Определение источников гармонических искажений в системах электроснабжения с использованием алгоритма дискретного преобразования Фурье по периодам

Autor: Filyanin, D.
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Енергетика: економіка, технології, екологія: науковий журнал, 2018, № 2 (52)
ISSN: 2308-7382
1813-5420
DOI: 10.20535/1813-5420.2.2018.147373
Popis: Наявність нелінійних навантажень і зростання числа систем розподіленої генерації електроенергії призводять до спотворення форми кривих напруги і струму в системах електропостачання (СЕП), тобто до появи гармонік струму і напруги. При цьому енергосистема зобов'язана поставляти електроенергію тільки основної частоти 50Гц з постійною амплітудою. Енергопостачальні організації зазвичай знімають з себе відповідальність за причини виникнення гармонік, вводячи стандарти або рекомендації щодо обмеження рівнів гармонійних складових в точках загального приєднання споживачів. Ці документи не враховують склад обладнання СЕП і, відповідно, збитки, яких можуть завдати гармоніки мережевому обладнанню та устаткуванню споживача. Актуальність роботи обумовлена необхідністю достовірного визначення джерел гармонічних спотворень в СЕП для ефективного функціонування системи штрафів і санкцій і більш ефективного визначення списку технічних заходів щодо підвищення якості електроенергії. У статті проведено огляд існуючих методів визначення джерел спотворення в СЕП. В якості методу гармонійного аналізу при визначенні джерел спотворень в більшості випадків використовується Швидке Перетворення Фур'є (ШПФ), яке в разі різкозмінного нелінійного навантаження не дозволяє достовірно визначати джерела спотворення і ступінь участі кожного суб'єкта СЕП в розподілі потужності вищих гармонік. З метою деталізації частотного наповнення сигналу на інтервалі вимірювання було проведено розрахунок точок спектру, отриманих в результаті ШПФ, використовуючи Дискретне Перетворення Фур'є (ДПФ). На прикладі моделі розподільчої мережі запропоновано новий підхід до визначення джерел гармонік по методу, заснованому на вимірюванні знака і величини спотворюючої потужності, що визначена за допомогою алгоритму Дискретного Перетворення Фур'є за періодами. The presence of non-linear loads and the increase in the number of systems of distributed generation of electricity lead to a distortion of the voltage and current waveform in distribution systems (DS), то есть к появлению гармоник тока и напряжения. In this case, the power system is obliged to supply electricity only to the fundamental frequency of 50 Hz with constant amplitude. Power supply organizations usually disclaim responsibility for the causes of harmonics by introducing standards or recommendations for limiting the levels of harmonic components in the points of common connection of consumers. These documents do not take into account the composition of DS equipment and, accordingly, the damage from this harmonics for network equipment and consumer equipment. The urgency of the work is due to the need to reliably identify the sources of harmonic distortion in the supply system for the effective functioning of the system of penalties and fines and to more effectively determine the list of measures to improve the electric power quality. The paper reviews the existing methods for distortion sources identification in supply systems. In most cases, the fast Fourier transform (FFT) is used as a method of harmonic analysis to determine the sources of distortion, which in the case of a rapidly changing non-linear load does not reliably determine the sources of distortion and the degree of participation of each DS’s subject in the power distribution of higher harmonics. In order to detail the frequency content of the signal at the measurement interval, the spectral points obtained as a result of the FFT were calculated using the Discrete Fourier Transform (DFT). A new approach to the harmonic sources identification is proposed using a method based on the measurement of harmonic power flux sense using the Discrete Fourier Transform on periods by the example a distribution network model. Наличие нелинейных нагрузок и рост числа систем распределенной генерации электроэнергии приводят к искажению формы кривых напряжения и тока в системах электроснабжения (СЭС), то есть к появлению гармоник тока и напряжения. При этом энергосистема обязана поставлять электроэнергию только основной частоты 50Гц с постоянной амплитудой. Энергоснабжающие организации обычно снимают с себя ответственность за причины возникновения гармоник, вводя стандарты или рекомендации по ограничению уровней гармонических составляющих в точках общего присоединения потребителей. Эти документы не учитывают состав оборудования СЭС и, соответственно, убытки, которые могут нанести гармоники сетевому оборудованию и оборудованию потребителя. Актуальность работы обусловлена необходимостью достоверного определения источников гармонических искажений в СЭС для эффективного функционирования системы штрафов и санкций и более эффективного определения списка технических мероприятий по повышению качества электроэнергии. В статье проведен обзор существующих методов определения источников искажения в СЭС. В качестве метода гармонического анализа при определении источников искажений в большинстве случаев используется Быстрое Преобразование Фурье (БПФ), которое в случае резкопеременной нелинейной нагрузки не позволяет достоверно определять источники искажения и степень участия каждого субъекта СЭС в распределении мощности высших гармоник. С целью детализации частотного наполнения сигнала на интервале измерения был проведен расчет точек спектра, полученных в результате БПФ, используя Дискретное Преобразование Фурье (ДПФ). На примере модели распределительной сети предложен новый подход к определению источников гармоник по методу, основанному на измерении знака и величины искажающей мощности, определенной с помощью алгоритма Дискретного Преобразования Фурье по периодам.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: