Совершенствование учета потребления электроэнергии в электротехнических комплексах предприятий на базе распределительных устройств (рис. 1) при наличии искажений возможно только на основе комплексного подхода и, прежде всего, связано с оплатой отдельно по активной и реактивной энергии [1–4]. При определении суммарного коэффициента искажения по напряжению необходимо учитывать модуль полного сопротивления системы, соотношение его составляющих (активной и реактивной) и закладывать математический аппарат расчёта мощности под соответствующие характеристики сети [5–8].
Предварительные исследования показали, что для учета электроэнергии при наличии высших гармоник, необходимо выявить взаимное влияние состава нагрузок в электротехнических комплексах предприятий (линейного и нелинейного компонентов нагрузки). Кроме того, уменьшение запаздывания работы системы управления из‑за фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ) влияет на снижение потребления реактивной мощности [9–12].
Затраты на электроэнергию
Среди измерительных уравнений, применяемых в счетчиках реактивной мощности Q, наибольшее распространение получили [13–16]:
где U1, I1, φ1 — напряжение, ток и разность фаз между ними (аргумент полного сопротивления) на первой гармонике соответственно
где S — полная мощность, ВА; Р — активная мощность, Вт.
Несмотря на возможность расчета реактивной мощности по формулам (1) и (2), с учетом влияния модуля полного сопротивления и отношения его активной и реактивной составляющей, данный подход не позволяет говорить о высокой некорректности учета реактивной энергии. Это связано с тем, что в них не определены показатели, отражающие численно влияние искажений на режимы распределительных электрических сетей [17–20]. Кроме того, не определены показатели, учитывающие потребляемую неактивную мощность (по аналогии с реактивной в синусоидальном режиме) при расчете за электроэнергию.
Как показали исследования, значение коэффициента мощности равное единице не является единственным и достаточным условием оптимальности режима передачи электроэнергии. Объясняется это увеличением потерь активной мощности с ростом порядка гармоник. Для подтверждения этого тезиса на рис. 2 представлены результаты исследования влияния искажений по току на потери активной мощности для конкретных исходных данных.