EFEKTYWNE UŻYTKOWANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Transkrypt

1 Studia Podyplomowe EFEKTYWNE UŻYTKOWANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ w ramach projektu Śląsko-Małopolskie Centrum Kompetencji Zarządzania Energią Definicje wielkości elektrycznych mierzonych przy przesyłaniu energii. Realizacje układowe i programowe pomiarów. Współczesne cyfrowe przyrządy pomiarowe stosowane do pomiarów parametrów energii elektrycznej. dr inż. Andrzej Wetula 1/38

2 Podstawowe wielko±ci napi cie i pr d wspóªczynnik asymetrii moc czynna, bierna i pozorna energia Pomiar jest realizacj denicji 2/38

3 Pomiar napi cia i pr du Warto± skuteczna - denicja denicja zyczna - równowa»nik energetyczny dla pr du staªego 1 T denicja matematyczna: U rms = T 0 u(t)dt Któr denicj realizujemy w pomiarach cyfrowych? 3/38

4 Pomiar napi cia i pr du Warto± skuteczna - realizacja u u 2 Filtr DP URMS 4/38

5 Pomiar napi cia i pr du Warto± skuteczna - problemy Za jaki okres u±rednia? zbyt krótko - oscylacje zbyt dªugo - powolna reakcja na zmiany Pierwiastkowanie numeryczne. Jaki wªa±ciwie jest okres u(t)? 5/38

6 Zastosowanie pomiarów warto±ci skutecznej wyznaczenie wspóªczynnika asymetrii detekcja zapadów i podskoków napi cia pomiar mocy pozornej 7/38

7 Wspóªczynnik asymetrii Denicja i pomiar a u = U i U d 100% Czyli jest to procentowy stosunek skªadowej zgodnej i przeciwnej. Wyznaczenie wspóªczynnika asymetrii wymaga znajomo±ci warto±ci skutecznej i wzajemnych przesuni fazowych napi. 8/38

8 Detekcja zapadów i podskoków napi cia Denicje Zapad napi cia - obni»enie warto±ci skutecznej w zakresie 9010% na czas 10 ms do 3 min; Zanik napi cia - obni»enie warto±ci skutecznej do poni»ej 10% lub na czas ponad 3 min; Podskok napi cia - wzrost warto±ci kutecznej do przynajmniej 110%. 9/38

9 Detekcja zapadów i podskoków napi cia Realizacja 1 Wyznaczenie warto±ci skutecznej z krótkim okresem. 2 Porównanie z warto±ci znamionow. 3 Okre±lenie czasu przekroczenia Zarejestrowanie zapadu/podskoku/zaniku nast puje gdy speªniono jednocze±nie warunek gª boko±ci i czasu trwania, przy czym jedna z tych wielko±ci zale»y od drugiej. 10/38

10 Problemy Nie ma ujednoliconego wzorca ani metody testowania przyrz dów do detekcji zapadów i zaników napi cia!... co oznacza»e ró»ne przyrz dy robi to na ró»ne sposoby. 11/38

11 Moc pozorna S = UI Czyli iloczyn warto±ci skutecznych pr du i napi cia. 12/38

12 Moc pozorna Ukªady trójfazowe S A = U R I R + U S I S + U T I T S G = P 2 + Q 2 S B = U R 2 + U2 S + U2 T I R 2 + I S 2 + I T 2 Czy wiesz wg której mierzy twój miernik? 13/38

13 Moc czynna - denicja Dla przebiegów sinusoidalnych: P = UI cos φ Dla dowolnych przebiegów okresowych: P = 1 T T 0 u(t)i(t)dt czyli ±rednia z mocy chwilowej. 14/38

14 Pomiar mocy czynnej u u i Filtr DP i Zauwa» podobie«stwo do pomiaru warto±ci skutecznej! 15/38

15 Moc bierna - denicje Budeanu: Q = inf n=1 U ni n sin φ n Fryze: Q = S 2 P [ ] [ 2 ] [ p eα eβ Akagi: = Czarnecki q eβ eα Ale wedªug której mierz nasze mierniki? To zale»y od miernika! iα iβ ] 16/38

16 Moc bierna Wedªug której denicji mierz nasze przyrz dy? Analogowe (waromierze) - Budeanu Cyfrowe - Budeanu lub Fryze Sterowanie kompensatorem - Fryze lub Akagi 17/38

17 Energia Pomiar przez zliczanie u P Zliczanie i Liczydªa: mechaniczne elektroniczne 19/38

18 Energia Przykªadowy ukªad scalony 20/38

19 Odczyt liczników Odczyt lokalny 21/38

20 Odczyt liczników Odczyt zdalny 22/38

21 Systemy zarz dzania energi 23/38

22 Wielko±ci dodatkowe Wspóªczynnik zawarto±ci harmonicznych THD. Interharmoniczne. Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania. 24/38

23 Wspóªczynnik THD Denicja Stara: 40 THD U = n=2 U2 n U 2 1 Nowa: THD U = U 2 rms U 2 1 U 1 25/38

24 Pomiar THD Schemat blokowy - stara denicja u FFT Zliczanie 40 n=2 U2 n U /38

25 THD - grupowanie harmonicznych Stara denicja 27/38

26 THD - nowa denicja Ró»nica mi dzy star a now denicj 28/38

27 Pomiar THD Schemat blokowy - nowa denicja Filtr 1 harmonicznej RMS u Dzielenie THD Filtr pozostaªych harm. RMS 29/38

28 Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania Wedªug normy Krótkookresowy P st - 10 minut Dªugookresowy P lt - 3 godziny 30/38

29 Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania Flickermeter - schemat blokowy 32/38

30 Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania Flickermeter - blok ltrów 33/38

31 Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania Flickermeter - klasykacja P F (t) t 34/38

32 Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania Flickermeter - skumulowana krzywa prawdopodobie«stwa CPF [%] Klasa 35/38

33 Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania Flickermeter - problemy Skala porz dkowa, model»arówki, skoki fazy, inne napi cia znamionowe. 36/38

34 Literatura i odno±niki Internet: Normy: Publikacje: Leonardo Energy, inicjatywa Europejskiego Centrum Promocji Miedzi: Strona Smart Grid na serwerach AGH: PN-EN Miernik migotania ±wiatªa - Specykacja funkcjonalna i projektowa PN-EN Parametry napi cia zasilaj cego w publicznych sieciach rozdzielczych Leszek S. Czarnecki: Moce i kompensacja w obwodach z okresowymi przebiegami pr du i napi cia; Centrum Promocji Jako±ci i Efektywnego U»ytkowania Energii Elektrycznej; Kraków 2002 Dawid Chapman: Zapady napi cia; Centrum Promocji Miedzi; Marzec 2001 Zbigniew Hanzelka, Andrzej Bie«: Harmonics, Interharmonics; AGH University of Science and Technology; July /38