POMIARY WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI DOSTAWY ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Transkrypt

1 LABORATORIUM 02 POMIARY WSKAŹNIKÓW JAKOŚCI DOSTAWY ENERGII ELEKTRYCZNEJ WPROWADZENIE, OMÓWIENIE SPECYFIKI CZĘŚĆ 1 dr inż. Andrzej Firlit LABORATORIUM JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ 2018/2019 SEMESTR LETNI, JEŚLI NIE MOŻESZ CZEGOŚ ZMIERZYĆ, NIE MOŻESZ TEGO ULEPSZYĆ Słowa te wypowiedział w połowie XIX wieku William Thomson słynny Lord Kelvin 1

2 JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ W PWP jakość napięcia PWP jakość prądu W sieciach smart grids charakter źródła energii ulega zmianie. Staje się bardziej zmienne i nieprzewidywalne. Jakość dostawy energii elektrycznej warunkach pracy w normalnych napięcie zasilające (jego odporności na zaburzenia i jego emisyjności) 2

3 jakość napięcia zasilającego zmiany zdarzenia zmiany (wolne zmiany napięcia, wahania, asymetria, harmoniczne i interharmoniczne itp.) Zmiany napięcia są fizjologią funkcjonowania systemu i najczęściej wartość wskaźnika opisującego te zaburzenia nie różni się znacząco od poziomu znamionowego. Trendy zmian wielkości, wskaźników pozwalają na analizę i ocenę jakości energii elektrycznej zgodnie z obowiązującymi przepisami. zdarzenia jakość napięcia zasilającego zmiany zdarzenia szybkie zmiany napięcia, zapady, wzrosty i przejściowe przepięcia, krótkie przerwy w zasilaniu itp. 3

4 jakość napięcia zasilającego zmiany zdarzenia 220 V 231 V zmiana U r = 100 V 120 ms zdarzenie jakość napięcia zasilającego zmiany zdarzenia 220 V 231 V zmiana zmiana U r = 100 V 120 ms duża dobowa zmienność THD napięcia zasilającego od 2,5% do 7,5% 920 ms zdarzenie zdarzenie 4

5 5

6 Cel pomiarów? harmoniczne i interharmoniczne prądu asymetria prądów moc bierna, tg(φ) prądy udarowe Oddziaływanie odbiorcy (zasadniczo brak wymogów formalnych dotyczących gwarancji odbiorcy energii w zakresie ograniczenia emisji zaburzeń elektromagnetycznych) Licznik energii el.? Granica własności stron (PWP) ZNACZENIE POMIARY SYSTEMU ANALIZATOREM CIĄGŁEGO MONITOROWANIA JAKOŚCI ENERGII JEE ELEKTRYCZNEJ Gwarancje dostawcy w zakresie jakości dostawy energii wartość napięcia wahania napięcia odkształcenie napięcia symetria napięcia zapady/wzrosty napięcia ciągłość zasilania (przerwy w zasilaniu) Cel pomiarów? harmoniczne i interharmoniczne prądu asymetria prądów moc bierna emisja zaburzeń elektromagnetycznych ZASILANIE? PWP POMIARY ANALIZATOREM JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ ODBIORNIK(-KI) źródło energii elektrycznej wartość napięcia wahania napięcia odkształcenie napięcia symetria napięcia zapady/wzrosty napięcia ciągłość zasilania (przerwy w zasilaniu) 6

7 Odkształcenie napięcia w PWP będące rezultatem spadku napięcia U (n) U U (1) ( n) Z Z I S(1) (1) I S( n) ( n) I I ( 1) ( n) Z Z S (1) S ( n) PWP Odbiornik czuły na wh napięcia 2 Odbiornik nieliniowy 1 U U U U (1) PWP ( 1) (1) ( n) U t t ODKSZTAŁCENIE WAHANIA NAPIĘCIA 7

8 Wiarygodność oraz użyteczność wyników pomiarów parametrów JEE zależy w głównej mierze od przyrządu pomiarowego. Nie jest on jednak jedynym elementem decydującym o dokładności pomiarów cały tor pomiarowy. Analizator jest jednak podstawowym i w pewnym sensie najważniejszym elementem systemu pomiarowego JEE. PN-EN : Ed.3 j.ang. PN EN :2011 Ed. 2 w j. pol. Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) Część 4-30: Metody badań i pomiarów -- Metody pomiaru jakości energii (poprzednie wersje: 2005 r. j.pol., 2009 j.ang. Ed.2) (IEC) Certyfikat zgodności wydany przez wiarygodną instytucję!!! PN-EN : j. ang. Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) Metody badań i pomiarów Miernik migotania światła Specyfikacja funkcjonalna i projektowa (poprz. wer. 1999/A1:2003, 1999/A1:2005 j. pol.) (IEC) PN-EN :2007/A1: j.pol. Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) Część 4-7: Metody badań i pomiarów Ogólny przewodnik dotyczący pomiarów harmonicznych i interharmonicznych oraz przyrządów pomiarowych, dla sieci zasilających i przyłączonych do nich urządzeń 17 (poprzednia wersja 2004 r., 2007 r.) (IEC) 8

9 Klasa A Klasa S (konfiguracja analizatora, progi, histereza itp.) Klasa B Metody Klasy B nie są zalecane w nowych konstrukcjach przyrządów. Informuje się czytelników niniejszej normy, że Klasa B może być usunięta z jej przyszłej edycji. PN-EN : (2014) w języku angielskim Pomiar jakości energii elektrycznej w sieciach zasilających Cz.1: Przyrządy do pomiaru jakości energii (PQI) wer. ang. PN-EN : (2014) w języku angielskim Pomiar jakości energii elektrycznej w sieciach zasilających Cz.2: Badania funkcjonalne oraz wymagania dotyczące niepewności Zatem normy , -4-15, -4-7 określają (tylko) jak mierzyć i jakie metody (zasady) powinny być stosowane. Natomiast norma IEC określa w jaki sposób zorganizować procedurę weryfikacji zgodności z odpowiednią klasą. 9

10 charakter doraźny (incydentalny) charakter ciągły (permanentny) charakter ciągły okresowo-cykliczny PN-EN 50160:2010/A1: w języku polskim Parametry napięcia zasilającego w publicznych sieciach elektroenergetycznych poprzednie wersje: 1999, 2002, 2005, 2008, 2010, 2015 Rozporządzenie Ministra Gospodarki w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego z dnia 04 maja 2007 r. (+późniejsze zmiany) Dz. Ust. z 2007 Nr 93, poz. 623 (poprzednia wersja 2004 r.) Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej (IRIESD) Zatwierdzenie: PGE , RWE Stoen , ENEA i ENERGA , TAURON

11 ZMIANY NAPIĘCIA (PRĄDU) NORMALNE WARUNKI PRACY!!! prądu I prądu K I prądu THD I współczynnik tg(φ) prądu I (h)!!! Brak ZDARZEŃ!!! moce: P, Q, S, D, energie: E P, E Q współczynniki mocy: DPF, PF PN-EN Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) -- Część 2-2: Środowisko -- Poziomy kompatybilności zaburzeń przewodzonych małej częstotliwości i sygnałów przesyłanych w publicznych sieciach zasilających niskiego napięcia PN-EN Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) -- Część 2-4: Środowisko -- Poziomy kompatybilności dotyczące zaburzeń przewodzonych małej częstotliwości w sieciach zakładów przemysłowych (oryg.) IEC , (-3-12) Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 3-2: Limits - Limits for harmonic current emissions (equipment input current 16 A per phase) IEC Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 3-3: Limits - Limitation of voltage changes, voltage fluctuations and flicker in public low-voltage supply systems, for equipment with rated current 16 A per phase and not subject to conditional connection IEC Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 3-4: Limits - Limitation of emission of harmonic currents in low-voltage power supply systems for equipment with rated current greater than 16 A IEC Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 3-5: Limits - Limitation of voltage fluctuations and flicker in low-voltage power supply systems for equipment with rated current greater than 75 A IEC (-3-14 dla nn) Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 3-6: Limits - Assessment of emission limits for the connection of distorting installations to MV, HV and EHV power systems IEC (-3-14 dla nn) Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 3-7: Limits - Assessment of emission limits for the connection of fluctuating installations to MV, HV and EHV power systems IEC (-3-14 dla nn) Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 3-13: Limits - Assessment of emission limits for the connection of unbalanced installations to MV, HV and EHV power systems 11

12 Generacja Transmisja Dystrybucja Odbiorca Odbiorca Pomiary rozliczeniowe Analiza i ocena jakości energii elektrycznej Automatyka Stacyjna (układy EAZ) Granice własności i/lub odpowiedzialności Zgodność z normami: Generacja Transmisja Dystrybucja Odbiorca PN-EN klasa 0.2s Zastosowanie: pomiary rozliczeniowe Odbiorca Pomiary rozliczeniowe Analiza i ocena jakości energii elektrycznej Automatyka Stacyjna (układy EAZ) Granice własności i/lub odpowiedzialności 12

13 DOSTAWCA / DYSTRYBUCJA WN, NN IEC /-3-7 PN EN (35kV 150kV) SN PN EN (>1kV 35kV) ODBIORCA Jaki przyrząd pomiarowy zastosować? ANALIZATOR JEE 100% zgodność z PN EN klasa A Odbiornik 1 nn JEE PN EN / PN EN Standard IEC /-5 kwh Odbiornik 2 Odbiornik 3 PN EN /-3 PN EN

14 14

15 15

16 16

17 to pewien stopień doskonałości dr inż. Andrzej Firlit Akademia Górniczo-Hutnicza Katedra Energoelektroniki i Automatyki Systemów Przetwarzania Energii Kraków, Al. Mickiewicza 30 tel.: , , fax andrzej.firlit@keiaspe.agh.edu.pl 17