Содержание к диссертации
Введение
1. Методы выбора параметров электропередач по критериям экономической эффективности 10
1.1. Основные направления исследований 10
1.2. Экономические расчеты инвестиционных проектов электросетевых объектов 16
1.3. Выбор сечений проводов по экономическим показателям 22
1.4. Расчет и нормирование потерь электроэнергии... 27
1.5. Алгоритмизация управления режимами систем
Т электроснабжения в переходных процессах 33
1.6. Выводы 38
2. Экономические условия эффективности воздушных линий электропередачи покв 40
2.1. Основные положения 40
2.2. Рентабельная длина электропередачи 44
2.3. Оценка эффективности электропередачи по сроку окупаемости 50
2.4. Оценка экономичности электропередачи по внутренней норме доходности 54
2.5 Оценка экономичности сечений проводов электропередачи по суммарным дисконтированным затратам 57
2.6. Оценка экономической эффективности системы электроснабжения 66
2.7. Выводы 69
3. Выбор экономических сечений воздушных линий электропередачи напряжением 6-10 кв 71
3.1. Особенности электрических сетей 6- 10 кв 71
3.2. Разработка алгоритмов расчета бизнес-плана сооружения электрической сети напряжением 6-10 кв...
3.3. Оценка экономической эффективности выбора сечений проводников 85
3.4. Выводы 106
4. Снижение потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях 107
4.1. Постановка задачи 107
4.2. Влияние формы годового графика по продолжительности нагрузок на продолжительность максимальных потерь 109
4.3. Влияние устройств регулирования напряжения на расчет потерь электроэнергии 118
4.4. Расчет потерь электроэнергии в разомкнутых электропередачах 123
4.5. Программно-аппаратный комплекс определения показателей качества напряжения 130
4.6. Алгоритм коррекции погрешности учета электроэнергии от недогрузки трансформаторов тока... 143
4.7. Выводы 156
5. Расчет электромагнитных переходных процессов в системе электроснабжения по уравнениям в конечных разностях 159
5.1. Постановка задачи 159
5.2. Выбор системы координат 162
5.3. Контурные уравнения в конечных разностях системы электроснабжения 170
5.4. Алгоритм расчета переходных процессов в системе электроснабжения в реальном времени 179
5.5. Преобразование дискретных контурных и узловых уравнений к вращающимся координатам 187
5.6. Выводы 193
Заключение 194
Литература 196
Приложения 206
- Экономические расчеты инвестиционных проектов электросетевых объектов
- Оценка эффективности электропередачи по сроку окупаемости
- Особенности электрических сетей 6- 10 кв
- Влияние формы годового графика по продолжительности нагрузок на продолжительность максимальных потерь
Введение к работе
В системах электроснабжения электрические сети обеспечивают транспорт электроэнергии от источников мощности до потребителей. Наибольший удельный вес в структуре электрических сетей России занимают распределительные электрические сети напряжением 110 кВ и ниже. Экономия энергии, оптимизация выбора сечений проводов в таких системах электроснабжения дает существенный эффект в общей задаче энергосбережения.
Потери электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения - важнейший показатель экономичности их работы, наглядный индикатор состояния системы учета электроэнергии, эффективности энергосбытовой деятельности энергоснабжающих организаций. Проблемы достоверного учета осложнены общим спадом электропотребления, в результате чего незагруженные трансформаторы тока работают за пределами коммерческого класса точности и не обеспечивают достоверность расчетов.
В районных электрических сетях напряжением 6—10 кВ, питающих преимущественно мелких сельских потребителей, практически недоступна информация о графиках нагрузки каждого отдельного потребителя: число подстанций 10/0,4 кВ может достигать 20 и более на одном фидере при наличии в качестве измерительных приборов только электрических счетчиков. Общепринятые расчетные методы определения и нормирования потерь электроэнергии в таких системах электроснабжения не учитывают эти особенности.
Введение рынка электроэнергии предполагает в качестве повышения конкурентоспособности энергоснабжающих компаний снижения собственных издержек на транспорт электроэнергии. Выбор экономически обоснованных сечений проводников воздушных линий электропередачи способствует этому. В условиях рыночной экономики вероятность вложения капитала в тот или иной инвестиционный проект определяется сроком его окупаемости, рентабельностью, возможными рисками снижения доходности инвестиций. При вводе новой электропередачи необходимо репіение вопроса ее прибыльности или убыточности, причем должны быть исследованы вопросы компенсации затрат внутри группы ее потребителей.
Переходные режимы в системах электроснабжения относительно непродолжительные, но последствия неправильных или неоптимальных действий могут оказаться значительными в виде денежных исков к энергоснабжающей компании. Развитие современных микропроцессорных устройств защиты и управления позволяет реализовать адаптивные принципы выработки управляющих воздействий. Необходима разработка соответствующих алгоритмов, базирующихся на высокоточных моделях систем электроснабжения, работающих в реальном времени.
Цель исследования состоит в_развитии методов энергосбережения и управления в установившихся и переходных режимах в электрических сетях систем электроснабжения. При этом решались следующие задачи: выбор экономически эффективных сечений линий электропередачи и определение условий их рентабельной работы в системах электроснабжения; достоверизация расчетов потерь электроэнергии и измеряемых показателей качества электроэнергии, их анализа; разработка математической модели системы электроснабжения для реализации оперативного управления переходными режимами.
Методы исследования
Исследования, проведенные в диссертации, базируются на использовании методов финансовой эффективности инвестиционных
• проектов; методов расчета и моделирования электрических аппаратов и систем электроснабжения; методов дискретной математики. Технические исследования и расчеты выполнены на ПЭВМ с использованием стандартных и специально разработанных программ. Обоснованность и достоверность теоретических положений, выводов и рекомендаций подтверждается проведенными расчетами и сопоставлением с известными, опубликованными в научно-технической литературе исследованиями.
Научная новизна
Научная новизна работы заключается в следующем:
- разработаны методы выбора экономических сечений воздушных линий напряжением ПО кВ по рентабельности электропередач и оценки щ влияния отдельных потребителей на экономическую эффективность системы электроснабжения; - алгоритмизирован выбор экономических сечений воздушных линий напряжением 6 - 10 кВ по величине чистого дисконтированного дохода с учетом калькуляции затрат по элементам электропередачи; разработана методика оценки потерь электроэнергии в электропередачах напряжением 6 - 10 кВ и их нормирования на основании показаний электрических счетчиков; - составлен алгоритм коррекции измеряемых токов для недогруженных трансформаторов тока; - разработана математическая модель системы электроснабжения в дискретном виде с учетом индивидуальных характеристик возбудительных систем синхронных машин для адаптивного управления переходными л процессами в реальном времени.
Практическая ценность работы
Разработанные методы выбора экономических сечений воздушных линий электропередачи и оценки составляющих рентабельности распределительных сетей позволяют минимизировать издержки энергоснабжающим компаниям на строительство и эксплуатацию электропередач, защищать перед Региональными энергетическими комиссиями дифференциацию тарифов по группам потребителей, создают предпосылки для экономического обоснования условий использования альтернативных источников электроэнергии. Реализация математической модели динамических режимов системы электроснабжения в системах оперативного управления позволит минимизировать ущерб от недоотпуска электроэнергии за счет оптимизации управляющих воздействий. Результаты работы в виде методики выбора сечений проводников воздушных линий электропередачи внедрены э внедрены в ОАО "Электропроект", Казанский филиал.
Достоверность результатов
Достоверность результатов и выводов диссертации определяется использованием при решении поставленных задач корректным экономических и математических методов, строгостью выполненных математических преобразований, физической обоснованностью применяемых допущений.
Основные положения, выносимые на защиту
— алгоритмы выбора экономически эффективных сечений проводников и методика определения условий рентабельности воздушных линий электропередач распределительных сетей систем электроснабжения; - методика определения потерь электроэнергии в элементах электропередачи и их расчет в целом для распределительных электрических сетей напряжением 6-10 кВ;
- алгоритмы коррекции измеряемых токов для незагруженных трансформаторов тока;
- дискретная математическая модель системы электроснабжения для адаптивного управления переходными процессами систем электроснабжения.
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах: Российском национальным симпозиуме по энергетике (Казань, 2001 г.); 1-й Международной научно-практической конференции "Эффективные энергетические системы и новые технологии" (Казань, 2001 г.); научно-практической конференции "Электротехника и энергетика Поволжья на рубеже тысячелетий" (Чебоксары, 2001 г.); П-м Межрегиональном симпозиуме "Проблемы реализации региональных целевых программ энергосбережения" (Казань, 2002 г.); научно-техническом совете ОАО "Татэнерго".
Экономические расчеты инвестиционных проектов электросетевых объектов
Расчет платы за услуги по передаче электрической энергии по участкам электрических сетей (выделенным участкам электросетей), используемых для передачи электрической энергии конкретным потребителям (покупателям» другим ЭСО)» в том числе электрическим сетям генераторного напряжения, производится при наличии в электросетях соответствующих приборов учета и контроля. При расчете платы за услуги по передаче электрической энергии по выделенным участкам электросетей учитываются только те расходы ЭСО, которые необходимы для содержания указанных участков электросетей (с соответствующими устройствами преобразования электрической энергии) и компенсации возникающих в них потерь электрической энергии.
При этом необходимая валовая выручка каждого уровня напряжения распределяется между выделенным участком электросети и прочими участками пропорционально условным единицам на планируемый период регулирования.
Приведенные выдержки из нормативного документа [56] позволяют сделать вывод, что новая тарифная политика не запрещает выделять группы потребителей для индивидуализации их оплаты за отпущенную им электроэнергию. В первую очередь это связано с возрастанием потерь электроэнергии при ее передаче на дальние расстояния. Однако документ [56] не приводит собственно методику таких расчетов, критерии обособления групп потребителей для индивидуальной тарификации. Необходима разработка такой методики, причем она должна быть понятна для Региональных энергетических комиссий (РЭК), как отмечается в [25-27]. "Результаты расчетов должны быть представлены в форме, обеспечивающей ясность обоснования, прозрачность структуры и динамики изменения потерь для неспециалиста в этой области. ... Результаты расчетов по обоснованию уровня потерь, учитываемого в тарифах, рассматривают сотрудники РЭК, которые не могут и не должны владеть всем объемом знаний и специфики электротехнических расчетов", [25]. В ряде работ выдвигаются предложения о дифференциации тарифов не только по времени суток, но и по выделенным группам потребителей [20, 46, 50, 52, 58, 65].
В условиях современной (рыночной) экономики вопрос о сокращении потерь электроэнергии для электросетевых компаний ставится как первостепенный, так как он непосредственно влияет на не менее актуальный вопрос прибыльности предприятий, занимающихся распределением электроэнергии. В распределительных электрических сетях напряжением 6— 10 кВ наиболее остро стоит вопрос по обоснованию норматива потерь, а также их определению во всех элементах электропередачи. Отсутствие телемеханики по причине ее относительной дороговизны для данного номинального напряжения, средств дистанционной передачи информации по проводам или радиоканалу не позволяет использовать классические, давно разработанные приемы определения потерь электроэнергии [11, 14, 15, 19, 23, 33, 40, 85, 86]. Принятый к промышленному использованию программный комплекс расчета потерь электроэнергии в распределительных сетях 6-Ю кВ под названием РТП №3.1 [35] приспособлен более к городским и промышленным системам электроснабжения, нежели к сельским распределительным сетям. Требуемая для него информация, обеспечивающая удовлетворительную точность расчетов, в большинстве своем недоступна для получения в сельских районах. Поэтому необходима разработка методики, позволяющей с учетом специфики сельского электроснабжения получать результаты расчетов приемлемой точности.
Также системы электроснабжения столкнулись с проблемой достоверизации измеряемых параметров режима в высоковольтных электрических сетях, что связано с общим снижением нагрузок. В результате трансформаторы тока стали работать в режиме столь значительной недогрузки, что результаты измеренных значений тока стали сказываться на доходах энергоснабжающих компаний, поскольку токовая погрешность в режимах недогрузки трансформаторов тока действует в отрицательную сторону для них. Таким образом, для выявления очагов повышенных потерь электроэнергии, проведению расчетов и разработки мероприятий по их снижению необходимо обеспечить достоверность поступающей информации в приборы учета и контроля за расходом электроэнергии. Инвестиционный проект - это комплексный план создания производства с целью получения экономической выгоды.
При этом могут преследоваться различные цели при принятии решения об инвестировании проекта. Как правило, главная цель - это прибыльность инвестиций, соответствующая определенному заранее установленному уровню. Экономическая оценка эффективности инвестиций проектируемых объектов заключается в сопоставлении капитальных затрат по всем источникам финансирования, эксплуатационных издержек и прочих затрат с поступлениями, которые будут иметь место при эксплуатации рассматриваемых объектов. Причем на стадии технико-экономических исследований оценивается экономическая эффективность проектируемого объекта в целом (без учета источников финансирования), производится отбор наилучших вариантов осуществления проекта. После составления программы финансирования проекта необходимо провести повторные расчеты по оценке показателей экономической и финансовой эффективности уже с учетом источников финансирования. Методы оценки экономической эффективности подразделяются на две группы: простые и методы дисконтирования или интегральные [80-83].
Оценка эффективности электропередачи по сроку окупаемости
Сети местного энергоснабжения, выполняемые электропередачами напряжением 6 - 10 кВ, большей частью состоят из воздушных и кабельных линий 10 кВ. В отличие от воздушных линий электропередачи более высоких номинальных напряжений линии электропередачи 6 - 10 кВ сооружаются на одинаковых опорах с использованием одной и той же линейной арматуры. Это привносит свои особенности в выбор их экономических сечений. Поскольку между ВЛ-6 кВ и ВЛ-10 кВ различие только в номинальном напряжении в отношении выбора сечений проводов, целесообразно рассмотреть выбор сечений В Л на примере номинального напряжения 10 кВ. Экономические сечения ВЛ-6 кВ будут выбираться аналогично. Особенность выбора экономических сечений рассматриваемого класса воздушных линий электропередачи состоит в том, что по сравнению, например, с ВЛ-П0 кВ существенно сближены цены собственно опор, проводов и линейной арматуры. Поэтому укрупненные технико-экономические показатели, успешно применяемые для ВЛ-110 кВ и выше, в случае пониженных номинальных напряжений дают заметную ошибку в экономических расчетах, а следовательно, и влияют на выбор экономических сечений проводов. Для выявления параметров электропередачи, влияющих на их стоимостную оценку, рассмотрим подробно особенности конструктивного ш выполнения В Л-10 (6) кВ. Опоры. На ВЛ-10 (6) кВ применяются железобетонные опоры, основным элементом которых является стойка. По способу изготовления стойки бывают центрифугированные и вибрированные [20]. Используются следующие опоры: - промежуточные опроры, устанавливаемые на прямых участках трасс (ШО-2); - анкерно - угловые опоры, устанавливаемые на углах поворота трассы, на переходах через ответственные инженерные сооружения -линии связи класса I, железные дороги общего пользования, автомобильные дороги категории I и т.п. (УА10-1); - концевые опоры, устанавливаемые в начале и конце трассы В Л или в точках, где ожидаются большие разности от тяжения проводов в смежных пролётах или одностороннее тяжение проводов, например, в местах устройства кабельных вставок на линии (А10-1); щ — ответвительные (отпаечные) опоры, устанавливаемые в точках ответвлений проводов и вводов в здания или в места устройства отпаек от магистрального участка линии (ОА10—1); - угловые - промежуточные опоры, устанавливаемые на углах поворота трассы в местах, где по действующим нормам нет необходимости в установке угловых опор анкерного типа (УП10-1) [19]. Используемые опоры удовлетворяют определённым требованиям по скоростному напору ветра, толщине стенки гололеда. Изоляторы. Изоляторы для изоляции В Л до 10 кВ используются, как правило, штыревые фарфоровые (ШФ) и стеклянные (ШС). Кроме штыревых изоляторов, по условиям удобства монтажа и надёжности эксплуатации, в ряде случаев оказывается целесообразным использование подвесных изоляторов (ПС, ПФ, ПСГ). К подобным случаям можно отнести крепление л проводов крупных сечений (95 — 120 мм ) на анкерно - угловых и переходных опорах ВЛ, расположенных на территории промышленных предприятий и в населённых местностях; крепление проводов на ВЛ в районах с повышенной степенью загрязнённости атмосферы соляными уйбсамя ТГуносами промышленных предприятий (IV - VI степень) [19]. Заметим, что подвесные изоляторы применяются лишь в крайних случаях, когда штыревые не могут обеспечить требуемого уровня изоляции ЛЭП. Поэтому для расчёта, можно принять, что используются штыревые изоляторы. Число устанавливаемы изоляторов приведено в табл. П. 1.1. Штыревые изоляторы В Л до 10 кВ закрепляются на стандартных крюках или штырях, а подвесные - при помощи специальной арматуры (ушки, серьги, скобы). Подвесные изоляторы закрепляют на стойках анкерно - угловых опор ВЛ 3 - 10 кВ с помощью верхушек [19]. Так как на сегодняшний день используются железобетонные опоры, то штыревые изоляторы закрепляются на штырях типа С. Так же штыревые щ изоляторы можно закреплять на специальной металлической траверсе с приваренными к ней конструкциями в виде крюков и штырей. Коммутационные и защитные устройства В Л. К ним относятся: - заземление отдельных элементов ВЛ для предупреждения опасных воздействий атмосферных и внутренних перенапряжений; - установка на опорах разрядников или ограничителей перенапряжений; - установка кабельных муфт, разъединителей. Выбор сечения линии с помощью современных экономических показателей в условиях рыночной экономики выгоден сетевым предприятиям экономией средств. Сравнение же различных вариантов энергоснабжения, для выбора из них оптимального сводится к оценке их при условии равенства энергетического эффекта. Выбор оптимального сечения ВЛ из используемого ш перечня номинальных не может противоречить этому условию. Технические данные В Л приведены в табл. П. 1.2. Реактивное сопротивление проводов зависит от среднего геометрического расстояния между осями проводов (фаз) и приблизительно равно 0,3 Ом/км и практически не оказывает влияние на выбор сечения проводников. Сооружение рассматриваемых ВЛ не отличается значительно по масштабу проектов и жизненному сроку, при сооружении В Л ЮкВ различного сечения используют одни и те же типы опор подходящих по назначению (в отношении особенностей местности) в равном количестве. Разница в затратах на установку линий электропередачи 10 кВ различного сечения определяется прежде всего разностью затрат на работы, связанные с установкой проводников, и затрат на сами провода. Капитальные вложения непосредственно влияют на чистый дисконтированный доход, именно поэтому затраты на работы, связанные с проводниками, и затраты на сами провода определяют один из возможных вариантов, являющийся ф прибыльным.
Особенности электрических сетей 6- 10 кв
С увеличением параметров т и dol график смещается в сторону меньших мощностей, тем самым показывая, что в области малых мощностей оптимальным при относительно больших значениях т и dol преобладает использование больших сечений. Очевидно, что при увеличении обоих параметров график сместится ещё левее 2-го, преобладание на шкале мощностей малых сечений снизится. Это и показывает график 4.
График 5 получен исходя из нормированных ПУЭ значений экономической плотности тока j3 (для т 3000 ч_/э=1,3 А/мм2). Построенные значения оптимальных сечений показывают отличие полученных результатов как от рассчитанных поуэ так и от результатов для оптимальных сечений ВЛ-110 кВ. Для ВЛ-10 кВ экономичными оказываются меньшие сечения в интервале малых нагрузок по сравнению с рассчитанными поуэ.
Следующие зависимости на рис. 3.2. имеют другой характер поведения, они показывают изменение максимального дисконтированного дохода, соответствующего оптимальным сечениям (по рис. 3.1) при изменении , где "1" соответствует длине линии в 1 км по которой передаётся потребителю мощность, например 2500 кВА, "10" и "20" соответствуют длинам линии в 10 км и 20 км с той же мощностью нагрузки.
Кривые зависимостей пересекают ось абсцисс в точках соответствующих нулевому значению ЧДД, показывая тем самым какими мощностями не желательно загружать линии данных длин и отделяя выгодные вложения, какие характеризуют положительные ЧДД, от невыгодных, находящихся в отрицательной области. ЧДД линии будет равен нулю: для длины в 1 км при значении 60 кВА; для 10 км - 420 кВА; для 20 км - 1190 кВА. ЧДД линии от передачи конкретно определённого значения мощности будет падать с увеличением её длины линии. Отсюда можно сделать вывод о том, что передача одного значения мощности по линиям различной длины оптимального сечения приносит разный доход.
Характеристики, представленные на рис. 3.2» являются спрямленными: при их построении учитывалось изменение оптимальных сечений в соответствии с рис. 3.1 в зависимости от передаваемой мощности. Однако их влияние оказалось незначительным, поэтому была использована линейная аппроксимация полученных зависимостей. Величина ЧДЦ линий электропередачи другой длины, отличной от представленной на рис, 3.2, может быть получена интерполяцией. Очевидно, что одиночные воздушные электропередачи на расстояния порядка 20 км и выше весьма редки, преимущественно выполняются электропередачи с отпайками. Поэтому может быть предложена следующая методика. По характеристикам рис. 3.2 для каждого отбора мощности от электропередачи согласно потребляемой мощности в соответствии с расстоянием от источника до данной нагрузки определяется величина ЧДЦ и результаты суммируются. Поскольку потери мощности в ВЛ являются квадратичной функцией перетока суммарной мощности, то такой подход дает заниженное значение потерь мощности в целом по электропередаче. Следовательно, правильно определенная величина ЧДЦ, где необходимо выполнять расчет режима электропередачи, будет ниже рассчитанной по упрощенной методике. Таким образом может быть получена минимальная величина ЧДЦ, ниже которой данная электропередача экономически невыгодная. Верхняя граница для ЧДЦ получается в том случае, если на графиках рис. 3.2 подставлять суммарную мощность, проходящую по соответствующим участкам ВЛ и суммировать результат. Тем самым образуется «вилка», внутри которой находится искомый результат. Исходя из рамочных значений ЧДЦ можно делать вывод об ожидаемом экономическом эффекте от введения электропередачи. Если получаемый результат неудовлетворительный, то для обеспечения выгодности электропередачи с отпайками необходимо увеличить цену на электроэнергию до получения нужного положительного ЧДЦ. На рис. 3.3 изображены две зависимости, полученные при изменении коэффициента мощности в обе стороны со значения 0,8 (один из них соответствует 0,7; другой — 0,9) при нагрузке равной 2500 кВА. При реализации электроэнергии потребителю, в нашем случае, отпускаемая реактивная мощность не приносила прибыли, следовательно, значение ЧДЦ зависит только от активной мощности. Различные ЧДЦ, при одном и том же значении мощности, можно прокомментировать, как разность в получении прибыли от реализации активной мощности. Потому, что при большем коэффициента мощности активная составляющая больше, и следовательно больше доход от этого варианта. Нулевое значение ЧДЦ, при уменьшении коэффициента мощности сместилось в сторону больших значений мощностей с 365 кВА до 490 кВА. Вариант с меньшим значением коэффициентом мощности имеет большую невыгодность загрузки малыми мощностями, чем большие коэффициенты.
Влияние формы годового графика по продолжительности нагрузок на продолжительность максимальных потерь
Электроэнергия как товар обладает целым рядом специфических свойств. Она непосредственно используется при создании других видов продукции и оказывает существенное влияние на экономические показатели производства и качество, выпускаемых изделий. В настоящее время в связи со структурными изменениями в промышленности, появлением новых групп электроприемников, связанных с внедрением новых технологий, наблюдается значительный рост несимметричных и нелинейных нагрузок. Это приводит к ухудшению показателей качества напряжения (ПКЭ) [63]. Понятие качества электрической энергии отличается от понятия качества других товаров. Качество электроэнергии проявляется не непосредственно, а через качество работы электроприемников.
Качество электроэнергии в момент производства не гарантирует автоматически ее качество на месте потребления - оказывает влияние характер потребления электроэнергии электроприемником. Если электроприемник работает неудовлетворительно или вышел из строя, и при анализе качества электроэнергии получен положительный результат, то "виноват" сам электроприемник. Если параметры качества электроэнергии не соответствуют требованиям, то претензии к поставщику — энергоснабжающему предприятию - могут оказаться необоснованными, так как источником "возмущений" может служить и сам потребитель. Таким образом, качество электроэнергии до и после включения потребителя в точке его присоединения может быть различно. При транспортировке электроэнергии от места ее производства к потребителям она частично расходуется, и при этом уже возникает проблема должного обеспечения качества энергии у потребителя. Выявить в целом источники искажений и установить вклад отдельный щ электроприемников в значения ПКЭ - задачи, которые приходится решать как на этапе проектирования систем электроснабжения, так и в процессе их эксплуатации» когда расчетные методы в силу множественности потребителей не дают достоверного результата. В настоящей статье рассматриваются расчетные приемы определения долевого вклада потребителей (ДВП) в искажения напряжения и организация измерений ПКЭ на основе дискретных (цифровых) методов обработки сигналов. Применение цифровой обработки сигналов имеет ряд неоспоримых преимуществ перед аналоговыми фильтрами. Кроме очевидных преимуществ, связанных с отсутствием влияния пульсаций питающего напряжения, температурного и временного дрейфа характеристик элементов и электромагнитных наводок, цифровые фильтры позволяют получить параметры, практически недостижимые для аналоговых фильтров. Сюда можно отнести реализацию крутых фронтов частотных характеристик, узкополосных полосовых и режекторных фильтров, абсолютную линейную фазовую характеристику и практическое отсутствие ограничений на форму амплитудно-частотной характеристики. На практике часто встречаются задачи измерения непрерывно изменяющейся величины, например, напряжения в линии передачи, яркости элемента изображения на экране и других величин. Все эти значения изменяются во времени, поэтому их считают функциями времени. Во многих случаях эти величины не могут быть получены в чистом виде из-за искажений в процессе их получения и передачи. Эти искажения обычно подразделяют на аддитивные и мультипликативные. Сигнал подвергается аддитивным искажениям в том случае, когда на него накладывается другой сигнал, рассматриваемый при этом как шум. Мультипликативные искажения возникают при прохождении сигнала через некоторую систему, искажающую его частотную характеристику. Эти виды искажений относятся к линейным искажениям, поскольку могут быть щ устранены с помощью линейных операций (и на основании некоторой дополнительной информации, которая не всегда бывает доступна). Все остальные искажения сигнала являются нелинейными и в большинстве случаев не могут быть устранены никакими преобразованиями, поскольку в процессе нелинейных искажений информация обычно теряется. Для описания различных преобразований необходимо найти форму представления сигнала, позволяющую описывать эти преобразования в наиболее простой форме. Одной из таких форм является спектральное представление сигнала, [63]. Работа с непрерывными, или аналоговыми, сигналами основана на использовании идеализированных характеристик аналоговых элементов (сопротивлений, емкостей и транзисторов), но ни один из этих элементов, особенно транзистор, не соответствует полностью своей идеализированной характеристике. Это приводит к появлению нелинейных искажений сигналов на каждой стадии обработки, что накладывает серьезные ограничения на ее возможности. Дискретные системы позволяют работать с последовательностями одиночных импульсов, значение которых может быть выражено числовой величиной, что дает возможность применять для их обработки средства цифровой вычислительной техники и полностью исключить искажения сигнала на стадии его обработки. Все искажения сигнала происходят на этапах аналогового и цифро-аналогового преобразования. В поставленной задаче контролирования сигнала сетевого напряжения применимы следующие методы обработки поступающих данных: 1. Контроль амплитуды сетевого напряжения — с минимальными вычислительными затратами позволяет отслеживать только превышение и понижение уровня сетевого напряжения. Также возможно выявления импульсных помех. контролем остаточного сигнала - этот метод не требует больших вычислительных затрат, но позволят в достаточной степени точно выявить импульсные помехи и кратковременные перенапряжения, провалы и изменения формы сетевого напряжения. Суть метода заключается в том, что сетевое напряжения от периода к периоду значительно не меняется в виду своих инерционных свойств, и любое резкое изменение параметра - есть аварийный режим работы. Поэтому метод производит поиск начала периода сетевого напряжения, отмеряет необходимое количество периодов, после этого запоминает этот сигнал как исходный кадр. Из последующих кадров сигнала производится вычитание этого исходного. В результате остается разностный сигнал, который и подвергается дальнейшей обработке с целью выявления отклонений. Исходный кадр необходимо обновлять как можно чаще, чтобы он соответствовал соответствующему состоянию сетевого напряжения (амплитуда, частота);
