Спосіб контролю енергетичних показників мережі живлення

Реферат: Спосіб контролю енергетичних показників мережі живлення для лічильника електроенергії включає вимірювання датчиками струму та напруги аналогових сигналів, що надходять до лічильника та перетворюються аналого-цифровим перетворювачем у цифровий вигляд, проведення за допомогою цифрової електронної системи лічильника частотного аналізу струму мережі та обраховування значення складових потужності мережі. Датчики струму та напруги підключають до вторинних ланок постійного струму споживачів відповідної структури та обчислюють енергетичні показники мережі через визначення енергетичних показників кожного об'єкту навантаження. UA 85497 U (54) СПОСІБ КОНТРОЛЮ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ МЕРЕЖІ ЖИВЛЕННЯ UA 85497 U UA 85497 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до електротехніки та може бути використана в процесі експлуатації сучасних систем обліку, технічного контролю та корекції енергетичних показників мережі живлення. Спосіб передбачає непряме визначення енергетичних показників мережі живлення, до якої підключено групу приймачів електроенергії, що мають ланку постійного струму (силові перетворювачі, перетворювачі частоти). Такий спосіб можна використовувати для технічного обліку показників електроенергії та керування пристроями покращення енергетичних показників. Відомий спосіб визначення енергетичних показників мережі живлення, який вимагає отримання сигналів струмів та напруг безпосередньо з живлячої мережі. Основою даного способу є перетворення Фур'є, яке застосовують до виміряних сигналів струмів та напруг. Далі на основі попереднього частотного аналізу обчислюють складові потужності мережі. Недоліком такого способу та апаратів на його основі є вимір струмів та напруг безпосередньо з мережі живлення та відсутність можливості прогнозування енергоспоживання при різних умовах експлуатації споживачів. (US8014964 (В1) - 2011-09-06). Найбільш близьким рішенням є спосіб автоматизованого активного контролю показників якості електричної енергії, суть якого полягає у тому, що даним способом передбачена комплексна діагностика мережі та розробка алгоритмів керування пристроями корекції складових потужності. Також автори зазначають необхідність комплексної оцінки усіх енергетичних показників. (RU 2248038). Недоліками даного способу є: - необхідність використання 9-ти високоточних каналів виміру, що спричиняє ускладнення технічної реалізації приладу; - необхідність розрахунку якомога більшої кількості енергетичних показників для отримання повної інформації про стан мережі; - отримання вихідних даних безпосередньо із мережі. Задачею корисної моделі є удосконалення способу технічного обліку та прогнозування енергетичних показників мережі живлення групи споживачів електричної енергії з ланками постійного струму (перетворюючі пристрої, перетворювачі частоти) за рахунок підключення датчиків струму на напруги до ланок постійного струму зазначених типів споживачів, та визначення складових потужності живлячої мережі через визначення енергетичних показників кожного споживача електроенергії. Технічний результат від використання корисної моделі полягає в зменшенні вартості системи автоматичного розрахунку енергетичних показників через використання більш простих датчиків напруги та струму, а також через використання більш простої цифрової системи для обчислення енергетичних показників. Поставлена задача вирішується тим, що датчики струму та напруги вимірюють аналогові сигнали, що надходять до лічильника та перетворюються аналого-цифровим перетворювачем у цифровий вигляд, після чого цифрова електронна система лічильника проводить частотний аналіз струму мережі та обчислює значення складових потужності мережі, результати обчислень яких відображаються на дисплеї. Згідно з корисною моделлю, датчики струму та напруги підключають до вторинних ланок постійного струму споживачів відповідної структури (перетворюючих пристроїв, перетворювачів частоти) та пристрій обчислює енергетичні показники мережі через визначення енергетичних показників кожного об'єкту навантаження, які у свою чергу обчислюються пристроєм за математичними структурами, що відповідають типу кожного споживача електроенергії. Корисна модель ілюструється блок-схемою. Спосіб реалізується наступним чином. До ланок постійного струму кожного електричного споживача (перетворюючих пристроїв, перетворювачів частоти) приєднують датчики струму та напруги. Після включення лічильника до бази даних приладу (блок 1) вводять кількість споживачів електроенергії, первинну напругу живлення (6 кВ, 0,4 кВ тощо), коефіцієнт трансформації трансформаторів та обирають із бази даних типи споживачів електроенергії. Далі, сигнали з датчиків струму та напруги надходять до аналого-цифрового перетворювача (блок 2), який перетворює їх до цифрового вигляду. Сигнали, отримані з аналого-цифрового перетворювача (блок 2) надходять до блока обчислення кута керування i-тим перетворювачем (блок 3), що обчислюється за формулою: Udi , (1)  i  arccos Ud0i де  - порядковий номер i-го перетворювача; i 1 UA 85497 U  i - кут керування і-го перетворювача; Udi  - значення виміряної напруги i-го перетворювача; 5 Ud0i - значення максимально можливої випрямленої напруги i-го перетворювача. Наступною дією (блок 4) є розрахунок активної, реактивної потужностей та повної потужності першої гармоніки, використовуючи обчислений у попередньому блоці (блок 3) кут керування, за формулами: Pi  Udi  Idi (2)   Qi  Ud0i  Idi  sin  i (3) 10 15 S1i  Ud0i  Idi , (4) де Pi , Qi , S1i  - активна, реактивна потужності та повна потужність першої гармоніки відповідно; Idi - виміряний струм i-го перетворювача; Наступним кроком (блок 5) із бази даних лічильника (блок 1) вибирають відповідні спрощені розрахункові формули та обчислюють значення к-х гармонік для і-х перетворювачів: Idi A k i   K cxi  sin k   i (5) K mpi  B k i  20 Idi K mpi     K cxi  cos k   i , (6) де k  - порядковий номер гармоніки; A k i , Bk i - синусна на косинусна складові к-ї гармоніки і-го перетворювача відповідно; K mpi - коефіцієнт трансформації трансформатора, що живить і-ї перетворювач; 25 K cxi - коефіцієнт і-ї схеми перетворення. Далі цифрова електронна система лічильника обчислює сумарні значення (блок 6) активної, реактивної потужностей та повну потужність першої гармоніки на основі даних, отриманих у блоці 4, за формулами: N PM   Pi (7) i 1 N QM  30  Qi (8) i 1 2 2 S1M  PM  QM , (9) де PM , QM , S 1M - активна, реактивна потужності та повна потужність першої гармоніки живлячої мережі відповідно. Наступним кроком (блок 7) розраховують діючі значення гармонік струму мережі (блок 5) за формулою: 2 35 2 N  N  I Mk    A k i    B k i  , (10)      i 1   i 1  де I Mk  - струм к-ї гармоніки мережі живлення; На основі значень гармонік струму мережі живлення (блок 7) прилад обчислює (блок 8) діюче значення струму мережі за формулою: IM  40 де p 2  I Mk  , (11) i 1 2 UA 85497 U I M - діюче значення струму мережі живлення; p - максимальний порядок вищої гармоніки; Використовуючи обчислене значення струму мережі (блок 7), наступною дією обчислюють (блок 9) повну потужність та потужність спотворення мережі живлення: 5 SM  3  UM  IM (12) 2 DM  SM  S 2  (13) 1 10 UM - середньоквадратичне значення напруги мережі (блок 1); SM , DM - повна потужність та потужність викривлення відповідно. Останніми обчисленими значеннями (блок 10) є енергетичні коефіцієнти мережі, що обчислюються за попередніми даними (блок 6, 9): P K з  M (14) S1M Kc  S 1M (15) SM K p  K з  K c (16) 15 K з , K c , K p - коефіцієнти зсуву, спотворення та потужності відповідно. Після проведення обчислень необхідна інформація (блок 6, блок 9, блок 10) надсилається до блока візуалізації або подається до пристроїв поліпшення складових потужності (блок 11). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Спосіб контролю енергетичних показників мережі живлення для лічильника електроенергії, що включає вимірювання датчиками струму та напруги аналогових сигналів, що надходять до лічильника та перетворюються аналого-цифровим перетворювачем у цифровий вигляд, після цього проведення за допомогою цифрової електронної системи лічильника частотного аналізу струму мережі та обраховування значення складових потужності мережі, результати обчислень яких відображаються на дисплеї, який відрізняється тим, що датчики струму та напруги підключають до вторинних ланок постійного струму споживачів відповідної структури (перетворюючих пристроїв, перетворювачів частоти) та обчислюють за допомогою пристрою енергетичні показники мережі через визначення енергетичних показників кожного об'єкту навантаження, які у свою чергу обраховуються пристроєм за математичними структурами, що відповідають типу кожного споживача електроенергії. 3 UA 85497 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4