автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Неактивная мощность и ее составляющие в электроэнергетических системах

10-1 4199

Л".•".<• ••/

/ Г

На правше рукописи

Сулайманов Алмаз Омурзаковжч

НЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ И ЕЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Специальность 05.14.02 - Электростанции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степень канлндагж технических наук

2009

Работа шыполнена на кафедре электрических станций электротехнического института Томского политехнического университета.

Научный руководитель:

Официальные оппонент:

кандидат технических наук, доцент Гольдштейн Ефрем Иосифошч

доктор технических наук» профессор Манусов Вадим Зиновьевич

кандидат технических наук, доцент Харлов Николай Никопаошч

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт систем энергетики им. ЛА. Мелентьева Сибирского отделения РАН

Защита состоится «23» декабря 2009 г. ■ 10-00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212269.10 при ГОУ ВПО «(Томский политехнический университет» по адресу: г. Томск, пр. Ленина, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ТПУ.

Автореферат разослан «/?» ноября 2009 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.10, д.т.н., профессор АВ.Кабытев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Вопросы описания энергообменных процессов в электрических цепях с несинусоидальными токами и напряжениями до сих пор остаются предметом полемики и дискуссий. Используемый при этом параметр - "реактивная мощность" (РМ), логичный и совершенно оправданный при синусоидальных режимах, не всегда правильно характеризует указанные процессы; а вопрос о методике определения РМ при несинусоидальном режиме так и не получил однозначного ответа в виде какого-либо регламентирующего документа. Известные формулы определения РМ при несинусоидальных токах и напряжениях часто противоречат друг другу, а их использование диктуется решением какого-либо узкого круга задач. При этом для каждого круга задач часто предлагается свое понимание этих процессов, своя терминология и своя декомпозиция параметров, описывающих эти процессы. Все это создает путаницу, затрудняющую как разработку новых систем измерения и управления, так и практику эксплуатации энергосистем.

Поэтому актуальной является задача создания логически завершенных методик определения неактивной мощности и ее составляющих - реактивной мощности и мощности искажения, в однофазных и трехфазных цепях; пригодных для использования в современных устройствах измерительной техники и максимально приближенно описывающих физические процессы в электрических цепях при несинусоидальных токах и напряжения.

Параметр называемый "неактивная мощность" (НМ) довольно часто используется в работах, посвященных исследованию обменных процессов при несинусоидальных режимах, но он пока не закрепился в области теории электротехники. Применение параметра "неактивная мощность", под которым понимают "все кроме активной", оправдано тем, что он учитывает влияние не только реактивной мощности, но и мощности искажения.

Усиление интереса к рассмотрению вопросов, связанных с несинусоидальными режимами, обусловлен рядом объективных причин. В первую очередь это объясняется увеличением доли высших гармонических составляющих в токах нелинейных нагрузок. Увеличение числа и уровня высших гармонических составляющих токов и напряжений связано с широким распространением электротехнических и электромеханических устройств, являющихся источниками гармоник: статических преобразователей, электродуговых печей, сварочных аппаратов, регулируемого привода электромеханизмов, устройств с насыщающимися магнитными элементами и т.д. Как следствие - растут потери в линиях электропередач, увеличиваются помехи в электрооборудовании, ухудшается электромагнитная обстановка и качество электроэнергии.

Цель работы. Целью работы является создание методик определения неактивной мощности и ее составляющих (при несинусоидальных токах и напряжениях), пригодных для реализации в современных устройствах

измерения и наиболее правильно описывающих физические процессы в энергосистемах и их элементах.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- проведен анализ имеющихся работ по определению параметров характеризующих энергообменные процессы при несинусоидальных токах и напряжениях в разных областях науки и техники; определились в терминологии данной проблематики;

- выделены из имеющихся подходов к определению неактивной мощности и ее составляющих такие, которые наиболее правильно характеризуют физические процессы в электрических цепях и не имеют ограничения по их областям применения;

- разработаны методики определения неактивной мощности и ее составляющих, на основе выделенных подходов;

- создан программный продукт для проведения экспериментальных исследований и обработки их результатов;

- проведены экспериментальные расчеты для однофазных и трехфазных цепей (четырехпроводных и трехпроводных) в порядке обоснования работоспособности разработанных методик;

- проведена оценка реализации разработанных методик в устройствах измерения и контроля; и возможностей их использования при определении потерь в элементах электрической сети, а также при определении уровня компенсации реактивной мощности.

Методы исследования. Основные методы исследования -вычислительные эксперименты с использованием современных программных систем: программы моделирования электронных и электрических схем "РЭрке"; математического пакет МаЛСАО; программных средств собственной разработки. При отсутствии эталонной модели, для проверки достоверности результатов экспериментов была применена методика ковенной оценки результатов экспериментов, при которой в сигналы тока и напряжения вводились гармонические составляющие с разными по знаку фазами и по полученным значениям определялась правильность полученных результатов. При исследованиях использовались фундаментальные законы теоретических основ электротехники, численные методы обработки данных, методы математического моделирования электрических цепей.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Показана целесообразность использования интегрального параметра "неактивная мощность" для несинусоидальных режимов, что позволяет, при анализе обменных процессов в энергосистемах, в комплексе учитывать влияние не только реактивной мощности, но мощности искажения.

2. Обоснована процедура определения неактивной мощности, как полусуммы интегралов обратной мощности за первую и третью (или вторую и четвертую) четверти периода основной частоты.

3. Разработана методика определения реактивной мощности сдвига для трехфазных цепей с использованием площадей вольт-амперных характеристик, построенных по мгновенным значениям токов и напряжений.

4. Предложено определять мощность искажения как алгебраическую разность между неактивной мощностью и реактивной мощностью сдвига.

Практическая ценность работы.

1. Выполнена программная реализация предложенных методик расчета неактивной мощности и ее составляющих, адаптированная для применения в микропроцессорных системах.

2. Разработана функциональная схема для аппаратной реализации предложенных методик с использованием аналоговой измерительной электроники.

3. Предложена и экспериментально проверена методика определения потерь в электрических сетях и силовых трансформаторах по текущим показаниям телеизмерений.

4. Показана возможность использования предложенных методик при определении уровня компенсации реактивной мощности в электрических сетях.

Реализация результатов работы.

• Методика определения потерь и методика определения уровня компенсации электрической сети рекомендованы к внедрению в Томских магистральных сетях.

• Методики определения мощностей использовались на Березовском электромеханическом заводе при разработке автоматизированных систем технологического сопровождения производства счетчиков электрической энергии.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались: на восьмой международной научно практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученных "Современные техника и технологии" (Томск, 2002); на всероссийской научно-практической конференции "Проблемы современной радиоэлектроники и систем управления" (Томск, 2002); на 48 международном научном коллоквиуме (Ильменау, Германия, 2003); на международной научно-технической конференции "Электроэнергия и будущее цивилизации" (Томск, 2004); на международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития энерготехнологий" (Иваново, 2005); на международном научно-техническом семинаре "Системы электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии" (Томск, 2006); на второй всероссийской научно-технической интернет-конференции "Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технологии в энергетике" (Пермь, 2009).

Личный вклад. Автором совместно с научным руководителем разработаны: методики определения неактивной мощности и реактивной

мощности сдвига; обсуждены и проанализированы результаты экспериментов. Самостоятельно разработаны: программные средства для расчета и анализа РМ по различным методикам, методика расчета неактивной мощности и ее составляющих для трехфазных цепей, методика определения мощности искажения.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 печатных работ из которых: 2 статьи в рецензируемых периодических изданиях по перечню ВАК; 1 монография (в соавторстве); 4 патента РФ на изобретения; 4 патента РФ на полезную модель, 1 свидетельство РФ на полезную модель.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех основных разделов и заключения; выполнена на 110 страницах машинописного текста; содержит 31 иллюстрацию, 28 таблиц; список используемой литературы из 70 наименований и приложения на 25 страницах. Общий объем диссертации составляет 135 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации и дана общая характеристика выполненной работы. Сформулированы цель работы, научная новизна и практические результаты.

В первом разделе приведены общие сведения, термины, определения и упрощения, принятые в диссертационной работе; выделены основные расчетные соотношения.

Приведены основные алгоритмы определения реактивной мощности при синусоидальных токах и напряжениях. Проведен анализ работ по определению реактивных мощностей при несинусоидальных токах и напряжениях. Показано, что основное число работ по данной тематике проводится в рамках решения узкого круга задач или для частных случаев. Отмечено, что многообразие подходов создает путаницу, как в терминологии, так и в выборе методик определения реактивной мощности.

Сделан вывод о том, что общепризнанного понимания энергообменных процессов в электрической цепи при несинусоидальных токах и напряжениях не существует, а регламентирующие документы посвящены, как правило, реактивной мощности первой гармоники.

Сформулированы особенности расчета коэффициента мощности.

Представлены области и практика применения алгоритмов определения реактивной мощности. Обозначены сферы возможного использования разрабатываемых алгоритмов: счетчики электрической энергии; измерительные преобразователи; вопросы определения потерь мощности в сетях и силовых трансформаторах и при расчете и оценке уровня компенсации реактивной мощности в электрических сетях.

Отмечено, что под "неактивной мощностью" ()н принято считать интегральную величину, характеризующую обменные и какие-либо другие энергетические (мощностные) процессы при несинусоидальных токах и

напряжениях, которые не описываются понятием "активная мощность". Считается, что неактивная мощность ортогональна активной мощности.

Принято разложение неактивной мощности на две составляющие:

реактивную мощность сдвига <2С - характеризующую взаимодействие одинаковых по частоте гармоник тока и напряжения;

- мощность искажения <2Н- характеризующую взаимодействие разных по частоте гармоник тока и напряжения.

Во втором разделе описывается порядок и результаты вычислительных экспериментов при исследовании выбранных методик определения неактивной мощности, мощности сдвига и мощности искажения для однофазных цепей переменного тока при наличии и отсутствии в токах и напряжениях этих цепей, кроме основной, других гармонических составляющих, с целью анализа достоверности получаемых результатов по данным методикам.

Для экспериментов были отобраны подходы Маевского и Бакова. Эксперименты проводились путем добавления в основную гармонику четных и нечетных гармонических составляющих. При этом знак фазы добавочных гармоник менялся на противоположный и по полученным результатам делался вывод о качественной характеристике полученных результатов. Реактивная мощность сдвига проверялась по известной формуле (2), а значение неактивной мощности сравнивалось со значением, полученным через полную мощность (РМ по Фризе).

Реактивная мощность сдвига характеризует взаимодействие одинаковых по частоте гармоник тока и напряжения. При этом известны три модификации формулы для определения мощности сдвига; все они представляют собой сумму реактивных мощностей гармоник разных частот:

0=1ик1ккп<рк (1); а-1*ик1к*9к (2); (3).

В работе показана работоспособность формулы (2).

Для определения мощности сдвига используем подход Маевского, рассматривая реактивную мощность сдвига как площадь вольтамперной характеристики /'(и). Для определения площади ВАХ используем формулу площади многоугольника

• (4)

Мощность сдвига в [вар] определится формулой

Здесь !/(/,), ф,) - мгновенные значения напряжения и тока; М-число отсчетов на периоде Т сигналов и; А/ - шаг дискретизации

При определении неактивной мощности использовалась следующая процедура:

• Находится мгновенная мощность /?(/у) = u{tj) * /(?,);

• Рассчитывается активная мощность

• Определяется обратная (возвратная, обменная) мощность

• Производится интегрирование обратной мощности на интервалах времени, соответствующих каждой четверти напряжения (тока):

- интервал I - от г, до ('.+%);

- интервал И - от (i, + до [г, + T/Q;

- интервал III - от (i, до (/, +3%);

- интервал IV - от ('i+3%) ДО +7);

öi f MC; ö" ;

Здесь tt - момент начала интегрирования; он соответствует переходу напряжения через ноль (от отрицательной полуволны к положительной);

• Определяется неактивная мощность по любой из двух формул

q'hz = одапп

В большинстве известных работ понятие о мощности искажения вводится достаточно формально, чтобы сделать точной формулу для полной мощности

Т. е. по существу, мощность искажения рассматривается как небаланс при разложении полной мощности.

Поскольку мощность искажения является одной из составляющей полной реактивной мощности в системе, автору представляется правильным определять мощность искажения как алгебраическую разность уже известных неактивной мощности и мощности сдвига

Qh=QH~QC- (13)

При этом знак "плюс" для мощности искажения будет соответствовать ее "индуктивному характеру", тогда как при Qc > QH мощность искажения будет иметь "емкостный" характер и будет уменьшать суммарную реактивную мощность в системе "источник питания - нагрузка".

8

(7)

(8)

четырех периода

(9) (Ю)

На рис. 1 приведены ток, напряжение и вольт-амперная характеристика для случая, когда и в токе и в напряжении присутствуют четная и нечетная гармоники:

м(/) = ЗООвше«+100зт2й)^+100зтЗб^;

/(О = 3,73 7 - 51,34)+0,74вш(2аг - 68,2)+0,513 Бт(3й>/ -75,1).

/ \titn

\ 1 \у

V

Рис. 1.

На рис. 2 приведены графики u(t), i{t), мгновенной p{t) и активной мощности Р, обратной мощности /^(0 для этого же примера. Здесь же показаны значения интегралов за четверти периода по формулам (10).

Рис. 2.

В таблице 1 приведены некоторые результаты расчетных экспериментов. По результатам экспериментов были сделаны выводы о том, что выбранные подходы определения неактивной мощности и ее составляющих, правильно, а мощность по Фризе не верно характеризуют энергообменные процессы в несинусоидальных режимах.

Показано, что влияние мощности искажения на неактивную мощность может быть как в сторону ее увеличения, так и сторону ее уменьшения, поэтому в общем случае учет мощности искажения принципиально необходим.

Таблица 1.

№ примера Напряжение и ток Активная мощность ... ............. Полная мощность Реактивная мощность по фризе | Неактивная мощность Мощность сдвига Мощность искажения по (13)

P, Вт s, ВА Qf вар Qh вар Ос вар Ои вар

1 и(/) = 300siiifitf /(/) = 3,8sin(fiX - 54) 335 570 461,1 461,1 461,1 0

2 u(f) = 300sin ом+100 sin За* /(/) = 3,8sm(fltf-54) 335 600,8 498,7 616,6 461,1 155,5

3 w(f) = 300sinü* ;'(/) = 3,8sin(d* -54) + +0,513 sin(3fi* -75,1) 335 575,2 467,2 387,1 461,1 -74

За w(/) = 300siníüf /(/) = 3,8sin(ürf - 54) + +0,513sin(3ú* + 75,1) 335 575,2 467,2 535,1 461,1 74

4 u(t) = 300sin<üV + l OOsin ЪсЛ /(0 = 3,8sin(ü*-54) + +0,513 sin(3/uí -75,1) 341,6 606,3 500,9 550,8 535,5 15,3

5 2v(í) = 100sm3a* i(0 = 0,513 sin(3fl* - 75,1) 25,65 6,6 24,7 8,256 74,36 -66,08

6 M(/) = 300sinfi* /(/) = 0,513 sin(3ü* - 75,1) 76,95 0 76,95 74 0 74

8 u(í) = 300sin coi+lOOsin 3a* í (0 = 0,513 sin(3a* - 75,1) 81,11 6,6 80,84 65,88 74,36 -8,46

9 u(t) = l OOsin За* i(t) = 3,8 sin(ü*- 54)+ +0,513 sin(3ü* - 75,1) 191,7 6,6 191,6 163,7 74,36 8936

12 «(0 = 300sinfiy+ +100sin2Atf++100sin3a* ¡(t)=3,8 sin(<2* - 54) + +0,74 sin(2 <ot - 68,2)+ +0,513sin(3ü*~ 75,1) 647,6 355,4 541,4 551 604,2 -53,17

В третьем разделе описываются вычислительные эксперименты в трехфазных цепях. Трехфазные цепи могут быть как с заземленной, так и с изолированной нейтралью. При этом нулевая точка нагрузки может быть доступна или недоступна.

В трехфазных четырехпроводных цепях, когда нулевая точка нагрузки доступна, суммарные мощности сдвига и неактивные мощности трехфазной системы определяются очевидным образом:

= п..

Здесь бс и Ся ~ суммарная мощность сдвига и суммарная неактивная мощность трехфазной системы; <2^, (?£, - мощности сдвига фаз А, В, С; йн, £>н, неактивные мощности фаз А, В, С.

Получается что, связь суммарной мощности искажения трехфазной системы с мощностями искажений отдельных фаз (б;}, <2%, даже при доступной нулевой точки не столь очевидна и требует дополнительных исследований. Можно предположить, что

= (15)

В трехфазных трехпроводных цепях, когда нулевой провод отсутствует, при несимметричной нагрузке или несимметричных питающих напряжениях нулевая точка будет смещаться относительно нуля источника, а фазные напряжения на нагрузках будут не равны фазным напряжениям питающей сети.

При недоступной нулевой точки нагрузки, когда мощности сдвига и неактивные мощности отдельных фаз трехфазной системы "в лоб" не могут быть определены, использование формулы (14) невозможно, поэтому предложено рассматривать трехпроводную трехфазную цепь как трехпроводную двухфазную, где роль нулевого провода играет третья фаза (в нашем случае фаза "С").

Рис. 3.

Расчеты ведутся по формулам:

ег-вг+ер.

Здесь 2с<с. <2с и £>?,с, <2ВНС - мощности сдвига и неактивные мощности двух искусственных фаз АС и ВС.

На рис. 3 приведены схемы измерения для случая с доступной нулевой точкой (а) и для случая с недоступной нулевой точкой (б). Вычислительные эксперименты проводились по массивам мгновенным значений, полученным в результате моделирования электрической цепи в системе РБрке.

На рис. 4 и рис. 5 приведены осциллограммы токов и напряжений фаз для четырехпроводной и трехпроводной цепей, их вольт-амперные характеристики и результаты расчета для случая, когда симметричны нагрузки, но несимметричны несинусоидальные питающие напряжения

ел(Г) = ЗООвшал +100вт(2а>0; е3({) - 250вт(й>г -120°) + 80$т(2ш - 240°); ес(0 = 330вш(«г +120°) +1108ш(2й* + 240°); КЛ =ЯС =50 Ом; 1Л =ЬВ = ЬС= 100 мГн.

В таблицах 2 и 3 приведены результаты расчетов для этих примеров Фаза А , , Фаза В ,, , „ Фаза£

Ос = 521,6 вар.

Таблица 2.

Р Оп Ос

Вт вар вар вар

Фаза А 341,7 420 521,6 101,6

Фаза В 284,6 388,9 432,7 43,6

Фаза С 375,6 518,7 572,8 54,1

Дня трехфазной системы 1001,9 1327,6 1527,1 199,5

Фаза АС

Фаза ВС

£>с =419,2 вар

Таблица 3.

Рис. 5.

Р Оп Ос Ои

Вт вар вар вар

Фаза АС 206,4 754,6 1108 353,4

Фаза ВС 795,5 726,3 419,2 -307.1

Для трехфазной системы 1001,9 1480,9 1527,2 46,3

По результатам экспериментов были сделаны выводы:

1. При определении неактивной мощности подход, когда трехфазная трехпроводная цепь представляется как двухфазная трехпроводная, применим: при синусоидальном режиме как при симметрии, так и при несимметрии напряжений и токов по фазам; при наличии нечетных гармоник в токе и напряжении - при симметрии по фазам.

2. При наличии нечетных гармоник в токе и напряжении и наличии несимметрии по фазам, а также когда в токе и напряжении присутствуют четные гармоники, данный подход для определения неактивной мощности, не применим.

3. При определении мощности сдвига, такой подход во всех случаях (как при наличии, так и при отсутствии гармонических составляющих в

токах и напряжениях, а также при симметрии и несимметрии токов и напряжений по фазам) дает правильный результат.

В четвертом разделе приведены примеры использования разработанных методик определения неактивной мощности и ее составляющих в энергосистемах и проектно-конструкторских организациях. Здесь же обосновывается вывод о том, что в случаях, когда требуется определять один параметр, заменяющий параметр "реактивная мощность" предпочтительно использовать методику определения реактивной мощности сдвига по вольт-амперной характеристике.

Для современных счетчиков и измерительных преобразователей, имеющих общую, в некотором смысле унифицированную микропроцессорную структуру, выполнена программная реализация предложенных методик определения неактивной мощности, мощности сдвига и мощности искажения. Она представлена в виде исходного кода программы на языке С (Си):

const N; {double Q1, Q2, Q3, Q4;

double u[N], i[N]; Q1=Q2=Q3=Q4= 0;

for(int k=0;k<N;++k)

double Ud() // Действующее значение напряжения

if(k<N/4)

Q1 = Q1 + u(k)*l(k)-P;

double Ud; Ud - 0;

for(int k=0;k<N;++k)

{ Ud = Ud + u(k)*u(k); >

Ud = sqrt(Ud/N); return Ud;

else

if(k<N/2)

Q2 = 02 + u(k)*i(k)-P; else

if(k<3*N/2)

Q3 = Q3 + u(k)*i(k)-P; else if(k<N)

04 = 04 + u(k)*i(k)-P;

}

double ld() // Действующее значение тока

}

Q1 = 2*(Q1+Q3)/N; Q2 = 2*(Q2+Q4)/N;

return Q1; }

double Id; Id = 0;

for(int k=0;k<N;++k)

{Id = Id + i(k)*i(k); }

Id = sqrt(ld/N); return Id;

double Qc() II Мощность сдвига {double Qc1; Qc1=0;

fbr(int k=0;k<N;++k) {

}

double P() II Активная мощность {double Pa; Pa = 0;

for(int k=0;k<N;++k)

{Pa = Pa + u(k)*i(k); }

Pa = Pa/N; return Pa;

Qc1=Qc1 +(u(k)-u(k+1 ))/( l(k)-i(k+1 ));

}

Qc1 « Qc1/(4*PI);

return Qc1; }

double Qi() // Мощность искажения {

return (Qn -Qc); }

double Qn() II Неактивная мощность

Приведена функциональная схема устройства для реализации предложенных методик с применением аналоговой измерительной техники.

Проведен сравнительный анализ получаемых значений: при использования предлагаемых методик в счетчиках электрической энергии и при использовании традиционных решений (РМ первой гармоники, сдвига на 90 градусов). Показано, что разница между получаемыми значениями может достигать 50 %.

Рассмотрены вопросы использования предложенных методик определения неактивной мощности и ее составляющих при определении потерь мощности в линиях электропередач. Предложено определять потери очевидным образом - сравнением "входных" и "выходных" активных и неактивных мощностей

р _р

'ПОТ Г1Х гвих > (17)

Qnor ~ Qbx ~ Qbux •

В работе приведены примеры использования такого подхода при оценке состояния ЛЭП и проведено сравнение со значениями, рассчитанными по классической формуле

Р2+02

АРюп-Ъ—цГ- (18)

Аналогичный поход предлагается использовать для определения потерь в силовых трансформаторах. Приведены примеры использования такого подхода к определению потерь в силовых трансформаторах.

Примеры, приведенные в работе показывают, что данный подход к определению потерь мощности в ЛЭП и силовых трансформаторах полно и качественно отражает процессы в этих устройствах и его можно использовать при их функциональной диагностике. Учет мощности искажения, при определения потерь, позволяет повысить точность определения потерь на 5-10%.

В работе рассматриваются вопросы контроля уровня компенсации сети, под которым понимают отношение мощности установленных компенсирующих устройств к фактическому значению реактивной мощности определенному для данного режима. Такую оценку можно вести по коэффициенту мощности

р

Л = cos <р=-—', (19)

о

или по коэффициенту реактивной мощности

(20)

Возможность реализации такого подхода покажем по экспериментальным данным, полученным для подстанции нефтяной магистрали. На рис. 6 приведены осциллограммы токов и напряжений трех фаз подстанции, здесь же построены их вольт-амперные характеристики.

V / Л \ / Л / \ <.......7 \ / \/ Л /

/\ у /

\ - .... .

о».»

Л. а

■4.1 л/

д

( / \ )

У

Рис. 6.

В таблице 4 приведены результаты расчетов мощностей. В таблице 5 приведены результаты расчетов коэффициентов мощности и коэффициентов реактивной мощности, определенных: через полную мощность (совф1 и через неактивную мощность (со«р2 и tgф2) и через реактивную мощность-сдвига (совфЗ и tgфЗ) по формулам (21), (22), (23).

со59>1 = %;^1 = % (21)

Для трехфазной системы были рассчитаны усредненные значения коэффициентов мощности и коэффициентов реактивной мощности по формулам:

(22) (23)

з.+д.+Яс , ОА+Ов+ОС

сое о = —-2-¡ею =———

^ Рл + Рв + Рс> Рл+Ря+Рс

(24)

Таблица 4.

и I Р Б <2 Оп Ос <3н

В А кВт кВА квар квар квар квар

Фаза А 229,5 503,3 90,6 115,5 71,6 32,3 61,1 -28,8

Фаза В 233,7 302,3 56,7 70,7 42,1 13,5 29,6 -16,1

ФазаС 230,1 504,8 87,6 116,6 76,9 41,6 62Д -20,6

Три Фазы 234,9 302,8 190,6 87,4 .152,9 -65,5

Таблица 5.

Соз<р 1 Со$ф2 18фЗ СоБф2

Фаза А 0,79 0,784 0,357 0,784 0,674 0,829

Фаза В 0,743 0,802 0,238 0,972 0,522 0,886

Фаза С 0,878 0,751 0,475 0,903 0,71 0,815

Усредненные значения 0,811 0,776 0,372 0,937 0,65 0,838

Полученные по предлагаемой методике значения уровня компенсации сети отличаются от полученных традиционным путем на 10%, а в отдельных случаях на 20 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. Проведен анализ существующих методов определения неактивной, в том числе и реактивной мощности при синусоидальных и(или) несинусоидальных токах и напряжениях. Обращено внимание на отсутствие строгих и достаточно универсальных подходов к решению всего круга задач по определению неактивной мощности и ее составляющих.

2. Обосновано теоретически и экспериментально подтверждена методика определения мощности искажения в однофазной цепи как разность между неактивной мощностью и реактивной мощностью сдвига, рассчитанной по площади вольтамперной характеристики, построенной по мгновенным значениям токов и напряжений.

3. Предложена и экспериментально подтверждена методика определения неактивной мощности, реактивной мощность сдвига и мощности искажения в четырехпроводной трехфазной цепи как сумма соответствующих составляющих для каждой из трех фаз.

4. Разработана и экспериментально подтверждена методика определения суммарных неактивной мощности, реактивной мощность сдвига и мощности искажения в трехпроводных трехфазных цепях как соответствующие мощности в трехпроводных двухфазных цепях.

5. Разработана программная реализация всех предложенных процедур в микропроцессорных измерительных устройствах и разработана функциональная структура аналогового измерительного устройства.

6. Предложены и проверены, на большом количестве реальных примеров, процедуры определения потерь мощностей в ЛЭП и силовых трансформаторах как разности соответствующих входных и выходных мощностей. Показано, что полученные при этом значения являются более достоверными, а отличие от значений, полученных классическим расчетом, может достигать десяти процентов.

7. Показано, что использованием предложенных методик определения неактивной мощности и ее составляющих для определения уровня компенсации реактивной мощности позволяет повысить точность определения данного параметра в среднем на 10 %.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

Статьи в рецензируемых периодических изданиях по перечню ВАК.

1. Сулайманов А.О., Гольдштейн Е.И. Определение неактивной мощности и ее составляющих по массивам мгновенных значений токов и напряжений. // Известия Томского политехнического университета. -2005. - Т. 308. - № 7. - С. 82-86.

2. Гольдштейн Е.И., Сулайманов А.О., Бацева Н.Л. Спектральный анализ токов (напряжений) в однофазных и трехфазных цепях с помощью вольт-амперных характеристик. // Известия Томского политехнического университета. - 2005. - Т. 308. - № 7. - С. 80-82.

Патенты РФ на изобретения, патенты РФ на полезные модели.

3. Пат. 2223509 РФ. МПК7 С01К 21/06. Способ измерения мощности искажения в однофазной цепи переменного тока / Гольдштейн Е.И., Сулайманов А.О.. Заявлено 29.04.2002; Опубл. 02.10.2004. -Бюл №42004-4 е.: ил.

4. Пат. РФ 2263322, МПК7 й О! Я 21/00. Способ определения коэффициента мощности с трехфазной трехпроводной цепи переменного тока/ Гольдштейн Е.И., Сулайманов А.О. С приоритетом от 07.06.2004. Опубл. 27.10.2005, Бюл. №31.

5. Пат. РФ 2264630 РФ, МПК7 в 01 Я 25/00. Способ определения сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами/ Гольдштейн Е.И., Сулайманов А.О., Бацева Н.Л. С приоритетом от 31.03.2004. Опубл. 20.11.2005, Бюл. №32.

6. Пат. РФ 2264631 РФ, МПК7 С 01 Я 25/00. Способ определения сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами/ Гольдштейн Е.И., Сулайманов А.О., Бацева Н.Л. С приоритетом от 31.03.2004. Опубл. 20.11.2005, Бюл. №32.

7. Св-во на полезную модель № 27340 РФ, 7 0 01 И 21/00, 22/00. Устройство для измерения мощности искажения в однофазной цепи переменного тока/ Гольдштейн Е.И., Сулайманов А.О. Заявлено 29.04.2002; Опубл. 20.10.2004. - БИПМ № 29(Ш г.). - 2004.

8. Пат. на ПМ 39407 РФ, МПК7 в 01 Я 25/00. Устройство для измерения сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами/ Гольдштейн Е.И., Сулайманов А.О., Бацева Н.Л., Панкратов А.В. Заявлено 31.03.2004; Опубл. 27.07.2004, БИПМ. №21(111 г.) - 2004.

9. Пат. на ПМ 39408 РФ, МПК7 в 01 Л 25/00. Устройство для измерения сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами/ Гольдштейн Е.И., Сулайманов А.О., Бацева Н.Л., Панкратов А.В. Заявлено 31.03.2004; Опубл. 27.07.2004, БИПМ, № 21(111 г.) - 2004.

10. Пат. на ПМ 41158 РФ, МПК7 О 01 R 21/00. Устройство дня измерения коэффициента мощности в трехфазной трехпроводной цепи переменного тока7 Гольдштейн Б Л., Сулайманов А.О. Заявлено 07.06.2004; Опубл. 10.10.2004, БИПМ, №28(Ш г.)-2004.

11. Пат. на ПМ 41373 РФ, МПК7 G 01 R 21/00. Устройство для измерения реактивной мощности сдвига а трехфазной трехпроводной цепи переменного токаУ Гольдштейн ЕЛ, Сулайманов А.О. Заявлено 07.06.2004; Опубл. 20.10.2004, ВИПМ, № 29(Ш г.) - 2004.

Другие публикации

12. Сулайманов А.О. Реактивная мощность в несинусондальных режимах однофазной цепи. // Современные хсхника и технологии: Труды восьмой международной научно практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученных. - Томск: ТПУ,- 2002. - Т. 1. С. 62-63.

13. Гольдштейн ЕЛ, Сулайманов А.О., Бацева HJL Использование циклической вольт-амперной характеристики при экспериментальных исследованиях электротехнических устройств и систем // Проблемы современной радиоэлектроники н систем управления: Труды Всеросс. нвучно-практ. конф. - Томск. - 2002. - С. 42-44.

14. Гольдштейн ЕЛ, Сулайманов A.Ó., Ли ДЛ Определение периода и реактивной мощности в электромеханических устройствах при несинусоидальных токах и напряжениях. // Décima. УГТУ - УПИ №5 (25). Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы. Сборник статей. - Екатеринбург. - 2003. - Часть 1. С 330-333.

15. Goklehtem IL, Batseva N., Snlarmanov A., Valov В. Ein Bemchmmtfiverfalirm von ÍJttcharakteritHVB durch Momeülanwerte von Stroumen und Spannungen // Tagtmgsbaad 48. Internationale» Wiwenachafffiche« Kolloquium (Птнип, 22-25 sept 2003). - Птятг Techniache Univccsitaat Ilmenau, 2003. - p. 575-576.

Перевод: ЕЛ Гольдштейн, HJL Бацева, А.О. Сулайманов, RM. Валов. Использование массивов мг новенных значений тока и напряжения при paciere мощностей иахруэо* 1! Сборник тезисов докладов 48-го Между вводного научною коллоквиума (Идьмеяау, 22-25 сентября» 2003). - Ильмеяау: Технический университет Ильмекау. - 2003. - С. 575-576.

16. Функциональный контроль л диагностика электротехнических к адецромсжаннческих сжстем к устройств по цифровым отсчетам мгновенных значений тока ж напряжения. / B.C. Авраамяук, HJL Бацева, ЕЛ Гольдщтейн, ИЛ Исаченко, ДЛ Ли, А.О. Сузаймааов, ЛВ. Цапко // Под ред. ЕЛ Голвдштейна. Томск: Печатная мац/фактура. -2003.

17. Гольдштейн Е.И., Сулайманов А.О. Определение потерь энергии в мощных трансформаторах электрических сетей. // "Электроэнергия н будущее цивилизации", материалы международной научно-технической конференции. Томск - 2004. - с. 313-316

18. Сулайманов А.О. Моделирование процедур определения реактивной мощности при несинусоидальных режимах. // "Состояние и перспективы развития энерготехнологий", материалы международной научно-технической конференции. Иваново. - 2005. - Том 1. - С. 83-

19. Сулайманов А.О., Гольдштейн ЕЛ Определение неаггивной мощности и ее составляющих по массивам мгновенных значений токов и напряжений. // Известия Томского политехнического университета. -

2005. - Т. 308. - № 7. - С. 82-86.

20. Гольдштейн Е.И., Сулайманов А.О., Бацева Н.Л. Спектральный анализ токов (напряжений) в однофазных и трехфазных цепях с помощью вольт-амперных характеристик. // Известия Томского политехнического университета. - 2005. - Т. 308. - № 7. - С. 80-82.

21. Джумик Д.В., Гольдштейн EH., Бацева HJL, Кац КМ., Панкратов A.B., Радаев Е.В., Сулайманов А.О. Функциональный контроль и диагностирование электроэнергетических систем и их элементов // Системы электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии: Матер. Междунар. научно-техн. семинара. — Томск Изд-во ТПУ. -

2006.-С. 98-108.

22. Гольдштейн Е.И., Сулайманов А.О., Гурин Т.С. Мощностные характеристики электрических цепей при несннусоидальных токах и напряжениях. ТПУ, - Томск, 2009, Деп. в ВИНИТИ, 06.04.09, № 193 -2009.-146 с.

23. Гольдштейн ЕЛ., Сулайманов А.О. Вопросы технического учета мощностей и энергий по массивам мгновенных значений токов и напряжений, собираемых с помощью регистраторов электрических процессов // Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технолопш в энергетике: Матер. П Всеросс. Научшнгек. Интернет-конференции. - Изд-во Пермского ГТУ. - 2009. - С. 142144.

84.

2009257358

Подписано в печать 17.11.2009 г. Формат60x84/16. Бумага офсетах*. . Печать плоская. Усл. печ. д. 1,16 Ут.нвд. 1 ,05. Тираж 100 экземпляров. Отстегано ООО *СПБ Графике". Заказ№053. Адрес: 634034, г. Томск, ул. Усом, 4а-150, т. (38-22) 224-789

2009257358

Введение.

Глава 1. Обзор литературы и конкретизация решаемых задач.'.

1.1. Общие сведения, термины, определения, основные расчетные процедуры.

1.2. Алгоритмы определения реактивной мощности в синусоидальных режимах.

1.3. Алгоритмы определения реактивной мощности при несинусоидальных режимах.

1.4. Особенности расчета коэффициента мощности.

1.5. Практическое применение описанных методов определения реактивной мощности и коэффициента мощности.

1.6. Конкретизация рассматриваемых задач и путей их решения.28'

Глава 2. Неактивная и реактивная мощности в однофазных цепях переменного тока.

2.1. Определение мощности сдвига по массивам мгновенных значений тока и напряжения.

2.2. Определение неактивной мощности по массивам мгновенных значений токов и напряжений.

2.3. Определение мощности искажения по известным значениям неактивной мощности и мощности сдвига. Мощность по Фризе.

2.2. Выводы.

Глава 3. Неактивная и реактивная мощности в трехфазных цепях переменного тока.

3.1. Общие соображения.

3.2. Определение суммарных неактивных мощностей и мощностей сдвига в трехфазных четырехпроводных цепях.

3.3. Определение суммарных неактивных мощностей и мощностей сдвига в трехфазных цепях с недоступной нулевой точкой нагрузки.

3.4. Выводы.

Глава 4. Вопросы использования предложенных подходов и процедур в энергосистемах и проектно-конструкторских организациях.

4.1. Общие соображения.

4.2. Счетчики и измерительные преобразователи неактивной мощности и ее составляющих.

4.3. Определение потерь в линиях электропередач.

4.4. Определение потерь в силовых трансформаторах.

4.5. Контроль уровня компенсации реактивной мощности.

4.6. Выводы.

При анализе различных процессов в электроэнергетических системах, традиционно большое внимание уделяют активной мощности. Этот важный параметр имеет вполне обоснованное и четкое определение, описывающее конкретные физические процессы. Поэтому довольно строгие и стройные методики измерения и расчета активной мощности не вызывают сомнений. Напротив, нет никакой строгости в определении неактивной мощности, под которой понимают "всё, кроме активной". Однако использование термина "неактивная мощность" (НМ) оправдано тем, что обменные процессы протекающие в энергосистемах при несинусоидальных режимах нельзя описать только реактивной мощностью (РМ). К тому же применение термина "реактивная мощность" для несинусоидальных режимов часто создает путаницу, затрудняет оценку вновь разрабатываемых подходов к определению мощностных характеристик, которые являются неизбежным атрибутом технологического контроля, влияющим на устойчивость работы энергосистем и их экономическую эффективность.

Вопросы определения неактивной мощности в несинусоидальных режимах являлись и являются до сих пор предметами полемики и дискуссий. Интерес к этим вопросам объясняется, с одной стороны, ростом несинусоидальных нагрузок; с другой стороны, он связан с ростом "интеллекта" современной измерительной техники, что позволяет упростить и ускорить перевод теоретических наработок в практическую плоскость. Именно поэтому в последнее время появилось большое количество работ, посвященных неактивной или реактивной мощности при несинусоидальных режимах. Можно выделить два направления научных исследований. Первое — работы, направленные на решение конкретных задач, таких как компенсация реактивной мощности, снижение потерь от реактивной мощности, расчет энергетических характеристик электроустановок и т.д. Второе — работы, направленные на расширение понимания физических процессов происходящих в электрических цепях при несинусоидальных режимах.

Нельзя не отметить, что вопросами определения реактивной мощности занимались и занимаются специалисты, как в области электроэнергетики, так и специалисты в области силовой преобразовательной электроники. К сожалению, не всегда специалисты этих смежных областях техники используют результаты исследований своих коллег. Как следствие, большое количество исследований, проведенных при различных подходах и разных требованиях к решению отдельных задач, привело к еще большой путанице и неразберихе. Поэтому в данной работе сделана попытка выделения известных и (или) создание новых методов определения неактивной мощности и ее составляющих, которые удовлетворяли бы следующим требованиям:

1. Методы определения неактивной мощности (далее просто методы) должны быть пригодными для использования, как при синусоидальных, так и при несинусоидальных режимах.

2. Методы должны быть едиными для разного класса цепей (однофазные, трехфазные цепи с различными режимами работы нейтрали).

3. Методы должны в максимальной степени отражать реальные физические процессы в электрических цепях и должны быть универсальными; их использование не должно ограничиваться какой-либо узкой областью применения.

4. Методы должны быть адаптированы под использование современной цифровой измерительной техники и современных компьютерных технологий обработки полученной информации.

Последнее требование является особенно логичным и важным ввиду бурного развития цифровой техники, при которой уже сейчас все современные измерительные устройства снабжены мощными цифровыми процессорами, которые способны производить довольно сложные вычисления и практически не накладывают ограничения на процедуры определения измеряемых величин, представленных массивами мгновенных значений (ММЗ).

До недавнего времени вопросы определения реактивной мощности в несинусоидальных режимах не поднимались по следующим причинам:

1. Уровень гармоник в сетях был невысок, соответственно ошибки расчета РМ и энергетических характеристик элементов были не очень значимы. Соответственно, неучет высших гармонических составляющих токов и напряжений не приводил к принципиальным ошибкам и большим производственным потерям.

2. Измерительная техника и технологии не позволяли создавать сложные, но недорогие приборы, в которых можно было бы реализовать простые алгоритмы определения РМ даже для синусоидальных режимов. Взять, к примеру, вопрос несимметрии напряжений в трехфазной системе. При возникновении несимметрии по амплитуде и, хуже того, по фазе резкое растет погрешность используемых приборов. И эта.проблемы на старой элементной базе так и не была решена.

3. Теория определения РМ в несинусоидальных режимах была на крайне низком уровне. МЭК всего лишь рекомендовал некую формулу, а в наших ГОСТ-ах не было даже упоминания о несинусоидальных режимах.

4. Считалось и еще сегодня считается, что для большинства задач, таких как расчет режимов энергосистем (как в установившихся, так и в переходных процессах), определения уровня компенсации РМ, расчета потерь мощности и т.д., достаточно определять РМ первой гармоники.

Конечно, с точки зрения анализа и ведения режимов энергосистем, при котором определяющим является синхронная работа генерирующих элементов энергосистем, для определения перетоков РМ достаточно учитывать РМ только первой гармоники. Но, с другой стороны, при этом остаются открытыми вопросы компенсации РМ, определения потерь мощности (в основном в сетях) и расчета мощностных характеристик (в основном трансформаторов) при проектировании энергосистем.

Наблюдается повышенный интерес к понятию качества электроэнергии. При этом основное внимание уделяется различным характеристикам такого параметра как напряжение (от формы и частоты до провалов и несимметрии), но совсем; мало сказано о токе, и тем более ничего не говорится о более сложных параметрах (в частности о реактивной мопщости), которыми также можно было бы характеризовать качество электроэнергии [1, 2].

Усиление интереса к рассмотрению вопросов,, связанных с несинусоидальными режимами, обусловлен рядом объективных причин. В первую очередь;, это объясняется увеличением: доли высших гармонических составляющих в токах нелинейных нагрузок. Увеличение числа и уровня высших гармонических составляющих токов , и напряжений связано с широким! распространением электротехнических и электромеханических^ устройств, . являющихся; источниками гармоник: статических преобразователей; электродуговых печей, сварочных аппаратов,' регулируемого привода электромеханизмов, устройств с насыщающимися магнитными элементами и т.д. Как. следствие - растут потери в линиях электропередач, увеличиваются: помехи в электрооборудовании, ухудшается ■ электромагнитная обстановка-'и качество электроэнергии:

Поскольку в известных автору работах нет единых и устоявшихся определений и обозначений^ оговорим:

- под неактивной мощностью будем понимать интегральную величину, характеризующую те процессы в электрической; цепи, которые не описываются активной мощностью;

- реактивной мощностью сдвига будем считать интегральную величину; являющуюся составляющей неактивной мощности и характеризующую процессы, обусловленные взаимодействием одинаковых по частоте гармоник тока и напряжения;

- соответственно мощностью искажения будем считать составляющую неактивной мощности, характеризующую процессы обусловленные взаимодействием разных по частоте гармоник тока и напряжения.

При этом, когда будут рассматриваться общие вопросы — будем считать термины "реактивная мощность в несинусоидальном режиме" и "неактивная мощность" синонимами.

Цель работы. Целью работы является создание методик определения неактивной мощности и ее составляющих (при несинусоидальных токах и напряжениях), пригодных для реализации в современных устройствах измерения и наиболее правильно описывающих физические процессы в энергосистемах и их элементах.

Методы исследования. Основные методы исследования — вычислительные эксперименты с использованием современных программных систем: программы моделирования электронных и электрических схем "Р8рюе"; математического пакет МаШСАБ; программных средств собственной разработки. При отсутствии эталонной модели, для проверки достоверности результатов экспериментов была применена методика ковенной оценки результатов экспериментов, при которой в сигналы тока и напряжения вводились гармонические составляющие с разными по знаку фазами и по полученным значениям определялась правильность полученных результатов. При исследованиях использовались фундаментальные законы теоретических основ электротехники, численные методы обработки данных, методы математического моделирования электрических цепей.

Научная новизна диссертационной работы: 1. Показана целесообразность использования интегрального параметра "неактивная мощность" для несинусоидальных режимов, что позволяет, при анализе обменных процессов в энергосистемах, в комплексе учитывать влияние не только реактивной мощности, но мощности искажения.

2. Обоснована процедура определения неактивной мощности, как полусуммы интегралов обратной мощности за первую и третью (или вторую и четвертую) четверти периода основной частоты.

3. Разработана методика определения реактивной мощности сдвига для трехфазных цепей с использованием площадей вольт-амперных характеристик, построенных по мгновенным значениям токов и напряжений.

4. Предложено определять мощность искажения как алгебраическую разность между неактивной мощностью и реактивной мощностью сдвига.

Практическая ценность работы: 1. Разработана программная реализации предложенных методик расчета й микропроцессорных системах.

2. Показана возможность аппаратной реализации предложенных методик с использованием аналоговой измерительной электроники.

3. Предложена методика определения потерь в электрических сетях и силовых трансформаторах по текущим показаниям телеизмерений.

4. Показана возможность использования предложенных методик при определении уровня компенсации реактивной мощности в электрических сетях.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 21 печатная работа из' которых: 2 статьи в рецензируемых периодических изданиях по перечню ВАК; 1 монография (в соавторстве); 4 патента РФ на изобретения; 4 патента РФ на полезную модель

Список источников литературы представлен в порядке упоминания в тексте. Номера формул и таблиц состоят из двух цифр: первая - номер главы, вторая - порядковый номер формулы (таблицы) в главе.

Основные результаты исследований уже приведены в выводах по отдельным главам, поэтому ниже они кратко просуммированы Здесь же приведены сведения об основных публикациях автора.

1. Проведен анализ существующих методов определения неактивной, в том числе и реактивной мощности при синусоидальных и(или) несинусоидальных токах и напряжениях. Обращено внимание на отсутствие строгих и достаточно универсальных подходов к решению всего круга задач по определению реактивной мощности и ее. :

2. Обоснована теоретически и экспериментально подтверждена возможность находить мощность искажения в однофазной цепи как разность между неактивной мощностью и реактивной мощностью сдвига, рассчитанной по площади вольтамперной характеристики, построенной по мгновенным значениям токов и напряжений.

3. Предложена и экспериментально подтверждена возможность определять неактивную мощность, реактивную мощность сдвига и мощность искажения в четырехпроводной трехфазной цепи как сумму соответствующих составляющих для каждой из трех фаз.

4. Предложена и экспериментально подтверждена возможность находить суммарные неактивную мощность, реактивную мощность сдвига и мощность искажения в трехпроводных трехфазных цепях как соответствующие мощности в трехпроводных двухфазных цепях.

5. Рассмотрены особенности реализации всех предложенных процедур в микропроцессорных и аналоговых измерительных устройствах.

6. Предложены и проверены на большом количестве реальных примеров процедуры определения потерь мощностей в ЛЭП и силовых трансформаторах как разности соответствующих входных и выходных мощностей.

7. Показана возможность определения уровня компенсации реактивной мощности с использованием предложенных методик определения неактивной мощности и ее составляющих.

8. Основные положения диссертации докладывались: на восьмой международной научно практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученных "Современные техника и технологии" (Томск, 2002); на всероссийской научно-практической конференции "Проблемы современной радиоэлектроники и систем управления" (Томск, 2002); на 48 международном научном коллоквиуме (Ильменау, Германия, 2003); на международной научно-технической конференции "Электроэнергия - и будущее цивилизации" (Томск, 2004); на международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития энерготехнологий" (Иваново, 2005); на международном научно-техническом семинаре "Системы электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии" (Томск, 2006); на второй всероссийской научно-технической интернет-конференции "Энергетика. Инновационные направления в энергетике. СЛЬБ-технологии в энергетике" (Пермь, 2009)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертационной работе обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных автором в Электротехническом институте Томского политехнического института в 2003-2009 гг.

1. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

2. Ферреро А. Измерения при несинусоидальных сигналах: Новые подходы к старой проблеме науки и техники измерений./ДТриборы и системы управления. 1999 г. № 10. - С. 60-66.

3. Кизилов В.У. Методы построения измерительных преобразователей реактивной мощности // ИКА. — 1987. — № 3(63). С. 3-7.

4. Круг К.А. Основы электротехники. Том 2. Теория переменных токов. — М.: Госэнергоиздат, 1946.

5. A.C. № 1121626, СССР. Способ измерения активной и реактивной мощности/Демирчян К.С., Жарков Ф.П. Заявлено 21.07.83. Опубликовано 30.10.84, Бюл.№ 40.

6. Демирчян К.С. Реактивная мощность на случай несинусоидальных функций. Ортомощность. // Изв. РАН. Энергетика и транспорт. — 1992, № 1,С. 15-27.

7. Жарков Ф.П. Об одном способе определения реактивной мощности//Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт.-1984-№2.-С.73-81.

8. A.C. № 1479886, СССР. Способ определения активной и реактивной мощности и устройство для его осуществления / Русаловский A.B. и др. Заявлено 28.12.87. Опубликовано 15.05.89. Бюл. № 18.

9. A.C. № 918870, СССР. Способ измерения реактивной мощности и устройство для его реализации / Кацман Г.И., Ерошенко М.А., Якомаскин В.Б.

10. A.C. № 1567990, СССР. Способ измерения реактивной мощности и устройство для его осуществления/Хайкин Е.И. Заявлено 15.04.88.

11. Маевский O.A. Энергетические показатели вентильных преобразователей. -М.:Энергия. 1978. - 320 с.

12. Новенко Б.А., Каплан Л.И. Цифровые приборы для измерения энергетических величин. Сб. нач. тр. Ивановского энергетического института, вып.23. - 1972. - С. 45-46.

13. Steinmetz ChP . Findet eine Phasenverschiebung im Wechselstromlichtbogen statt?/Elektrotechnische Zeitschrift, Heft 42. 1892. C. 567-568.

14. Illovici M.A. Definition et measure de la puissance et de l'energie reactives./Bull. Soc. Franc. Electriciens. — 1925.

15. Budeanu C.I. Puisslanses reactiv'es et fictives ./Inst. Romain de l'Energie, Bucharest, Rumania. — 1927.

16. Fryze S. Active, reactive and apparent power in circuits with non sinusoidal voltage and current (in Polish) // Przegl Elektrotech. 1931. Nos. 7, 8. 1932. No. 22. pp. 193-203.

17. ANSI/IEEE, "Standard dictionary for power of electrical & electronics terms". USA: ANSMEEE.-l 977.

18. Кизилов В.У. К вопросу о физическом смысле "реактивного тока" и "реактивной мощности" // Вестник НТУ "ХПИ" Электроэнергетика и преобразовательная техника. — 2002. № 9. - Т. 3. — С. 44-50

19. Akagi H., Kanazawa Y., Nabae A. Instanteous reactive power compensators comprising switching devices without energy storage components // IEEE Trans, on Ind. Appl. 1984. Vol.IA-20. No. 3. pp. 625-630.

20. Czarnecki L.S. Considerations on the reactive power in nonsinusoidal situations // IEEE Trans Instr. Meas. 1985. Vol. 34. pp. 399-404

21. Czarnecki L.S. Orthogonal decomposition of the currents in a 3-phase nonlinear asymmetrical circuit with a nonsinusoidal voltage source // IEEE Trans Instr. Meas. 1988. Vol. 37. pp. 30-34.

22. Czarnecki L.S. Current and power equations at bidirectional flow of harmonic active power in circuits with rotating machines // ETEP. 1993. Vol. 3. No. 1. pp. 509-512.

23. Андреюк В.А. О мощности синусоидальных процессов электрической цепи // Известия НИИ ПТ. 2004. - № 60. - С. 26-27.

24. Андреюк В.А. Метод расчета реактивной мощности двухполюсника // Известия НИИ ПТ. 2002. - № 59. - С. 34-^2.

25. Баков Ю.В. Мощность переменного тока. — Иваново: Изд. Ивановского государственного энергетического университета, 1999 г.

26. Асанбаев Ю.А., Касаточкин А.А. Об определении составляющих мощности в несинусоидальных процессах // Известия НИИ ПТ. — 2002. — №59.-С. 144-160.

27. Асанбаев Ю.А., Периодические энергетические процессы в электрических системах. — С-Петербург, Из-во Политехника, 1997.

28. Мельников Н.А. Реактивная мощность в электрических сетях.-М. ¡Энергия. -1975

29. Зиновьев Г.С. О реактивной мощности электрической цепи // Известия АН СССР, Энергетика и транспорт. 1986. - № 4. - С.77-86.

30. Демирчян К.С. Разложение мгновенной мощности на составляющие. // Изв. РАН. Энергетика. 1994. - №5. - С. 5-8.

31. Rossetto L., Tenti P. Evaluation of instantaneous power terms in multi-phase systems: techniques and applications conditioning equipment //ETEP 1984;-Vol. 4 No. 6. pp. 468-476.

32. Ferrero A., Superti-Furga G. A new approach lo the definition of power components in three-phase systems under nonsinusoidal conditions // IEEE Trans, on Instr. and Meas. 1991. Vol. 40. No. 3. pp. 568-577.

33. Кизилob В.У. О теории реактивной мощности Н. Akagi // Наука i освгга: 36. Наук. Пр. НТУ "ХПИ". 2004. - С. 123-130.

34. Крогерис А.Ф. и др. Оценка энергетических процессов по мгновенной электрической мощности//Латв. физико-техн. Журнал. — 1985. № 6. -С.53-64.

35. Зиновьев Г.С. Прямые расчеты энергетических показателей вентильных преобразователей. — Новосибирск, изд-во НТУ, 1990.

36. Кадомский Д.Е. Активная и реактивная мощности — характеристики средних значений работы и энергии периодического электромагнитногочполя в элементах нелинейных цепей//Электричество. — 1987. — № 7. С. 39-43.

37. Дрехслер Р. Измерение и оценка качества электроэнергии при несимметричной и нелинейной нагрузке. М.:Энергоатомиздат. — 1985.

38. Шидловский А.К., Музыченко О.Д., Трохименко О.П. Еккспериментальна перевхрка теори реактивно! потужност! //Техн. Электродинамика. 1990. - №4. - С. 98-108.

39. Новосельцев A.B., Стрелков М.Т. Метод мгновенных мощностей и составляющие полной мощности в трехфазных электрических цепях. — Киев, Институт электродинамики, 1986.

40. Новосельцев A.B., Стрелков М.Т. Определение составляющих полной мощности в однофазных электрических цепях на основе интегрального, спектрального и статистического методов. — Киев, Институт электродинамики, 1986.

41. Новосельцев A.B., Стрелков М.Т. Определение составляющих полной мощности в однофазных электрических цепях на основе классического метода и метода гипотетических составляющих. — Киев, Институт электродинамики, 1986.

42. Гиниятуллин И.А. и др. Прибор для измерения электроэнергетических величин и показателей качества электрической энергии "Энергомонитор 3.3". Метрология электрических измерений в электроэнергетике.

43. Измерение реактивной мощности в электрических сетях // Энергосбережение. 2005. - № 1. - С. 38-39.

44. Кузменко В.В Электросчетчик активной и реактивной энергии ЦЭ6812Э. // Энергетик. 2003. - № 4. - С. 645. «Облш» первый украинский интеллектуальный счетчик электроэнергии. // Новости электротехники. - 2008. - № 4(52). - С. 16.

45. ОАО «ЛЭМЗ»: Возможности «МЕРКУРИЯ-230» привлекают заказчиков. // Новости электротехники. 2008. - № 4(52). - С. 34.

46. Зайцев А.И., Плехов A.C., Чувашии Е.Е. Альтернативные источники реактивной мощности. // Электротехнические комплексы и системы управления. 2008. - № 4. - С. 24-27.

47. ГОСТ 19880-74. Электротехника. Основные понятия. Термины и определения.

48. Дрехслер Р. Коэффициент мощности и потери в сети при несимметричном и нелинейном потребителе//Электричество. — 1982. — № 2.-С. 12-16.

49. Лапе Р., Фишер Ф. Измерения в энергетической электронике—М.: Энергоатомиздат, 1986.

50. Хомяк В.А., Райнин Д. Особенности измерения коэффициента мощности трехфазных несимметричных нагрузок//Электричество. — 1996. — № 11. — С.74—77.

51. Лурье Л.С. Коэффициент мощности несимметричной нагрузки трехфазной сети//Электричество. — 1952. № 3. - С.52-58.

52. Войтех A.A., Попович А.Н., Бибик E.H. Коэффициент мощности при несинусоидальных процессах//Техническая электродинамика. — 2000. С.11-12.

53. Агунов A.B. Статический компенсатор неактивных составляющих мощности с полной компенсацией гармонических составляющих тока нагрузки//Электротехника. — 2003. — № 2. — С. 47—50.

54. Кудрин Б.И. О потерях электрической энергии и мощности в электрических сетях // Электрика. — 2003. — № 3. — С.3-9.

55. Карташев И.И. и др. Влияние несинусоидальности и несимметрии токов и напряжений на приборы учета электроэнергии. // Доклады III НПК "Метрология электричсеких измерений в электроэнергетике". М.: 2003. Докл. № 27.

56. Железко Ю.С., Артемов A.B., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях. -М.: Изд-во НЦЭНАС, 2004.

57. Алиев И.И.Виртуальная электротехника. Компьютерные технологии в электротехнике. М.: Радиософт, 2003.

58. Пухов Г.В. Методы анализа и синтеза квазианалоговых электронных цепей. Киев: Наукова думка, 1967.

59. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. — М.: Энергоатомиздат, 2007.

60. ГОСТ Р МЭК 61850-3-2005. Сети и системы связи на подстанциях.

61. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. // Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. — М.: Энергоатомиздат, 1985.

62. Кочкин В.И. Реактивная мощность в электрических сетях. Технологии управляемой компенсации. // Новости электротехники. — 2007. — № 2(45).

63. Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2000.

64. Кудрин Б.И. История компенсации реактивной мощности: комментарий главного редактора. // Электрика . 2001. — № 6. — С.26-29.

65. Гольдпггейн Е.И., Сулайманов А.О., Турин Т.С. Мощностные характеристики электрических цепей при несинусоидальных токах и напряжениях ШУ, Томск, 2009, Деп. в ВИНИТИ 06.04.09, № 193 -2009.- 146 с.