LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZABURZEŃ JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZABURZEŃ JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ dr inż. KRZYSZTOF CHMIELOWIEC KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII AGH KRAKÓW

AGENDA 1. Rodzaje metod lokalizacji źródeł zaburzeń 2. Metoda korelacyjna do oceny źródeł wahań napięcia, asymetrii i odkształcenia 3. Metoda analizy mocy i energii do oceny źródeł wahań napięcia oraz zapadów napięcia 4. Metoda analizy napięć i prądów harmonicznych do oceny źródeł harmonicznych

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZABURZEŃ JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ FUNKCJE DOSTĘPNE W ANALIZATORACH JDEE

PODZIAŁ METOD LOKALIZACJI ZABURZEŃ JDEE Metody lokalizacji źródeł zaburzeń JDEE jednopunktowe pomiar tylko jednym punkcie wielopunktowe pomiar w co najmniej dwóch punktach sieci Metoda korelacyjna (Pst, ku2, THD) Metoda analizy mocy i energii (wahania, zapady) Analiza wartości napięć i prądów harmonicznych (harmoniczne)

METODA KORELACYJNA

METODA KORELACYJNA Wskaźnik lokalizacji źródła zaburzenia (LZ) LZx - r(x, Irms) gdzie X oznacza rozważany wskaźnik JDEE

METODA KORELACYJNA Wskaźnik lokalizacji źródła zaburzenia (LZ)

METODA KORELACYJNA

OPIS SIECI TESTOWEJ Zakład przemysłowy

OPIS SIECI TESTOWEJ Zakład przemysłowy P st_dop = 1 k u2 = 3% THD u = 10%

WARUNKI ZASILANIA W PUNKTACH POMIAROWYCH Zakład przemysłowy

PUNKTY (WĘZŁY) SIECI Zakład przemysłowy p0 p1 p6 p2 p3 p4 p5

ZBIÓR DANYCH POMIAROWYCH DLA KAŻDEGO PUNKTU Zakład przemysłowy

WSKAŹNIK LOKALIZACJI ZABURZENIA Zakład przemysłowy

WSKAŹNIK LOKALIZACJI ZABURZENIA (LZ) - PST Zakład przemysłowy

WSKAŹNIK LOKALIZACJI ZABURZENIA (LZ) - PST Zakład przemysłowy p0 0,59 p1 p6 p2 0,09 0,59-0,01-0,03 p3 p4 p5

WSKAŹNIK PROPAGACJI ZABURZENIA (PZ) - PST Zakład przemysłowy p1 p3

WSKAŹNIK PROPAGACJI ZABURZENIA (PZ) - PST Zakład przemysłowy p0 0,59 p1 p6 p2 0,09 0,59-0,01-0,03 p3 p4 p5

LZ PZ Zakład przemysłowy Opis LZ PZ LZ PZ Istotne źródło zaburzenia o wymiernym (negatywnym) wpływie na sieć zlokalizowane po stronie odbiorcy Istotne źródło zaburzenia o braku negatywnego wpływu na sieć zlokalizowane po stronie odbiorcy (zaburzenie lokalne) Brak zaburzenia lub zaburzenie zlokalizowane po stronie dostawcy 1 1 1 1 0 0 0 1 0 Źródło zaburzenia o częściowym (w odniesieniu do innych zaburzeń) wpływie na sieć zlokalizowane po stronie odbiorcy 0,5 0,5 0,25 Punkty pomiarowe, poniżej których przyłączone jest dominujące źródło zaburzenia o istotnym wpływie na JDEE w rozważanym obszarze sieci charakteryzować się będą największymi wartościami wskaźnika LZ PZ

WAŻONY WSKAŹNIK LOKALIZACJI ZABURZENIA (WLZ) - PST Zakład przemysłowy Ważony wskaźnik lokalizacji zaburzenia wyliczany jest dla danego punktu pomiarowego jako iloczyn, wskaźnika LZ, PZ oraz krotności CP95 zaburzenia w odniesieniu do normatywnego poziomu dopuszczalnego. WLZ = LZ PZ CP95 / Xdop gdzie: Xdop oznacza normatywny poziom dopuszczalny dla danego zaburzenia

WAŻONY WSKAŹNIK PROPAGACJI ZABURZENIA (PZ) - PST Zakład przemysłowy p0 Pst 8,59 p1 p6 p2 1,17 13,11-0,13-0,39 p3 p4 p5

WSKAŹNIK PROPAGACJI ZABURZENIA (PZ) - KU2 Zakład przemysłowy Ku2 p0 0,07 p1 p6 p2 0,02 0,02-0,04-0,02 p3 p4 p5

WSKAŹNIK PROPAGACJI ZABURZENIA (PZ) - THDU Zakład przemysłowy p0 THDu 0,03 p1 p6 p2 0,01 0,01-0,07-0,05 p3 p4 p5

MIARY LICZBOWE LOKALIZACJI ŹRÓDEŁ ZABURZEŃ JDEE

OPIS SIECI TESTOWEJ Sieć pilotażowa

WARUNKI ZASILANIA W PUNKTACH POMIAROWYCH Sieć pilotażowa

PUNKTY (WĘZŁY) SIECI Sieć pilotażowa p0 p1 p2 p3 p4 p5

WSKAŹNIK LOKALIZACJI ZABURZENIA (LZ) Sieć pilotażowa

WSKAŹNIK PROPAGACJI ZABURZENIA (PZ) Sieć pilotażowa

MIARY LICZBOWE LOKALIZACJI ŹRÓDEŁ ZABURZEŃ JDEE Sieć pilotażowa

WAŻONY WSKAŹNIK PROPAGACJI ZABURZENIA (PZ) - PST Sieć pilotażowa p0 p1 0,00 0,01 p2 Pst 0,01 0,01 p3 p4 p5

WAŻONY WSKAŹNIK PROPAGACJI ZABURZENIA (PZ) - PST Sieć pilotażowa p0 p1 0,02 0,01 p2 Ku2 0,04 0,02 p3 p4 p5

WAŻONY WSKAŹNIK PROPAGACJI ZABURZENIA (PZ) - PST Sieć pilotażowa p0 p1 0,05-0,02 p2 THDu p3-0,02 0,03 p4 p5

METODA KORELACYJNA DO OCENY ŹRÓDEŁ ZABURZEŃ PODSUMOWANIE 1. Metoda opiera się na sprawdzonych praktykach inżynierskich oceny źródeł zaburzeń 2. Metoda pozwala na sprowadzenie informacji o źródłach zaburzeń JDEE w rozważanym obszarze sieci do poziomu relatywnie niewielkiego zbioru miar liczbowych 3. Metoda umożliwia pozycjonowanie danych obszarów sieci w zależności od lokalizacji oraz skali wpływu źródeł zaburzeń na JDEE

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ WAHAŃ NAPIĘCIA - METODA FLICKER POWER

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ WAHAŃ NAPIĘCIA - METODA FLICKER POWER MODEL SYMULACYJNY - SIEĆ IEEE 13 WĘZŁOWA Schemat ogólny sieci IEEE 13 Node Test Feeder źródło wahań napięcia punkt pomiarowy JDEE Model sieci IEEE 13 Node Test Feeder w środowisku Matlab/Simulink

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ WAHAŃ NAPIĘCIA - METODA FLICKER POWER Przykład 1 - badania symulacyjne

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ WAHAŃ NAPIĘCIA - METODA FLICKER POWER Przykład 2 - badania laboratoryjne

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ WAHAŃ NAPIĘCIA - METODA FLICKER POWER Przykład 3 - badania przemysłowe

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ WAHAŃ NAPIĘCIA - METODA FLICKER POWER Przykład 3 - badania przemysłowe Urms [V] FP [W] Irms [A] FE [W]

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ WAHAŃ NAPIĘCIA - METODA FLICKER POWER Agregacja 10 min FE [W] X 0 1 10 [min]

METODA FLICKER POWER DO OCENY ŹRÓDEŁ WAHAŃ NAPIĘCIA PODSUMOWANIE 1. Metoda jednopunktowa o wykazanej skuteczności, 2. Metoda opierająca się na analizie danych chwilowych wyzwolonych wartością P inst dostępnego (lub nie) w mierniku migotania światła 3. Metoda umożliwia pozycjonowanie danych obszarów sieci w zależności od lokalizacji oraz skali wpływu źródeł zaburzeń na JDEE

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA METODA KORELACYJNA

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA METODA KORELACYJNA Źródła informacji o wystąpieniu korelacji: Zgłoszenie klienta Dane o pobudzeniach automatyki zabezpieczeniowej, regulatorów napięcia, wyłączników w sieciach średniego napięcia Raporty pomiarów jakości energii elektrycznej Przebiegi czasowe napięć i prądów z różnych punktów sieci elektroenergetycznej

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA PRZYKŁAD WYKORZYSTANIA METODY KORELACYJNEJ DO OKREŚLANIA CZASU TRWANIA ZDARZENIA 1,1 1 0,9 0,8 860 ms 0,7 90 ms 460 ms 0,6-0,03 0,15 0,33 0,51 0,69 0,87 1,05 1,23 1,41 1,59 1,77 1,95 2,13 2,31 t [s] U L1 U L2 U L3

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA PRZYKŁAD WYKORZYSTANIA METODY KORELACYJNEJ DO OKREŚLANIA CZASU TRWANIA ZDARZENIA 91 ms 855 ms 455 ms

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA ANALIZA MOCY I ENERGII P Dostawca Odbiorca Pomiar JEE Moc zaburzenia - DP (ang. Disturbance Power) - różnica pomiędzy mocą dostarczaną podczas zapadu a mocą w stanie ustalonym DP = P ust Z DE = DP dt P zapad Znak energii zaburzenia - DE (ang. Disturbance Energy) wskazuje lokalizację źródła zapadu: DE > 0 - źródło zapadu po stronie odbiorcy DE < 0 - źródło zapadu po stronie dostawcy

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA ANALIZA MOCY I ENERGII Dostawca P Zwarcie trójfazowe Pz B Pz Odbiorca Pomiar JEE

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA ANALIZA MOCY I ENERGII Pz Dostawca Zwarcie trójfazowe A Pz P Odbiorca Pomiar JEE

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA ANALIZA MOCY I ENERGII P Zwarcie dwufazowe Dostawca Pz B Pz Odbiorca Pomiar JEE

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA ANALIZA MOCY I ENERGII P Jednofazowe zwarcie doziemne Dostawca Pz B Pz Odbiorca Pomiar JEE

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA ANALIZA MOCY I ENERGII 3 Moc chwilowa p[mva] 2 1 0-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 1 Moc zaburzenia 0.5 DP[MVA] 0-0.5-1 -1.5-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0 Energia zaburzenia -0.01 DE[MVAs] -0.02-0.03-0.04-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 t[s]

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA ANALIZA MOCY I ENERGII 6 Moc chwilowa 4 p[mva] 2 0-2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Moc zaburzenia 4 DP[MVA] 2 0-2 -4 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.06 Energia zaburzenia DE[MVAs] 0.04 0.02 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 t[s]

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA ANALIZA MOCY I ENERGII 3 Moc chwilowa 2.5 p[mva] 2 1.5 1-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 1 Moc zaburzenia DP[MVA] 0.5 0-0.5-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.01 Energia zaburzenia 0.005 DE[MVAs] 0-0.005-0.01-0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 t[s]

METODA ANALIZY MOCY I ENERGII DO OCENY ŹRÓDEŁ ZAPADÓW NAPIĘCIA PODSUMOWANIE 1. Metoda jednopunktowa o wykazanej skuteczności, 2. Metoda opierająca się na analizie danych chwilowych zarejestrowanych podczas zdarzeń, a zatem dostępnych w analizatorach JDEE

LOKALIZACJA ŹRÓDEŁ WYŻSZYCH HARMONICZNYCH ANALIZA WARTOŚCI NAPIĘĆ I PRĄDÓW HARMONICZNYCH - źródło harmonicznej po stronie dostawcy - źródło harmonicznej po stronie odbiorcy

METODA ANALIZY WARTOŚCI HARMONICZNYCH NAPIĘĆ I PRĄDÓW PODSUMOWANIE 1. Metoda jednopunktowa o wykazanej skuteczności, 2. Metoda statystyczna, relatywnie łatwa w implementacji, realizowana w oparciu o dane 10 minutowe 3. Metoda umożliwia pozycjonowanie danych obszarów sieci w zależności od lokalizacji oraz skali wpływu źródeł zaburzeń na JDEE

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ