Промышленная теплоэнергетика
Семёнов А. С., кандидат физико-математических наук, старший преподаватель
Самсонов А.В., кандидат физико-математических наук, доцент Бебихов Ю.В., кандидат физико-математических наук, доцент Матул Г.А., зав. лабораторией (Политехнический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова в г. Мирном)
ИЗМЕРЕНИЕ И АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Данная научная статья посвящена вопросам разработки и применения системы мониторинга показателей качества электроэнергии на промышленных предприятиях. Определено оборудование предприятий, создающее электромагнитные помехи и оказывающее негативное влияние на качество электроэнергии. В качестве объекта для создания и применения системы мониторинга показателей качества электроэнергии выбран подземный рудник по добыче алмазосодержащих пород. Произведен тщательный анализ результатов измерений, полученных при использовании системы мониторинга показателей качества электроэнергии.
Ключевые слова: промышленное предприятие; подземный рудник; система мониторинга; показатели качества электроэнергии; электромагнитная совместимость.
MEASUREMENT AND ANALYSIS QUALITY OF ELECTRIC ENERGY TO CONSUMERS INDUSTRIAL ENTERPRISES
This article is dedicated to the development and application of power quality monitoring system in the industrial enterprise. Specified equipment of industry, creating electromagnetic interference, and have a negative impact on the quality of electrical energy. The object for the creation and application of power quality monitoring selected underground mine mining diamond ore. Performed a thorough analysis of the measurement results obtained from the use of the system for monitoring power quality.
Keywords: industrial enterprise, underground mine, monitoring system, power quality electric energy, electromagnetic compatibility.
Электрическая энергия как товар используется во всех сферах жизнедеятельности человека, обладает совокупностью специфических свойств и непосредственно участвует при создании других видов продукции, влияя на их качество. Понятие качество электроэнергии (КЭ) отличается от понятия качества других видов продукции. Каждый электроприемник (ЭП) предназначен для работы при определенных параметрах электрической энергии: номинальных частоте, напряжении, токе и т.п., поэтому для нормальной его работы должно быть обеспечено требуемое КЭ. Таким образом, качество электрической энергии определяется совокупностью ее характеристик, при которых ЭП могут нормально работать и выполнять заложенные в них функции.
В настоящее время важной задачей для решения вопросов эффективного использования электроэнергии является создание эффективной системы управления качеством электрической энергии. Результаты работы такой системы будут в значительной степени влиять на инвестиционные программы компаний и предприятий. Анализ качества электроэнергии про-
водится с целью определения причин и выявления источников ухудшения качества и является необходимым этапом управления качества при несоответствии значений показателей качества электроэнергии (ПКЭ) нормам качества согласно «ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» и «ГОСТ Р 54149-2010 50160:2010) Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», а также «ГОСТ Р 51317.4.30-2008 (МЭК 61000-4-30:2008) Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии».
На каждом промышленном предприятии необходимо определить параметры электроэнергетических величин, которые целесообразно контролировать для наиболее эффективного управления качеством электроэнергии. Для этого необходимо выполнить работы по определению мест установки средств измерения (СИ) ПКЭ, непрерывный контроль и анализ, полученных при проведении мониторинга показателей качества электроэнергии. Указанные задачи решаются в ходе совместной работы специалистов энергетических служб промышленных предприятий и научно-исследовательских коллективов.
В настоящее время контроль качества электрической энергии на промышленных предприятиях носит краткосрочный, периодический характер. В основном он осуществляется при проведении сертификационных, периодических и некоторых других видов испытаний в целях подтверждения соответствия обязательным требованиям. Результаты краткосрочных испытаний не достаточно полно и достоверно отражают положение в области качества электроэнергии. Результаты таких исследований приведены в монографиях [1,2].
Для непрерывного мониторинга контроля качества электрической энергии по некоторым ПКЭ требуется проведение длительных испытаний. Это относится, прежде всего, к параметрам провалов напряжения и параметрам временных перенапряжений. Накопление измерительной информации, характеризующей эти динамические процессы, и ее статистическая обработка должны проводиться в течение одного года [3]. Только при соблюдении этого требования к продолжительности испытаний, полученные статистические характеристики могут использоваться для совершенствования договорных отношений между поставщиками и потребителями электроэнергии.
Для повышения достоверности и полноты результатов контроля качества электрической энергии, а также для повышения оперативности управления качеством электрической энергии контроль качества электрической энергии должен проводиться непрерывно. При этом необходимо осуществлять постоянный мониторинг качества электрической энергии с помощью автоматизированной информационно-измерительной системы контроля качества электроэнергии (АИИС ККЭ). Результатом работы такой системы должно быть получение измерительной информации, необходимой не только для определения соответствия электрической энергии обязательным требованиям (контроля качества электроэнергии), но и для выявления источников и причин ухудшения качества. Выбор точки присоединения измерителя ПКЭ производится после проведения предварительного мониторинга мобильными приборами и анализа полученных результатов. Описание таких работ представлено в статьях [4-7].
Для измерения ПКЭ в качестве промышленного предприятия был выбран подземный рудник по добыче алмазосодержащих пород. На руднике для замеров была выбрана скиповая подъемная установка скипового ствола. При этом измерению подлежали следующие показатели качества электрической энергии: действующее значение напряжения; действующее значение напряжения основной частоты; значение частоты; установившееся отклонение напряжения; коэффициент несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательности; коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения; коэффициент п-ой гармонической составляющей напряжения; отклонение частоты; длительность провала напряжения;
длительность временного перенапряжения; глубина провала напряжения; коэффициент временного перенапряжения; размах изменения напряжения; кратковременная доза фликера; длительная доза фликера; угол фазового сдвига между фазными напряжениями основной частоты; активная мощность; реактивная мощность; полная мощность. В качестве схемы измерения была выбрана трехфазная четырехпроводная система, так как она соответствует схемам подключения трансформаторов тока и напряжения на указанном объекте.
Структурная схема АИИС ККЭ, построенная с использованием средств измерений и программного обеспечения «Ресурс», применительно к подземному руднику, представлена на рисунке 1. В состав такой АИИС ККЭ вошли следующие компоненты:
- измерительные компоненты (измерительные трансформаторы напряжения - ИТН, измерительные трансформаторы тока - ИТТ);
- комплексные компоненты, измерительно-вычислительные комплексы (измерители показателей качества электроэнергии - ИПКЭ, программно-технические комплексы контроля качества электроэнергии - ПТК ККЭ);
- связующие компоненты (линии связи между измерительными трансформаторами и измерителями ПКЭ, модемы, аппаратура и сети Ethernet, концентраторы - HUB);
- вычислительные компоненты (серверы данных, станции сбора данных и рабочие станции с установленным системным и прикладным программным обеспечением).
Ввод 110 kB
Рис. 1. Структурная схема АИИС ККЭ, построенная с использованием средств измерений и программного обеспечения «Ресурс» на подземном руднике
Все полученные данные измерялись с интервалом 1 секунда и имеют очень большой объем в табличном эквиваленте. Для получения усредненных суточных графиков с минутным интервалом измерения, воспользуемся методикой обработки и анализа результатов программного обеспечения «Ресурс» ЦБ2Р1ш. Графики измеренных и обработанных показателей качества электроэнергии на скиповой подъемной установке скипового ствола подзем-
ного рудника подробно приведены в [8,9]. В данной статье приведем графики отклонения частоты и коэффициентов гармонических составляющих и проанализируем их.
Скиповая подъемная установка
0.34) 0,30
о.го
i
О-И 0,00 ■Л05 п
1
■О.ЗЛ
g 8 1 й 1 S £ S S g ? | 8 о о о г
Рис. 2. График отклонения частоты
Скиповая подъемная установка ■ Киа(п)нд 2-вКиа(п)в 3- ■Киа(п)нб 4-«Киа(п)пд
2,50
2.00 -
Превышение предельно допустимых значе
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.