По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 62-83:656.56

Анализ искажений трехфазной системы электропитания на базе векторного показателя

Титов В. Г. д-р техн. наук, профессор, Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, г. Нижний Новгород
Захаров П. А. канд. техн. наук, доцент, Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, г. Нижний Новгород
Туганов Р. Б. студент, Волжский государственный университет водного транспорта, г. Нижний Новгород
Ключевые слова: система электроснабжения, частотно-регулируемый электропривод, искажения трехфазной сети электропитания, векторный показатель искажений, точность

Рассмотрено современное состояние развития показателей энергоэффективности систем электроснабжения промышленных предприятий. Дан анализ существующих показателей искажения параметров тока и напряжения сетей электропитания с частотно-регулируемыми электроприводами. Предложен векторный показатель искажения сетей питания электроприемников. Приведены результаты моделирования и сопоставления точностных показателей искажения электросетей.

Литература:

1. International Standard IEC 61000-2-12. Electromagnetic compatibility (EMC). – Part -12-2: Environment – Compatibility levels for low-frequency conducted disturbances and signaling in public medium-voltage power supply systems. – 2003.04.

2. Межгосударственный Стандарт ГОСТ 13109-1997. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.– Переиздание, январь, 2002.

3. International Standard IEC 61000-2-1. Electromagnetic compatibility (EMC). – Part 2: Environment. – Section 1: Description of the environment – Electromagnetic environment for low-frequency conducted disturbances and signaling in public power supply systems. – 1990.05.

4. Васенин А.Б., Крюков О.В. Проектирование электромеханической части и систем управления энергетических установок газотранспортных потребителей // Известия ТГУ. Технические науки. – 2011. – № 5-1. – С. 47–51.

5. Babichev S.A., Zakharov P.A., Kryukov O.V. Automated monitoring system for drive motors of gas-compressor units // Automation and Remote Control. – 2011. – Vol. 72. – N 6. – Р. 175–180.

6. Киянов Н.В., Крюков О.В. Решение задач промышленной экологии средствами электрооборудования и АСУ ТП // Автоматизация в промышленности. – 2009. – № 4. – С. 29–34.

7. Крюков О.В., Степанов С.Е., Титов В.Г. Встроенные системы мониторинга технического состояния электроприводов для энергетической безопасности транспорта газа // Энергобезопасность и энергосбережение. – 2012. – № 2. – С. 5–10.

8. Kiyanov N.V., Kryukov O.V., Pribytkov D.N., Gorbatushkov A.V. A Concept for the development of invariant automated electric drives for the water recycling systems with fan cooling towers // Russian Electrical Engineering. – 2007. – Vol. 78. – N 11. – Pp. 621–627.

9. Babichev S.A., Bychkov E.V., Kryukov O.V. Analysis of technical condition and safety of gas-pumping units // Russian Electrical Engineering. – 2010. – Vol. 81. – Рр. 489–494.

10. Крюков О.В. Комплексная система мониторинга и управления электроприводными газоперекачивающими агрегатами // В сб.: Труды МНПК «Передовые информационные технологии, средства и системы автоматизации». AITA– 2011. – С. 329–350.

11. Серебряков А.В., Крюков О.В., Васенин А.Б. Нечеткие модели и алгоритмы управления энергетическими установками // В сб.: Материалы конференции «Управление в технических, эргатических, орг. и сетевых системах» / Под ред. С.Н. Васильева. – 2012. – С. 467–469.

12. Васенин А.Б., Крюков О.В., Серебряков А.В., Плехов А.С. АСУ систем электроснабжения на принципах Smart Grid для объектов магистральных газопроводов // Автоматизация в промышленности. – 2012. – № 4. – С. 36–38.

13. Крюков О.В., Серебряков А.В. Активно-адаптивные алгоритмы управления и мониторинга автономными энергетическими комплексами // В сб.: Пром-Инжиниринг. Труды II МНТК. – ЮУрГУ, 2016. – С. 286–290.

14. Васенин А.Б., Крюков О.В., Серебряков А.В. Энергоэффективные системы электроснабжения электроприводов нефтегазопроводов // В сб.: Труды IX Международной (XX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу. АЭП-2016. – Пермь, 2016. – С. 380–384.

15. Крюков О.В., Васенин А.Б. Функциональные возможности энергетических установок при питании удаленных объектов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2014. – № 2. – С. 50–56.

16. Kryukov O.V., Serebryakov A.V. A system of online diagnostics of the technical condition of power plants // Russian Electrical Engineering. – 2015. – Vol. 86. – N 4. – Рр. 208–212.

17. Vasenin A.B., Kryukov O.V., Serebryakov A.V. Adaptive control algorithms of autonomous generator complexes // В кн.: Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты. – Труды МКЭЭЭ-2016. – 2016. – С. 133–135.

18. Воронков В.И., Степанов С.Е., Титов В.Г., Крюков О.В. Векторное управление возбуждением синхронных двигателей ГПА // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2010. – № 3-2. – С. 204–208.

19. Крюков О.В. Мониторинг условий эксплуатации электродвигателей газоперекачивающих агрегатов // Контроль. Диагностика. – 2016. – № 12. – С. 50–58.

20. Крюков О.В. Встроенная система диагностирования и прогнозирования работы асинхронных электроприводов // Известия вузов. Электромеханика. – 2005. – № 6. – С. 43–46.

21. Васенин А.Б., Степанов С.Е., Крюков О.В. Методология и средства оперативного мониторинга электродвигателей на компрессорных станциях // Контроль. Диагностика. – 2019. – № 11 (257). – С. 52–58.

22. Kryukov O.V., Gulyaev I.V., Teplukhov D.Y. Method for stabilizing the operation of synchronous machines using a virtual load sensor // Russian Electrical Engineering. – 2019. – Vol. 90. – N 7. – Рр. 473–478.

23. Крюков О.В. Частотное регулирование производительности электроприводных газоперекачивающих агрегатов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2014. – № 6. – С. 39–43.

24. Крюков О.В., Мещеряков В.Н., Гуляев И.В. Электроприводы на основе машины двойного питания и асинхронного вентильного каскада с преобразователями в цепях статора и ротора. – Саранск, 2020.

25. Крюков О.В. Энергоэффективные электроприводы ГПА на базе интеллектуальных систем управления и мониторинга // Дисс. д-ра техн. наук. – М.: АО «Корпорация ВНИИЭМ», 2015.

26. Крюков О.В., Степанов С.Е., Бычков Е.В. Опыт применения частотно-регулируемого привода вентиляторов АВО газа // В сб.: Труды IX Международной (XX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу. АЭП2016. – Пермь, 2016. – С. 428–432.

27. Крюков О.В. Подход к прогнозированию технического состояния электроприводных газоперекачивающих агрегатов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2016. – № 9. – С. 30–34.

28. Крюков О.В. Синтез и анализ электроприводных агрегатов компрессорных станций при стохастических возмущениях // Электротехника. – 2013. – № 3. – С. 22–27.

29. Мещеряков В.Н., Крюков О.В. Системы электропривода переменного тока с релейными и нелинейными корректирующими устройствами. Ч. 1 // Библиотечка электротехника. – 2018. – № 11 (239). – С. 1–76.

В настоящее время для оценки искажения напряжений и токов используется традиционный показатель – коэффициент гармонического искажения (Total Harmonic Distortion – THD), который характеризует содержание высших гармоник в питающем напряжении или токе. При этом предполагается, что напряжение (или ток) является периодическим процессом. Данный коэффициент утвержден международным стандартом [1] и российским стандартом [2] следующим образом (для напряжения):

где: h – порядок гармоники;

Uh – действующее значение гармоники тока порядка h;

U1 – действующее значение основной гармоники тока;

H – порядок наивысшей учитываемой гармоники.

Данный порядок устанавливается таким образом: H = 40 по отечественному стандарту и H = 50 по международному стандарту. Кроме этого, в качестве показателей искажения стандартами вводятся коэффициенты отдельных гармоник KUh = Uh/U1.

Нарушение симметрии трехфазной системы учитывается отдельно посредством составляющей напряжения обратной последовательности U2.

Стандартами для систем электроснабжения устанавливаются нормально допустимые и предельно допустимые значения показателей искажения и нарушения симметрии в точках общего присоединения. Однако напряжения и токи в современных электротехнических комплексах, в особенности, в комплексах, содержащих мощные регулируемые электроприводы переменного тока, строго говоря, не являются периодическими процессами. Это обусловлено несколькими причинами:

1. Частота энергосистемы претерпевает изменения.

2. Мгновенная угловая частота (мгновенная угловая скорость изображающего вектора напряжений) не является постоянной в узлах нагрузки, от которых питаются электроприемники с быстроизменяющейся активной мощностью.

3. Токи, потребляемые от сети мощными регулируемыми электроприводами переменного тока и некоторыми другими электроприемниками, содержат составляющие, частота которых не кратна частоте основной гармоники, так называемые интергармоники [3]. Соответственно, такие составляющие имеют место и в напряжениях узлов нагрузки, влияя на общую надежность системы [4–7].

Для Цитирования:
Титов В. Г., Захаров П. А., Туганов Р. Б., Анализ искажений трехфазной системы электропитания на базе векторного показателя. Оперативное управление в электроэнергетике: подготовка персонала и поддержание его квалификации. 2021;4.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: