УДК 620.9.504.064 (047.2)

П.К.Макарычев

Московский энергетический институт (технический университет), Россия,

Институт проблем энергетической энергоэффективности (ИПЭЭФ), НТИЦ ЭТТ

средства измерений показателей качества электроэнергии.

принципы и проблемы проектирования.

Аннотация

В работе рассмотрены вопросы разработки современных средств измерений показателей качества электрической энергии

ВВЕДЕНИЕ

Качество электроэнергии - это вопрос экономический и вместе с тем, сегодня это вопрос культуры производства и потребления — качества жизни общества. Электрическая энергия сегодня всё больше становиться товаром, а где товар, там и качество товара.

Ухудшение качества электроэнергии принято связывать с отклонениями параметров электрической напряжения (здесь мы рассматриваем сети электропитания переменного тока 0,4 кВ) от номинальных значений.

В общем случае речь идет о:

-отклонениях от номинальных напряжений (220 В или 380 В),

-отклонениях от номинальной частоты переменного тока (50 Гц),

-изменении «номинальной» (синусоидальная) формы кривой напряжения;

-возникновении несимметрии фазных напряжений (для трехфазных сетей).

Детальное описание т.н. показателей качества (некачества) электрической энергии (ПКЭ) представлено в современной версии ГОСТ СНГ 13109-97 [1] (далее – Стандарт)

Ситуацию с показателями качества электрической энергии можно часто предвосхитить, имея априорную информацию о самой электросети. Однако правильно судить о ней по объективным данным – показателям качества электрической энергии, получаемым с помощью измерений.

Измерение ПКЭ - не самоцель. Собственно цель - найти и обосновать оптимальное решение по поддержанию качества электроэнергии на уровне, который оправдывал бы прогнозируемые издержки потребителя. Но в данной статье мы обсудим вопросы, связанные собственно со средствами измерений ПКЭ.

1. Нужны ли специальные приборы и нельзя ли использовать для измерений пкэ приборы общего применения?

Вопрос резонный. Дело в том, что, как мы убедимся ниже, специализированные приборы сравнительно дороги. В то же время ещё существует и продолжает использоваться большой парк приборов, который нам достался от СССР.

Действительно. Измерители ПКЭ – приборы, которые собственно измеряют напряжения, т.е. по своему исходному назначению являются вольтметрами. Кроме того, для измерений ПКЭ могли бы требоваться частотомеры и спектроанализаторы. Но всё это в теории. Современная практика такова: все эти приборы лабораторного применения. Они не предназначены для использования при низких и высоких температурах. Эти СИ мало устойчивы к ударам и вибрациям, специально не защищены от мощных электромагнитных воздействий, не защищены по входам от возможных многократных перегрузок и т.п. Конечно же такие приборы можно доработать, модернизировать, дополнительно защитить… Но будет правильно сориентироваться на новый продукт. И зарубежный, и отечественный.

2. Какие требования мы должны предъявлять к современным си пкэ?

Прежде ответим на вопрос: «А для каких измерений нам СИ необходимо?»

Обобщенных целей измерения мы различаем три:

-экспресс-обследования электрической сети (аудит);

-непрерывный контроль за ПКЭ (мониторинг);

-обследование электрической сети с целью выявления причин снижения качества электропитания и выработки необходимых рекомендаций по ее улучшению.

Аудит требует сравнительно простых и недорогих СИ ПКЭ. Это портативные СИ. Задача аудита – выявление устойчивых аномалий электрических сетей, т.е. таких, которые проявляются на относительно коротких временах наблюдения (от минут до нескольких часов).

Мониторинг более сложная задача и требует в общем случае более дорогого аппаратного и программного решения. Это пространственно распределенные, как правило, измерительно-информационные сети с централизованным управлением и контролем (измерительно-вычислительные комплексы).

Обследование проводится специализированны-ми фирмами, имеющими необходимые лицензии на проведение такого рода работ. Им требуются значительно более сложные, прецизионные, «тонкие» и многофункциональные, значительно более дорогие инструменты.

Самые общие требования к СИ ПКЭ:

- возможность использования СИ в промышленных (жёстких) условия;

• возможность контролировать три фазных (междуфазных) напряжения одновременно;

• дополнительная возможность контроля фазных токов (см. далее);

• наличие регистрирующих свойств;

• в ряде случаев – соответствие требованиям Стандарта.