CC BY
31
Варламов Ю.В., Чернецов В.И.
ОЦЕНКИ ПО НЕСИММЕТРИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Согласно действующему в Российской Федерации ГОСТ 13109-97 [1] основным показателем качества элек-
троэнергии (ПКЭ) трехфазных электрических сетей переменного тока включенных по трехпроводной линии является коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности, для измерения которого рекомендуется следующий способ.
1. Для каждого ^го наблюдения проводить в электрических сетях трехфазного тока одновременные изме-
рения действующих значений каждого междуфазного напряжения основной частоты, т.е. и
АВ(1)/
и,
ВС (1)/
и
04(1)/ , а также определение действующего значения напряжения прямой последовательности основной частоты вычисляемое по формуле
и
1(1)/
и
АВ(1)/
ВС (1)/
- и
С4(1)/
и
А и2 - и2
^2 + ^иВС (1)/ иСА(1)/^ 2
АВ(1)/
и
АВ(1)/
12
(1)
2. Для каждого ^го наблюдения осуществлять вычисление действующего значения напряжения обратной по-
следовательности основной частоты
2(1)/
по формуле:
и 2(1)1 -
и
АВ(1)/
ВС(1)
и
- и
С4(1)/
АВ(1)/
и
)2 + (-
ВС(1)/
и
- и
С4(1)/ ^2
АВ(1)/
12
(2)
3. Вычислять коэффициенты несимметрии по обратной последовательности 1-го наблюдения по формуле
в процентах как результат
К
=100•-
и
2(1)/
и
(3)
1(1)/
4. Вычислять значения коэффициента несимметрии по обратной последовательности К
в процентах как
результат усреднения N наблюдений К2иі N
на интервале
равном 3 с, по формуле
К
2 и
■
(4)
где число наблюдений N должно быть не менее 9.
Качество электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности в точке общего присоединения считают соответствующим требованиям стандарта, если наибольшее из всех измеренных в течение 24 ч значений коэффициентов несимметрии напряжений по обратной последовательности не превышает предельно допустимого значения (в 4 %), а значение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности, соответствующее вероятности 95 % за установленный период времени, не превышает нормально допустимого значения.
Как следует из приведенных формул (1)..(4), рассмотренный базисный способ сложен в реализации, так как предполагает достаточно сложные вычисления и предусматривает необходимость выполнения одновременных
измерений действующих значений междуфазовых напряжений иА
и
У4В(1)/ , иВС(1)/ и и С4(1)/ *
Из известных способов измерения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в трехфазных электроэнергетических сетях переменного тока включенных по трехпроводной линии наиболее
близким к рассмотренному является допустимый ГОСТом, способ, согласно которому значения определяются по аппроксимативным формулам:
и
1(1)/
и
2(1)/
и
1(1)/
3
ЛВ(1)/ + иВС(1)/ + и04(1)/) ;
и2(1)/ - 0-62(инб(1)/ инм(1)і) ,
(5)
(6)
где ин б(1)У , инм(1)1 - наибольшее и наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений ос-
новной частоты в ^м наблюдении.
Далее способ реализуется согласно формулам (3) и (4).
Существенно отметить, что замена формулы (1) на (5) приводит к относительной погрешности, не превышающей 0.1 % при коэффициенте несимметрии напряжений по обратной последовательности не превышающем 6 %.
В свою очередь относительная погрешность определения и2фУ с использованием формулы (6) вместо формулы (2) не превышает 8 %, что вполне допустимо, поскольку ГОСТ 13109-97 разрешает максимальное отклонение рассматриваемой погрешности в 12 %.
Используя формулы (3), (5) и (6) запишем выражение для коэффициента несимметрии трехфазных напряже-
ний в следующем виде:
и„
К
= 186 •
б(1)
- и,.
1(1)1
(и
ЛВ(1)/
и
ВС(1)/
и
(7)
04(1)/
При синусоидальных измеряемых сигналах и сигналах с малой нелинейностью в формуле (7) действующие
значения напряжений
и
4В(1)/
и
ВС (1)/
и
ственным изменениям оценок интенсивностью.
К
04(1)/ корректно заменить на амплитудные, что не приведет к суще-Вместе с тем и в этом случае требуется измерять сигналы представленные
и
и
)
кшп = 186 •-
(8)
Для устранения указанного недостатка авторами предлагается способ согласно которому оценка К2уу осуществляется по формуле
шах( р^.) - шшр)
Рш + Р + Ра
где р^. - множество фазовых сдвигов рш > РЫ1 > Ра } между межфазовыми напряжениями в точках подключения
фаз А, В и С (см. рис. 1).
Идея использования формулы (8) строится на том основании, что и формула (7), исходя из известной
тригонометрической теоремы, согласно которой против большего угла треугольника всегда лежит большая
сторона. Для треугольника ЛЕС (рис. 1) отмеченное условие непосредственно следует из теоремы синусов, поскольку АЛБС близок к равнобедренному треугольнику.
Рис. 1. Векторные диаграммы трехфазной электроэнергетической сети.
Для оценки эффективности предлагаемого способа измерения коэффициента несимметрии средствами системы Ма^САБ, было проведено имитационное моделирование сравниваемых способов. Соответствующая абсолютная погрешность измерения представлена на рис. 2.
■1ПИШ" 1ТШ и “ 1111 цt\щf [1%1|[Г| 11111
Рис. 2. Абсолютная погрешность сравниваемых способов (в %).
Как показывает анализ, применение фазовых измерений существенно упрощает реализацию при допустимых согласно ГОСТ значениях погрешностей измерения.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - Минск: Изд-во Межгос-стандарт, 1997. - 30 с.
2. Бахмутский В.Ф., Гореликов Н.И., Кузин Ю.Н. Оптоэлектроника в измерительной технике. - М.: Машиностроение, - 1979, - 152 с.
А1
-0.5
10
20
30
40
60
70
80
90
