Исследование графиков нагрузки на основе измерений анализатора электропотребления ar-5 Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Вестник АПК

Ставрополья Агроинженерия - -:№ 3(11), 2013. " "

УДК 696.6:621

Жданов В. Г., Логачева Е. А., Кобозев В. А., Ивашина А. В.

Zhdanov V. G, Logacheva E. А., Kobozev V. А., Ivashina A. V.

ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАФИКОВ НАГРУЗКИ НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЙ АНАЛИЗАТОРА ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ AR-5

STUDY OF LOAD SCHEDULES ON THE BASIS OF MEASUREMENTS ANALYZER OF POWER CONSUMPTION AR-5

Анализ эффективности энергопользования предусматривает исследование графиков нагрузки объекта, которые могут быть получены с помощью анализатора электропотребления. Исследования позволяют провести анализ динамики расхода электроэнергии, определить потери электроэнергии в системе электроснабжения, рассчитать нормативные расходы электроэнергии.

Ключевые слова: энергоэффективность, графики нагрузки, электропотребление, нормативные расходы.

Analysis of the energy efficiency involves the study of load schedules of an object that can be obtained using the power consumption analyzer. Research allows to analyse the dynamics of electricity consumption, determine the losses of electric power in the power system, calculate the standard cost of electricity.

Keywords: energy efficiency, load diagrams, power consumption, standard costs.

Жданов Валерий Георгиевич -

кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Ставропольский государственный аграрный университет Тел.: 8-928-306-90-26 E-mail: jdanov.valery@ yandex.ru

Логачева Елена Анатольевна -

кандидат технических наук,

доцент кафедры электроснабжения

и эксплуатации электрооборудования

Ставропольский государственный

аграрный университет

Тел.: 8-928-632-10-73

E-mail: elena.logacheva2010@yandex.ru

Кобозев Владимир Анатольевич -

кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Ставропольский государственный аграрный университет Тел.: 8-928-315-02-04 E-mail: kobozev v.a@mail.ru

Ивашина Александр Валентинович -

кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Ставропольский государственный аграрный университет Тел.: 8-962-48-32-07 E-mail: av_ivashina49@mail.ru

Zhdanov Valery Georgievich -

Ph.D. in Technical Sciences,

Docent of the Department of Electricity Supply

and Use of Electrical Equipment

Stavropol State

Agrarian University

Tel.: 8-928-306-90-26

E-mail: jdanov.valery@ yandex.ru

Logacheva Elena Anatolyevna -

Ph.D. in Technical Sciences,

Docent of the Department of Electricity Supply

and Use of Electrical Equipment

Stavropol State

Agrarian University

Tel.: 8-928-632-10-73

E-mail: elena.logacheva2010@yandex.ru

Kobozev Vladimir Anatolyevich -

Ph.D. in Technical Sciences,

Docent of the Department of Electricity Supply

and Use of Electrical Equipment

Stavropol State

Agrarian University

Tel.: 8-928-315-02-04

E-mail: LyginIV@energomera.ru

Ivashina Alexander Valentinovich -

Ph.D. in Technical Sciences,

Docent of the Department

of Electricity Supply

and Use of Electrical Equipment

Stavropol State Agrarian University

Tel.: 8-962-48-32-07

E-mail: av_ivashina49@mail.ru

Энергетические обследования объектов электропотребления,проводимые на основании общепринятых методик, предусматривают составление или запись индивидуальных и групповых графиков нагрузки. Указанные графики определяют загруженность электроприемников потребителей, их использование в определенных временных интервалах, определяют

коэффициент мощности нагрузок. Запись групповых графиков применяется для анализа эффективности использования электроэнергии, дает возможность определить характер изменения активной, реактивной и полной мощностей нагрузок в течение суток, средние и максимальные значения нагрузок, среднесуточный коэффициент мощности, коэффициент использования.

52

Ежеквартальный

научно-практический

журнал

В

В системах электроснабжения потребителей имеется 3 вида нагрузок: по току (/), активной и реактивной (Р, О) мощности. Графиком нагрузки принято считать кривую изменений указанных параметров (/(г), Р(г), О(г)) во времени. Основными приборами, используемыми для исследования графиков нагрузки, являются: амперметры, ваттметры, варметры, различные электрические счетчики. Возможно использование информационно-измерительных систем. Скорость изменения графиков нагрузки является определяющим фактором при подборе комплекта измерительных приборов. Например, обычные показывающие стрелочные приборы выполняются со временем установления показаний 4 секунды плюс время записи результата наблюдателем, что составляет примерно 2 секунды, поэтому период дискретизации в этом случае составляет 6 секунд. Такие приборы, обычно с низким классом точности, могут быть использованы для исследования графиков нагрузки электроприемников с длительным, устойчивым режимом работы. Использование для регистрации ЭВМ, микропроцессорных устройств позволяет снизить погрешность измерений и получить периоды дискретизации от долей секунды до нескольких часов. Записанные графики нагрузки, обработанные методом квантования по времени, позволяют получить устойчивые статистические характеристики. При этом график /(г) преобразуется в дискретную последовательность /(г) в /-й момент времени (рис. 1) [1]:

Ш, ..., /Щ, ..., Ш

Г = ц - 1) + Аг;

(1)

(п - 1)Аг = тр, где Тр - длительность записи графика нагрузки. Аналогично преобразуется функция Р(г).

I

0

м

у

т

1 П

/ = -1у/..

П 1=1

(2)

В процессе энергоаудита при значительных объемах записей графиков нагрузок и большом объеме их обработки предпочтительно использование специальных приборов - анализаторов электропотребления [2, 3, 4]. В Российской Федерации широко применяются анализаторы ЛЯ.4М; ДЯ5; С79, производитель аРСиТОЯ (Испания) и SYNERGYLtd (Великобритания) типа РС5, «ЭРИС». Названные приборы сертифицированы Госстандартом Российской Федерации.

Продолжительность регистрации графиков нагрузок находится в зависимости от цели обследования. Для регистрации параметров отдельных электроприемников требуется записать от 10 до 20 циклов их работы. Основными характеристиками режимов работы электроприемников служат: коэффициент загрузки к3, коэффициент включения кв и tgф. Указанные характеристики определяются по следующим выражениям:

кз = -

Рн

кВ =

Гц '

tgф =

(Ос

Рс

(3)

(4)

(5)

где Рс,

гп -

Осв.в - средняя за время включения активная и реактивная нагрузки; время включения электроприемника;

Гц - время цикла работы электроприемника.

Общепринятые методики измерений предписывают производить запись графиков нагрузки в течение двух суток, в определенных случаях используются недельные графики нагрузки [1, 2, 5].

По полученным графикам можно определить: - максимальные суточные значения активной и реактивной нагрузок и коэффициент мощности:

Ом

tgфм =

Рм

(6)

суточный расход активной и реактивной энергии ^сут, Усут);

средневзвешенный за сутки коэффициент мощности

^■-1 и ^

Рисунок 1 - График нагрузки потребителя электроэнергии

Приведенные в уравнении (1) данные могут использоваться для определения статистических характеристик графиков нагрузок - среднего значения тока /ср (или мощности):

tgфсут =

Ус

Wс^

(7)

средние за сутки активная и реактивная мощности ( Рср.сут, Оср.сут)

Рс,

Ос

И4у 24

Усут

24

(8)

(9)

в

:№ 3(11), 2013!

Агроинженерия

53

Рисунок 2 - Суточный график активной мощности

Измерения проводились портативным анализатором электропотребления ДЯ-5 (№ 408101011, дата поверки 14.10.2011 г.) [2, 3, 4]. Анализатор - это программируемый прибор, который позволяет производить измерения, расчет и запись в память параметров однофазных и трехфазных электрических сетей. Прибор включает в себя 6 входных каналов: 3 для измерения переменного напряжения и 3 для переменного тока. Это позволяет измерять мгновенные значения: напряжения и тока по трем фазам, а также частоту и активную мощность по каждой фазе. Встроенный в прибор процессор рассчитывает все основные значения параметров электрической сети: оовф, реактивную энергию. Индуктивная и емкостная составляющая нагрузки учитываются отдельно. Регистри-

руются как величины по каждой фазе, так и суммарные.

Результаты анализа периодически во времени фиксируются в память прибора емкостью 1 МБ для передачи на компьютер. Данные содержат: среднее, максимальные и минимальные значения параметров, которые фиксируются через определенные промежутки времени от 1 секунды до 4 часов; графики тока и напряжения записываются по каждой фазе. Эти графики можно использовать в дальнейшем для анализа гармоник.

С помощью анализатора электропотребления проводились измерения тока, активной и реактивной мощностей, оовф на вводно-распределительном устройстве административного здания, которые отражены на графиках (рис. 2-7).

Рисунок 3 - Суточный график емкостной мощности

54

Ежеквартальный

научно-практический

журнал

В

Рисунок 4 - Суточный график индуктивной мощности

Рисунок 5 - Суточный график коэффициента мощности

Результаты инструментального обследования являются исходным материалом для анализа эффективности энергоиспользования объекта, который позволяет:

- получить динамику расхода электроэнергии и финансовых затрат на нее за 3 года, предшествующих энергоаудиту, и определить структуру потребления электроэнергии в процентном отношении;

построить фактические балансы по всем видам электрической энергии по всем зданиям и в целом по организации; определить потери электроэнергии в различных элементах систем электроснабжения;

рассчитать нормативные расходы электроэнергии по всем зданиям и в целом по организации.

в

:№ 3(11), 2013!

Агроинженерия

55

Рисунок 6 - Суточный график полной мощности

Рисунок 7 - Суточный график силы тока

Литература

1. РД 34.01-03 «Методика проведения энергетических обследований (энергоаудита) бюджетных учреждений». Н. Новгород, 2003.

2. Логачева Е. А., Жданов В. Г. Опыт создания лаборатории энергоаудита на электроэнергетическом факультете Ставропольского государственного аграрного университета // Вестник АПК Ставрополья. 2012. № 4. С. 61-64.

3. Атанов И. В., Логачева Е. А., Жданов В. Г. Энергоаудит проводят сту-

References

1.

2.

RD 34.01-03 «Methodology of conducting energy surveys (energy audit) of budgetary institutions». N. Novgorod, 2003. Logacheva E. A., Zhdanov V. G. The experience of the establishment of energy audit laboratory at the Department of electrical power of the Stavropol State Agrarian University // Agricltural bulletin of the Stavropol region. 2012. № 4. P. 61-64. Atanov I. V., Logacheva E. A., Zhdanov V. G. Energy audit carried out by students // Rural mechanic. 2011. № 12. P. 28-29.

ЖЭестеик АПК

ЖВ Ставрополья

научно-практическии журнал

денты // Сельский механизатор. 2011. № 12. С. 28-29.

4. Кобозев В. А., Лыгин И. В. Концепция информационного обеспечения систем контроля и анализа параметров электроэнергии // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве : сборник научных трудов по материалам 75-й научно-практической конференции электроэнергетического факультета СтГАУ. Ставрополь : АГРУС, 2011. С. 131-137.

5. Логачева Е. А., Жданов В. Г Опыт создания измерительной энергетической лаборатории для проведения энергоаудита электроэнергетическим факультетом СтГАУ // Социально экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики : материалы Междунар. конф. / ТулГУ. Тула, 2011. Т. 2. 572 с. С. 470-473.

6. Кобозев В. А., Лыгин И. В., Симоновский А. Я., Халюткин В. А., Цховребов В. С. Программно-аппаратный комплекс для информационного обеспечения энергосберегающих мероприятий в системах электроснабжения // Вестник АПК Ставрополья. 2012. № 3. С. 41-46.

4. Kobozev V. A., Lygin I. V. The concept of information support systems for control and analysis of parameters of the electric power //Methods and technical means to improve the effectiveness of the use of electrical equipment in industry and agriculture : proceedings of the materials of the 75th scientific-practical conference of the Department of electrical power of the SSAU. Stavropol : AGRUS, 2011. P. 131-137.

5. Logacheva E. A., Zhdanov V. G. Experience of creation of measuring energy laboratory for carrying out energy audit of Department of electrical power of the SSAU // Social, economic and environmental problems of the mining industry, construction and power engineering: Proceedings of the International conference. / TSU. Tula, 2011. T. 2. 572 p. P. 470-473.

6. Kobozev V. A., Lygin I. V., Simonovsky A. Ya., Halutkin V. A., Tskhovrebov V. S. Hardware and software complex for the information support of energy saving measures in the energy supply systems // Agricltural bulletin of the Stavropol region. 2012 № 3. P. 41-46.