Pomiar strat nietechnicznych energii elektrycznej z wykorzystaniem nowoczesnych technik diagnostycznych

Transkrypt

1 Andrzej OLENCKI Pomiar strat nietechnicznych energii elektrycznej z wykorzystaniem nowoczesnych technik diagnostycznych Wskaźnik strat energii elektrycznej E % 1,5%@ sieci WN 3,0%@ sieci SN 5,7%@ sieci nn wynika ze strat: technicznych związanych z przepływem energii nietechnicznych (związanych z niekontrolowanym przepływem energii): nielegalny pobór energii błędne wyniki pomiaru: błędy systemów pomiarowych (klasa liczników i przekładników, klasa testerów) błędy odczytów (klasa testerów, kwalifikacje pracowników) niedoskonałością tradycyjnej koncepcji pomiaru energii stosowanej dla potrzeb rozliczeń 1/12

2 Współczesny Prostopadłościan mocy (równanie mocy pozornej) jako podstawa pomiaru strat A.Firlit AGH S H H moc odkształcenia wynika z niesinusoidalnych napięć i prądów nie jest mierzona a jest błędnie rozliczana D S 1 P 1 Q 1 Q 1 moc bierna pierwszej harmonicznej jest mierzona przez liczniki energii biernej wg PN-EN P 1 moc czynna pierwszej harmonicznej ( Robocza Moc Czynna L. Czarnecki) moc o niekwestionowanej wartości użytkowej, która powinna być podstawą rozliczeń za energię Każde wydłużenie wektora S w stosunku do wektora P 1 stanowi stratę Strata może być reprezentowana przez moc dystorsji D, który uwzględnia moce bierną i odkształcenia Prostopadłościan mocy zmienia się w czasie dla rozliczeń przydałby się prostopadłościan energii 2/12

3 Teoria mocy odbitej jako podstawa pomiaru strat Z teorii mocy odbitej (prof. L. Czarnecki) Moc harmonicznych P h <0 dla odbiorników nieliniowych P 1 =P w moc czynna pierwszej harmonicznej jest mocą roboczą -P h =R r harmoniczne mocy są mocą odbitą P w working active power / robocza moc czynna P r reflected active powe / odbita moc czynna Eksperymentalne potwierdzenie elementów teorii mocy odbitej 2015 USA Troups potwierdza w warunkach laboratoryjnych dla rzeczywistych obciążeń 2017 Polska Bartman i Sobczyński potwierdza w warunkach rzeczywistych dla obrabiarki CNC Procentowy udział odbitej mocy czynnej Obciążenie rezystancyjne mikrofala lampa fluorescencyjna konsola gry prostownik z filtrem Strata może być reprezentowana przez odbitą moc czynną P r, która uwzględnia odkształcenia i asymetrie Odbita moc czynna zmienia się w czasie dla rozliczeń przydałaby się odbita energia czynna 3/12

4 Funkcja pomiaru widma mocy pomiar pierwszej harmonicznej mocy czynnej i składowych harmonicznych mocy czynnej Szybka orientacyjna ocena mocy odbitej (ujemne słupki) z podziałem na fazy i harmoniczne Obraz zmienny w czasie 4/12

5 Funkcja pomiaru odbitej mocy czynnej jako pomiar różnicy mocy czynnej i mocy czynnej pierwszej harmonicznej Procentowy udział odbitej mocy czynnej w fazie L1 o godzinie 16:47:30 n/a=(p1h1-p1)/p1= [(101, ,064)/100,064]x100)=1,24% Szybkie wyliczenie bieżącej wartości mocy odbitej z podziałem na fazy Obraz zmienny w czasie 5/12

6 Funkcja pomiaru mocy dystorsji Moc dystorsji w fazie L1 o godzinie 16:47:30 D= [(135,271) 2 -(100,064) 2 ]=91,024 Szybkie wyliczenie bieżącej wartości mocy dystorsji z podziałem na fazy Obraz zmienny w czasie 6/12

7 Funkcja pomiaru mocy odkształcenia Moc odkształcenia w fazie L1 o godzinie 16:47:30 H= [(135,271) 2 -(100,064) 2 -(75,929) 2 ]=50,201 Szybkie wyliczenie bieżącej wartości mocy odkształcenia z podziałem na fazy Obraz zmienny w czasie 7/12

8 Funkcja licznika kontrolnego roboczej mocy czynnej Oscylogram napięcia i prądu oraz widmo mocy czynnej dla sprawdzenia błędu dodatkowego spowodowanego obecnością harmonicznych w napięciu i prądzie wg PN-EN ale z uwzględnieniem teorii mocy odbitej Wyniki pomiaru błędu licznika użytkowego energii czynnej: -0,277% w przypadku stosowania licznika kontrolnego mocy czynnej -4,217% w przypadku stosowania licznika kontrolnego roboczej mocy czynnej Różnica E=-0,277%-(-4,217%)=3,94% oznacza, że robocza moc czynna przepływająca przez licznik jest 3,94% większa niż moc czynna odbiornika. Różnica ta nie jest uwzględniana w rozliczeniach jest stratą dostawcy (lub bonusem dla odbiorcy) Pomiar odbitej energii czynnej oraz błędu licznika użytkowego (lub układu pomiarowo rozliczeniowego) Uśrednianie wyniku w deklarowanym czasie (szybkie pomiary z funkcją dryftu lub długoczasowe uśrednianie) 8/12

9 Funkcja pomiaru prostopadłościanu energii Pomiar P, P 1, Q, Q 1, S faz L1, L2, L3 i sumy L123 ES EH ES 1 ED EQ 1 Jest to odpowiednik licznika kontrolnego o 20-tu liczydłach, który umożliwia pomiar prostopadłościanów energii faz L1, L2, L3 i L123 EP 1 Pomiar odbitej energii czynnej, energii dystorsji i energii odkształcenia Uśrednianie wyniku w deklarowanym czasie (szybkie pomiary z funkcją dryftu lub długoczasowe uśrednianie) 9/12

10 Sprzęt diagnostyczny do pomiaru strat - historia 1999r Calport100 pierwszy europejski tester liczników z funkcją pomiaru widma mocy czynnej i biernej opracowanie i produkcja Calmet Polska, sprzedaż HEG Niemcy jako produkt niemiecki umożliwiał diagnostykę kierunków przepływów energii zgodnie z późniejszą teorią mocy odbitej 2001 Płock prezentacja tej funkcjonalności 10/12

11 Sprzęt diagnostyczny do pomiaru strat - dzisiaj 2014r kalibrator C300B trójfazowy kalibrator mocy i energii wzorzec odniesienia klasy 0,02 służy do wzorcowania testrów stosowanych jako wzorce robocze 2014r tester TE30 trójfazowy tester układów pomiarowo-rozliczeniowych wzorzec roboczy klasy 0,05 i 0,1 analizator parametrów sieci tester liczników i przekładników analizator jakości energii funkcje pomiaru strat energii (wszystkie prezentowane) 2018r system TS33 trójfazowy system z licznikiem kontrolnym i źródłem wzorzec roboczy klasy 0,05 i 0,1 funkcjonalność licznika kontrolnego jak TE30 funkcjonalność źródła jak C300B w niższej klasie funkcje pomiaru strat energii (wszystkie prezentowane) 11/12

12 Pomiar strat nietechnicznych energii elektrycznej z wykorzystaniem nowoczesnych technik diagnostycznych Niesinusoidalne napięcia i prądy oraz asymetrie powodują przepływy energii w różnych kierunkach (teoria mocy odbitej). Procentowy udział energii odbitej może dochodzić do kilku procent. Część przepływu energii nie jest mierzona i jest stratą (prostopadłościan mocy). Nie można zarządzać przepływem energii, którego się nie mierzy. Jeżeli się nie mierzy strat, to nie można ich ograniczać (maksyma Menadżera Energii). Dysponujemy krajowym sprzętem umożliwiającym wszechstronne opomiarowanie strat związanych z niekontrolowanymi dotychczas przepływami energii. Zaproponowane i zaimplementowane funkcje nie mają znanego odniesienia w literaturze i technice mogą wywołać dyskusję z nieoczekiwanej strony. Dziękuję za uwagę. Proszę o pytania i komentarze Andrzej Olencki 12/12