WO2011004048A1 - Procedimiento y sistema para la medida de la potencia reactiva tradicional en cualquier régimen de funcionamiento de redes eléctricas trifásicas - Google Patents
Procedimiento y sistema para la medida de la potencia reactiva tradicional en cualquier régimen de funcionamiento de redes eléctricas trifásicas Download PDFInfo
- Publication number
- WO2011004048A1 WO2011004048A1 PCT/ES2010/070474 ES2010070474W WO2011004048A1 WO 2011004048 A1 WO2011004048 A1 WO 2011004048A1 ES 2010070474 W ES2010070474 W ES 2010070474W WO 2011004048 A1 WO2011004048 A1 WO 2011004048A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- phase
- reactive power
- voltage
- reactive
- intensity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/001—Measuring real or reactive component; Measuring apparent energy
- G01R21/003—Measuring reactive component
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/06—Arrangements for measuring electric power or power factor by measuring current and voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/16—Measuring asymmetry of polyphase networks
Definitions
- the main object of the present invention is a method for measuring the reactive power in any operating regime, permanent or transient, of the three-phase electrical networks, according to the traditional definition of this magnitude and, particularly, providing separately the value of The reactive power due to the reactances and the value of the reactive power caused by the imbalances.
- the formulation of the traditional reactive power presented by Czarnecki has, in our opinion, two important drawbacks: the first is that in obtaining the expressions of the reactive power and its components (due to the reactances and due to the imbalances) imposes the condition that the phase tensions have no homopolar sequence component;
- the second drawback is that the model proposed by Czarnecki can only be applied to three-phase three-wire networks, without a neutral conductor. This last drawback greatly restricts the scope of application of the reactive power of Czarnecki, since the distribution of electric power in low voltage is mainly carried out with neutral; while the first inconvenience introduces errors in the measurement of the reactive power, since Czarnecki does not measure in the real conditions of quality in the supply, but in some imposed to convenience.
- the procedure and measurement system of the traditional reactive power that is the subject of this patent is based on a formulation of the reactive power that uses the voltages of the real system and can be applied to three-phase electrical networks, both three and four wires.
- the traditional reactive power is broken down into the reactive power due to the reactances and the reactive power caused by the imbalances, their expressions being applicable to any operating system of the electrical systems: permanent and transient.
- the present invention relates to a method and system of measurement of the traditional reactive power that quantifies separately the effects of reactive phenomena caused by the reactances of those caused by the poor quality in the supply, caused by imbalances, in any regime of operation, permanent or transitory, of the three-phase electrical networks.
- the reactive powers are obtained from the conjugates of the equivalent susceptances of the receiver (B], B e * , B or * ) and the effective value of the system voltage (V), according to the expressions:
- the method further comprises the following previous operations, which serve to obtain the temporary phasors V lz and I lz of the stationary component of the fundamental frequency of the voltage and the intensity of the phases of the three-phase network: a) Sample the voltage and intensity of the three-phase network. A sampling of the analog voltage and intensity signals of each phase of the three-phase network is performed. b) Perform a tuned filter at the fundamental frequency.
- the filtering device is a low pass filter of the FIR, MR or any other type of digital filter.
- the purpose of filtering is to let only the sampled signal pass at the fundamental frequency, eliminating harmonics.
- e) Obtain the temporary phasors of the stationary components of fundamental frequency of the tensions and intensities of the phases, F lz and / lz , from their instantaneous values obtained in the previous operation.
- a system for calculating the reactive power in three-phase networks with poor quality in the supply comprising the following means is also described: 1) A data acquisition means, which acquires samples of The voltage and intensity of the unbalanced three-phase network.
- the data acquisition means can be any that are capable of obtaining samples of the voltage and intensity of the three-phase network at a sufficiently high frequency.
- the data acquisition means comprises: a) Voltage and current measurement transducers connected to the unbalanced three-phase network, which measures instantaneous values of said electrical signals.
- these are dual core transducers with closed loop Fluxgate technology with isolated outputs and high accuracy and linearity.
- a high-speed acquisition device connected to said transducers, which converts instantaneous voltage and intensity values into a series of discrete samples and without offset between channels.
- the high-speed acquisition device has a sampling frequency of at least 500 kS per channel, simultaneously and integrated FIFO memory.
- An analysis means connected to the data acquisition medium, which receives the samples of the voltage and intensity of the three-phase network and calculates the traditional reactive power and its components: the reactive power due to the reactances and the reactive power due to the imbalances.
- the analysis medium can be any one capable of carrying out the operations described in the previous procedure, so that the reactive intensities due to reactances and imbalances are obtained.
- it is a PC, a microcontroller, a microprocessor, a DSP, an FPGA or an ASIC, and more preferably a hybrid between DSP and processor.
- a visualization means connected to the analysis medium, which shows the results obtained in the previous operation.
- the display medium can be any by means of which a user can be informed of the results related to the reactive power and its components: due to reactances and imbalances.
- it is a touch screen, a TFT screen, an LCD screen or a set of LEDs.
- Figure 1. Shows a flow chart showing the operations of the process according to a preferred embodiment of the invention.
- a possible embodiment of the process for measuring reactive power in disturbed three-phase systems object of the present invention comprises the following operations:
- V i ⁇ V ⁇
- this reactive current is broken down into two others, which constitute fundamental contributions of this patent: i) the reactive current due to the reactances ( ⁇ rrlz ), ii) the reactive current due to the imbalances ⁇ I mlz ),
- Fig. 2 shows a general scheme of a system (1) for carrying out the procedure of Fig. 1.
- the acquisition means (2) comprises accuracy measurement transducers (2a ) and a device high speed acquisition (2b).
- the signals obtained by these elements are transmitted to the processing medium (3), which in this example is a hybrid between DSP and processor.
- the system comprises a storage medium (5) connected to the processing medium (3).
- the operations of the procedure described above are carried out in the processing medium, in this example in accordance with a measurement program comprising the following modules:
- Acquisition module responsible for acquiring voltage and intensity samples, which are stored in a vector for each voltage and intensity.
- the - Analysis module in charge of carrying out the transitory analysis and finally obtaining the matrices, in effective value and in phase, of the tensions and intensities, for the fundamental frequency, from the samples acquired in the previous module;
- the effective values of all the tensions and intensities of each of the phases are obtained by numerical integration.
- - Reactive currents module responsible for obtaining the matrices of the reactive currents of each phase, in effective value and in phase, from the values obtained in the two previous modules.
- - Visualization module responsible for representing on the screen the graphic and numerical information of the total reactive powers, due to the reactances and due to the imbalances, as well as the values of the voltages and phase intensities and reactive currents at the fundamental frequency.
- the embodiments of the invention described with reference to the drawings may include computer apparatus and procedures executed in such equipment, the invention also extends to computer programs, particularly computer programs that are located on or within a carrier, adapted to implement the invention.
- the program may have the form of source code, object code, an intermediate source of code and object code, for example, as in partially compiled form, or in any other form suitable for use in
- the carrier can be any entity or device capable of supporting the program.
- the carrier could include a storage medium, for example, a ROM, a CD ROM or a semiconductor ROM, or a magnetic recording medium, for example, a flexible disk or a hard disk.
- the carrier can be a transmissible carrier, for example, an electrical or optical signal that could be transported through electrical or optical cable, by radio or by any other means.
- the carrier can be constituted by said cable or another device or means.
- the carrier could be an integrated circuit in which the program is included, the integrated circuit being adapted to execute, or to be used in the execution of the corresponding processes.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
El objeto principal de la presente invención es un procedimiento para calcular la potencia reactiva tradicional en redes trifásicas con mala calidad en el suministro, y particularmente para cuantificar qué parte de la potencia reactiva es debida a las reactancias y qué parte debida a los desequilibrios comprendiendo las etapas de obtener las componentes de frecuencia fundamental de las tensiones y corrientes instantáneas de cada fase obtener los fasores temporales de la componente estacionaria de frecuencia fundamental de la tensión y la intensidad de la red trifásica, V
1z e Ī
1z,- obtener las intensidades reactivas de cada fase ( Ī
r1z ), descomponer las intensidades reactivas de cada fase ( Ī
r1z) en: - Intensidad reactiva debida a reactancias: Intensidad reactiva debida a los desequilibrios, a continuación obtener la potencia reactiva debida a las reactancias y la debida a los desequilibrios.
Description
PROCEDIMIENTO Y SISTEMA PARA LA MEDIDA DE LA POTENCIA
REACTivA TRADiciONAL EN CUALQUIER RÉGIMEN DE FUNCIONAMIENTO
DE REDES ELÉCTRICAS TRIFÁSICAS D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto principal de Ia presente invención es un procedimiento para Ia medida Ia potencia reactiva en cualquier régimen de funcionamiento, permanente o transitorio, de las redes eléctricas trifásicas, atendiendo a Ia definición tradicional de esta magnitud y, particularmente, proporcionando por separado el valor de Ia potencia reactiva debida a las reactancias y el valor de Ia potencia reactiva originada por los desequilibrios.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Dos definiciones de potencia reactiva en redes eléctricas trifásicas son admitidas actualmente por Ia Comunidad Científica. Una, que se establece como consecuencia de los desfases entre las tensiones y corrientes de las fases del sistema, es Ia potencia reactiva conocida tradicionalmente. La otra tiene su origen en el desfase existente entre las componentes de secuencia directa y frecuencia fundamental (50 ó 60 Hz) de las tensiones y corrientes de las fases. Ambas definiciones de potencia reactiva están recogidas por las principales teorías, normas y reglamentos. Los autores de Ia presente patente establecieron previamente un procedimiento y sistema de medida de esta última potencia reactiva en redes trifásicas perturbadas, en cuya formulación por primera vez se separaban los efectos de las reactancias de los efectos de las perturbaciones transitorias. Recientemente, L. S. Czarnecki dio a conocer una formulación de Ia potencia reactiva tradicional, en Ia que se expresaban por separado los efectos de las reactancias y de los desequilibrios. La formulación de Ia potencia reactiva tradicional presentada por Czarnecki tiene, a nuestro juicio, dos importantes inconvenientes: el primero es que en Ia obtención de las expresiones de Ia potencia reactiva y de sus componentes (debida a las reactancias y debida a los
desequilibrios) impone Ia condición de que las tensiones de las fases no tengan componente de secuencia homopolar; el segundo inconveniente consiste en que el modelo propuesto por Czarnecki sólo puede ser aplicado a redes trifásicas a tres hilos, sin conductor neutro. Este último inconveniente restringe muy considerablemente el campo de aplicación de Ia potencia reactiva de Czarnecki, ya que Ia distribución de energía eléctrica en baja tensión se realiza fundamentalmente con neutro; mientras que el primer inconveniente introduce errores en Ia medida de Ia potencia reactiva, ya que Czarnecki no Ia mide en las condiciones reales de calidad en el suministro, sino en unas impuestas a conveniencia. El procedimiento y sistema de medida de Ia potencia reactiva tradicional que es objeto de Ia presente patente se basa en una formulación de Ia potencia reactiva que utiliza las tensiones del sistema real y puede ser aplicado a redes eléctricas trifásicas tanto a tres como a cuatro hilos. Asimismo, Ia potencia reactiva tradicional se descompone en Ia potencia reactiva debida a las reactancias y Ia potencia reactiva causada por los desequilibrios, siendo sus expresiones aplicables a cualquier régimen de funcionamiento de los sistemas eléctricos: permanente y transitorio.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento y sistema de medida de Ia potencia reactiva tradicional que cuantifica por separado los efectos de los fenómenos reactivos causados por las reactancias de aquellos originados por Ia mala calidad en el suministro, causada por los desequilibrios, en cualquier régimen de funcionamiento, permanente o transitorio, de las redes eléctricas trifásicas.
Entendemos por mala calidad en el suministro causada por los desequilibrios en las redes eléctricas a aquellas condiciones en las que el suministro de energía eléctrica a los receptores se realiza con tensiones de alimentación desequilibradas tanto en el funcionamiento normal de operación o régimen permanente (estacionario) como en presencia de un proceso transitorio. El fenómeno del desequilibrio se presenta a Ia frecuencia fundamental (50 ó 60 Hz); cualquier diferencia entre los valores eficaces o entre los argumentos de las
tensiones de las fases respecto de las condiciones de equilibrio a frecuencia distinta de Ia fundamental debe ser considerada perteneciente al fenómeno de Ia distorsión. De acuerdo con un primer aspecto de Ia invención, se describe un procedimiento para el cálculo de Ia potencia reactiva tradicional y sus componentes en redes trifásicas para cualquier régimen de funcionamiento, que comprende las siguientes operaciones: 1 ) Obtener las transformadas de Laplace de las componentes de frecuencia fundamental de las tensiones y corrientes de las fases (z = A1B1C) de Ia red eléctrica trifásica, V1Js) e hJs) -
Para ello, se utilizan las muestras registradas de tensión e intensidad de las fases de Ia red eléctrica, eliminando sus componentes de frecuencia no fundamental. El subíndice "1 " es utilizado en el presente documento para identificar a Ia componente de frecuencia fundamental y "s" es Ia frecuencia compleja. 2) Determinar los fasores temporales de las corrientes reactivas de cada fase del sistema ( /HJ, que son aquellas proporcionales y desfasadas 90° respecto de sus respectivas tensiones de fase (F1J
r\z a l∑ Estas corrientes reactivas son las componentes estacionarias de frecuencia fundamental que transfieren Ia totalidad de Ia potencia reactiva absorbida por los receptores y circulan por Ia susceptancia equivalente de dichos receptores con mala calidad en el suministro {Bd ). 3) Descomponer las corrientes reactivas de cada fase como suma fasorial de las corrientes reactivas debidas a las reactancias y a Ia mala calidad en el suministro:
* rlz ~ * rrlz ~"~ -' raíz
en función de Ia susceptancia equivalente de los receptores con tensiones equilibradas (Be) y Ia susceptancia equivalente de los receptores causada por los desequilibrios de tensiones {Bu),
- Corriente reactiva debida a las reactancias,
- Corriente reactiva debida a los desequilibrios de tensiones,
Liz = Bu 'K
En una realización preferida de Ia invención, se obtiene Ia susceptancia equivalente de los receptores con tensiones equilibradas, Be , y Ia susceptancia equivalente debida a los desequilibrios de tensiones, Bu , a partir de las susceptancias de cada fase, B2 , obtenidas de Ia expresión de Ia admitancia compleja, T , de cada fase (z = A1B1C) a Ia frecuencia fundamental según Ia expresión, en función de las componentes estacionarias, de frecuencia fundamental, de Ia tensión (J7JJ y de Ia intensidad UiJ de cada fase:
Vlz La conductancia de cada fase, Gz ! no interviene en el cálculo de las potencias reactivas, mientras que de las susceptancias de cada fase del receptor, Bz , se obtiene Ia susceptancia equivalente del receptor con tensiones equilibradas, ^ , como:
Be = \ ∑B,
z=A,B,C
La susceptancia equivalente causada por los desequilibrios de tensiones, Bu , se obtiene por Ia expresión:
_ V2 — — — V2 — — — V2 — — —
B = -^r(IB4 - Bn - Br) + ^^(- B, + 2Bn - Br) + -^-(- B4 - Bn + 2Br)
en función de los valores eficaces de las componentes estacionarias de frecuencia fundamental de las tensiones de las fases, Vlz (z = A1B1C), de las susceptancias de las fases, B2 , y del valor eficaz de Ia tensión del sistema, z=A,B,C
Y Ia susceptancia equivalente de los receptores con mala calidad en el suministro, Bd :
Bd = Be + B,
4) Obtener Ia potencia reactiva ( Q ) y sus componentes, debida a las reactancias ( Q1, ) y debida a los desequilibrios ( Q11 ).
En otra realización preferida más de Ia invención, las potencias reactivas se obtienen a partir de los conjugados de las susceptancias equivalentes del receptor ( B], Be *, Bu *) y del valor eficaz de Ia tensión del sistema (V), de acuerdo con las expresiones:
- Potencia reactiva ( Q ):
Q = B; V2 = Q + QU
- Potencia reactiva debida a las reactancias ( Q1, ):
Qr = B¡ ' V2
- Potencia reactiva debida a los desequilibrios ( Q11 ):
Qu = K v2
En una realización particular de Ia invención, el procedimiento comprende además las siguientes operaciones previas, que sirven para obtener los fasores temporales Vlz e Ilz de Ia componente estacionaria de frecuencia fundamental de Ia tensión y Ia intensidad de las fases de Ia red trifásica: a) Muestrear Ia tensión y Ia intensidad de Ia red trifásica.
Se realiza un muestreo de las señales analógicas de tensión e intensidad de cada fase de Ia red trifásica. b) Realizar un filtrado sintonizado a Ia frecuencia fundamental.
A continuación, se realiza un filtrado sintonizado a Ia frecuencia fundamental, normalmente 50 Hz ó 60 Hz. En realizaciones preferentes de Ia invención, el dispositivo de filtrado es un filtro paso bajo de tipo FIR, MR o cualquier otro tipo de filtro digital. El objeto del filtrado es dejar pasar solamente Ia señal muestreada a Ia frecuencia fundamental, eliminando los armónicos. c) Aplicar Ia transformada de Laplace en tiempo discreto (FFFT), obteniendo F12O) e hJs) - d) Aplicar Ia antitransformada de Laplace, por Heaviside, a Flz0) e /lz0) , obteniendo los valores instantáneos de las componentes estacionarias de las tensiones e intensidades de las fases (z = A1B1C) a Ia frecuencia fundamental vjt) e ilz(í) . e) Obtener los fasores temporales de las componentes estacionarias de frecuencia fundamental de las tensiones e intensidades de las fases, Flz e /lz , a partir de sus valores instantáneos obtenidos en Ia operación anterior.
Esta operación sirve para obtener Ia admitancia compleja de las fases, Y2 (z = A1B1C), para Ia frecuencia fundamental, mediante Ia expresión
Yz = =^ = GZ + BZ J a partir de Ia cual se obtienen Ia susceptancias complejas
Mz
de cada fase del receptor, B2 , y de estas últimas se determinan Ia susceptancia equivalente del receptor con tensiones equilibradas, Be , Ia susceptancia equivalente debida a los desequilibrios de tensiones, 5M y Ia susceptancia equivalente de los receptores con mala calidad en el suministro, Bd .
De acuerdo con un segundo aspecto de Ia invención, se describe también un sistema para el cálculo de Ia potencia reactiva en redes trifásicas con mala calidad en el suministro que comprende los siguientes medios: 1 ) Un medio de adquisición de datos, que adquiere muestras de Ia tensión e intensidad de Ia red trifásica desequilibrada. El medio de adquisición de datos puede ser cualquiera que sea capaz de obtener muestras de Ia tensión e intensidad de Ia red trifásica a una frecuencia suficientemente alta. En una realización particular de Ia invención, el medio de adquisición de datos comprende: a) Transductores de medida de tensión e intensidad conectados a Ia red trifásica desequilibrada, que mide valores instantáneos de dichas señales eléctricas. En una realización preferida de Ia invención, se trata de transductores de doble núcleo con tecnología Fluxgate de bucle cerrado con salidas aisladas y alta exactitud y lineal ¡dad. b) Un dispositivo de adquisición de alta velocidad, conectado a dichos transductores, que convierte los valores instantáneos de tensión e intensidad en una serie de muestras discretas y sin desfase entre canales. Preferentemente, el dispositivo de adquisición de alta velocidad tiene una frecuencia de muestreo de al menos 500 kS por canal, de forma simultánea y memoria FIFO integrada.
2) Un medio de análisis, conectado el medio de adquisición de datos, que recibe las muestras de Ia tensión e intensidad de Ia red trifásica y calcula Ia potencia reactiva tradicional y sus componentes: Ia potencia reactiva debida a las reactancias y Ia potencia reactiva debida a los desequilibrios. El medio de análisis puede ser cualquiera capaz de efectuar las operaciones descritas en el procedimiento anterior, de modo que se obtienen las intensidades reactivas debidas a las reactancias y a los desequilibrios. Preferentemente, se trata de un PC, un microcontrolador, un microprocesador, una DSP, una FPGA o un ASIC, y más preferentemente un híbrido entre DSP y procesador.
3) Un medio de visualización, conectado al medio de análisis, que muestra los resultados obtenidos en Ia operación anterior. El medio de visualización puede ser
cualquiera mediante el cual se pueda comunicar a un usuario los resultados relativos a Ia potencia reactiva y sus componentes: debida a las reactancias y a los desequilibrios. En particular, en realizaciones preferidas de Ia invención se trata de una pantalla táctil, una pantalla TFT, una pantalla LCD o un conjunto de LEDs.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar Ia descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de Ia invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de Ia misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado Io siguiente:
Figura 1.- Muestra un diagrama de flujo que muestra las operaciones del procedimiento de acuerdo con una realización preferida de Ia invención.
Figura 2.- Muestra las partes que componen el sistema de acuerdo con otra realización preferida de Ia invención. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Como se muestra en las figuras, una posible realización del procedimiento para Ia medida de Ia potencia reactiva en sistemas trifásicos perturbados objeto de Ia presente invención, comprende las siguientes operaciones:
- Adquisición de señales eléctricas (A) procedentes del medio de adquisición de datos (2) mostrado en Ia figura 2, del que se obtienen N muestras de tensiones y corrientes de cada fase de Ia red trifásica, cuyo número depende de Ia frecuencia de muestreo, fm. Tras un filtrado digital de dichas muestras mediante un filtro digital paso bajo FIR o NR, se generan dos matrices, Vi(n) e ii(n), formadas por las N muestras de tensiones y corrientes de cada fase correspondientes a Ia frecuencia fundamental (50 Hz ó 60 Hz).
- Análisis transitorio (B), por aplicación de transformadas de Laplace sobre las matrices de muestras de tensiones y corrientes de frecuencia fundamental, del que se obtienen los valores frecuenciales V1z(s) e I1z(s) de cada fase - Tras aplicar antitransformadas de Laplace, se obtienen los valores instantáneos de las tensiones y corrientes de frecuencia fundamental y se separan sus componentes natural y estacionaria. De esta última componente quedan definidos los fasores temporales (C) de frecuencia fundamental de las tensiones y corrientes de las fases [(V1A,V1B,V1C) , (ΪÍA >
].
- Con estos valores de tensiones y corrientes se calculan las admitancias complejas de cada fase de los receptores a Ia frecuencia fundamental:
7Z = ¿- = GZ + BZ
Mz De las susceptancias de cada fase del receptor, B2 , se obtiene (D) Ia susceptancia equivalente del receptor con tensiones equilibradas, 5e , como:
La susceptancia equivalente del receptor causada por los desequilibrios de tensiones, Bu , se obtiene por Ia expresión: Bn = {pτβBA - BB - Bc) + ^(- BA + 2BB - Bc)+ ^τ(-BA - BB + 2BC) en función de los valores eficaces de las componentes estacionarias de frecuencia fundamental de las tensiones de las fases, V12 (z = A1B1C), de las susceptancias de las fases, B2 , y del valor eficaz de Ia tensión del sistema,
V = i ∑V¿
z=A,B,C
Y Ia susceptancia equivalente de los receptores con mala calidad en el suministro, Bd :
Bd = Be + B,
- Se obtiene las corrientes reactivas (E) de cada fase, ϊriz , como aquellas de frecuencia fundamental, que están desfasadas 90° respecto de las tensiones fundamentales de cada fase, Vlz , y verifican
Λ r\z = Bd a V l∑
Posteriormente, esta corriente reactiva se descompone en otras dos, que constituyen aportaciones fundamentales de Ia presente patente: i) Ia corriente reactiva debida a las reactancias (ϊrrlz ), ii) Ia corriente reactiva debida a los desequilibrios { Imlz),
Liz = K 'K
- A partir de los conjugados de las susceptancias equivalentes de los receptores (B * , Be * , B *) y del valor eficaz de Ia tensión del sistema ( V ), se obtienen las potencias reactivas (F): del sistema ( Q ), debida a las reactancias ( Qr) y debidas a los desequilibrios ( Q11 ), expresadas como:
- Potencia reactiva ( Q ):
Q = B] V2 = Qr + Qu
- Potencia reactiva debida a las reactancias ( Qr ):
Qr = K V1
- Potencia reactiva debida a los desequilibrios ( Q11 ):
Qu = K V2
- Los valores de las potencias reactivas se muestran en un sistema de visualización (8).
La Fig. 2, a su vez, muestra un esquema general de un sistema (1 ) para llevar a cabo el procedimiento de Ia Fig. 1. En ella, el medio de adquisición (2) comprende unos transductores de medida de exactitud (2a) y un dispositivo de
adquisición de alta velocidad (2b). Las señales obtenidas por estos elementos se transmiten al medio de procesamiento (3), que en este ejemplo es un híbrido entre DSP y procesador. Además, en este ejemplo el sistema comprende un medio de almacenamiento (5) conectado al medio de procesamiento (3). Las operaciones del procedimiento descrito más arriba se efectúan en el medio de procesamiento, en este ejemplo de acuerdo con un programa de medida que comprende los siguientes módulos:
Módulo de adquisición, encargado de adquirir muestras de tensión e intensidad, que se guardan en un vector para cada tensión e intensidad.
- Módulo de análisis, encargado de realizar el análisis transitorio y obtener finalmente las matrices, en valor eficaz y en fase, de las tensiones e intensidades, para Ia frecuencia fundamental, a partir de las muestras adquiridas en el módulo anterior; además se obtiene por integración numérica los valores eficaces de todas las tensiones e intensidades de cada una de las fases.
- Módulo de susceptancias, encargado de obtener los valores de las susceptancias de las fases del receptor, a partir de los valores obtenidos en el módulo anterior, así como las susceptancias equivalentes del receptor con tensiones equilibradas y desequilibradas.
- Módulo de corrientes reactivas, encargado de obtener las matrices de las corrientes reactivas de cada fase, en valor eficaz y en fase, partir de los valores obtenidos en los dos módulos anteriores.
- Módulo de potencias reactivas, encargado de obtener los valores de las potencias reactivas para cada tipo de topología del sistema eléctrico.
- Módulo de visualización, encargado de representar en pantalla Ia información gráfica y numérica de las potencias reactivas total, debida a las reactancias y debida a los desequilibrios, así como los valores de las tensiones e
intensidades de las fases y las corrientes reactivas a Ia frecuencia fundamental.
Además, aunque las realizaciones de Ia invención descritas con referencia a los dibujos pueden incluir aparatos de ordenador y procedimientos ejecutados en tales equipos, Ia invención se extiende igualmente a los programas de ordenador, particularmente los programas de ordenador que se encuentran situados sobre o dentro de una portadora, adaptados para llevar a Ia práctica Ia invención. El programa puede tener Ia forma de código fuente, código objeto, una fuente intermedia de código y código objeto, por ejemplo, como en forma parcialmente compilada, o en cualquier otra forma adecuada para uso en
Ia puesta en práctica de los procesos según Ia invención. La portadora puede ser cualquier entidad o dispositivo capaz de soportar el programa. Por ejemplo, Ia portadora podría incluir un medio de almacenamiento, por ejemplo, una memoria ROM, una memoria CD ROM o una memoria ROM de semiconductor, o un soporte de grabación magnética, por ejemplo, un disco flexible o un disco duro. Además, Ia portadora puede ser una portadora transmisible, por ejemplo, una señal eléctrica u óptica que podría transportarse a través de cable eléctrico u óptico, por radio o por cualesquiera otros medios.
Cuando el programa va incorporado en una señal que puede ser transportada directamente por un cable u otro dispositivo o medio, Ia portadora puede estar constituida por dicho cable u otro dispositivo o medio.
Como variante, Ia portadora podría ser un circuito integrado en el que va incluido el programa, estando el circuito integrado adaptado para ejecutar, o para ser utilizado en Ia ejecución de los procesos correspondientes.
Claims
1. Procedimiento para el cálculo de Ia potencia reactiva tradicional, considerada como los desfases entre las tensiones y corrientes de
5 las fases del sistema, en una red trifásica con mala calidad en el suministro debido a los desequilibrios, caracterizado porque comprende las siguientes operaciones:
- obtener las componentes de frecuencia fundamental de las tensiones y0 corrientes instantáneas de cada fase (z= A1B1C), vlz(t) e ilz(t) , tras realizar un análisis transitorio, aplicando transformadas de Laplace en tiempo discreto (FFFT);
- a partir de estos valores instantáneos de tensiones y corrientes, obtener5 los fasores temporales de Ia componente estacionaria de frecuencia fundamental de Ia tensión y Ia intensidad de Ia red trifásica, Vlz e 7lz ;
- obtener las intensidades reactivas de cada fase ( 7Hz) como Ia componente de Ia intensidades de las fases ( 7lz ) que es proporcional y están o desfasadas 90° con las tensiones de cada fase ( Vlz );
- descomponer las intensidades reactivas de cada fase (7rlz) en:
- Intensidad reactiva debida a reactancias:
donde Be es Ia susceptancia equivalente de los receptores con intensidades equilibradas
- Intensidad reactiva debida a los desequilibrios:
Liz = Bu 'K
0 donde Bu es Ia susceptancia equivalente de los receptores causada por los desequilibrios de tensiones - obtener Ia potencia reactiva debida a las reactancias:
- obtener Ia potencia reactiva debida a los desequilibrios:
V \2Á F1 \B _ _ _ V I2C - - -
B11 = ~^(2BA - BB - Bc) + -^(- BA + 2BB - Bc) + ~^(- BA - BB + 2BC)
3V W 3V¿ donde las susceptancias complejas de cada fase se obtienen como Ia parte imaginaria de Ia admitancia compleja de cada fase, utilizando Ia fórmula
Yz = ^- = Gz + Bz y el valor eficaz de Ia tensión del sistema:
MZ 
2. Procedimiento para el cálculo de Ia potencia reactiva en una red trifásica perturbada de acuerdo con Ia reivindicación 1 , que para Ia obtención de los fasores temporales Vlz(s) e /lzO) de Ia componente estacionaria de Ia tensión e intensidad de las fases de red se realizan las siguientes etapas:
- muestrear Ia tensión y Ia intensidad de Ia red trifásica;
- realizar un filtrado sintonizado a Ia frecuencia fundamental; - aplicar la transformada de Laplace en tiempo discreto (FFFT), obteniendo Flz0) e /lz0) ;
- aplicar Ia antitransformada de Laplace, por Heaviside, a Flz0) e /lz0) , obteniendo los valores instantáneos de las componentes estacionarias de las tensiones e intensidades de las fases a Ia frecuencia fundamental vlz(t) e ¿lz(t) ;
- obtener los fasores temporales Flz e 7lz de las componentes estacionarias a partir de los valores instantáneos de las tensiones e intensidades a Ia frecuencia fundamental obtenidos en Ia operación anterior.
3. Procedimiento para el cálculo de Ia potencia reactiva en una red trifásica con mala calidad en el suministro debido al desequilibrio de tensiones de acuerdo con Ia reivindicación 2, donde el filtrado está basado en un filtro digital paso bajo FIR o MR.
4. Programa de ordenador que comprende instrucciones de programa para hacer que un ordenador lleve a Ia práctica el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.
5. Programa de ordenador según Ia reivindicación 4, incorporado en medios de almacenamiento.
6. Programa de ordenador según Ia reivindicación 4, soportado en una señal portadora.
7. Sistema para el cálculo de Ia potencia reactiva en redes trifásicas con mala calidad en el suministro para implementar el procedimiento de las reivindicaciones 1 -3, caracterizado porque comprende los siguientes medios:
- un medio de adquisición de datos, que adquiere muestras de Ia tensión e intensidad de Ia red trifásica con mala calidad en el suministro; - un medio de análisis, conectado al medio de adquisición de datos, que recibe las muestras de Ia tensión e intensidad de Ia red trifásica y calcula Ia potencia reactiva debida a las reactancias y Ia potencia reactiva debida a los desequilibrios;
- un medio de visualización, conectado al medio de análisis, que muestra los resultados obtenidos en Ia operación anterior
8. Sistema para el cálculo de Ia potencia reactiva en redes trifásicas con mala calidad en el suministro de acuerdo con Ia reivindicación 7, caracterizado porque el medio de adquisición de datos comprende: transductores de medida de tensión e intensidad conectados a Ia red trifásica, que mide valores instantáneos de dichas señales eléctricas; un dispositivo de adquisición con una velocidad de al menos 500 kS, conectado a dichos transductores, que convierte los valores instantáneos de tensión e intensidad en una serie de muestras discretas.
9. Sistema para el cálculo de Ia potencia reactiva en redes trifásicas con mala calidad en el suministro de acuerdo con Ia reivindicación 8, caracterizado porque los transductores de tensión e intensidad son de doble núcleo con tecnología Fluxgate de bucle cerrado y salida aislada.
10. Sistema para el cálculo de Ia potencia reactiva en redes trifásicas con mala calidad en el suministro de acuerdo con Ia reivindicación 7, caracterizado porque el medio de análisis comprende uno de los elementos de Ia siguiente lista: un PC, un microcontrolador, un microprocesador, un DSP, una FPGA y un ASIC.
11. Sistema para el cálculo de Ia potencia reactiva en redes trifásicas con mala calidad en el suministro de acuerdo con Ia reivindicación 7, caracterizado porque el medio de visualización comprende uno de los elementos de Ia siguiente lista: una pantalla táctil, una pantalla TFT, una pantalla LCD y un conjunto de LEDs.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ESP200901595 | 2009-07-09 | ||
| ES200901595A ES2342144B2 (es) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | Procedimiento y sistema para la medida de la potencia reactiva tradicional en cualquier regimen de funcionamiento de redes electricas trifasicas. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2011004048A1 true WO2011004048A1 (es) | 2011-01-13 |
Family
ID=42260544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/ES2010/070474 Ceased WO2011004048A1 (es) | 2009-07-09 | 2010-07-08 | Procedimiento y sistema para la medida de la potencia reactiva tradicional en cualquier régimen de funcionamiento de redes eléctricas trifásicas |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2342144B2 (es) |
| WO (1) | WO2011004048A1 (es) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5854995A (en) * | 1995-11-30 | 1998-12-29 | General Electric Company | Vector electricity meters and associated vector electricity metering methods |
| ES2166670B1 (es) * | 1999-08-04 | 2003-02-16 | Univ Valencia Politecnica | Procedimiento para la medida de potencias, energias y eficiencia en las instalaciones electricas, asi como el dispositivo para su puesta en practica. |
| ES2215456B1 (es) * | 2002-04-29 | 2005-12-16 | Carlos Manuel Ferrer Ferrer | Perfeccionamientos introducidos en estructuras armonicas para arquitectura industrial. |
-
2009
- 2009-07-09 ES ES200901595A patent/ES2342144B2/es active Active
-
2010
- 2010-07-08 WO PCT/ES2010/070474 patent/WO2011004048A1/es not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5854995A (en) * | 1995-11-30 | 1998-12-29 | General Electric Company | Vector electricity meters and associated vector electricity metering methods |
| ES2166670B1 (es) * | 1999-08-04 | 2003-02-16 | Univ Valencia Politecnica | Procedimiento para la medida de potencias, energias y eficiencia en las instalaciones electricas, asi como el dispositivo para su puesta en practica. |
| ES2215456B1 (es) * | 2002-04-29 | 2005-12-16 | Carlos Manuel Ferrer Ferrer | Perfeccionamientos introducidos en estructuras armonicas para arquitectura industrial. |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LEON-MARTINEZ ET AL.: "Power Quality Effects on the Measurement of Reactive Power in Three-Phase Power Systems in the Light of the IEEE Standard 1459-2000.", 9TH INTERNACIONAL CONFERENCE. ELECTRICAL POWER QUALITY AND UTILISATION, 9 October 2007 (2007-10-09) - 11 October 2007 (2007-10-11) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2342144A1 (es) | 2010-07-01 |
| ES2342144B2 (es) | 2011-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108072789B (zh) | 非接触式电参数测量系统 | |
| BRPI1004893A2 (pt) | sistema de identificaÇço de fase e mÉtodo para identificar informaÇço de fase | |
| CN103777079A (zh) | 一种抗干扰特高压线路参数集成测试装置 | |
| BRPI0713152A2 (pt) | técnicas de filtração para remover o ruìdo de um sinal periódico e cálculos de irms | |
| JP6457025B2 (ja) | 電流測定装置および電流測定方法 | |
| WO2012119467A1 (zh) | 基于数字信号的电能质量测量装置准确度检定系统 | |
| CN110824227A (zh) | 一种新型10kV架空线路零序电流测量系统、方法以及性能测试平台 | |
| CN111707869A (zh) | 能实现自动调整宽测量范围的高阻测量装置 | |
| WO2011004048A1 (es) | Procedimiento y sistema para la medida de la potencia reactiva tradicional en cualquier régimen de funcionamiento de redes eléctricas trifásicas | |
| WO2007004698A1 (ja) | 漏洩電流検出装置及び漏洩電流検出方法 | |
| CN102628886B (zh) | 无源偏置全光纤电流互感器非线性补偿电路 | |
| WO2022252664A1 (zh) | 无线电气传感器、电参量测量计算装置、方法及系统 | |
| ES2544902B2 (es) | Método y sistema de medida de desequilibrios en una red eléctrica | |
| CN203054091U (zh) | 一种低压电力线窄带载波接入阻抗测试装置 | |
| CN203705561U (zh) | 全天候工频电场测量装置 | |
| BR102016006118B1 (pt) | Sistema para uso com um transdutor de corrente de fibra óptica | |
| ES2342528A1 (es) | Procedimiento y sistema para el calculo de la potencia reactiva en redes trifasicas perturbadas. | |
| CN108398586A (zh) | 一种电力检修用的万能表装置 | |
| CN107884692A (zh) | 绝缘试验通用切换装置 | |
| CN106885941A (zh) | 基于频谱极值点的电网基波频率检测方法 | |
| ES2215467B1 (es) | Aparato y metodo de medida de magnitudes electricas en una red trifasica. | |
| CN204719145U (zh) | 一种变压比自动测试仪 | |
| CN205450116U (zh) | 一种工频常数与非桥路高压介质损耗测试仪 | |
| CN204027696U (zh) | 一种手持式光功率计 | |
| Rui et al. | Research on a Detection Method of Capacitance Current to Ground |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10796760 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10796760 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |