателей качества электрической энергии с нормируемыми значениями определяют необходимость реализации организационно-технических мероприятий в системе промышленного электроснабжения по приведению показателей качества электрической энергии к нормируемым значениям.The task is achieved by a method for analyzing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system, which contains the steps at which: a set of instantaneous values of phase currents and/or voltages is measured, while the set contains one current and/or voltage for each phase, a spatial vector is formed based on Clarke transformations of a set of measured currents and/or voltages, determine a set containing at least one indicator characterizing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system, the results of an analysis of the quality of electrical energy are formed on the basis of monitoring indicators of the quality of electrical energy, individual quality indicators are compared electrical energy with their normalized values for the current mode of the industrial power supply system. According to the proposal, the load graph of an industrial consumer is preliminarily analyzed and the stationarity intervals of the load graph are identified, at the corresponding stationarity intervals, indicators and types of Shewhart control charts are selected for the analysis of the quality of electrical energy, with the help of which the statistical stability of the indicators of the quality of electrical energy for the current mode of operation of the industrial power supply system is determined by comparison of statistical parameters of electrical energy quality indicators with normalized values, as normalized values of electrical energy quality indicators, the boundary values of Shewhart control charts are selected, which are formed based on the results of simulation modeling of the power supply system or real measurements of electrical energy quality indicators at stationarity intervals of the load graph under industrial operating conditions. consumer in compliance with the quality requirements of electric en energy, based on the results of comparing the statistical parameters of the quality indicators of electric energy with the normalized values, determine the need for the implementation of organizational and technical measures in the industrial power supply system to bring the quality indicators of electric energy to the normalized values.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения.In FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements a method for analyzing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system.

На фиг. 2 приведен пример упрощенной схемы электроснабжения промышленного потребителя с механосборочным производством. Обозначение «ЭС» на фиг. 2 соответствует питающей электрической сети.In FIG. 2 shows an example of a simplified power supply scheme for an industrial consumer with mechanical assembly production. The designation "ES" in Fig. 2 corresponds to the power supply network.

Фиг. 3 иллюстрирует участок непрерывного графика замеров напряжения (результатов имитационного моделирования) на шинах ГПП в точке 1, соответствующий графику нагрузки промышленного потребителя.Fig. 3 illustrates a segment of a continuous graph of voltage measurements (simulation results) on the GPP buses at point 1, corresponding to the load graph of an industrial consumer.

На фиг. 4 изображены мгновенные значения напряжения, полученные на интервале стационарности графика нагрузки (фиг. 3).In FIG. 4 shows the instantaneous stress values obtained on the interval of stationarity of the load curve (Fig. 3).

На фиг. 5 и фиг.6 представлены примеры контрольных карт Шухарта (Х карта и R карта) с нанесенными статистическими параметрами ПКЭЭ и контрольными границами.In FIG. 5 and 6 show examples of Shewhart's control charts (X chart and R chart) with plotted statistical parameters of the SEEC and control boundaries.

Устройство, реализующее способ анализа КЭЭ в трехфазной системе промышленного электроснабжения (фиг. 1), включает последовательно соединенные модуль сбора данных 1; модуль трехмерного преобразования 2; модуль определения параметров 3, характеризующих КЭЭ; вычислительный блок 4; блок сравнения 5; блок логики 6; а также блок памяти 7. Выходы блока 3 с первого по М-й через вычислительный блок 4 подключены соответственно к первым входам схем сравнения 5₁…5_М блока сравнения 5. Вторые входы схем 5₁…5_М сравнения блока 5 объединены и подключены к первой группе выходов блока памяти 7. Выходы схем сравнения 5₁…5_М блока 5 подключены к соответствующим входам блока 6 логики, выходы которого подключены выходами устройства. Первый и второй информационные выходы блока памяти 7 подключены к информационным входам соответственно вычислительного блока 4 и блока логики 6. На первый и второй входы блока памяти 7 поступает информация о текущем режиме работы системы промышленного электроснабжения, результатах имитационного моделирования (исследования системы промышленного электроснабжения). Вход модуля сбора данных 1 подключен ко входу устройства, реализующего способ анализа КЭЭ в трехфазной системе промышленного электроснабжения.The device that implements the method of analyzing the CEA in a three-phase industrial power supply system (Fig. 1), includes serially connected data acquisition module 1; 3D conversion module 2; module for determining parameters 3 characterizing the CEE; computing unit 4; comparison block 5; logic block 6; and also the memory block 7. The outputs of block 3 from the first to the M -th through the computing unit 4 are connected respectively to the first inputs of the comparison circuits 5 ₁ ... 5 _M of the comparison block 5. The second inputs of the circuits 5 ₁ ... 5 _M of the comparison of block 5 are combined and connected to the first group of outputs of the memory block 7. The outputs of the comparison circuits 5 ₁ ...5 _M block 5 are connected to the corresponding inputs of the logic block 6, the outputs of which are connected to the outputs of the device. The first and second information outputs of the memory block 7 are connected to the information inputs of the computing block 4 and the logic block 6, respectively. The first and second inputs of the memory block 7 receive information about the current operating mode of the industrial power supply system, the results of simulation modeling (studies of the industrial power supply system). The input of the data acquisition module 1 is connected to the input of the device that implements the method of analyzing the CEE in a three-phase industrial power supply system.

Устройство (фиг. 1), реализующее способ анализа КЭЭ в трехфазной системе промышленного электроснабжения, функционирует следующим образом.The device (Fig. 1), which implements the method of analyzing the CEA in a three-phase industrial power supply system, operates as follows.

При реализации способа анализа КЭЭ в системе промышленного электроснабжения предпочтительно применение контрольных карт Шухарта по количественному признаку, поскольку они обеспечивают более вариативный анализ за счет использования количественных величин (а не альтернативных 0, 1) отклонений ПКЭЭ.When implementing the PEF analysis method in an industrial power supply system, it is preferable to use Shewhart's quantitative control charts, since they provide a more variable analysis through the use of quantitative values (rather than alternative 0, 1) deviations of the PEF.

Статистическую устойчивость ПКЭЭ в процессе электроснабжения промышленного потребителя [например, рекомендации по стандартизации Р 50.1.018-98 Обеспечение стабильности технологических процессов в системах качества по моделям ИСО серии 9000. Контрольные карты Шухарта] можно определить по периодически реализуемым оценкам математического ожидания (среднего арифметического значения) μ и среднеквадратического отклонения σ. При совместном их применении используют двойные контрольные карты. Оценки μ и σ получают по мгновенным выборочным значениям ПКЭЭ.Statistical stability of SEEE in the process of power supply to an industrial consumer [for example, standardization recommendations R 50.1.018-98 Ensuring the stability of technological processes in quality systems according to ISO 9000 series models. Shewhart control charts] can be determined by periodically implemented estimates of the mathematical expectation (arithmetic mean) μ and standard deviation σ. When used together, double control cards are used. Estimates of μ and σ are obtained from the instantaneous sample values of the SEEC.

Статистическую устойчивость параметра μ определяют относительно заданного нормативного (целевого) значения ПКЭЭ, обычно центра допустимого диапазона. Слежение за параметром μ, как правило, осуществляют по каждому выборочному мгновенному значению, причем определяют: среднее арифметическое (контрольные карты средних арифметических, Х -карта) или медиану (контрольная карта медиан, М-карта).The statistical stability of the parameter μ is determined relative to a given normative (target) value of the SCEE, usually the center of the allowable range. Tracking parameter μ, as a rule, they are carried out for each sample instantaneous value, and the arithmetic mean (arithmetic mean control charts, X-map) or the median (median control chart, M-map) are determined.

Для слежения за параметром σ (если оно проводится) по каждой мгновенной выборке ПКЭЭ, например, определяют: выборочное стандартное отклонение S (контрольные карты стандартных отклонений, A-карты) или размах R (контрольные карты размахов). Причем, под размахом подразумевают разность наибольшего и наименьшего значений в выборке ПКЭЭ.To monitor the parameter σ (if it is carried out), for each instantaneous sample of the SCEE, for example, determine: the sample standard deviation S (control charts of standard deviations, A-charts) or the range R (control charts of ranges). Moreover, under the range is meant the difference between the largest and smallest values in the SCEE sample.

На этапе предварительного исследования (имитационного моделирования) методами моделирования, или измерения в сочетании со сбором информации получают статистические данные о графике промышленной нагрузки. Производят анализ графика нагрузки с определением интервалов его стационарности, в том числе соответствующих им интервалов стационарности ПКЭЭ [Венцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов. - 5-е изд. стер. - М.: Высш. шк., 1998. - 576 с.].At the stage of preliminary research (simulation modeling) by modeling methods, or measurements in combination with the collection of information, statistical data on the industrial load curve are obtained. The load graph is analyzed with the determination of its stationarity intervals, including the corresponding stationarity intervals of the SCEE [Wentzel E.S. Probability theory: Proc. for universities. - 5th ed. erased - M.: Higher. school, 1998. - 576 p.].

Расчет статистических параметров ПКЭЭ на интервалах стационарности осуществляют по выборочным значениям ПКЭЭ, которые являются одной общей выборкой для каждого из ПКЭЭ. При этом формируют оценки математического ожидания (среднего арифметического значения) μ, а также среднеквадратического отклонения σ в соответствии с выражениямиThe calculation of the statistical parameters of the SCEE on the intervals of stationarity is carried out according to the sample values of the SCEE, which are one common sample for each of the SCEE. At the same time, estimates of the mathematical expectation (arithmetic mean) μ, as well as the standard deviation σ are formed in accordance with the expressions

где х _i - измеренное выборочное значение ПКЭЭ с порядковым номером i; n - размерность выборки на интервале стационарности графика нагрузки.where x _i is the measured sample value of SCEE with serial number i ; n is the dimension of the sample on the interval of stationarity of the load curve.

Если значения ПКЭЭ х _i имеют нормальный закон распределения, то между двумя границами (μ - 3σ) и (μ + 3σ) лежит подавляющее большинство всех возможных значений ПКЭЭ, а именно 99,73%. Таким образом, по чисто случайным причинам выход выборочных значений ПКЭЭ за эти границы практически невероятен.If the values of SCEE x _i have a normal distribution law, then between the two boundaries (μ - 3σ) and (μ + 3σ) lies the vast majority of all possible values of SCEE, namely 99.73%. Thus, for purely random reasons, it is almost unbelievable that the sample values of the SEEC exceed these limits.

В предлагаемом способе контрольные карты Шухарта применяются для анализа состояние статистической устойчивости ПКЭЭ в процессе электроснабжения «самих относительно себя» на рассматриваемом периоде времени. Точки, вышедшие за контрольные границы, дают информацию для планирования: следует определить, какой особый дестабилизирующий фактор воздействовал на процесс электроснабжения в соответствующий момент времени. В дальнейшем действие особых факторов должно быть предотвращено или скомпенсировано путем реализации организационно-технических мероприятий, направленных на приведение ПКЭЭ в зоны исходных допустимых значений.In the proposed method, Shewhart's control charts are used to analyze the state of statistical stability of the SCEE in the process of power supply "with respect to themselves" over the considered period of time. Points that have gone beyond the control limits provide information for planning: it is necessary to determine which particular destabilizing factor affected the power supply process at the corresponding time. In the future, the action of special factors should be prevented or compensated by the implementation of organizational and technical measures aimed at bringing the SCEE into the zones of the initial allowable values.

Отметим, что в течение предварительного периода исследования (имитационного моделирования) процесс электроснабжения считается «эталонным». Он должен быть не лучше и не хуже, чем это принято при нормальном протекании анализируемого промышленного производства.Note that during the preliminary period of the study (simulation modeling), the process of power supply is considered a "reference". It should be no better and no worse than is customary for the normal course of the analyzed industrial production.

При этом основной задачей является оценка характеристики изменчивости процесса электроснабжения, т.е. определение характеристики разброса при использовании количественных данных, или оценка среднего значения уровня несоответствий ПКЭЭ нормативным значениям при использовании альтернативных данных (например, в виде среднего числа несоответствующих ПКЭЭ в выборке заданного объема). Для контрольных карт с количественными данными должно быть указано целевое значение ПКЭЭ, чаще всего - центра диапазона допустимых значений.In this case, the main task is to evaluate the characteristics of the variability of the power supply process, i.e. characterization of scatter when using quantitative data, or estimating the average value of the level of non-compliance of SEPC with normative values when using alternative data (for example, in the form of an average of non-conforming SEPC in a sample of a given size). For control charts with quantitative data, the target value of the EEER, most often the center of the range of acceptable values, should be indicated.

Соответственно задачей управления КЭЭ становится «наилучшее удержание» ПКЭЭ вблизи целевого значения. Выше и ниже этого значения на заданном расстоянии проводят две контрольные границы. Если значения статистических характеристик ПКЭЭ находятся внутри контрольных границ, считают, что технологический процесс промышленного потребителя находится в статистически устойчивом состоянии. При отклонении значений статистических характеристик ПКЭЭ за пределы контрольных границ, считают, что необходимы анализ причин отклонений и реализация организационно-технических мероприятий по приведению ПКЭЭ в пределы допустимого диапазона.Accordingly, the task of managing the PEE becomes the “best retention” of the PPE near the target value. Above and below this value, two control boundaries are drawn at a given distance. If the values of the statistical characteristics of the SEEC are within the control limits, it is considered that the technological process of the industrial consumer is in a statistically stable state. If the values of the statistical characteristics of the SCEE deviate beyond the control limits, it is believed that it is necessary to analyze the causes of the deviations and implement organizational and technical measures to bring the SCEE within the acceptable range.

Поясним применение способа анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения на примере оценки статистических характеристик величины отклонения напряжения.Let us explain the application of the method for analyzing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system using the example of assessing the statistical characteristics of the magnitude of voltage deviation.

На фиг. 2 приведен пример упрощенной схемы электроснабжения потребителя с механосборочным производством, включающей главную понизительную подстанцию (ГПП) напряжением 110/10 кВ, питающие кабельные линии и цеховые трансформаторные подстанции (ТП) 10/0,4 кВ. Для схемы (фиг. 1) получены фактические данные замеров величины отклонения напряжения на шинах 10 кВ ГПП (точка 1).In FIG. 2 shows an example of a simplified power supply scheme for a consumer with mechanical assembly production, including a main step-down substation (GPP) with a voltage of 110/10 kV, supply cable lines and workshop transformer substations (TS) 10/0.4 kV. For the circuit (Fig. 1), the actual measurement data of the magnitude of the voltage deviation on the 10 kV GPP buses (point 1) were obtained.

На фиг. 3 приведен участок непрерывного графика замеров напряжения (результатов имитационного моделирования) на шинах ГПП в точке 1, соответствующий графику нагрузки промышленного потребителя.In FIG. Figure 3 shows a segment of a continuous graph of voltage measurements (simulation modeling results) on the GPP buses at point 1, corresponding to the load graph of an industrial consumer.

Для оценки динамики изменения величины отклонений напряжения на фиг. 4 представлены значения отклонений напряжения, полученные на интервале стационарности графика нагрузки, длительность которого составила 110 мин.To evaluate the dynamics of change in the value of voltage deviations in Fig. 4 shows the values of voltage deviations obtained in the interval of stationarity of the load curve, the duration of which was 110 min.

Проведем анализ профиля напряжения с применением статистического подхода, воспользовавшись выражениями (1), (2) на интервалах стационарности графика нагрузки. Отметим, что нагрузка потребителей носит случайный характер и имеет нормальный закон распределения, т.е. отклонения ПКЭЭ относительно средней величины будут носить тоже нормальный закон распределения.Let us analyze the stress profile using a statistical approach, using expressions (1), (2) on the intervals of stationarity of the load graph. Note that the load of consumers is random and has a normal distribution law, i.e. deviations of the SEEC relative to the average value will also have a normal distribution law.

Как указывалось ранее, на этапе предварительного исследования (имитационного моделирования) методами моделирования, или измерения в сочетании со сбором информации получают статистические данные о профиле напряжения в точке присоединения промышленного потребителя (контрольной точке). Производят анализ профиля напряжения с определением интервалов его стационарности. По выражениям (1) и (2) на интервале стационарности определяют среднее значение профиля напряжения и границы контрольной карты Шухарта для средних значений (Х-карты). Аналогичные статистические характеристики получают для контрольной карты Шухарта размахов напряжения (R-карты). Границы контрольных карт считают нормируемыми значениями для анализа КЭЭ в трехфазной системе промышленного электроснабжения. Эти значения, соответствующие интервалу стационарности (текущему режиму функционирования системы электроснабжения промышленного потребителя) заносят в блок памяти 7 устройства (фиг. 1).As mentioned earlier, at the stage of preliminary research (simulation modeling), modeling methods, or measurements in combination with the collection of information, obtain statistical data on the voltage profile at the point of connection of an industrial consumer (control point). The stress profile is analyzed with the determination of its stationarity intervals. According to expressions (1) and (2) on the stationarity interval, the average value of the stress profile and the boundaries of the Shewhart control chart for average values (X-maps) are determined. Similar statistical characteristics are obtained for the Shewhart control chart of voltage swings (R-charts). The boundaries of the control charts are considered normalized values for the analysis of the PEE in a three-phase industrial power supply system. These values corresponding to the stationarity interval (the current mode of operation of the power supply system of an industrial consumer) are entered into the memory block 7 of the device (Fig. 1).

Таким образом, при реализации способа анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения и выполнении предварительного имитационного моделирования формируется база данных допустимых отклонений ПКЭЭ в анализируемых точках присоединения и режимах функционирования системе промышленного электроснабжения.Thus, when implementing the method for analyzing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system and performing preliminary simulation modeling, a database of permissible deviations of the SPEE is formed at the analyzed connection points and operating modes of the industrial power supply system.

Модуль 1 устройства, реализующего способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения (фиг. 1) выполнен с возможностью подключения к каждой фазе трехфазной электрической сети промышленного потребителя и периодического измерения фазных значений токов и напряжений в анализируемых точках присоединения. В модуле 1 выполняется аналого-цифровое преобразование и на его выход подаются мгновенные значения фазных токов и напряжений.Module 1 of the device that implements the method for analyzing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system (Fig. 1) is configured to connect to each phase of a three-phase electrical network of an industrial consumer and periodically measure the phase values of currents and voltages at the analyzed connection points. Module 1 performs analog-to-digital conversion and instantaneous values of phase currents and voltages are applied to its output.

Модуль 1 (фиг. 1) подключен к модулю 2 трехмерного преобразования. В каждый момент времени модуль 2 принимает мгновенные значения фазных токов и/или напряжений x _a(n), x _b(n), x _c(n) (где n - текущее дискретное время), измеренных в анализируемой точке присоединения трехфазной электрической сети. В модуле 2 осуществляется преобразование Кларк, являющееся разновидностью преобразования симметричных составляющих,Module 1 (Fig. 1) is connected to module 2 three-dimensional transformation. At each moment of time, module 2 receives instantaneous values of phase currents and/or voltages x _a ( n ), x _b ( n ), x _c ( n ) (where n is the current discrete time), measured at the analyzed connection point of the three-phase electrical network. In module 2, the Clarke transformation is carried out, which is a kind of transformation of symmetrical components,

Две первые составляющие, полученные в результате преобразования (1), объединяются для получения комплексного числа, зависящего от дискретного времени и называемого пространственным вектором:The first two components obtained as a result of transformation (1) are combined to obtain a complex number that depends on discrete time and is called a space vector:

Пространственный вектор содержит всю необходимую информацию об исходной трехфазной системе для анализа КЭЭ [Патент РФ № 2613584, МПК G01R 19/25, опубл. 17.03.2017, Бюл. № 8].The spatial vector contains all the necessary information about the original three-phase system for the analysis of the CEA [RF Patent No. 2613584, IPC G01R 19/25, publ. 03/17/2017, Bull. No. 8].

Мгновенные значения комплексного вектора из модуля 2 устройства поступают на модуль 3 определения показателей, характеризующих КЭЭ. В модуле 3 по мгновенным значениям комплексного пространственного вектора производится расчет ПКЭЭ. Состав рассчитываемых ПКЭЭ определяется заблаговременно с учетом технологических особенностей промышленного потребителя, а также его ущербов при отклонении ПКЭЭ от нормативных значений. В число рассчитываемых параметров могут, например, входит параметры из группы, определяемые ГОСТ 32144-2013, или вычисляемые, например, в [Патент РФ № 2613584, МПК G01R 19/25, опубл. 17.03.2017, Бюл. № 8]:The instantaneous values of the complex vector from module 2 of the device are sent to module 3 for determining indicators characterizing the CEE. In module 3, the instantaneous values of the complex spatial vector are used to calculate the SCEE. The composition of the calculated SPEE is determined in advance, taking into account the technological features of the industrial consumer, as well as its damages when the SPEE deviates from the standard values. The calculated parameters may, for example, include parameters from the group defined by GOST 32144-2013, or calculated, for example, in [RF Patent No. 2613584, IPC G01R 19/25, publ. 03/17/2017, Bull. No. 8]:

- параметр (k _D), характеризующий нарушение равновесия напряжения или тока в трехфазной сети;- parameter ( k _D ), characterizing the imbalance of voltage or current in a three-phase network;

- параметр (k _C), характеризующий спад напряжения или тока;- parameter ( k _C ), characterizing the drop in voltage or current;

- параметр (k _S), характеризующий перенапряжение или скачок силы тока, - параметра (k _F), характеризующего мерцание напряжения;- parameter ( k _S ), characterizing overvoltage or current surge, - parameter ( k _F ), characterizing voltage flicker;

- параметр (k _H), характеризующий гармоническое «загрязнение» напряжения или тока.- parameter ( k _H ), which characterizes the harmonic "pollution" of voltage or current.

В каждый выборочный момент времени на первые входы вычислительного блока 4 поступают расчетные значения ПКЭЭ. В блоке 4 реализуется статистическая обработка выборочных значений ПКЭЭ для осуществления анализа КЭЭ с помощью контрольных карт Шухарта. Статистическая обработка каждого из ПКЭЭ выполняется по выражениям (1), (2) в течении заданного на этапе предварительного имитационного моделирования скользящем временном интервале, включающем (n) мгновенных выборочных отсчетов ПКЭЭ. Следует отметить, что выбор параметра (n) статистической обработки ПКЭЭ может осуществляться, например, исходя из длительности текущего интервала стационарности графика нагрузки, необходимых требований по быстродействию устройства (фиг. 1), особенностей технологического процесса промышленного потребителя и др. Значения параметра (n) (скользящего временного интервала) для реализации операций обработки выдаются с первого информационного выхода блока 7 на информационный вход вычислительного блока 4 на каждом интервале стационарности графика нагрузки. В результате операций обработки выборочных (мгновенных) значений ПКЭЭ формируется соответствующий массив статистических параметров для организации процедуры анализа КЭЭ на основе контрольных карт Шухарта. При этом сопоставление статистических параметров ПКЭЭ с их контрольными границами (допустимыми диапазонами) осуществляется в блоке сравнения 5.At each selective point in time, the calculated values of the SEEC are received at the first inputs of the computing unit 4. Block 4 implements the statistical processing of the sampled values of the FEEC for the analysis of the EE with the help of Shewhart control charts. Statistical processing of each of the SCEE is performed according to expressions (1), (2) during the sliding time interval specified at the stage of preliminary simulation modeling, including ( n ) instantaneous sample readings of the SCEE. It should be noted that the choice of the parameter ( n ) of the statistical processing of the SEEC can be carried out, for example, based on the duration of the current stationarity interval of the load graph, the necessary requirements for the speed of the device (Fig. 1), the features of the technological process of an industrial consumer, etc. The values of the parameter ( n ) (sliding time interval) for the implementation of processing operations are issued from the first information output of block 7 to the information input of the computing unit 4 at each stationarity interval of the load graph. As a result of processing operations of sample (instantaneous) values of SEEF, an appropriate array of statistical parameters is formed to organize the procedure for analyzing the FEE based on Shewhart's control charts. In this case, the comparison of the statistical parameters of the SEEC with their control limits (permissible ranges) is carried out in the comparison block 5.

Блок сравнения 5 содержит М схем сравнения 5₁ … 5_М. Число М схем сравнения блока 5 определяется максимальным числом ПКЭЭ, необходимым для проведения анализа КЭЭ на всех интервалах стационарности графика нагрузки. Соответственно, на каждом из интервалов стационарности задействуется только требуемое число схем сравнения, например, исходя из количества и особенностей электроприемников промышленного потребителя, подключенных в текущем режиме к точке присоединения (анализа КЭЭ). На первые входы схем сравнения 5₁ … 5_М с выходов вычислительного блока 4 подаются статистические параметры ПКЭЭ (например, для k _D, k _C, k _S, k _H). На вторые входы схем сравнения 5₁ …5_М с первой группы выходов блока памяти 7 поступают контрольные границы карт Шухарта (допустимые диапазоны) ПКЭЭ, характерные текущему режиму работы системы промышленного электроснабжения. Дополнительно на вторые входы схем сравнения 5₁ …5_М с первой группы выходов блока памяти 7 поступают задающие сигналы, определяющие задействование в процедуре анализа КЭЭ необходимых схем сравнения для текущего интервала графика нагрузки. По результатам сравнения, выполняемом в блоке 5, для каждого мгновенного значения формируется совокупность дискретных сигналов результатов сравнения статистических параметров ПКЭЭ с контрольными границы карт Шухарта (допустимыми диапазонами) ПКЭЭ, которая с выходов схем сравнения 5₁ … 5_М подается на входы блока логики 6.Comparison block 5 contains M comparison circuits 5 ₁ ... 5 _M . The number M of the comparison circuits of block 5 is determined by the maximum number of SCEE necessary for analyzing the FEEC at all intervals of stationarity of the load curve. Accordingly, in each of the stationarity intervals, only the required number of comparison circuits is activated, for example, based on the number and characteristics of power consumers of an industrial consumer connected in the current mode to the connection point (analysis of the CEE). The first inputs of the comparison circuits 5 ₁ ... 5 _M from the outputs of the computing unit 4 are supplied with the statistical parameters of the SEEC (for example, for k _D , k _C , k _S , k _H ). The second inputs of the comparison circuits 5 ₁ ... 5 _M from the first group of outputs of the memory block 7 receive the control boundaries of the Shewhart maps (permissible ranges) of the SEEC, which are characteristic of the current mode of operation of the industrial power supply system. Additionally, the second inputs of the comparison circuits 5 ₁ ... 5 _M from the first group of outputs of the memory block 7 receive control signals that determine the involvement of the necessary comparison circuits in the CEA analysis procedure for the current interval of the load curve. According to the results of the comparison performed in block 5, for each instantaneous value, a set of discrete signals of the results of comparing the statistical parameters of the SEEC with the control boundaries of the Shewhart charts (permissible ranges) of the SEEC is formed, which is fed from the outputs of the comparison circuits 5 ₁ ... 5 _M to the inputs of the logic block 6.

В блок памяти 7 устройства (фиг. 1), реализующего анализа КЭЭ в трехфазной системе промышленного электроснабжения, поступает информация о текущем режиме, выраженная, например, в виде номера режима. Такая информация может поступать, например, из SCADA-системы или из систем диспетчерско-технологического управления электрической сети (оперативно-информационного комплекса - ОИК). Номер режима определяет: скользящий временной интервал (значение параметра (n)) статистической обработки ПКЭЭ; нормированные значения (допустимые диапазоны) ПКЭЭ; логику работы блока 6, - которые задаются соответствующими сигналами, выдаваемые с выходов блока памяти 7 в вычислительный блок 4, блок сравнения 5 и блок 6 при анализе ПКЭЭ контролируемых точках присоединения промышленного потребителя. Наряду с информацией о текущем режиме перед реализацией способа анализа КЭЭ в трехфазной системе промышленного электроснабжения на вход блока памяти 7 подаются данные имитационного моделирования и другая информация, необходимые для функционирования устройства (фиг.1).The memory block 7 of the device (Fig. 1), which implements the analysis of the CEA in a three-phase industrial power supply system, receives information about the current mode, expressed, for example, as a mode number. Such information can come, for example, from a SCADA system or from systems of dispatching and technological control of an electrical network (operational information complex - OIC). The mode number determines: the sliding time interval (parameter value ( n )) of the statistical processing of the SEEC; normalized values (permissible ranges) of SCEE; the logic of block 6 operation, which are set by the corresponding signals issued from the outputs of the memory block 7 to the computing block 4, the comparison block 5 and the block 6 when analyzing the PEE of controlled connection points of an industrial consumer. Along with information about the current mode, before implementing the method of analyzing the CEA in a three-phase industrial power supply system, simulation data and other information necessary for the operation of the device (figure 1) are fed to the input of the memory block 7.

Выбор логики функционирования блока 6 осуществляется, исходя из текущего режима работы системы промышленного электроснабжения, определяемого текущей электрической схемой подключения электроприемников промышленного потребителя, количеством и составом работающих технологических установок. Задание варианта логики функционирования блока 6 реализуется подачей сигнала со второго информационного выхода блока памяти 7. В блоке логики 6 осуществляется логическое объединение дискретных сигналов, характеризующих результаты сравнения статистических параметров ПКЭЭ с допустимыми значениями, поступающими на вход блока 6. В простейшем случае в процессе анализа ПКЭЭ могут быть разделены на «значимые» и «незначимые», в соответствии с ущербами (например, браком продукции) промышленного потребителя из-за выхода ПКЭЭ из допустимых диапазонов. Поскольку отклонения «значимых» ПКЭЭ от допустимых диапазонов приводят к существенным ущербам, дискретные сигналы, соответствующие отклонениям таких ПКЭЭ, могут быть объединены логикой операции булевой алгебры «ИЛИ». Для «незначимых» ПКЭЭ (соответствующих дискретных сигналов) может быть выбрана логика «И», когда их отклонения от допустимых значений учитываются только в совокупности. Возможны (целесообразны) более сложные варианты организации логики функционирования блока 6, например, на основе взвешенной оценки влияния отклонений ПКЭЭ на ущербы промышленного потребителя.The choice of the logic of operation of block 6 is carried out based on the current mode of operation of the industrial power supply system, determined by the current electrical circuit for connecting electrical receivers of an industrial consumer, the number and composition of operating technological installations. The task of the variant of the logic of the block 6 operation is implemented by applying a signal from the second information output of the memory block 7. In the logic block 6, the discrete signals are logically combined, characterizing the results of comparing the statistical parameters of the SCEE with the allowable values input to the block 6. In the simplest case, in the process of analyzing the SCEE can be divided into "significant" and "insignificant", in accordance with the damages (for example, defective products) to the industrial consumer due to the out-of-tolerance ranges. Since the deviations of the "significant" FEEC from the allowable ranges lead to significant damage, the discrete signals corresponding to the deviations of such CEEE can be combined by the logic of the Boolean algebra "OR" operation. For "insignificant" SCEE (corresponding discrete signals), the logic "AND" can be chosen, when their deviations from the permissible values are taken into account only in aggregate. More complex options for organizing the logic of operation of block 6 are possible (appropriate), for example, based on a weighted assessment of the impact of deviations of the SCEE on the damages of an industrial consumer.

Результаты анализа показателей КЭЭ выражаются в значениях дискретных сигналов с выхода блока логики 6. Появление единичного сигнала на выходах блока 6 свидетельствует об отклонении ПКЭЭ от допустимых (нормируемых) значений, которые могут привести к возникновению ущербов у потребителя. Различные сочетания дискретных сигналов с выходов блока 6 могут определять необходимость реализации тех или иных организационно-технических мероприятий в системе промышленного электроснабжения по приведению показателей качества электрической энергии к нормируемым значениям.The results of the analysis of the PEE indicators are expressed in the values of discrete signals from the output of the logic block 6. The appearance of a single signal at the outputs of the block 6 indicates a deviation of the PEE from the permissible (normalized) values, which can lead to damage to the consumer. Various combinations of discrete signals from the outputs of block 6 may determine the need for the implementation of certain organizational and technical measures in the industrial power supply system to bring the indicators of the quality of electrical energy to normalized values.

Таким образом, достигается цель изобретения, заключающаяся в разработке способа позволяющего проводить автоматический анализ показателей качества электрической энергии системы электроснабжения промышленного потребителя и обеспечить в последующем реализацию мероприятий по повышению качества электрической энергии.Thus, the goal of the invention is achieved, which consists in developing a method that allows automatic analysis of the quality indicators of electrical energy of the power supply system of an industrial consumer and subsequently ensures the implementation of measures to improve the quality of electrical energy.

Claims

A method for analyzing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system, comprising the steps at which: a set of instantaneous values of phase currents and/or voltages is measured, while the set contains one current and/or voltage for each phase, a spatial vector is formed based on the Clarke transformation of the set measured currents and/or voltages, determine a set containing at least one indicator characterizing the quality of electrical energy in a three-phase industrial power supply system, the results of the analysis of the quality of electrical energy are formed on the basis of monitoring indicators of the quality of electrical energy, compare individual indicators of the quality of electrical energy with their normalized values for the current mode of the industrial power supply system, characterized in that they pre-analyze the load schedule of the industrial consumer and identify the stationarity intervals of the load schedule, on the corresponding stationarity intervals for the analysis of the quality of electrical energy, indicators and types of Shewhart control charts are selected, with the help of which the statistical stability of the quality indicators of electrical energy for the current mode of operation of the industrial power supply system is determined by comparing the statistical parameters of the quality indicators of electrical energy with normalized values, as normalized values of quality indicators of electric energy, the boundary values of Shewhart control charts are selected, which are formed based on the results of simulation modeling of the power supply system or real measurements of electric energy quality indicators at stationarity intervals of the load graph under the conditions of operation of an industrial consumer in compliance with the requirements of electric energy quality, based on the results of comparing statistical parameters of electric energy quality indicators with normalized values determine the need to implement op organizational and technical measures in the system of industrial power supply to bring the indicators of the quality of electrical energy to normalized values.