POLECAMY
-20%
Autor:
Wydawca:
Format:
pdf, ibuk
W rozprawie przedstawiono systematyczną analizę miar wahań napięcia ukierunkowaną na wykorzystanie wyników pomiarów w opisie zmienności napięcia w sieci elektroenergetycznej i identyfikacji jej źródeł. Do analizy wybrano trzy miary: wartości maksymalne max i minimalne min wartości skutecznej napięcia, wskaźniki wahań napięcia oraz wskaźnik krótkookresowego migotania światła Pst. Właściwą analizę˛ miar wahań napięcia poprzedzono wprowadzeniem, w którym zaproponowano definicje wahań napięcia oraz dokonano przeglądu miar napięcia w obwodach elektroenergetycznych.
Wartości maksymalne i minimalne to powszechnie znana i (przynajmniej pozornie) oczywista miara zmienności wykorzystywana tak że do oszacowywania wahań napięcia. Jednak zgodność wyników pomiarów tej miary ze zmiennością napięcia występuje tylko dla określonych parametrów tej zmienności. W związku z tym zbadano wpływ modulacji amplitudy, modulacji częstotliwości oraz składowej sub/interharmonicznej na wynik pomiarów max/min.
Wskaźniki wahań napięcia są miarą opisującą zmienność napięcia za pomocą amplitudy δU i częstości f. Wykorzystując zaproponowaną definicję wahań napięcia, przeprowadzono proces wykrywania wahań oraz wykonano obróbkę statystyczną, prowadzącą do wyznaczenia wskaźników wahań: δU i f. Wyznaczono zależności tych wskaźników od zmienności napięcia odwzorowywanej modulacją amplitudy, modulacją częstotliwości oraz składowej sub/interharmonicznej. Określono przedziały częstotliwości sygnału modulującego amplitudę, w których wartości wskaźników są zgodne z wartościami głębokości modulacji i częstotliwości sygnału modulującego. Omówiono formy prezentacji wskaźników wahań napięcia.
Wskaźnik Pst opisuje skutek wahań napięcia przejawiający się migotaniem światła. Do pomiaru wskaźnika służy miernik migotania światła (potocznie zwany flickermetrem). Zamodelowano tor sygnałowy miernika oddzielnie dla napięcia wejściowego o modulowanej amplitudzie o modulowanej częstotliwości oraz ze składowymi sub/interharmonicznymi. Dla każdego modelu zbudowano charakterystyki przetwarzania flickermetru i charakterystyki amplitudowe wewnętrznych sygnałów miernika oraz określono przedziały częstotliwości, w których może być odczuwane migotanie światła. Rezultaty badań modelowych porównano z wynikami symulacji numerycznych oraz z wynikami badań laboratoryjnych.
Na podstawie wyników wykonanych analiz porównano wybrane miary wahań napięcia ze względu na: zastosowanie w ocenie jakości energii elektrycznej, możliwości odtwarzania zmienności napięcia, oszacowanie skutków wahań napięcia oraz identyfikację przyczyn zmienności napięcia. Zaproponowano dwie metody identyfikacji uciążliwych (ze względu na generowane wahania napięcia) odbiorników energii elektrycznej: jedną na podstawie analizy zmienności amplitudy wahań δU oraz drugą na podstawie skojarzenia amplitud wahań napięcia δU i zmienności prądów. Przedstawienie tych metod poprzedzono omówieniem m.in.: powstawania i propagacji wahań napięcia w linii zasilającej odbiornik, zmienności napięcia w trakcie załączania i wyłączania odbiornika oraz zmian napięcia w układach trójfazowych. Omówione w rozprawie miary wahań napięcia wykorzystano w badaniach rzeczywistych obwodów zasilania. Zamieszczono przykładowe wyniki pomiarów w czterech obwodach WN, śN i nn.
Rok wydania | 2010 |
---|---|
Liczba stron | 265 |
Kategoria | Elektrotechnika i energetyka |
Wydawca | Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej |
ISBN-13 | 978-83-7143-880-6 |
Numer wydania | 1 |
Język publikacji | polski |
Informacja o sprzedawcy | ePWN sp. z o.o. |
POLECAMY
Ciekawe propozycje
Spis treści
Streszczenie | 7 |
Wybrane symbole i oznaczenia | 8 |
Rozdział 1. Wstęp | 12 |
1.1. Obszar problemowy | 12 |
1.2. Cel i zakres pracy | 18 |
Rozdział 2. Wahania napięcia | 23 |
2.1. Odczuwanie migotania światła | 25 |
Rozdział 3. Miary napięcia | 29 |
3.1. Napięcie w sieci elektroenergetycznej | 29 |
3.2. Pomiar wartości chwilowych napięcia | 29 |
3.3. Podstawowe miary napięcia | 31 |
3.3.1. Wartość skuteczna napięcia | 31 |
3.3.2. Wartość szczytowa napięcia | 34 |
3.3.3. Wartość średnia przebiegu wyprostowanego napięcia | 34 |
3.3.4. Wartość średnia – składowa stała napięcia | 35 |
3.3.5. Wartość międzyszczytowa napięcia | 35 |
3.3.6. Współczynnik szczytu napięcia | 35 |
3.3.7. Współczynnik kształtu napięcia | 36 |
3.3.8. Częstotliwość | 36 |
3.3.9. Widma amplitudowe i fazowe | 36 |
3.3.10. Współczynnik odkształcenia THD | 38 |
3.4. Wartość skuteczna napięcia odkształconego wyższymi harmonicznymi | 39 |
3.5. Wartość skuteczna napięcia ze składowymi subharmonicznymi i/lub interharmonicznymi | 40 |
3.6. Wartość skuteczna napięcia o modulowanej amplitudzie | 41 |
3.7. Wartość skuteczna napięcia o zmiennej częstotliwości | 45 |
3.8. Wartość skuteczna napięcia o modulowanej częstotliwości | 45 |
3.9. Zmienność napięcia a wybrane miary napięcia | 47 |
Rozdział 4. Wykorzystanie wartości max i min w opisie zmienności napięcia | 48 |
4.1. Zależność wartości max i min od zmienności napięcia | 50 |
4.2. Niedokładność pomiaru wartości max i min napięcia | 53 |
Rozdział 5. Pomiar wskaźników wahań napięcia | 54 |
5.1. Wykrywanie amplitud wahań napięcia δV | 54 |
5.2. Obróbka statystyczna amplitudy wahań δV | 55 |
5.3. Wykrywanie amplitud wahań δV na podstawie wartości skutecznych wyznaczanych co półokresu napięcia | 57 |
5.3.1. Przykład wykrywania wahań na schodkowym przebiegu czasowym napięcia U(t) | 58 |
5.3.2. Wyznaczanie amplitud wahań δV na podstawie schodkowego przebiegu czasowego U(t) | 60 |
5.4. Graficzny opis wykrywania wahań napięcia dla modulacji amplitudy | 61 |
5.5. Zależność amplitudy δU i częstości ƒ wahań od zmienności napięcia | 63 |
5.5.1. Wahania napięcia dla modulacji amplitudy przebiegami prostokątnym i sinusoidalnym | 64 |
5.5.2. Wahania napięcia dla modulacji częstotliwości przebiegami prostokątnym i sinusoidalnym | 67 |
5.5.3. Wahania napięcia w przypadku występowania składowej sub/interharmonicznej | 69 |
5.6. Niedokładność pomiaru wskaźników wahań napięcia | 69 |
5.6.1. Wpływ błędu pomiaru napięcia początkowego Upo i kocowego Uko na wartość amplitudy wahań δV | 71 |
5.6.2. Błąd pomiaru szybkośći zmian napięcia SR | 73 |
5.6.3. Błąd pomiaru amplitud wahań δV spowodowany błędem pomiaru szybkości zmian napięcia SR | 74 |
5.7. Prezentacja wskaźników wahań napięcia | 75 |
5.7.1. Wpływ okresu wykrywania wahań Tω na położenie punktów pomiarowych na charakterystyce amplitudowo-częstościowej δU = f(ƒ) | 80 |
5.7.2. Granice odczuwania i uciążliwosći wahań napięcia | 84 |
5.7.3. Histogramy amplitudy δU i częstości ƒ wahań napięcia | 84 |
5.8. Pomiar wskaźników wahań napięcia – podsumowanie | 86 |
Rozdział 6. Pomiar wskaźnika krótkookresowego migotania światła Pst | 88 |
6.1. Struktura normatywnego toru sygnałowego miernika migotania światła | 88 |
6.2. Modelowanie toru sygnałowego flickermetru | 94 |
6.3. Model flickermetru dla sinusoidalnego napięcia wejściowego | 95 |
6.4. Model flickermetru dla napięcia wejściowego o modulowanej amplitudzie | 97 |
6.4.1. Model flickermetru dla modulacji amplitudy sygnałem harmonicznym | 97 |
6.4.2. Model flickermetru dla modulacji amplitudy sygnałem odkształconym | 104 |
6.4.3. Modyfikacja modelu flickermetru dla modulacji amplitudy sygnałem odkształconym w zakresie D1 | 114 |
6.4.4. Ocena niedokładności modeli flickermetru dla modulacji amplitudy | 118 |
6.4.5. Łączna charakterystyka Pst = f (ƒm, (ΔU/U) = const) dla modulacji amplitudy sygnałami sinusoidalnym, trójkątnym i prostokątnym | 118 |
6.5. Model flickermetru dla napięcia wejściowego o modulowanej częstotliwości | 120 |
6.5.1. Modyfikacja modelu dla modulacji częstotliwości w zakresach F1 i F2 | 127 |
6.5.2. Charakterystyki ΔƒFM = f(ƒm, Pst) dla modulacji częstotliwości sygnałami sinusoidalnym i prostokątnym | 129 |
6.6. Model flickermetru dla napięcia wejściowego o modulowanej amplitudzie dla częstotliwości ƒc różnej od wartości znamionowej ƒcn | 129 |
6.7. Wynik pomiaru wskaźnika Pst dla napięcia wejściowego z wyższymi harmonicznymi | 133 |
6.8. Model flickermetru dla napięcia wejściowego ze składowymi sub- i/lub interharmonicznymi | 134 |
6.8.1. Model flickermetru dla napięcia wejściowego z dwiema składowymi sub- i/lub interharmonicznymi | 135 |
6.8.2. Przykładowe charakterystyki ƒi-ƒj dla napięcia wejściowego z dwiema składowymi interharmonicznymi | 142 |
6.8.3. Wpływ składowej sub/interharmonicznej na wyniki pomiaru flickermetrem w przypadku występowania wyższych harmonicznych | 143 |
6.8.4. Rozdzielczość częstotliwościowa składowych sub- i/lub interharmonicznych wykorzystywanych w pomiarach wskaźnika Pst | 150 |
6.9. Niedokładność pomiaru wskaźnika krótkookresowego migotania światła Pst flickermetrem | 152 |
6.10. Charakterystyki miernika migotania światła wyznaczone na podstawie wyników symulacji numerycznych | 158 |
6.10.1. Symulator miernika migotania światła | 158 |
6.10.2. Algorytm wyznaczania charakterystyki (ΔU/U)= f(ƒm, Pst) | 160 |
6.10.3. Wyniki symulacji pomiaru wskaźnika Pst dla sinusoidalnego napięcia wejściowego | 160 |
6.10.4. Wyniki symulacji pomiaru wskaźnika Pst dla napięcia wejściowego o skokowej i impulsowej zmianie obwiedni | 162 |
6.10.5. Wyniki symulacji pomiaru wskaźnika Pst dla napięcia wejściowego o modulowanej amplitudzie | 164 |
6.10.6. Wyniki symulacji pomiaru wskaźnika Pst dla napięcia wejściowego o modulowanej częstotliwości | 165 |
6.10.7. Wyniki symulacji pomiaru wskaźnika Pst dla napięcia wejściowego o modulowanej amplitudzie dla częstotliwości ƒc różnej od wartości znamionowej ƒcn | 167 |
6.10.8. Wyniki symulacji pomiaru wskaźnika Pst dla napięcia wejściowego ze składowymi sub/interharmonicznymi | 168 |
6.10.9. Wyniki symulacji skumulowanej funkcji prawdopodobieństwa sygnału IFL | 169 |
6.10.10.Wpływ ograniczenia pasma częstotliwościowego napięcia wejściowego u(t) na wynik pomiaru wskaźnika Pst | 172 |
6.10.11.Ocena zgodności wyników symulacji numerycznych ze specyfikacją normatywną | 173 |
6.11. Laboratoryjne badania miernika migotania światła | 175 |
6.11.1. Laboratoryjne badania flickermetru dla napięcia wejściowego o modulowanej amplitudzie | 176 |
6.11.2. Laboratoryjne badania flickermetru dla napięcia wejściowego o modulowanej częstotliwości | 178 |
6.11.3. Laboratoryjne badania flickermetru dla napięcia wejściowego z dwiema składowymi interharmonicznymi | 180 |
6.11.4. Obserwacja migotania światła wywołanego wahaniami napięcia | 181 |
6.12. Pomiar wskaźnika krótkookresowego migotania światła Pst – podsumowanie | 183 |
Rozdział 7. Analiza porównawcza miar wahań napięcia | 187 |
7.1. Ocena jakości energii elektrycznej na podstawie miar wahań napięcia | 187 |
7.2. Odtwarzanie zmienności napięcia | 188 |
7.3. Oszacowanie skutków wahań napięcia | 189 |
7.4. Identyfikacja przyczyn zmienności napięcia | 190 |
7.4.1. Skojarzenie występowania zmienności napięć i stanu wytypowanego odbiornika | 191 |
7.4.2. Określenie punktu zasilania odbiornika wywołującego zmienność napięcia | 192 |
7.4.3. Oszacowanie parametrów odbiornika wywołującego zmienność napięcia | 193 |
7.4.4. Oszacowanie parametrów obwodu zasilania | 194 |
7.5. Porównanie miar wahań napięcia dla modulacji amplitudy przebiegiemtrapezowym | 194 |
Rozdział 8. Identyfikacja uciążliwych odbiorników energii elektrycznej | 198 |
8.1. Powstawanie zmian napięcia w obwodzie zasilania odbiornika energii elektrycznej | 198 |
8.1.1. Zmienność napięcia a harmoniczne prądu | 201 |
8.1.2. Zmiany napięć w układach wielofazowych | 203 |
8.1.3. Zmiana napięcia w linii zasilającej odbiornik | 207 |
8.1.4. Zmienność napięcia w trakcie załączania/wyłączania odbiornika | 208 |
8.2. Powstawanie wahań napięcia w linii zasilającej odbiornik | 208 |
8.3. Propagacja wahań napięcia w sieci elektroenergetycznej | 210 |
8.4. Identyfikacja uciążliwych odbiorników na podstawie analizy zmienności amplitudy wahań napięcia δU | 212 |
8.5. Identyfikacja uciążliwych odbiorników na podstawie skojarzenia amplitudy wahań napięcia ze zmiennością prądów | 213 |
8.6. Identyfikacja uciążliwych odbiorników energii elektrycznej – podsumowanie | 219 |
Rozdział 9. Przykłady wykorzystania miar wahań napięcia w ocenie jakości energii elektrycznej i identyfikacji uciążliwych odbiorników | 221 |
9.1. Przykład 1 | 222 |
9.1.1. Przykład 1 – Przedział czasu A | 229 |
9.1.2. Przykład 1 – Określanie punktów zasilania uciążliwych odbiorników | 231 |
9.1.3. Przykład 1 – Podsumowanie | 233 |
9.2. Przykład 2 | 234 |
9.3. Przykład 3 | 240 |
9.4. Przykład 4 | 244 |
Rozdział 10. Podsumowanie i wnioski | 248 |
Literatura | 252 |
Abstract | 265 |