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
Podstawowe wielko±ci napi cie i pr d wspóªczynnik asymetrii moc czynna, bierna i pozorna energia Pomiar jest realizacj denicji 2/38
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
Pomiar napi cia i pr du Warto± skuteczna - realizacja u u 2 Filtr DP URMS 4/38
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
Zastosowanie pomiarów warto±ci skutecznej wyznaczenie wspóªczynnika asymetrii detekcja zapadów i podskoków napi cia pomiar mocy pozornej 7/38
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
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
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
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
Moc pozorna S = UI Czyli iloczyn warto±ci skutecznych pr du i napi cia. 12/38
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
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
Pomiar mocy czynnej u u i Filtr DP i Zauwa» podobie«stwo do pomiaru warto±ci skutecznej! 15/38
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
Moc bierna Wedªug której denicji mierz nasze przyrz dy? Analogowe (waromierze) - Budeanu Cyfrowe - Budeanu lub Fryze Sterowanie kompensatorem - Fryze lub Akagi 17/38
Energia Pomiar przez zliczanie u P Zliczanie i Liczydªa: mechaniczne elektroniczne 19/38
Energia Przykªadowy ukªad scalony 20/38
Odczyt liczników Odczyt lokalny 21/38
Odczyt liczników Odczyt zdalny 22/38
Systemy zarz dzania energi 23/38
Wielko±ci dodatkowe Wspóªczynnik zawarto±ci harmonicznych THD. Interharmoniczne. Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania. 24/38
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
Pomiar THD Schemat blokowy - stara denicja u FFT Zliczanie 40 n=2 U2 n U 2 1 26/38
THD - grupowanie harmonicznych Stara denicja 27/38
THD - nowa denicja Ró»nica mi dzy star a now denicj 28/38
Pomiar THD Schemat blokowy - nowa denicja Filtr 1 harmonicznej RMS u Dzielenie THD Filtr pozostaªych harm. RMS 29/38
Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania Wedªug normy 61000-4-15. Krótkookresowy P st - 10 minut Dªugookresowy P lt - 3 godziny 30/38
Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania Flickermeter - schemat blokowy 32/38
Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania Flickermeter - blok ltrów 33/38
Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania Flickermeter - klasykacja 10 9 8 7 6 P F (t) 5 4 3 2 1 0 t 34/38
Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania Flickermeter - skumulowana krzywa prawdopodobie«stwa 100 90 80 70 CPF [%] 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Klasa 35/38
Wspóªczynniki uci»liwo±ci migotania Flickermeter - problemy Skala porz dkowa, model»arówki, skoki fazy, inne napi cia znamionowe. 36/38
Literatura i odno±niki Internet: Normy: Publikacje: Leonardo Energy, inicjatywa Europejskiego Centrum Promocji Miedzi: http://www.leonardo-energy.org/ Strona Smart Grid na serwerach AGH: http://www.smartgrid.agh.edu.pl PN-EN 61000-4-15 Miernik migotania ±wiatªa - Specykacja funkcjonalna i projektowa PN-EN 50160 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 2004 38/38