Содержание к диссертации
Введение
1. Научно-технические проблемы контроля и управления электропотреблением 9
1.1. Анализ структуры систем контроля и управления электропотреблением на промышленных предприятиях 9
1.1.1. Задачи автоматизации учета и управления электропотреблением..9
1.1.2. Характеристика и анализ способов управления электропотреблением 13
1.2. Анализ систем контроля и управления электропотреблением при переменных нагрузках 26
1.3. Анализ методов выбора элементов измерительного комплекса 31
1.4. Цели и задачи исследования 33
2. Влияние формы графиков нагрузки на выбор элементов измерительного комплекса 35
2.1. Анализ схемы электроснабжения ОАО «Карельский окатыш» 35
2.2. Погрешность приборов измерительного комплекса 40
2.3. Выбор типа графиков для учета неравномерности нагрузки 43
2.4. Выявление корректируемых измерительных комплексов 48
2.5. Метод определения погрешности ТТ 51
2.6. Выводы 55
3. Выбор параметров элементов системы контроля и управления электропотреблением 58
3.1. Оценка показателей режимов работы сети по аппроксимированной токовой нагрузке 58
3.2. Оценка показателей режима работы сети по среднему значению тока 61
3.3. Метод выбора параметров ИК 65
3.3.1. Алгоритм метода 65
3.3.2. Реализация метода 71
3.4. Выводы 75
4. Структура системы контроля и управления энергопотреблением при наличии высших гармоник 77
4.1. Учет электропотребления при наличии высших гармоник 77
4.1.1. Учет активной энергии 77
4.1.2. Учет реактивной энергии 79
4.1.2.1. Электронные счетчики реактивной энергии 79
4.1.2.2. Расчет показаний счетчиков при возможных комбинациях гармоник 82
4.1.2.3. Влияние спектра гармоник и разности фаз между напряжением и током на показания счетчика 92
4.2. Метод формирования структуры системы контроля и управления электропотреблением 107
4.3. Выводы 109
Заключение 111
Список литературы 113
Приложение 1 122
Приложение 2 127
Приложение 3 134
- Характеристика и анализ способов управления электропотреблением
- Выявление корректируемых измерительных комплексов
- Оценка показателей режима работы сети по среднему значению тока
- Влияние спектра гармоник и разности фаз между напряжением и током на показания счетчика
Введение к работе
Актуальность работы.
Для учета потребления электроэнергии, оплаты за ее потребление и планирования загрузки оборудования, прежде всего, используются суточные графики нагрузки. Основным способом построения графиков нагрузки является использование показаний приборов учета. Учет и управление энергопотреблением являются сложной многоплановой задачей. Необходимость ее решения обусловлена возросшими требованиями по оперативности, точности, достоверности сбора и анализа информации об электропотреблении, необходимых для управления энергопотреблением. Одно из самых важных, среди перечисленных условий, это соблюдение точности системы контроля и управления элетропотреблением, которая регламентируется РД 34.11.321-96. Согласно руководящим документам погрешность в узлах измерения нагрузки должна соответствовать заданному проектом значению. Это значение определяется исходя из класса точности приборов. Причем их класс должен быть одинаков, что определяет суммарную погрешность измерения. Сформировать систему контроля и управления элетропотреблением в соответствии с нормативными документами можно используя современные микропроцессорные безтрансформаторные счетчики, но вследствие высокой стоимости таких приборов, компании продолжают осуществлять проектирование и внедрение системы контроля и управления элетропотреблением, основанное на измерительных трансформаторах.
Вопросами работы систем контроля и управления элетропотреблением в современных электрических сетях, а также регулирования нагрузок занимался ряд ученых, среди которых Абрамович Б.Н., Арриллага Дж., Волобринский С.Д., Гуртовцев А.Л., Железко Ю.С., Забелло Е.П., Каялов Г.М., и др.
До сих пор не разработан алгоритм формирования систем контроля и управления элетропотреблением с учетом погрешностей измерительного комплекса (ИК), связанных с неравномерностью нагрузки. Отсюда вытекает необходимость в создании такого алгоритма, обеспечивающего удовлетворяющие требования формирования системы контроля и управления элетропотреблением в свете обеспечения заданной суммарной погрешности ИК.
Цель работы. Повышение уровня энергоэффективности электротехнических комплексов горных предприятий путем учета энергетической составляющей затрат в условиях наличия гармонических искажений в напряжении и токе.
Основные задачи исследования:
-
Анализ нагрузок ОАО «Карельский окатыш» с целью выявления загрузки трансформаторов тока (ТТ) и влияния неравномерности графиков нагрузки на погрешность ТТ;
-
Анализ принципов построения системы контроля и управления элетропотреблением с целью выявления необходимых условий соответствия графиков нагрузок на различных уровнях измерения;
-
Определение зависимости погрешности измерительного комплекса от неравномерности графика нагрузки;
-
Разработка алгоритма определения параметров формирования показателей работы электрической нагрузки в зависимости от ее режима работы;
-
Разработка алгоритма выбора параметров элементов ИК по критерию минимальных затрат;
-
Определение зависимости влияния высших гармоник на измерение как активной, так и реактивной мощностей.
Идея работы. Для повышения эффективности учета и управления электропотреблением в узлах электрической сети следует учитывать характер изменения нагрузки с последующей корректировкой результатов измерений и учитывать высшие гармоники при учете и управлении реактивной мощностью.
Методы исследований. Для решения поставленных задач использованы методы теории электрических цепей, систем электроснабжения электротехнических комплексов, численного анализа с использованием пакета MathCAD, статистического анализа, аппроксимации, теории ошибок, а также экспериментальных исследований режимов работы электрической сети.
Научная новизна работы:
1.Обоснован метод повышения энергоэффективности путем учета энергетической составляющей затрат на основе аппроксимации графиков нагрузки с дальнейшим применением ее характеристик при определении параметров элементов, входящих в состав измерительного комплекса.
2.Обоснован метод выбора параметров элементов системы контроля и управления элетропотреблением, удовлетворяющих требованиям к формированию системы, на основе минимизации целевой функции с применением метода Лагранжа.
3.Выявлены зависимости показаний приборов от спектра высших гармоник, на основе которых строятся графики нагрузки по активной и реактивной мощностям.
Защищаемые научные положения:
1. Повышение энергоэффективности электротехнических комплексов горных предприятий должно проводиться на основе выявленных вариаций параметров электрических нагрузок в узловых точках системы электроснабжения, в зависимости от формы кривой распределения упорядоченной токовой нагрузки и ее неравномерности.
2. Выбор параметров компонентов и алгоритма функционирования системы контроля и управления электропотреблением следует производить из условия обеспечения заданной точности измерения потребляемых электротехническим комплексом, активной и реактивной мощностей при наличии гармонических искажений в питающей сети, что позволит обеспечить достоверность показателей электропотребления в узлах нагрузки предприятия.
Достоверность выводов и рекомендаций, изложенных в диссертации, основывается на сходимости результатов теоретических изысканий и экспериментальных исследований параметров и режимов электроснабжения предприятий при наличии высших гармоник.
Практическая ценность диссертации:
1. Разработана методика определения средней приведенной погрешности ТТ и ИК в целом, с возможностью дальнейшей корректировки графиков активной и реактивной мощностей, а также минимизации затрат на электроэнергию.
2. Разработана методика формирования ИК системы контроля и управления элетропотреблением, удовлетворяющая требованиям к формированию системы на основе минимизации целевой функции с применением метода Лагранжа при наличии в сети предприятия высших гармоник.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Методика по формированию ИК системы контроля и управления элетропотреблением и корректировке графиков нагрузки приняты к использованию при проектировании в ООО «М-ПРО». Обосновано изобретение «Способ снижения уровня высших гармоник» (патент РФ №2416853).
Личный вклад автора. Выявлены факторы, влияющие на энергоэффективность электротехнических комплексов, предложен способ повышения энергоэффективности с учетом этих факторов. Выявлены зависимости показаний приборов от спектра высших гармоник, на основе которых формируются графики нагрузки по активной и реактивной мощностям. Обработаны экспериментальные данные. Разработаны методы по выбору состава ИК в целом.
Апробация. Основные положения и результаты докладывались и получили положительную оценку на: XIII Международной молодежной научной конференции «СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ-2012» (г. Ухта, УГТУ, 2012г.), 11-ом Петербургском Международном Энергетическом Форуме (г. Санкт-Петербург, 2011г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 3 в научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 1 патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, содержит 51 рисунок, 23 таблицы, список литературы из 93 наименований и 3 приложения. Общий объем диссертации 134 страницы.
Характеристика и анализ способов управления электропотреблением
В первую очередь методы управления нагрузками разделяются на методы энергосистемы и методы потребителя. В энергосистеме различаются прямые и косвенные методы, у потребителя - методы управления режимами энергоустановок, управления нагрузками-аккумуляторами, местными энергоисточниками и повышение КПД установок [36]. Прямые методы управления в энергосистеме — это административно-правовые и телеуправление, осуществляемые с помощью технических средств, по заранее разработанным алгоритмам. Косвенные методы управления нагрузками, применяемые в энергосистеме, подразделяются на: психологические (убеждение, пропаганда) и на экономические, охватывающие целую систему тарифов - статистических и динамических.
Если при реализации прямых методов телеуправления нагрузками преобладает технический аспект, в связи с необходимостью создания аппаратуры и сети телеуправления, то для косвенных методов управления более важен экономический фактор. В наибольшей степени он выражается при разработке тарифных систем, учитывающих форму графиков нагрузки. Принципы, которыми руководствуются при этом почти во всех странах мира, были сформулированы еще в 1956 году комиссией под руководством Э. Герберта при разработке тарифной политики для своей страны. Это следующие принципы:
- тарифы должны отражать стоимость снабжения энергией, включая прибыль и налоги;
- тарифы должны быть ясными по цели и простыми;
- требуется дифференцирование тарифов по зонам суток и сезонам;
- тарифы должны стимулировать потребление внепиковой энергии;
- перед введением тарифов они должны быть экспериментально проверены.
Как следует из перечисленных выше принципов, технический и экономический аспекты рассматриваются не просто как взаимосвязанные, но и как взаимовлияющие. Усложнение тарифных систем требует соответствующего усложнения технических средств по сбору и обработке информации по энергопотреблению, а в свою очередь более сложные и универсальные технические средства позволяют внедрять более гибкие тарифные системы.
Классификация методов и средств управления нагрузкой приведена на рис. 1.1.1. Прямое управление электропотреблением осуществляется различными способами. Наиболее распространенным из них является управление по лимитным условиям (контроль превышения мощности, расхода энергии), по графику с использованием различных методов управления (по идеальной норме, по мгновенной норме, по прогнозу) и методов измерения (в фиксированном и скользящем интервале). На рис. 1.1.2 представлены графики регулирования нагрузки по идеальной норме и по прогнозу.
Что касается наиболее распространенного из косвенных методов управления нагрузками, то, как свидетельствует анализ литературных источников [41,27,28], наиболее совершенной, из разработанных в настоящее время за рубежом тарифных систем, считается система «плавающих» тарифов и система, основанная на калькуляции курсовых цен (ККЦ). Система плавающих тарифов определяет взаимодействие энергоснабжающей компании и потребителя с применением оплаты за электроэнергию непосредственно в момент ее потребления на основании текущей цены на электроэнергию. В связи с этим, для внедрения предложенной системы оплаты за электроэнергию необходимо заменить все индукционные счетчики электронными, позволяющими вести дистанционный оперативный опрос с центрального пульта управления.
Авторы курсовой калькуляции цен утверждают, что это наилучший метод из всех известных до сих пор, так как он обеспечивает достижение целей, связанных с управлением нагрузкой, нормированием электропотребления и экономией средств на измерения. Целевая функция в теории ККЦ выводится в виде максимизируемой функции «всеобщего социального обеспечения», в которой переменными величинами выступает объем выработки электроэнергии каждой генерирующей единицей и объем электропотребления, зарегистрированный по счетчику каждого потребителя в данный момент. При оптимизации учитываются ограничения энергобаланса (выработка = потребление + потери), величина допустимых отклонений напряжения в сети и ограничения по ее пропускной способности. В результате оптимизации устанавливается раздельная для активной и реактивной энергии плата, зависимая от случайных переменных, а, следовательно, и сама переменная. Размер платы является сигналом потребителю выровнять, перераспределить или снизить нагрузку. Таким образом, система ККЦ обеспечивает «самодиспетчеризацию» энергосистемы.
В теории курсовой калькуляции различают три типа цен: пятиминутные, двадцатичетырехчасовые и предопределенные. Пятиминутная цена основана на всей имеющейся информации о спросе на электроэнергию, наличии источников питания, их готовности к несению нагрузки, пропускной способности и готовности сетей. Двадцатичетырехчасовые цены, занимающие промежуточное положение между пятиминутными и предопределенными, корректируются раз в сутки, сами расчеты цен проводятся ежечасно.
Фрагменты рассмотренных выше тарифных систем уже имеются в некоторых энергосистемах США, Англии, ФРГ, Японии, однако стоимость их реализации достаточно высока, что вынуждает потребителя (в основном бытовых) использовать заранее установленные твердые цены.
Автоматизированные системы контроля и управления электропотреблением состоят из множества элементов таких как: датчики потока энергии (счетчики), каналов связи, устройств передачи, устройств сбора и обработки информации (сумматоры), контроллеров, персональных компьютеров и другого вспомогательного оборудования в зависимости от поставленных задач. Но именно датчики потока энергии (в дальнейшем счетчики) во многом определяют спектр функциональных возможностей систем в целом. В зависимости от возможностей, имеющихся в распоряжении разработчиков систем счетчиков, определяется не только надежность, точность и другие технические параметры системы, но и структура ее построения, спектр решаемых задач и даже сама возможность синтеза системы с требуемыми параметрами.
На данный момент существует два принципиально разных класса счетчиков.
Первый класс - счетчики (как правило, электромеханические), простейшие не интеллектуальные счетчики которые, укрупнено, состоят из датчиков тока, напряжения, электромеханического устройства накопления информации, генератора импульсов, возможно наличие преобразователей импульсов, генерирующих импульсы для устройств сбора данных. Устройства этого класса могут измерять потребленную энергию, выдавать информацию об измеренных величинах, на механических устройствах сохранять информацию об учтенной энергии, генерировать импульсы для сумматоров систем управления электропотреблением.
Конструкция, технология производства, таких счетчиков давно освоены и хорошо отработаны, устройства этого класса имеют сравнительно низкую стоимость. Это бесспорные плюсы устройств этого класса. Но в тоже время простота и малая функциональность, таких устройств, незащищенность от сбоев, слабая защита от краж электроэнергии, невозможность включения в состав сложных, современных систем контроля и управления электропотреблением, привела к тому, что они практически выведены из эксплуатации.
Второй класс - это многофункциональные, интеллектуальные счетчики (электронные, микропроцессорные). В большинстве случаев они состоят из: датчиков тока и напряжения, преобразователей входных сигналов, арифметических устройств, устройств хранения и отображения информации, преобразователей выходных сигналов, в некоторых случаях даже управляющих программируемых реле. Структуры описанных устройств представлены на рис.1.1.3-1.1.4.
Выявление корректируемых измерительных комплексов
Нагрузки на карьере в течение суток имеют неравномерный характер. Объясняется, это тем, что на одном участке может работать несколько независимых крупных электроприемников, каждый из которых содержит в свою очередь большое количество электродвигателей. Учитывая независимость работы электроприемников, подключенных к одному узлу электрической сети, можно утверждать, что нагрузка носит случайный характер-[93].
Если мы зафиксируем I(t0)в определенный момент времени , например в первой смене, то величина I(tQ) нагрузки группы электроприемников в этот момент для различных суток будет принимать различные значения, так- что-I(tQ) есть случайная величина. Поэтому любая запись 1 ) графика регистратором представляет лишь некоторую частную реализацию процесса I(t0) измерения токовой нагрузки во времени. Иначе говоря, эта запись дает непрерывную временную цепь частных значений множества случайных величин /,, где / - любой момент времени в интервале изучения графика.
Объединение непрерывного ряда случайных величин /, (или дискретного ряда величин (Ік) в одно понятие случайного процесса (или случайной последовательности) осуществляется на основе корреляционных взаимосвязей между любой парой случайных величин I,, 1,+т. Исследование случайного процесса подразумевает определение их вероятностных характеристик, классификации их по принадлежности к тому или иному закону распределения, определение стационарности, эргодичности и т.д. [Ю].
Случайный процесс характеризуется, прежде всего, той или иной кривой распределения [89].
В работе использовались данные измерений тока во всех узлах сети (рис. 2.1.2.). Некоторые результаты проведенных измерений приведены в Приложении 1. Для одного из узлов приведена осциллограмма тока (рис. 2.4.2), где п соответствует количеству измерений через определенный промежуток времени.
Анализ графиков тока позволил сделать вывод о случайности токовых показателей в данных узлах, а также что токовая нагрузка меньше номинальных параметров трансформаторов тока. При статистической обработке графиков токовой нагрузки на ОАО
«Карельский окатыш» были получены результаты представленные в таблице 2.4.1. Интервал обработки графиков равен At = 3 мин, при этом для выполнения условия минимума объема выборки времени определения средней величины с надежностью 0,95 будет равно 22 часа.
Нормальное распределение токовой нагрузки в отходящих фидерах позволяет предварительно оценивать эффективность (с точки зрения достоверности информации) ИК по среднему значению, с последующей корректировкой полученных результатов.
Определено, что в зависимости от технических характеристик ТТ для исследования соответствия требованиям построения системы контроля и управления элетропотреблением, следует выбирать те узловые точки в которых отношение _i-.ioo% меньше граничного значения, определенного классом точности ТТ.
Оценка показателей режима работы сети по среднему значению тока
Второй способ определения погрешности по среднему значению измеряемой величины соответствует достаточно распространенному методу, представленному в теории ошибок [89]. Реализацию этого способа рассмотрим на том же примере, который представлен в предыдущем разделе. Осциллограмма токовых нагрузок этого фидера представлена на рис. 2.4.2.
На основе статистической обработки графика токовой нагрузки фидера, были получены следующие статистические характеристики:
- среднее арифметическое - М=148,8;
- дисперсия - т = 387,6;
- стандартное отклонение - а = 19,7;
- медиана - 148,6.
Доверительный интервал для оценки математического ожидания на основе распределения Стьюдента, соответствующий доверительной вероятности / = 0,95 .
Отклонение от среднего арифметического - di = 32,2. Доверительный интервал
Важнейшим классом случайных процессов, встречающихся на практике, является класс стационарных случайных процессов. Случайный процесс называется стационарным в узком смысле, если его многомерная функция распределения (и, следовательно, числовые характеристики) не зависит от начала отсчета времени, т.е. от сдвига всех сечений вправо или влево на один и тот же интервал времени t
Если для любого п при любом At выполняется соотношение случайный процесс называется стационарным. Для стационарного процесса, в частности: W4 (х, t) = W4 (х, t + At) = W (JC) = const(t)
Для нашего случая это выражение справедливо.
В нашем случае процесс является нормальным, т.е. подчиняется нормальному закону распределения. На рис. 3.2.2. представлен график распределения токовой нагрузки.
Был найден минимальный объем выборки, при котором с надежностью 0,95 точность оценки математического ожидания нормально распределенного признака по выборочной средней будет равна 1, если среднее квадратичное отклонение равно о = 19,7.
Интервал обработки графиков равен At = 3 мин, при этом для выполнения условия минимума объема выборки время определения средней величины с надежностью 0,95 будет равно 22 часа.
Подсчитанное среднее значение 1а, =148,8Л, это значение составляет 20% от номинального тока ТТ ТПОЛ-10-750/5. По графику зависимости погрешности ТТ от загрузки (рис.3.1.1) определим погрешность ТТ при 20% загрузке для классов точности 0,2. Погрешность ТТ ТПОЛ-10-750/5-0,2 будет равна дтт =0.3.
Сравнение результатов показывает, что очевидно более точный способ для трансформатора с классом точности 0,2 дает результат на 9%, отличаюийся от результатов, полученных вторым способом.
Двумя описанными способами была определена приведенная погрешность Sn на отходящих фидерах ОАО «Карельский окатыш». Для примера, в таблице 3.2.1 приведены результаты для четырех фидеров.
Из таблицы 3.2.1 видно, что первый способ более точный, жи и более трудоемкий, т.к. предполагает получение характерного суточного графика нагрузки с последующим-определением суммарной суточной погрешности по выражению (2.3.2).
Согласно требованиям [78], все приборы одного ИК должны иметь одинаковый класс точности. Однако, при этом, приведенная погрешность может выйти за пределы требуемой точности. Это противоречие следует устранить за счет подбора приборов различных классов точности, что позволит повысить энергоэффективность электротехнического комплекса предприятия за счет достижения достоверности представления графиков нагрузки узла контроля и управления электропотреблением.
Влияние спектра гармоник и разности фаз между напряжением и током на показания счетчика
Установлено, что показатели режимов работы электрической сети при наличии искажений зависят не только от спектра гармоник напряжения и тока, но и разности фаз на каждой из гармоник. Для подтверждения результатов, полученных в предыдущем разделе и расширения выводов, относящихся к фактору разности фаз, в работе на испытательном стенде были исследованы-режимы работы частотно-регулируемого привода с дальнейшим вычислением показателей счетчиков реактивной энергии различными их типами, указанными в разделе 4.1.2.
На стенде, в качестве источника электроэнергии, используется синхронный- генератор (СГ), соизмеримой с преобразователем частоты мощности. Создание реальных условий электрической сети достигалось посредством включения в каждую из линий сети эквивалентной индуктивности (дросселя). Нагрузкой для преобразователя служит асинхронный двигатель, на валу которого установлен генератор постоянного тока, работающий на активное сопротивление. Изменение величины нагрузки производится путем регулирования возбуждения машины постоянного тока.
Регистрация измеряемых параметров проводится с использованием комплекса для испытания электрооборудования, построенного на базе ПЭВМ со встроенным аналогово-цифровым преобразователем и гальванически развязанных датчиков тока и напряжения. Спектральный состав входных токов и напряжений получен в результате обработки временных характеристик, полученных при испытаниях преобразователя частоты программным способом.
Параметры оборудования, входящего в состав испытательного стенда представлены в таблице 4.1.4.
В результате обработки экспериментальных данных было установлено наличие трех значимых гармоник в токе и напряжении, а также определены соответствующие сдвиги фаз.
Полученные данные были использованы как исходные для расчета. Числовые значения данных приведены в таблице 4.1.5.
Для определения закономерности изменения показаний разных типов счетчиков в зависимости от изменения гармонического состава тока и напряжения было принято, что зависимости будут строиться при условии:
1. Величины первой гармоники тока и напряжения остаются неизменными, согласно исходным данным;
2. Изменяются поочередно либо произведение С/5/5при постоянном произведении (77/7, либо наоборот. При этом разность фаз между током и напряжением остается неизменной. Произведения USI5 и U1I1 изменяются от нуля до двукратного значения по отношению к исходным данным;
3. При постоянстве действующих значений всех гармонических составляющих тока и напряжения поочередно меняется начальные фазы сначала пятой гармоники, затем седьмой в пределах от 0 до 90.,.
Результаты испытаний представлены в таблицах 4.1.6 — 4.1.9. Соответствующие зависимости приведены на рисунках 4.1.14-4.1.19.
Показания представлены в относительных единицах. За базисные величины приняты: ?б=33500 вар, Ug=0,6 кВ.
Из полученных результатов расчетов следует, что при прочих равных условиях, показания разных типов счетчиков в значительной и разной степени зависят от состава гармоник и разности фаз между током и напряжением на отдельных гармониках.
Поскольку основной целью исследования является сравнение показаний счетчиков при наличии искажений в сети, то для анализа полученных результатов были сформированы зависимости, показанные на рисунках 4.1.20-4.1.23.
На первых двух рисунках представлены зависимости показаний счетчиков трех типов при изменении мощности соответственно пятой и седьмой гармоник.
На рисунках 4.1.20 и 4.1.23 представлены зависимости показаний счетчиков при изменении разности фаз между напряжением и током соответственно на пятой и седьмой гармониках.
Была рассчитана относительная погрешность для всех четырех вышеприведенных зависимостей.
Из сравнения полученных зависимостей при изменении UI на пятой и седьмой гармониках (рис 4.1.20, 4.1.21) были получены следующие результаты:
- величина реактивной мощности, измеренная вторым типом счетчика всегда будет выше, чем ее значение, измеренное третьим типом счетчика;
- величина реактивной мощности, измеренная первым типом счетчика всегда будет наименьшей;
- максимальная погрешность, вычисленная по выражению (4.1.5) составила для второго типа 0,85%, а для третьего 0,74%, при изменении пятой гармоники;
- максимальная погрешность при изменении седьмой гармоники составила для второго типа 6,35%, а для третьего - 6,34%;
- диапазон вариации погрешности при изменении пятой гармоники составил для второго типа счетчика (0,73-0,85)% , а для третьего — (0,6-0,74)% ;
- диапазон вариации погрешности при изменении седьмой гармоники составил для второго типа (0,067-6,35)%;
- при увеличении UI на любой гармонике показания счетчиков второго и третьего типа увеличиваются;
- при увеличении UI на пятой гармонике показания счетчика третьего типа увеличиваются, а на седьмой - уменьшаются.
Из сравнения полученных зависимостей при изменении угла сдвига фаз ср (рис. 4.1.22, 4.1,23) на пятой и седьмой гармониках были получены следующие результаты:
- изменение погрешности имеет различный характер;
- максимальная погрешность при изменении угла на пятой гармонике составила для первого типа 1,91% для второго 0,85%;
- максимальная погрешность при изменении угла на седьмой гармонике составила для второго типа 0,85%, а для третьего 0,84%;
- диапазон вариаций погрешности при изменении угла пятой гармоники составил для первого типа 0-1,91% для второго 0,1-0,85%;
- диапазон варьирования погрешности при изменении угла седьмой гармоники составил для второго типа 0,067-0,85%), а для третьего 0-0,84% .
Из полученных результатов вытекают следующие выводы:
- как из экспериментальных, так и теоретических исследований, следует, что наличие гармонических искажений в токе и напряжении питающей сети значительно сказывается на показаниях счетчиков реактивной энергии;
- определено, что относительная погрешность измерения различными типами счетчиков при определенном соотношении гармоник и величине сдвига фаз между напряжением и током на исходной гармонике может значительно превышать погрешность самого прибора и достигать 6,35%, что является существенным фактором при оплате за электроэнергию;
- определено, что наибольшее влияние на погрешность измерения имеют амплитуды гармоник (более 6%). Разность фаз приводит к ошибке до 2 %;
- сравнение экспериментальных и теоретических исследований проводимых для реальных условий нагрузки подтвердил схождение тенденции изменения погрешности.
Основываясь на полученных результатах, можно сделать вывод, что при формировании ИК, с целью обеспечения идентификации энергии на разных уровнях ее учета, необходимо во всех точках контроля и управления электропотреблением устанавливать счетчики реактивной мощности одного типа. В противном случае при управлении реактивной мощностью расхождения в показаниях теоретически могут достигать 58%.
