Мониторинг качества электрической энергии в системах электроснабжения бытовых потребителей (1195430), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Все показатели, установленные ГОСТ 32144-2013 характеризуют определенные свойства электроэнергии. Нами был проведен анализ литературных источников на предмет обобщения характерных примеров негативного влияния неудовлетворительного КЭ на условия работы и на само электрооборудование бытовых потребителей, а также анализ причин, вызывающих снижение КЭ.
Причиной отклонения напряжения от номинальных значений являются суточные, сезонные и технологические изменения электрической нагрузки потребителя, а именно: регулирования напряжения генераторами электростанций и на подстанциях энергосистем, изменение мощности компенсирующих устройств, изменения схемы и параметров электрических сетей.
Источниками колебаний напряжения в сети являются мощные электроприемники с импульсным, резкоизменяющимся характером потребления активной и реактивной энергии: сварочные аппараты переменного и постоянного тока для ремонтных работ в гараже, мастерских.
Виновником несинусоидальности напряжения является потребитель с нелинейной нагрузкой: вращающиеся электрические машины, питаемые через вентильные преобразователи; телевизионные приемники; люминесцентные лампы.
Наиболее распространенными источниками несимметрии напряжений в трехфазных системах электроснабжения являются такие потребители электрической энергии, симметричное многофазное исполнение которых или невозможно, или нецелесообразно по технико-экономическим соображениям. Источником несимметрии трехфазной системы напряжения является потребитель с несимметричной нагрузкой, например, электроприемники с однофазными асинхронными двигателями (приводы компрессоров холодильников, стиральных машин, кухонного комбайна, вентиляторов, кондиционеров).
Анализ последствий низкого КЭ показал, что практически все ПКЭ негативно влияют на работу потребителей при ухудшении своих нормированных по [18] значений, приводя к уменьшению срока службы оборудования и увеличению потерь электроэнергии. Наиболее характерные негативные последствия такого влияния сведены в таблице 2.3 [29,30].
Таблица 2.3 – Влияние низкого КЭ на электрооборудование
Свойство электрической энергии | Последствия |
Отклонение напряжения | Повышенное потребление электроэнергии при повышении напряжения сверх номинального |
Колебание напряжения | Мигание ламп накаливания (фликер-эффект), что негативно сказывается на здоровье человека (утомление, реакция зрения) |
Отклонение частоты | Увеличение частоты вызывает возможное повреждение оборудования и преждевременное старение. Уменьшение частоты вызывает сокращение производительности механизмов |
Несинусоидальность напряжения | Увеличивается погрешность измерений индукционных приборов учета электроэнергии. Вызывает искажение сигналов, передаваемых по линиям связи. |
Несимметрия напряжений | Ухудшаются условия работы элементов сети, что ведет к снижению надежности электрооборудования и системы электроснабжения в целом. |
Кратковременные явления во время электромагнитных переходных процессов | Отключение оборудования или выход его из строя |
На основании вышеизложенного следует отметить, что несмотря на то, что потребители оказывают немалое влияние на ухудшение КЭ, в настоящем законодательстве не предусмотрена их правовая ответственность. Так, до 2001 года «Инструкция о порядке расчетов за электрическую и тепловую энергию» предусматривала скидки и надбавки к тарифу за качество электрической энергии, а с отменой данного документа не было принято нового стандарта, заменяющего его. На сегодняшний день регламентом выступает статья 542 ГК РФ «Качество энергии», которая не предусматривает специальной ответственности абонента за ухудшение качества электроэнергии.
2.3 Оценка качества электроэнергии в многоквартирном жилом фонде г. Хабаровска на основании инструментальных замеров
Непрерывный мониторинг качества электроэнергии – это инновационный подход к управлению качеством электроэнергии. Как отмечалось ранее, на сегодняшний день предписанная нормативными документами система контроля КЭ носит кратковременный (в течение недели) и периодический (от двух раз в год и менее) характер, что усложняет разработку и внедрение мероприятий по улучшению качества электроэнергии у потребителей. Однако ситуация в энергетике меняется, и все больший интерес со стороны энергоснабжающих организации и потребителей приобретают вопросы мониторинга и управления качеством электроэнергии [14, 16, 31].
Следует отметить, что ГОСТ 32144-2013 определены требования по качеству электроэнергии к более чем десяти ПКЭ в точке передачи электроэнергии от поставщика к потребителю. Эти ПКЭ характеризуют частоту, значение, форму напряжения и степень симметрии напряжений в трехфазных системах электроснабжения и подразделяются на две категории – продолжительные изменения и случайные события.
Однако степень ухудшения ПКЭ во многом зависит от типа нагрузки и режимов работы самого потребителя, и зачастую ухудшение КЭ у бытовых потребителей характеризуется не всеми десятью показателями, а только несколькими из них. Случаи снижения КЭ при работе промышленных производств достаточно хорошо изучены и широко описаны в учебной, справочной и научно-популярной литературе [32], но вопрос – сколько и, главное, какие ПКЭ нарушаются в точке присоединения к электрической сети бытовых потребителей остается открытым и, на наш взгляд, еще недостаточно изучен.
С целью выяснения реальной ситуации с наиболее «проблемными» ПКЭ в бытовом секторе МЖФ г. Хабаровска произведем анализ реальных замеров ПКЭ у бытовых потребителей, предоставленных Испытательной лабораторией ОАО «Хабаровская Горэлектросеть» [33], и выявим по каким показателям качество электроэнергии хуже всего.
Анализируемая база данных составляет результаты замеров ПКЭ, которые проводилась в течение последних 3 лет на более чем 15 подстанциях, питающих многоквартирные дома в г. Хабаровске.
Отметим, что целью анализа является определение числа и наименований ПКЭ, которые не удовлетворяют требованиям ГОСТ 32144-2013, в предположении, что КЭ у многоквартирном жилом фонде неудовлетворительное не по всем десяти ПКЭ, установленным [18], а только по части из них.
На основании произведенного анализа реальных замеров ПКЭ в г. мы выявили следующие «проблемные» для МЖФ г. Хабаровска показатели качества электроэнергии:
-
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последователь-ности –
, %;
-
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности
, %;
-
Доза фликера
;
-
Отклонение напряжения
, %.
Таким образом, наше предположение подтвердилось, и из десяти обозначенных ГОСТ 32144-2013 ПКЭ для потребителей МЖФ г. Хабаровска «проблемными» являются только четыре.
По результатам выполненного анализ сведем в таблицы 2-4 значения только тех ПКЭ, которые не удовлетворяют требованиям [18]. Характерные графики рассматриваемых ПКЭ, значения который превышают допустимые значения по ГОСТ 32144-2013 представлены на рисунках 2.5 – 2.7.
Таблица 2.4 – Результаты оценки несимметрии напряжений
Измеряемая характеристика | Результат измерений, % | Нормируемое значение, % | Время выхода за нормируемые значения, Т, % |
K2U (95 %) | 3,33 | 2,00 | 68,17 |
K2U (100 %) | 4,37 | 4,00 | 0,21 |
K0U (95 %) | 10,29 | 2,00 | 98,54 |
K0U (100 %) | 13,81 | 4,00 | 93,54 |
Рисунок 2.5 – Графики коэффициентов несимметрии напряжений по нулевой и обратной последовательности
Таблица 2.6 – Результаты оценки дозы фликера
Фаза А | Фаза B | Фаза С | Нормативное значение, % | |||||
Значение, % | T2, % | Значение, % | T2, % | Значение, % | T2, % | |||
1,15 | 0,00 | 2,33 | 1,39 | 1,38 | 0,00 | 1,38 |
Рисунок 2.7 – Графики кратковременной дозы фликера
Таблица 2.5 – Результаты оценки отклонения напряжения
Измеряемый ПКЭ по фазам | Измеренное значение ПКЭ, % | Нормируемое значение, % | Время выхода за нормируемые значения, Т2I, % | |
А | dU(−)I | 22,5 | 10,0 | 46,38 |
dU(+)I | 0,0 | 0,00 | ||
B | dU(−)I | 6,4 | 0,00 | |
dU(+)I | 7,1 | 0,00 | ||
C | dU(−)I | 16,6 | 5,46 | |
dU(+)I | 3,4 | 0,00 |
Рисунок 2.6 – Графики отклонений фазных напряжений
Вопросы качества электроэнергии особенно остро встают перед потребителями и поставщиками в условиях ухудшения электромагнитной обстановки, с одной стороны, и широким применением высокоточных электронных приборов и механизмов, с другой. На сегодняшний день обеспечение регистрации и анализа ПКЭ проводится неэффективно, поскольку контроль осуществляется только при сертификационных испытаниях электрической энергии, инспекционном контроле, а мониторинг проводится путем обработки и анализа зафиксированной статистической информации, это не позволяет проводить своевременные мероприятия по обеспечению качества электроэнергии и устранению отклонений показателей качества электроэнергии от нормированных значений. Важно отметить, что при наличии современных средств измерений мониторинг качества электроэнергии уже не представляет такой технической сложности и не требует столь значительных финансовых вложений, как десять-пятнадцать лет назад [16,17].
На основании изложенного предлагаем реализовывать мониторинг качества электрической энергии у бытовых потребителей на базе «интеллектуальных технологий», а именно путем установки автоматизированных информационно-измерительных систем. В следующем разделе более подробно разберем структуру АИИС КУЭ, его функции, преимущества, а также предложим техническое решение.
3 ОРГАНИЗАЦИЯ МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В МНОГОКВАРТИРНОМ ЖИЛОМ ФОНДЕ Г. ХАБАРОВСКА НА БАЗЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
3.1 Обзор функциональных возможностей АИИС КУЭ БП как инструмента дистанционного коммерческого учета, контроля и управления потребления электрической энергии населением в многоквартирных домах
Системы учета электрической энергии для многоквартирных домов (МКД) в настоящее время приобретают особую значимость. Тарифы на энергоресурсы имеют тенденцию к росту. Используемый в настоящее время в России парк приборов учета – электронно-механических счетчиков электрической энергии – интенсивно вырабатывает свой ресурс, является морально и технически устаревшим. Большинство электронных счетчиков являются однотарифными, а также выпущены разными производителями, в связи с чем отсутствует возможность интеграции в единую систему учета. Существует необходимость в снятии пиковых нагрузок за счет введения тарифов, дифференцированных по суточным зонам, улучшении платежной дисциплины, выявлении источников неучтенного потребления, а также контроля потребления абонентов за счет введения дистанционного ограничения подачи электроэнергии. Кроме того, необходимость увеличения полезного отпуска электроэнергии потребителям за счет оперативного получения достоверной информации о количестве потреблённой электроэнергии, реализуемого путем автоматического сбора данных. Всё это требует установки новых «интеллектуальных» приборов с необходимым функционалом и введения систем учета с возможностью интеграции.
Решение вышеизложенных задач обеспечивает автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ). Современные АИИС КУЭ на базе «интеллектуальных технологий» дают всем заинтересованным субъектам розничного рынка электроэнергии «прозрачные», достоверные и точные данные, которые снижают возможность недоучета и хищения электроэнергии. Сбор, обработка и анализ коммерческой информации предъявляют повышенные требования, как к оборудованию систем, так и к специализированному программному обеспечению.