IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕТИ НА ПРИМЕРЕ РУКОВОДЯЩЕГО ДОКУМЕНТА

Для корректного измерения качества электроэнергии, существует множество ГОСТов, методических указаний и другой документации, описывающая правильную регистрацию различных показателей и дальнейшую их расшифровку, систематизацию и анализ. Один из таких документов является РД 153-34.0-15.502-2002 «Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» [1], в котором описаны методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Данный документ предназначен для применения организациями, занимающимися вопросами анализа качества электрической энергии. В нем описана одна из методик определения виновника искажений электроэнергии, суть которой заключается в том, виновников и потребителей выявляют с помощью тригонометрического круга, если фазовый угол сдвига между током и напряжением определенной гармонической составляющей больше чем +90 градусов и меньше чем -90 градусов, значит он является источником этой гармоники, а если фазовый угол сдвига меньше чем +90 градусов и больше чем -90, значит он является потребителем данного искажения (рис.1).

Рис. 1 Тригонометрический круг для выявление виновника и потребителя искажений

В стандарте [1] описан пример нахождения виновника искажений показателей качества электроэнергии (ПКЭ) [2-6]. В этом примере измерения выполнялись на реальной системе шин (рис.2), к которой были подключены два потребителя. Их нагрузка носит нелинейный характер, а именно это метрополитен и трамвайно-троллейбусное депо.

Рис. 2 Принципиальная схема секции шин подстанции

Все измерения проводились только на фазе А в трех точках – это ввод трансформатора Т-1, фидер 1 (трамвайно-троллейбусное депо) и фидер 2 (метрополитен). Показатели качества электроэнергии регистрировались с помощью сертифицированного измерительного прибора «Ресурс-UF2» [7] (рис.3).

Рис. 3 Схема подключения прибора «Ресурс-UF2» и его внешний вид

Результаты измерений ПКЭ [8], сведены в таблицу 1. Где, K_U(n), % - значение n-ой гармоники напряжения, в процентах; K_I(n), % - значение n-ой гармоники тока, в процентах; _UI(n)- фазовый угол n-ой гармоники между током и напряжением, в процентах.

При этом напряжение основной частоты в точке общего присоединения (ТОП) составило = 5934,4 В, а токи основной частоты во всех присоединениях определялись следующими значениями: = 422,7 А, = 71,1 А, = 364,1 А.

Таблица 1

Результаты измерений

n гармо-ники	Ввод Т-1			ф. 1		ф. 2
	KU(n), %	KI(n), %	UI(n)	KI(n), %	UI(n)	KI(n), %	UI(n)
1	100	100	166,0	100	-6,9	100	-16,9
3	1,37	1,04	224,7	1,05	52,7	1,13	31,9
5	3,06	13,48	-76,5	18,85	-6,2	17,22	109,5
7	1,69	7,55	-71,9	10,41	20,7	8,87	111,5
9	0,14	0,4	191,0	0,84	-43,0	0,74	77,6
11	1,86	3,19	-84,4	6,75	201,7	4,53	104,1
13	0,76	1,38	-64,4	4,43	167,2	2,43	84,5

Эту теорию возможно перенести на программный код и оптимизировать под работу с данными, полученными с любого регистратора показателей качества электроэнергии.

Для решения этой задачи, использовалось среда программирования Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench, сокращенно LabVIEW [9-10]. Преимущество этой программы является графический интерфейс, облегчающий программирования до соединений различных функциональных блоков, структур и виртуальных приборов (ВП) (рис. 4).

Рис. 4 Внешний вид среды программирования LabVIEW

Главной особенностью LabVIEW является возможность создания подпрограммы или как их называют в данной среде программирования – виртуальные подприборы (ВПП). Важнейший плюс последних заключается в том, что конечная программа может выглядеть компактно и информативно, при это ключевые объекты в ней будут спрятаны под ВПП, которые можно отдельно открыть и в каждом из них внести какие-либо изменения, при этом никак не затрагивая остальные.

При создании модели, возникла потребность разграничить программу на 4 главных блока – с общими исходными данными, с данными по напряжению в точке общего присоединения (ТОП), с данными по нагрузке потребителей и блок с визуальным представлением осциллограмм.

В первом блоке задаются общие исходные данные, без которых программа не будет работать (рис. 5).

Рис. 5 Блок исходных данных

Во втором блоке задаются значения напряжения в ТОП и его гармоники со смещением сигнала (рис.6).

Рис. 6 Блок напряжения фазы А

В третьем блоке заполняются такие данные, как ток потребителя, значение гармоник и фазовый угол между напряжением и током (рис. 7).

Рис. 7 Блок трех потребителей

Последний блок включает в себя графики сигнала напряжения (рис. 8), тока каждого потребителя (рис. 9).

Рис.8 Осциллограммы напряжения и тока

А так же сравнения сигнала в точке общего присоединения с суммой сигналов потребителей (рис. 9)

Рис. 9 Сравнение осциллограмм фидер 1 + фидер 2 с Ввод Т-1

Вывод:

Результаты программы, созданной в среде программирования LabVIEW сопоставимы с выводами методических указаний РД 153-34.0-15.502-2002. Эта модель, опираясь на руководящий документ [1] способна исследовать любые сети электроснабжения, манипулировать с вводимыми данными, а также позволяет выводить суммарную осциллограмму всех гармоник, которые находятся в сети, для дальнейшего их разложения в ряд Фурье и анализа.

Литература:

1. РД 153-34.0-15.502-2002 «Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Часть 2. Анализ качества электрической энергии».

2. Межгосударственный стандарт ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Дата введения 1999-01-01.

3. Национальный стандарт РФ ГОСТ 51317-4-7-2008 «Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемым в ним технических средств».

4. Национальный стандарт РФ ГОСТ 51317-4-30-2008 «Методы измерения показателей качества электрической энергии»

5. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 53333-2008 «Контроль качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

6. ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»

7. Шиханов И.С., Карпов А.С., Ярошевич В.В., Фастий Г.П., Токарева Е.А. Оценка использования сертифицированных регистраторов показателей качества электроэнергии // Труды Кольского научного центра РАН. Энергетика. Вып. 11, 2015. С. 55-67.

8. Шиханов И.С., Карпов А.С., Ярошевич В.В. Исследование проблемы качества электроэнергии городской сети // Сборник статей межвузовского конкурса студенческих научных работ «Научная элита XXI века» (победители и лауреаты 2013-2015). – Мурманск: Изд-во МГТУ, 2016 – 152 с. – (Федеральное агентство по рыболовству. ФГБОУ ВПО «Мурманский государственный технический университет»). С.98-102

9. Шиханов И.С., Карпов А.С., Ярошевич В.В., Возможность использования многоплатформенной среды LabVIEW для решения задач в высоковольтной электроэнергетики// Труды Кольского научного центра РАН. Энергетика. Вып. 12, 2016. С. 19-27.

10. И.С. Шиханов, А.С. Карпов, В.В. Ярошевич, Применение среды LabVIEW для решения проблем электромагнитной совместимости // сборник научно-технических статей. Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева; А.Б. Дарьенков (отв. редактор). 2016, C. 183-188.

Код для цитирования: Скопировать