monitoriznv wireles

7/25/2019 monitoriznv wireles

1/43

NECLASIFICAT

1. Introducere

In cele mai multe domenii ale industriei si nu numai apare problemacalitatii enrgiei electrice, in special acolo unde se cere un standard ridicat alserviciilor (servicii de Internet, comunicatii de date, fabricarea unorcomponente semiconductoare etc.. Tensiunea stabila, forma de undanedistorsionata (lipsa armonicilor, abateri minime de la frecventa nominalasunt doar cateva dintre caracteristicile pe care trebuie sa le aiba un sistemelectric de calitate.

!iagnosticarea prompt" a problemelor care apar in ceea ce prive#tesistemul de distribu$ie a energiei electrice conduce la corectarea prompt" aacestora. Folosirea unor te%nici de procesare avansat" a semnalelor #imonitori&area in timp real a perturba$iilor facilitea&" depanarea acestor sisteme

#i evitarea evenimentelor neprev"&ute. 'onitori&area liniilor de alimentare cuenergie electric" poate conduce la adoptarea de m"suri fiabile pentru prevenirea

producerii de perturba$ii. Sistemele de m"surare digitale pot m"sura tensiune,curent, de&ec%ilibre de fa&", flu magnetic, temperatur" cu o acurate$e foartemare.

Sistemele energetice sufer" cele mai profunde sc%imb"ri te%nice,economice #i de organi&are de la apari$ia lor acum peste )** de ani+ acestea suntre&ultatul procesului de liberali&are, stipulat politic #i urmat" de toate sectoareleimplicate n procesul de ob$inere #i utili&are a energiei electrice. -olul re$elelor

electrice este de importan$" maor" n afacerile cu energie electric" #ifunc$ionarea acestora este guvernat" de legile fi&icii. -e$eaua electric" are ostructur" fi" const/nd din diferite niveluri de tensiune+ nivelurile mai naltesunt destinate transportului pe c/nd cele mai oase sunt utili&ate pentru ac$iunide distribu$ie.

Instrumente soft0are puternice stau la dispo&i$ia utili&atorului permi$andcrearea de urnale cu datele m"surate, anali&a armonic" a semnalelorac%i&i$ionate in diferite puncte ale sistemului #i activarea unor alarme atuncicand parametrii dep"#esc limitele normale. 'ai mult, m"sur"rile multiple, in

diferite puncte ale re$elei, sincroni&ate temporal prin 12S, permit o anali&"comple" #i o locali&are mai eact" a surselor.3dat" detectat" #i clasificat" perturba$ia, este necesar s" se cunoasc"

sursa acesteia pentru a se putea lua m"suri in vederea inl"tur"rii ei. !efectareaanumitor componente, func$ionarea par$ial" a unora dintre ele, introducerea sauscoaterea din re$ea a unor ec%ipamente electrice de putere sau varia$ii mari alesarcinii sunt cau&e des intalnite. !up" ce informa$iile au fost clasificate, a fostevaluat" severitatea problemei #i identificat" sursa acesteia, inl"turarea ei poatefi f"cut" de un sistem de deci&ie automat sau manual. !e obicei, dac"

defec$iunea este in amonte, problema trebuie semnalat" distribuitorului de

1 din x


2/43

NECLASIFICAT

energie electric". !ac" sursa perturba$iei este la consumator, operatorii potignora defec$iunea sau pot repara ec%ipamentul defect.

Structura clasica a unui sistem electroenergetic

C%iar daca in centralele electrice se produce o energie cu parametrii decalitate corespun&atori, in conformitate cu normele in vigoare, este imposibilaimpiedicarea degradarii acestora de4a lungul retelelor de transport si distributiespre consumatori.

Intr4un sistem electroenergetic pot fi identificate urmatoarele proceseprincipale5

4 2roducerea+4 Transportul+4 !istributia+4 6tili&area.

Fiecare dintre aceste procese are o influenta specifica asupra calitatiienergiei electrice.

Producerea

1eneratoarele din sistem asigura energia necesara consumatorilor.Controlul acoperirii, in orice moment, a necesarului de energie al

2 din x


3/43

NECLASIFICAT

consumatorilor este reali&at de reglaul putere activa 7 frecventa. Forma curbeide tensiune la bornele generatoarelor se urmareste sa fie practic sinusoidala+ in

practica se considera ca aceasta tensiune este sinusoidala. !e asemenea,dimensionarea corecta a surselor din sistemul energetic determina si un alt

indicator de calitate al energiei electrice si anume continuitatea in alimentare (cuefecte importante asupra functionarii economice a consumatorilor.

Transportul

Sistemul de transport al energiei electrice cuprinde linii electrice (deregula aeriene si statii de tranformare de sistem. In mod obisnuit, retelele detransport functionea&a buclat si este asigurata re&erva, in ca&ul aparitiei unorincidente. -eteaua de transport este supusa unor solicitari diferite electrice,mecanice, termice, c%imice etc. 7 trasnete, c%iciura, deteriorari mecanice etc. 7

care pot conduce la defecte pasagere (scurtcircuite sau permanente(intreruperi.

Scurtcircuitele trebuie eliminate5

4 rapid, pentru evitarea deteriorarii ec%ipamentelor, iesirii dinsincronism a generatoarelor si pierderea unor surse ale sistemului+

4 selectiv,pentru deconectarea partii de retea afectate (de multe ori osingura fa&a. La functionarea buclata a retelei, pe fa&a afectata de

3 din x


4/43

NECLASIFICAT

defect, pe durata scurtcircuitului apare un gol de tensiune, a caruiamplitudine este maima la locul de defect si descreste odata cuapropierea de punctele de generare. In ca&ul liniilor radiale,defectele sunt, in general, insotite de intrerueri de scurta durata (la

functionarea -A- 7 reanclasarea automata rapida sau de lungadurata (la deconectarea definitiva.

!in punctul de vedere al calitatii energiei livrate consumatorilor, reteauade transport este o sursa de goluri si intreruperi de tensiune, a caror durata estedeterminata de reglaul protectiei (in ca&ul golurilor si intreruperilor de tensiunede scurta durata si de tipul de defect (in ca&ul intreruperilor definitive.

Distributia

In general, reteaua de distributie este conectata la reteaua de transport instatii de transformare coboratoare, in care transformatoarele pot reali&a si functiide reglare a amplitudinii tensiunii. !esi de cele mai multe dintre retelele dedistributie au o structura buclata, in functionare se operea&a cu bucla desc%isa,ceea ce determina caracterul radial al acestor retele. La aparitia unui defect peunul dintre fiderii retelei, toate instalatiile, care sunt alimentate de la aceleasi

bare la care este conectat si fiderul afectat de defect, vor suporta un gol detensiune. 2rotectia retelei va comanda deconectarea fiderului, pe care a aparutdefectul, iar consumatorii alimentati de acest fider vor suporta o intrerupere detensiune pana la realimentarea prin AA- (anclasarea automata a re&ervei sau

pana la reconfigurarea retelei. 3data cu deconectarea fiderului defect are loc sirevenirea tensiunii (dupa golul de tensiune, la ceillati consumatori.

!urata intreruperii va fi de scurta durata sau lunga durata, in functie detipul defectului, de caracteristicile automaticii de sistem si de configuratiaretelei de distributie.

In general, se poate considera faptul ca intreruperile de scurta durata suntsub 8 s, valoare egala cu durata maima de actionare a protectiei prin relee.Intreruperile de lunga durata (peste 8 s sunt imputabile in special configuratieispecifice a retelei de distributie.

Utilizare

9n numeroase ca&uri practice, consumatorii sunt ei n#i#i surse de emisiiperturbatoare. Cele mai importante tipuri de consumatori, care determin"perturba$ii sunt5

: consumatori care includ elemente neliniare (trac$iunea electric" urban",instala$ii de induc$ie electromagnetic", instala$ii de electroli&", S;C etc. #i

4 din x


5/43

NECLASIFICAT

absorb un curent nesinusoidal, ale c"rui armonici, parcurg/nd impedan$elearmonice ale re$elei de alimentare, conduc la tensiuni armonicepe bare+

:consumatori dezechilibrai (trac$iunea electric" interurban",ec%ipamente de sudare, iluminatul public etc., care absorb curen$i de

amplitudine diferit" pe cele trei fa&e #i parcurg/nd impedan$ele amonte alere$elei electrice determin" nesimetrie de tensiunepe barele de alimentare+: consumatori cusarcini variabile, care produc fluctuaii de tensiune pe

barele de alimentare+ acestea sunt de dou" tipuri5fluctua$ii pu$in frecvente, ca de eemplu, pornirea unor motoare mari+fluctua$ii frecvente, modific"ri rapide, regulate sau aleatorii, care

determin" efect deflicker (ca, de eemplu, n ca&ul cuptoarelor cu arc electric,aparatele de sudare prin puncte etc..

Anali&a problemelor privind alimentarea cu energie electric" a

consumatorilor pune n eviden$" dou" aspecte distincte privind calitatea, aspectecare trebuie urm"rite la furni&area energiei electrice5< calitatea energiei electrice, cu referire la parametrii te%nici ai

produsului (amplitudinea tensiunii, frecven$a, con$inut armonic, simetriasistemelor trifa&ate+

< calitatea serviciului, cu referire la continuitatea n alimentare(ntrerupere de scurt" #i de lung" durat", siguran$a n alimentare.

9n mod obi#nuit, cele dou" aspecte sunt cuprinse, generic, sub denumireade calitate a energiei electrice.

Interesul pentru calitatea energiei electrice

2ana in )==* nu eistau certificate, conventii, intelegeri in legatura cucalitatea energiei electrice. In ultimii ani a crescut eneorm interesul pentru acestlucru din mai multe motive5

Ec%ipamentele au devenit ma putin tolerante la perturbatiiletensiunii, procesele de productie au devenit mai putin tolerante lafunctionarea incorecta a ec%ipamentelor, iar companiile au devenitmai putin tolerante la incetari ale productiei.

5 din x


6/43

NECLASIFICAT

Folosirea termenului de calitatea energiei electrice, )=>? 7 @**

Ec%ipamentele introduc si ele distorsiuni mai mult decat de obicei.Sunt alimentate de convertoare de energie electrica care introduc ovarietate larga de distorsiuni.

Ec%ipamentele Beco4friendlD sunt o sursa importanta dedistorsiuni. 2roblema calitatii energiei electrice necesita un interessi mai mare atat timp cat aceasta devine o bariera pentruimplementarea la scara larga a susrselor Beco4friendlD, acesteafiind ultimele tendinte ale societatii in care traim+

2reocuparile pentru cresterea randamentelor in procesele deproducere , transport si utili&are a anergiei electrice au determinatintroducerea, pe scara larga, a electronicii de putere in controlul

proceselor de conversie a energiei si a ec%ipamentelor adaptive

pentru controlul factorului de putere+ Consumatorii au devenit mai constienti si mai bine informati

asupra impactului pe care diferite perturbatii electromagnetice(aleatoare, semipermanente sau permanente il au asupraec%ipamentelor electrice si proceselor te%nologice (inclusiv asupracalitatii produsului finit si, ca urmare, cer furni&orilor sa le ofereenergie electrica la parametrii de calitate contractati+

Atributele calitatii unui produs se definesc prin indicatori care repre&intamodalitati de apreciere calitativa a proprietatilor produsului.

Indicatorii de calitate ai energiei electrice se refera la5

6 din x


7/43

NECLASIFICAT

4 Calitatea energiei livrate (in principal caracteristicile curbei detensiune+

4 Continuitatea serviciului de alimentare cu energie electrica+

In literatura de specialitate, acesti indicatori sunt impartiti in doua grupe5

4 Indicatori primari, care depind, in primul rand, de furni&or si suntre&ultatul planificarii, proiectarii si organi&arii functionariiinstalatiilor energetice+

4 Indicatori secundari, care sunt influentati de functionareaconsumatorilor+

Cei mai importanti indicatori pentru reali&area unei anali&e sunt5

4 2arametrii ce caracteri&ea&a variatiile (abaterile lente sau rapide a

frecventei+4 2arametrii ce caracteri&ea&a variatiile lente sau rapide ale valorii

efective a tensiunii+4 2arametrii ce caracteri&ea&a forma de unda a tensiunii si simetria in

sistemul trifa&at al tensiunii electrice.

!e#i p"r$ile implicate n procesul de evaluare a calit"$ii energie electrice 4utili&atorii finali, operatorii de re$ea #i reglementatorii 4 au interese diferite,trebuie s" se aung" la un consens n ceea ce prive#te stabilirea unui set comunde indicatori ai calit"$ii energiei electrice, iar obiectivele calit"$ii s" satisfac" nm"sur" din ce n ce mai mare a#tept"rile consumatorilor, pentru a reflecta c/tmai real plata pentru energia furni&at".

Perturbaii electromagnetice n reele electrice

Perturbaia electromagnetic se define#te ca fiind orice fenomenelectromagnetic care poate degrada performan$a unui dispo&itiv, ec%ipament sausistem, sau s" afecte&e defavorabil materia vie sau inert".

Tipul perturbatiei 'odul de transmisie 2erturbatia

!e oasa frecventa

Conduse

Armonici+ Interarmonici+ ;ariatiafrecventei tensiunii de alimentare+ Fluctuatii de tensiune (flicer+ 1oluri si intreruperi de tensiune+ ;ariatii ale tensiunii de alimentare+ Componenta continua in curba tensiunii

aplicate+ Tensiuni de semnali&are+

7 din x


8/43

NECLASIFICAT

Tensiuni induse de oasa frecventa.

-adiate Camp magnetic+ Camp electric.

!e inalta frecventa Conduse Tensiuni sau curenti indusi+ Tensiuni tran&itorii unidirectionale+ Tensiuni tran&itorii oscilante.

-adiate Camp magnetic+ Camp electromagnetic5 unde intretinuteunde

tran&itorii.!escarcarielectrostatice

Incarcarea electrostatica a corpurilor i&olate electric.

Impuls electromagnetic Eplo&ie nucleara in atmosfera.

6nele dintre perturba$iile electromagnetice5< pot afecta calitatea energiei electrice (perturba$iile de oas" frecven$"

conduse+< pot afecta calitatea informa$iilor privind energia consumat" ( n

special perturba$iile de oas" frecven$" conduse+< pot afecta integritatea ec%ipamentelor (n special cele din domeniul

informaticii #i al electronicii+< pot avea influen$" asupra organismelor vii (n special perturba$iile

radiate de oas" frecven$"+< pot afecta calitatea informa$iilor recep$ionate prin unde radio (n

special perturba$iile radiate n nalt" frecven$".

Perturbaiile electromagneticepot fi clasificate dup" mai multe criterii5

< n func$ie de frecven$"54 de oas frecven : sunt cuprinse, n mod conven$ional, toate

tipurile de semnale perturbatoare, a c"ror frecven$" caracteristic"

este sub ) 'G&+4 de !nalt frecven : cuprinde semnalele cu frecven$a caracteristic"peste ) 'G&+

< n func$ie de modul de propagare54 conduse (prin conductoarele re$elei : perturba$ii caracteri&ate n

principal prin tensiune #i curent electric+4 radiate (n aer : perturba$ii caracteri&ate n principal prin c/mp

electric #i magnetic.

< n func$ie de fenomenele care le4au generat5

8 din x


9/43

NECLASIFICAT

perturbaii determinate de fenomene aleatoare (tr"snetul, defectede i&ola$ie n elementele re$elei : linii, cabluri, transformatoare etc.: sau n instala$iile de la consumator5

:goluri de tensiune "i !ntreruperi de scurt durat, care re&ult", nprincipal, datorit" defectelor pasagere n re$ele #i care sunt eliminate prinfunc$ionarea protec$iei prin relee #i a automaticii de sistem (reanclan#areaautomat" rapid", anclan#area automat" a re&ervei+

: !ntreruperi de lung durat (H 8 s, determinate de defectepermanente n re$ele #i care necesit" interven$ia operatorului pentrureconfigurarea re$elei sau pentru nl"turarea defectului+

: supratensiuni tranzitorii determinate de lovituri de tr"snet nre$eaua electric" sau datorate comuta$iei ec%ipamentelor electrice+

perturbaii generate de fenomene cu caracter tranzitoriu "ipermanent (fenomene care se pot produce n orice punct din lan$ulde generare, transport, distribu$ie #i consum5

: variaii lente de tensiune, re&ult/nd din varia$ia sarcinii+: variaii rapide de tensiune, care re&ult" din comuta$ia sarcinilor

mari (de eemplu, pornirea motoarelor mari+: fluctuaii rapide de tensiuneproduse de ec%ipamente cu varia$ie

rapid" a sarcinii (cuptoare cu arc, aparate de sudare, instala$iielectrotermice cu re&istoare, prev"&ute cu variatoare de tensiune+

: armonici generate de consumatorii cu sarcini neliniare, n specialde convertoarele statice de putere (pun$i cu diode #i cu tiristoare+

: nesimetrii de tensiune, care re&ult" din alimentarea sarcinilorde&ec%ilibrate (n special a sarcinilor bifa&ate, alimentate ntre fa&elere$elelor, cum ar fi instala$ii electrotermice cu induc$ie sau sta$ii detrac$iune feroviar" la frecven$" industrial".

!in punctul de vedere al aspectelor privind calitatea energiei electrice

pre&int" interes n special perturba$iile de oas" frecven$" conduse. Acesteperturba$ii #i pot avea originea n re$eaua5

< furnizorului, dator/ndu4se unor avarii, incidente, manevre gre#ite sauconducerii necorespun&"toare a sistemului+

< consumatorului, datorit" unor receptoare, care func$ionea&" cu #ocuride putere reactiv", determin" nesimetrii, poluea&" re$eaua cu armonici(receptoare neliniare #i datorit" incidentelor #i avariilor din re$eauaelectric" proprie.

Natura #i frecven$a perturba$iilor depind de tipul re$elei electrice+ de

eemplu, n re$elele aeriene, defectele pot fi pasagere (de scurt" durat", iar nre$elele de cabluri cele mai frecvente sunt defectele permanente.

9 din x


10/43

NECLASIFICAT

Performane impuse sistemelor electroenergetice moderne

Inc" de la inceputul anilor ?* numero#i produc"tori de ec%ipamente

electronice au inceput s" produc" diverse sisteme electronice pentrumonitori&area calit"$ii energiei electrice. In lipsa standardi&"rii procedurilor dem"surare, prelucrare #i stocare a datelor, era aproape imposibil" compararea #icoroborarea re&ultatelor ob$inute cu diverse tipuri de ec%ipamente.

3 prim" incercare de standardi&are a fost f"cut" de c"tre Institute ofElectrical and Electronics Engineer (IEEE in )=?J, ini$iativ" ce culminea&" cuelaborarea #i publicarea standardului IEEE ))K=.

In )==>, un grup format ad4%oc, alc"tuit din speciali#ti in calitateaenergiei electrice din &ece $"ri, au luat in considerare trei cerin$e maore in ceea

ce prive#te monitori&area calit"$ii energiei electrice54 Stabilirea unei ordini in de&ordinea eistent" la acea dat" in ceea ceprive#te monitori&area calit"$ii energiei electrice+

4 2ropunerea unei clasific"ri a nivelurilor de calitate e energieielectrice #i definirea a#tept"rilor consumatorilor+

4 Construirea unei pun$i de leg"tur" intre produc"torii de energieelectric", utili&atori #i constructorii de ec%ipamente.

Se spera ca discu$iile grupului s" conduc" la de&voltarea #i impunerea destandarde pentru calitatea energiei electrice, scop care a fost atins ca$iva ani mai

tar&iu. 6n alt grup de studiu a fost infiin$at in )==J cu scopul de a definimetodele de m"surare pentru a ob$ine re&ultate sigure #i repetabile indiferent deinstrumentele folosite #i indiferent de condi$iile de m"surare. !up" numai doiani, in )=== a ap"rut primul material scris, reali&at cu autorul grupului de lucruIEC (International Electrotec%nical Commission #i care pre&int" un raport cu

progresele inregistrate, identificand aspectele principale ale monitori&"riicalit"$ii energiei electrice, precum #i problemele r"mase nere&olvate.

Inc" de la inceput, documentele elaborate de IEC cuprindeau dou" p"r$i5prima parte con$inea standardele #i normativele care defineau diver#i parametriai perturba$iilor din re$elele electrice, iar cea de4a doua parte cuprindea aneeinformative despre cand, de ce, unde #i cum trebuia monitori&at" re$eaua dedistribu$ie a energiei electrice.

2artea normativ" din standard cuprinde54 !efinirea scopului, documente de referin$" #i defini$ii+4 3rgani&area m"sur"rilor (tipuri de instrumente, parametrii ce

trebuiesc m"sura$i+4 Acurate$ea metodelor de testare, domeniile de operare ale

instrumentelor utili&ate+

10 din x


11/43

NECLASIFICAT

4 'etodele specifice de m"surare pentru parametrii re$elelorelectrice5 frecven$", tensiune, intreruperi de tensiune, supratensiuni,c"deri de tensiune, goluri de tensiune etc.+

4 Caracteristici te%nice5 sunt descrise dou" clase de instrumente de

m"surat cu specificarea limitelor de acurate$e ale fiec"rei clase deinstrumente in parte.

2artea informativ" a standardului cuprinde54 Aplica$ii pentru reali&area de m"sur"ri+4 Aplica$ii pentru diagnosticarea problemelor care pot s" apar" in

timpul eploat"rii normale a sistemului de distribu$ie+4 Aplica$ii pentru determin"ri statistice+4 2recau$ii de instalare+

4 Cre#teri de curent vs. cre#teri de tensiune+4 ibliografie.

2. Indicatori de calitate a energiei

electrice

Asigurarea calit"$ii energiei electrice a devenit o sarcin" tot maicomple", deoarece a crescut num"rul utili&atorilor av/nd receptoare controlateelectronic #i alte receptoare neliniare. 9n pre&ent, n -om/nia, peste >KM dintreconsumatori determin" emisii perturbatoare n re$eaua electric" de alimentare.Este fireasc" necesitatea definirii unor indicatori de calitate pentru energiaelectric" #i niveluri de compatibilitate, pe ba&a c"rora s" se poat" elaborarecomand"ri interna$ionale #i na$ionale.

2rin indicator de calitate, n sens general, se n$elege o caracteristic" deapreciere cantitativ" a propriet"$ilor unui produs, anali&at sub aspectulndeplinirii cerin$elor privind elaborarea sa, eploatarea sau

consumul.Indicatorii de calitate pot fi clasifica$i n dou" grupe5a indicatori primari, care depind n primul r/nd, de furni&or+bindicatori secundari, care sunt influen$a$i de func$ionarea

consumatorilor, ce pot fi considera$i perturbatori.Indicatorii primari de calitate a energiei electrice se refer" la5

calitatea produsului5< frecven (controlat" n sistemul energetic prin reglaulP :f +< amplitudinea tensiunii de alimentare (controlat" de reglaul # : U, al

ploturilor transformatoarelor #i al autotransformatoarelor din re$ea+

11 din x


12/43

NECLASIFICAT

< supratensiunile temporare "i tranzitorii (limitate #i controlate prinsistemele de protec$ie contra supratensiunilor+

< goluri de tensiune (limitate prin sistemele de protec$ie prin relee+

calitatea serviciului (alimentare cu energie electric"5< !ntreruperile de scurt "i lung durat (acceptate, ca num"r #i durat",prin conven$ie ntre furni&or #i consumator, n func$ie de eigen$aacestuia.

Furni&orul trebuie s" prevad" o re&erv" suficient" #i un regla frecven$" 7putere corespun&"tor, pentru a men$ine frecven$a ntr4o band" ngust"(reglement"rile interna$ionale prev"d, de regul", *,K G&, n urul frecven$einominale, cel pu$in pe o durat" de ==M dintr4un an. !e asemenea, trebuie s"

asigure un regla corespun&"tor putere reactiv" 7 tensiune, astfel nc/t s" sencadre&e n banda de varia$ie normal" a tensiunii pe bare.Supratensiunile temporare, la frecven$a re$elei, sunt, n principal, o

consecin$" a defectelor cu punere la p"m/nt #i, de obicei, sunt nl"turate dup"eliminarea defectului (*,) s...*,8 s. 1olurile de tensiune sunt determinate descurtcircuite n re$eaua electric" #i sunt nl"turare odat" cu separarea defectuluide c"tre protec$ia prin relee (de obicei cel mult *,8 s.

9ntreruperile de scurt" #i lung" durat" depind, ca frecven$" #i durat", deconfigura$ia re$elelor (buclat", radial", de nivelul de protec$ie #i automati&are,de te%nicile de mentenan$" adoptate #i sunt consecin$a unor incidente. Normelede proiectare proprii furni&orului (uneori la nivel na$ional #i caracteristicileec%ipamentelor utili&ate n re$eaua electric" permit evalu"ri ale acestui indicator.

Indicatorii secundari se refer" n special la perturba$iile determinate defunc$ionarea consumatorilor5

< armonici "i interarmonici (regimuri nesinusoidale+< fluctuaii rapide de tensiune+< fluctuaii lente de tensiune (efect de flicker+< nesimetrii.Indicatorii secundari de calitate a energiei electrice sunt determina$i, n

principal, de tipul de sarcin" al consumatorului. 2erturba$iile armonice #iinterarmonice, fluctua$iile rapide #i lente de tensiune, precum #i nesimetriiledeteriorea&" calitatea energiei livrate consumatorilor, buna func$ionare aec%ipamentelor acestora fiind afectat".

2.1. Abaterea de frecventa

;aloarea frecventei tensiunii de alimentare, unica in sistemulelectroenergetic, este determinata de ec%ilibrul intre puterea activa generata de

sursele din sistem si puterea activa utili&ata care repre&inta puterea necesara

12 din x


13/43

NECLASIFICAT

utili&atorilor finali si puterea aferenta pierderilor la producerea, transportul sidistributia energiei electrice.

9n regim normal de func$ionare, frecven$a poate varia n urul valoriinominale, ca urmare a modific"rii practic continue a sarcinii electrice a

sistemului #i a reglaelor efectuate pentru a acoperi curba de sarcin". Controlulfrecven$ei se face practic la nivelul sistemului energetic interconectat (sistemuleuropean #i nu poate fi influen$at" prin ac$iuni locale.

6n indicator care poate fi folosit pentru estimarea varia$iilor lente defrecven$" este abaterea de frecven (Of ,

f=fN f ,

unde fN este frecventa nominala, iar f este frecventa reala.

$baterea relativa de frecventasau abaterea procentualase determina curelatia5

f[ ]=ffN

fN100 [ ]

6rm"rirea ncadr"rii frecven$ei n limitele impuse este n sarcinadispecerului energetic de sistem, n colaborare cu dispecerii energetici aisistemelor interconectate. Limitele de imunitate la varia$ii de frecven$" alediferitelor categorii de receptoare electrice sunt preci&ate n standardele de

produs. 'aoritatea receptoarelor electrice accept" abateri de frecven$" deaproimativ ) G& ( @M.

Cau&ele aparitiei variatiilor de frecventa54 !e&ec%ilibru intre puterea consumata si puterea generata in

sistemul electroenergetic+

13 din x


14/43

NECLASIFICAT

4 Inertia mare a instalatiilor de producere a energiei electrice+4 Lipsa de agent primar in centralele electrice4 Iesirea din functiune a unei mari centrale electrice+4 Consumatori cu sarcini variabile+

4 Functionarea i&olata a sistemului fata de reteaua de distributia aenergiei electrice+4 !iverse defecte+

3 cau&a importanta de aparitie a variatiilor de frecventa este iesirea dinfunctiune a unei mari centrale electrice(frecventa scade sau a unui consumatorimportant (frecventa creste.

;ariatiile lente de frecventa depind de ec%ilibrul dintre putereaconsumatasi puterea generata in sistemul electroenergetic.

Stocarea energiei electrice in cantitati mari pe timp indelungat nu este

posibila, astfel ca producerea si consumul de energie electrica trebuie sa fie inec%ilibru. 3rice de&ec%ilibru intre acestea duce la modificarea cantitatii deenergie pre&ente in sistem. Energia din sistem este data de energia de rotatie atuturor generatoarelor si turbinelor5

Erot=1

2 J

2

unde P este momentul total de inertie, iar este vite&a ung%iulara.

2entru a mentine ec%ilibrul intre generarea de energie electrica si consumcele mai multe centrale sunt ec%ipate cu un sstem de control al frecventei.

'entinerea valorii frecventei apopiata de valoarea nominala presupunementinerea ec%ilibrului din productie si consum. 2rincipiul de functionare esterelativ simplu+ frecventa masurata este comparata cu frecventa nominala (K*>*G& in aproape toate ca&urile. !aca frecventa masurata este mai mare decatfrecventa nominala atunci acesta este un indicator care spune ca eista surplusde energie de rotatie in sistem. 2entru a diminua acest lucru, generatorul reduce

puterea activa de la iesire, mai precis, forta mecanica care roteste turbinageneratorului este redusa. Acest lucru se face insa in cateva secunde ()* s saumai mult in ca&ul centralelor mari.

14 din x


15/43

NECLASIFICAT

Sistemul de control automat al puterii in centralele electrice

Conform standardului S- EN K*)>*5@*)@, pentru retele de oasa tensiune

si medie tensiune, abaterea relativa f fata de frecventa nominala de K* G&

este5

f=1 in intervalul Q=.K 7 K*.K G&R cu monitori&re timp de o

saptamana, la )* minute+

f (4> 4M in intervalul QJ 7 K@ G&R cu monitori&are timp

)**M din saptamana.

Consecinte ale variatiilor in frecventa

In literatura de specialitate sunt mentionate potentiale probleme cau&atede variatia frecventei, insa practic nu au fost raportate probleme ale

ec%ipamentelor, pagube materiale din aceasta cau&a. 6rmea&a o serie deprobleme care ar putea fi cau&ate de abateri ale frecventei.

Desincronizarea ceasurilor

Ceasurile inca isi fac sincroni&area in functie de frecventa tensiunii (deobicei numarand trecerile prin *. Astfel, ca o consecinta a abaterii de lafrecventa nominala, ceasurile pot indica timpul eronat.

%ariatii ale vitezei motoarelor

15 din x


16/43

NECLASIFICAT

!e asemenea, vite&a motoarelor cu inductie si motoarelor sincrone esteafectata cand frecventa varia&a. !ar atat timp cat frecventa nu varia&a cu maimult de cateva procente nu se va observa nicio problema in ceea ce privestevite&a. Sc%imbarile foarte rapide in frecventa pot cau&a probleme mecanice, dar

intr4un grup mare de sisteme interconectate rata variatiei va ramane totmoderata c%iar si pentru abateri mari.

&ata variatiilor frecventei

6nele ec%ipamente pot fi afectate mai mult de rata aparitiilor acestorvariatii de cat de abaterea propriu4&isa de la valoarea nominala. 3riceec%ipament care foloseste o bucla 2LL(p%ase4loced loop va fi afectat.

'(emple de masuratori

2.2. Amplitudinea tensiunii de alimentare. Variatii ale tensiunii

'fecte asupra echipamentelor

;ariatiile de tensiune pot afecta performantele si durata de viata aleec%ipamentelor.

). 3rice supratensiune va creste riscul aparitiei defectelor in i&olatie+@. Tensiunile sca&ute (subtensiunile duc la reducerea cuplului la pornire

in ca&ul motoarelor cu inductie si la cresterea temeperaturii in sarcina

16 din x


17/43

NECLASIFICAT

maima. Cuplul redus de la pornire poate mari semnificativ timpulnecesar pentru accelerarea motorului. In unele ca&uri motorul nu

porneste deloc si intra in bloca consumand mult curent (devine untransformator scurt4circuitat. !aca nu este proteat se va supraincal&i

foarte rapid, insa blocaul motoarelor nu apare de obicei pentru caderide tensiune mai mici de J*M din tensiunea nominala.Supratensiunile, in ca&ul motoarelor, duc la cresterea cuplului, lacresterea curentului de pornire si la scaderea factorului de putere.Cuplul mare de la pornire va duce la cresterea fortelor acceleratoare inec%ipamentele de acest tip, iar curentul mare cau&ea&a caderi mari detensiune in sistemul de alimentare si afectea&a si alte motoare dinapropiere.

8. Lumina radiata si durata de viata in ca&ul surselor de lumina

incandescente sunt in stransa legatura cu tensiunea de alimentare.!urata de viata este semnificativ redusa de numai cateva procente inplus la valoarea tensiunii. Subtensiunile nu afectea&a aceste surse delumina, ba c%iar duc la o durata de viata mai lunga, insa calitatealuminii radiate are de suferit. In conclu&ie, variatiile de tensiune duc lascaderea duratei de viata.

. Lampile fluorescente sunt mai putin afectate in ceea ce priveste duratade viata, insacalitatea luminii este direct proportionala cu tensiuneaaplicata.

K. Ec%ipamentele de incal&it ba&ate pe re&istente electrice. Energia de laintrare si caldura degaata de re&istenta varia&a aproimativ cu patratultensiunii, adica o scadere de )*M a tensiunii va duce la o scadere acaldurii degaate de aproimativ @*M.

>. Caderile de tensiune afectea&a functionarea oricarui ec%ipament carefunctionea&a pe ba&a unui termostat (frigidere, aparate de incal&it,aparate de aer conditionat. -e&ultatul este cresterea curentului total

pentru un grup de astfel de aparate.J. Transformatoare. 3 tensiune peste valoarea nominala la terminalele

transformatorului va duce la cresterea curentului de magneti&are a

transformatorului. Cum curentul este grav distorsionat, o crestere aamplitudinii tensiunii de alimentare va distorsiona forma de unda.

2.2.1. Variatii lente de tensiune

Amplitudinea tensiunii de alimentare poate avea varia$ii lente, datorate nspecial c"derilor de tensiune pe linii #i n transformatoare, determinate de

varia$ia sarcinii electrice a consumatorilor. ;aria$iile de tensiune pot fi

17 din x


18/43

NECLASIFICAT

determinate #i de modific"ri ale configura$iei sc%emei electrice de func$ionare are$elei, precum #i de modific"ri ale regimului surselor de putere reactiv".

;aria$iile lente de tensiune pot fi caracteri&ate prin abaterea relativ atensiunii ntr4un anumit punct al re$elei #i la un moment dat, fa$" de tensiunea

nominal"5

U[ ]=UUN

100 [ ]=UsUN

UN100 [ ]

unde Us este tensiunea de linie a retelei electrice, intr4un anumit punct si la

un moment dat (tensiune de serviciu, iar UN este tensiunea nominala.

Cau&e ale aparitiei variatiilor lente de tensiune54 ;ariatii ale sarcinii in sistemele electrice de distributie

4 Intreruperi de sarcina4 Comutarea condensatoarelor4 'odificarea circulatiei de putere4 Conectarea si deconectarea sistemelor de surse regenrabile4 !efecte aparute pe fa&ele de alimentare

Cea mai semnificativa ca&ua a variatiei tensiunii o repre&inta circulatia deputere reactiva. ;ariatiile de tensiune in nodurile retelei electrice, in regimnormal de functionare , sunt datorate variatiei circulatiei de putere reactiva.

&eglementari privind variatiile lente de tensiune

In ceea ce priveste variatiile lente de tensiune, obiectivele se planificaconform standardului S- EN K*)>*5@*)@5 variatiile lente de tensiune (oasa

tensiune si medie tensiune de valori efective medii pe )* minute5 )*M

maimum, iar nivelul de incredere este de =KM din saptamana, adica abataereatotala in afara limitelor sa fie mai mica de KM din valorile parametrului incau&a. In ca&ul variatiilor rapide de tensiune (oasa si medie tensiune nu trebuiesa depaseasca KM din valoarea tensiunii nominale, dar pot atinge )*M in oasa

tensiune si >M in medie tensiune repetat in timpul unei &ile, pentru catevaminute, in anumite conditii.

2.2.2. Supratensiuni temporare

Cresterea valorilor efective ale tensiunii, intr4un anumit nod al retelei, peo durata mare de timp, repre&inta supratensiunea temporara.

18 din x


19/43

NECLASIFICAT

In functie de durata, supratensiunile care apar in retelele electrice pot ficlasificate in urmatoarele categorii5

Supratensiuni permanente (de frecventa industriala+ Supratensiuni temporare+ Supratensiuni tran&itorii5

cu front lent (in special supratensiunile de comutatie+ cu front rapid (in special supratensiunile de trasnet+ cu front foarte rapid (specifice in special comutatiilor in

statiile i&olate+ supratensiuni combinate.

Indicatorii de calitate care pot fi utili&ati in caracteri&area supratensiunilorsunt5

factorul de supratensiune (in ca&ul supratensiunilor sub forma de impuls5

k=U

maxUfmax

unde Umax este valoarea de varf a supratensiunii, iar Ufmax este valoarea de

varf a tensiunii alternative pe fa&a. Factorul de supratensiune (in ca&ul supratensiunilor de durata5

kper=Uper

Uf

19 din x


20/43

NECLASIFICAT

in care Uper este valoarea efectiva a supratensiunii de durata, iar Uf este

valoarea efectiva a tensiunii pe fa&a.

Cau&e posibile ale supratensiunilor54 Conectarea unei baterii de condensatoare+4 Fenomene neliniare re&onante+4 Lipsa masurilor de protectie ale instalatiilor electrice din imobile

(coneiuni defectuoase+4 Sarcini variabile+4 Fenomene atmosferice+4 3peratii de comutare+

2.2.3. Goluri de tensiune

)olul de tensiune este definit ca fiind o reducere, pe o durat" Otgdeterminat" (n mod obi#nuit sub 8 s, a amplitudinii sau a valorii efective atensiunii unei re$ele electrice, ntr4un anumit punct al acesteia. AmplitudineaOUg a golului de tensiune poate avea valori de (*,)...*,==Uc , n care Uc estetensiunea contractat". Se consider" c" varia$iile de tensiune OUg sub *,)Ucsunt cuprinse n banda admis" de lucru, iar varia$iile OUg mai mari de *,==Uccorespund unei ntreruperi de tensiune.

1ol de tensiune

2rincipalii indicatori de calitate care caracteri&ea&a golurile de tensiunesunt5

Amplitudinea relativa sau procentuala5

g[ ]= Ug

Uc

100 [ ]=UcU

Uc

100[ ]

20 din x


21/43

NECLASIFICAT

unde 6 este valoarea re&iduala a tensiunii pe fa&a, iar Uc este tensiunea

contractata pe fa&a.

!urata golului de tensiune5 tg=tfti

unde ti si tf sunt momentele initial si final ale golului de tensiune+

Frecventa de aparitie a golurilor5

fa=Ng

Tr

in care Ng este numarul de goluri de tensiune care apar pe durata de referintaTr (in mod u&ual un an.

2ractic, orice variatie la care tensiunea aunge la mai putin de =*M dintensiunea contractata este considerata gol de tensiune.

In standardul IEEE ))K=4)==K se introduc patru categorii de goluri54 1oluri instantanee (*.K perioade pana la 8* perioade+4 1oluri momentane (8* perioade pana la 8 secunde+

4 1oluri temporare (8 sec pana la ) minut+4 1oluri de lunga durata (H ) minut+

Cau&ele golurilor de tensiune54 Conectarea sarcinilor mari+4 2unerea sub tensiune a transformatoarelor+4 !e&ec%ilibre si sarcini neliniare+4 'anifestari atmosferice+4 'anevre de eliminare a scurtcircuitelor+

&eglementari privind golurile de tensiune

In stanardul roman S- EN K*)>*5@*)@ se preci&ea&a ca in maoritateaca&urilor golurile tensiunii de alimentare au durata sub ) secunda si adancimeamai mica de >*M. !e obicei, un utili&ator individual in mediul urban poate fiafectat in medie pe luna de )4 goluri de tensiune care sa depaseasca )*M dintensiunea de alimentare cu durate intre >* ms si 8 s.

2.2.. !luctuatii de tensiune

21 din x


22/43

NECLASIFICAT

In literatura de specialitate fluctuatiile de tensiune sunt pre&entate ca fiindvariatii datorate varfurilor de putere ce re&ulta din functionarea intermitentasau cu socuri de putere a unor receptoare, cum ar fi5

In retele de oasa tensiune5 frigidere, ascensoare, aparate de sudura+

In retele de medie tensiune5 pompe, locomotive electrice,laminoare+

In retele de inalta tensiune5 cuptoare cu arc electric, laminoare,centrale electrice eoliene.

Fluctuatii de curent (stanga si fluctuatiile tensiunii (dreapta in ca&ul unui cuptor cu arcelectric industrial

6n eemplu de ec%ipament care lucrea&a cu tensiuni mici, dar careprovoaca fluctuatii ale tensiunii este imprimanta (cele mai mari care se folosescin birouri, atunci cand trebuie sa mentina temperatura ridicata pentru copiere.

Curentul folosit de imprimanta (stanga si fluctuatiile tensiunii (dreapta

C%iar si banalul frigider care se gaseste in orice locuinta este unec%ipament care introduce fluctuatii ale tensiunii, atunci cand porneste pompa

22 din x


23/43

NECLASIFICAT

care reali&ea&a circulatia lic%idului de racire. 'ai os este un grafic in care seobserva fluctuatiile introduse de un frigider pe durata a &ile.

Fluctuatiile tensiunii din cau&a pornirilor repetate ale unui frigider

Aceste varia$ii (fluctua$ii de tensiune pe barele de alimentare determin"efect de flicker, evaluat prin ena fi&iologic" asupra oc%iului uman, la varia$iafluului luminos al l"mpilor electrice. S4a constatat eperimental c" enamaim", n condi$ii de amplitudine constant", este resim$it" practic pentru ofrecven$" de repeti$ie a fluctua$iilor de aproimativ )* G& (valori de *,8M dintensiunea nominal" determin", la aceast" frecven$" de repeti$ie, en" fi&iologic"observatorului uman. Estimarea efectului de en" fi&iologic" impune o evaluare

pe un interval semnificativ de timp (de obicei )* minute.

23 din x


24/43

NECLASIFICAT

Cau&ele aparitiei fluctuatiilor de tensiune54 Sarcini variabile (utili&area cuptoarelor cu arc electric+4 2ornirea motoarelor mari conectate direct in reteaua de alimentare+4 Sc%imbare ploturi la transformator+

4 !efecte pasagere+4 !escarcari electrice+Cea mai eficienta solutie pentru incadrarea flicerului in limitele

admisibile este controlul in timp real al puterii reactive prin sistemeleautomati&ate de distributie.

&eglementari privind fluctuatiile de tensiune

!e regula, fluctuatiile de tensiune care produc flicer sunt de pana la 8M

din tensiunea nominala de alimentare, dar pot aparea rara (cateva pe &i sivariatii de treapta pana la ?M in retelele publice.

2.3. "egimul periodic deformant #nesinusoidal$

Termenul de BarmonicaD a fost introdus prima data in domeniul audio,unde se referea la vibratia unei cor&i sau coloane de aer la o frecventa carerepre&enta un multiplu a frecventei de ba&a. 3 componenta armonica insistemele ba&ate pe curent alternativ este o componenta sinusoidala a uneiforme de unda periodice care are frecventa egala cu un multiplu intreg afrecventei fundamentale a sistemului.

-egimul periodic deformant se refera la toate abaterile formei de unda aletensiunilor sau curentilor de la forma sinusoidala ideala. Eisa mai multe tipuride distorsiuni ala formei de unda 5 armonici, interarmonici sau distorsiunineperiodice. In cele mai multe studii sunt considerate doar armonicile, celelaltedoua tipuri fiind mai greu de masurat si de obicei sunt negliate.

24 din x


25/43

NECLASIFICAT

Semnalul ideal, frecventa fundamentala K* G&

$rmonicile

Armonicile in formele de unda ale curentului sau tensiunii pot fi inteleseca niste componente sinusoidale perfecte ale frecventelor multiplu de frecventafundamentala5

fh=(h ) (frecventa fundamentala)

unde % este nr. intreg.

Eemplu semnal distorsionat cu 8 Eemplu semnal distorsionat cu 8

25 din x


26/43

NECLASIFICAT

componente armonice impare componente armonice pareAtunci cand forma de unda nu e sinusiodala, dar este periodica, aceasta

poate fi descompusa in suma de componente armonice.

2entru curent relatia este5

i ( t)=0+

h=1

!

"h #2cos (ht%h)

Cu =2& f0 si f0 frecventa fundamentala sau frecventa sistemului.

In acelasi fel, relatia pentru tensiune este

v ( t)="0+h=1!

"h #2cos (ht'h)

!istorsiunea tensiunii din cau&a componentei !istorsiunea tensiunii din cau&a

armonice @ componentei armonice 8

26 din x


27/43

NECLASIFICAT

!istorsiunea tensiunii din cau&a componentei !istorsiunea tensiunii din cau&aarmonice componentei armonice K


armonice > componentei armonice J

27 din x


28/43

NECLASIFICAT


armonice ? componentei armonice =

Interarmonici

Interarmonicile sunt semnale a caror frecventa nu este multiplu alfrecventei fundamentale. 6nele dintre acestea sunt generate de sarcinileneliniare, iar altele sunt intentionat inectate de distribuitor, pentru telecomandareleelor sau pentru a comuta tarifele consumatorilor casnici sau industriali.

2entru a putea masura aceste interarmonici este nevoie de a masura operioada mai lunga decat un ciclu. 2entru o tensiune cu o componenta

interarmonica pre&enta, la frecventa f0 , putem scrie5

(t)="0( t)+

h=1

!

"h 2cos (ht'h )+" 2cos (t+')

2re&enta interarmoniclor poate fi interpretata in domeniul timp ca fiind unsemnal periodic dar cu o perioada mai mare de un ciclu. !e eemplu, pentru unsemnal de K* G& distorsionat cu o interarmonica de )KK G&. Forma semnalului

este periodica cu o perioada de @** ms ()* cicluri la frecventa sistemului dealimentare, insa acest semnal nu contine nicio componenta de K G&.

28 din x


29/43

NECLASIFICAT

Semnal de K* G& distorsionat cu o interarmonica de )KK G&

Distorsiuni neperiodice

6nele semnale intalnite in alimentarea cu energie electrica nu sunt

periodice, cum ar fi tensiunea din timpul ferore&onantei si curentul luat de uncuptor industrial cu arc electric.In anali&a spectrala, armonicile corespund componentelor multiplu intreg

al frecventei fundamentale ale sistemului de alimentare, interarmonicilecomponentelor care nu sunt multiplii intregi ai frecventei fundamentale, iar&gomotul repre&inta un spectru continuu printre liniile spectrale ale armonicilorsi interamonicilor.

29 din x


30/43

NECLASIFICAT

Spectrul unui semnal distorsionat cu frcventa fundamentala (), componente armonicepare (@, componente armonice impare (8, componente interarmonice (, componentesubarmonice (K si &gomot (>.

Anali&a fenomenelor in reteaua electrica de alimentare necesitacunoasterea formei reale a curbei curentului electric absorbit de instalatiaconsumatoare. In acest sens, studiile teoretice trebuie validate de determinarieperimentale.

Indicatorii de calitate ai regimului periodic nesinusoidal (deformant sunt5

*actorul de distorsiune (U (distorsiunea armonica totala, notata

in literatura straina cu TG! 7 Total Garmonic !istorsion5 raportul

30 din x


31/43

NECLASIFICAT

dintre valoarea efectiva a armonicilor (in acest contet, curentii

armonici Uk de rangul si valoarea efectiva a fundamentaleiUkUl

2

2

40

(U=

*actorul de distorsiune armonica partial ponderataeste definit derelatia5

()=

14

40

k (kl)

2

+ivelul armonicii5 raportul dintre valoarea efectiva a armoniciiconsiderate si valoarea efectiva a fundamentalei5

*k[ ]=kl

100[ ]

auzele deformarii formei de unda

2re&en$a receptoarelor deformante de categoria I #i II cum sunt5variatoarele de vite&", redresoarele comandate sau semicomandate, cuptoarelecu arc, aparatele de sudur" cu arc electric, condensatoarele #i bobineledetermin" sc"derea calit"$ii energiei electrice. !e asemenea, armonicisuperioare de tensiune pot fi produse de ma#ini electrice, transformatoareelectrice de putere #i de unele elemente neliniare ale re$elei electrice. -egimuldeformant este datorat #i unor generatoare electrice, prin imperfec$iunea formei

de und" a tensiunii la borne fa$" de forma sinusoidal".Cateva dintre cau&ele aparitiei acestor distorsiuni54 Folosirea dispo&itivelor electronice de putere+4 Functionarea neliniara a caracteristicilor ec%ipamentelor si a

receptoarelor+4 Functionarea falsa a unor relee din protectiile din retea+4 Saturatia transformatoarelor de sistem+4 Asimetrie de impedante+4 Sarcini neliniare+4 !eformarea undelor de curent si tensiune.

31 din x


32/43

NECLASIFICAT

Cea mai importanta cau&a in deformarea undelor de tensiune si de curento repre&inta folosirea ec%ipamentelor ce au componente electronice.

&eglementari privind regimul deformant

Conform standardului S- EN K*)>*5@*)@, tensiunile armonice (PT #i'T n =KM din m"sur"tori pe o s"pt"m/n", au valoarea agregat" pe un intervalde )* minute a componentelor tensiunii armonice #i aceasta trebuie s" fie maimic" sau egal" cu valorile indicate n standard. 2entru o armonic" de un anumitordin se pot atinge valori mai mari datorit" re&onan$ei. Factorul de distorsiunemaim admisibil pentru armonici p/n" la rangul * trebuie s" fie mai mic sauegal cu ?M n re$elele de PT #i 'T #i de p/n" la 8M n re$elele de 9T. 2entruarmonici superioare (peste rangul )K la armonicile impare multiplu de 8,

respectiv )@ la armonicile pare apar restric$ii mai severe n standarde IEC dec/tn standardul S- EN K*)>*5@*)@.

3. Metode si procedee de monitorizare

'onitori&area calitatii energiei electrice face parte din controlul calitatiice presupune supraveg%erea (observarea pe durate mari de timp a

parametrilor de energie electrica in scopul verificarii conformitatii sale cucerintele impuse de legislatia in vigoare.'onitori&area perturbatiilor conduse care se propaga in sistemul

energetic este necesara pentru a evalua calitatea energiei electrice livrataconsumatorului. Aceasta calitate a energiei afectea&a toate partile implicate5

producatorul, transportatorul, distribuitorul, furni&orul si consumatorul final.2erturbatiile sunt masurate prin identificarea anormalitatilor in unda detensiune sau de curent.

2entru monitori&area si detectarea perturbatiilor este necesara masurareaaplitudinii semnalului si stablirea abaterii fata de valoarea nominala a tensiuniisau curentului (in ceea ce priveste perturbatiile continue care sunt pre&ente infiecare ciclu al tensiunii alternative 7 variatii lente de tensiune, armonici,flicer, nesimetrii.

'etodele prin care se detectea&a aceste perturbatii se ba&ea&a pecompararea punct cu punct a ciclurilor adiacente sau a valorilor efective alesemnalului distorsionat cu un semnal ideal(sau ba&at pe model sau ale datelortranformate in domeniul frecventa. Se foosesc metode parametrice (filtruUalman, model autoregresiv sau neparametrice (ba&ate pe transformataFourier de timp scurt.

32 din x


33/43

NECLASIFICAT

3.1. Standardul I%& '1((())3(

9n pre&ent, pe plan international, pentru evaluarea calitatii energieielectrice sunt agreate te%nicile si metodele de masurare cuprinse n standardul

CEI >)***448* si standardele asociate acestuia. Standardul IEC >)***448*define#te metodele de m"surare ale parametrilor re$elei de alimentare cu energieelectric", astfel incat s" se ob$in" re&ultate repetabile #i comparabile, indiferentde instrumentele folosite. Acest standard se refer" strict la instrumente #i metodede m"surare Bla fa$a loculuiD.

Astfel, pentru fiecare parametru masurat n aceste standarde sunt definitetrei clase ale metodelor de masurare5 lasa $, lasa - si lasa . La nivelulfiecarei clase sunt preci&ate metode de masurare, tehnici de evaluare si cerinteadecvatede performanta.

Tipul Descrierea

Clasa A Aceasta clasa este utili&ata atunci cand sunt necesare masurariprecise, de eemplu, pentru aplicatii contractuale (inclusiv litigios,sau pentru verificarea conformitatii cu valori limita convenite intre

parti ori impuse prin standarde etc.3rice masurari ale unui parametru, efectuate cu doua instrumentediferite, care sunt conforme cu cerintele Clasei A, atunci cand semasoara acelasi semnal, vor furni&a re&ultate concordante, inlimitele specificate ale incertitudinii pentru acel parametru.

Clasa S Aceasta clasa este utili&ata pentru aplicatii statistice precumevaluarea de ansamblu a calitatii energiei electrice, posibil cu un setlimitat de parametrii. Cu toate ca sunt utili&ate intervale demasurare ec%ivalente Clasei A, cerintele de prelucrare pentru ClasaS sunt mai reduse.

Clasa Aceasta clasa este definita pentru a evita situatia prin care multedintre instrumentele eistente sa fie considerate depasite.

Instrumentele din aceasta clasa pot fi folosite pentru supraveg%eregenerala, diagnostic initial, sau alte aplicatii care nu necesitaacuratete foarte mare.

Clasificari ale metodelor de masurare conform standardului

In cadrul aceluiasi standard se preci&ea&a ca simbolul54 BAD corespunde unui nivel BAvansatD (Advanced+4 BSD corespunde unui nivel BSupraveg%ereD (Surves+4 BD corespunde unui nivel Ba&aD (asic+

33 din x


34/43

NECLASIFICAT

In continuare sunt pre&entati parametrii de functionare a ec%ipamentelorconform standardului precum si conditiile de referinta in raport cu tensiuneamasurata.

Marimea Toleranta permisaFrecventa 50!+

Amplitudinea tensiunii 1 din tensiunea nominala

Flicer )*MSupratensiuni tran&itorii *.K ;Asimetrii *.KMArmonici (TG! 8M din tensiunea nominalaInterarmonici (la orice frecventa )M din tensiunea nominala

Conditiile de referinta in raport cu tensiunea masurataAceste condi$ii de referin$" sunt valabile atat pentru ec%ipamente ce

func$ionea&" in clas" A, cat #i pentru cele ce func$ionea&" in clas" . Ca #itensiune de intrare, tensiunea nominal" Unpoate lua valori intre >* ; #i >** ;.

Marimea de influenta Domeniul

Frecventa @.K G& 7 KJ.K G&Amplitudinea tensiunii >* 7 )?* M din Un

Flicer * 7 MAsimetrii * 7 K MArmonici (TG! !e dou" ori mai mari decat

IEC >)***4@4, tab. @, 8, , KInterarmonici (la orice frecventa !e dou" ori mai mari decat

IEC >)***4@4, tab. >-ipluri ale semnalelor de control * 7 = M din Un

Supratensiuni tran&itorii > ;

2erturbatii tran&itorii rapide ;2laa de functionare a ec%ipamentelor de clasa A

Marimea de influenta Domeniul

Frecventa @.K G& 7 KJ.K G&Amplitudinea tensiunii ?* 7 )@* M din Un

Flicer * 7 MAsimetrii * 7 K M

Armonici (TG! !e dou" ori mai mari decatIEC >)***4@4, tab. @, 8, , K

34 din x


35/43

NECLASIFICAT

Interarmonici (la orice frecventa !e dou" ori mai mari decatIEC >)***4@4, tab. >

-ipluri ale semnalelor de control * 7 = M din Un

Supratensiuni tran&itorii > ;2laa de functionare a ec%ipamentelor de clasa

3.2. Proceduri de monitori*are

3.2.1. +onitori*area variatiilor de frecventa

2entru monitori&area frecventei se iau in calcul indicatori cum ar fiabaterea absoluta de frecventa, abaterea relativa a frecventeu abaterea

integrala de frecventa pe durata unei zile. Abaterea absoluta repre&inta diferenta

intre frecventa masurata si frecventa nominala a retelei de alimentare, abaterearelativa se utili&ea&a in statistica descriptiva si indica daca sirul de date esteomogen, in timp ce abaterea integrala de frecventa se introduce pentru acaracteri&a necesitatea si asigurarea functionarii corecte a ceasurilorsincroni&ate cu frecventa retelei electrice.

2entru instrumentele de clas" A, m"surarea frecven$ei se face pe uninterval de timp de pan" la )* secunde #i care trebuie s" cuprind" un num"rintreg de perioade. Frecven$a poate fi determinat" prin num"rarea trecerilor

printr4o valoare constant" apropiat" de &ero intr4un interval de )* secunde.

Standardul admite #i alte te%nici de m"surare care dau re&ultate ec%ivalente.Instrumentul de m"surat trebuie s" afi#e&e o nou" valoare a frecven$ei la fiecare)* secunde. Intervalele de m"surare trebuie s" fie continue #i s" nu sesuprapun".

2entru instrumentele de clas" , se permit pau&e intre intervalele dem"surare. 2roduc"torii trebuie s" preci&e&e pau&a maim" dintre dou" intervalede m"surare.

Instrumentele clasei A trebuie s" fie capabile s" m"soare frecven$a cu o

incertitudine Of )* mG&, iar cele de clas" cu o incertitudine Of

)** mG&.!ac" in timpul m"sur"rii frecven$ei apare un eveniment de tipul c"dere de

tensiune, intrerupere de tensiune, supratensiune, frecven$a m"surat" pe acestinterval de timp va fi marcat" ca fiind neconform", iar urm"toarea valoareconform" ce va fi inregistrat" va fi prima valoare a frecven$ei ob$inut" in primulinterval de )* secunde de dup" incetarea perturba$iei. 2rima semiperioad"

po&itiv" a semnalului de dup" momentul incet"rii perturba$iei va marcainceputul unei noi m"sur"ri a frecven$ei.

3.2.2. +onitori*area variatiilor lente de tensiune

35 din x


36/43

NECLASIFICAT

;ariatiile lente de tensiune au amplitudine mica si sunt de durata maiscurta (de ordinul milisecundelor. Indicatorii specifici care se iau inconsiderare practica sunt5

/ $baterea de tensiune0

U=

1

T0

T

U2 dt

4 $baterea relativa de tensiune,care poate fi eprimata ca marimeadimensionala sau ca marime in procente+ abaterea relativa medieeste o caracteristica a nivelului mediu al tensiunii pe barlee dealimentare si ofera indicatii privind alegerea plotului de reglare altransformatorului+a ca marime adimensionala5

U=

UUnUn =u1

b ca marime in procente5

U=UUn

Un100[ ]

4 Dispersia abaterilor de tensiuni

, U2 =

1

t0

t

[ U(t)]2 dt( Umed )2

4 )radul de iregularitate a tensiunii

-2=

1

t0

t

[ U(t)]2 dt

4 $baterea medie patratica a tensiunilor

, U= 1 t0t

[ U( t)]2dt

3.2.3. +onitori*are goluri de tensiune

2entru monitori&area acestor perturbatii se iau in calcul parametrii cecaracteri&ea&a un gol de tensiune5 legati de amplitudine, durata si frecventaaparitiei.

$mplitdinea golului de tensiunepe fa&a (se eprima in procente+ Durata golului de tensiune7 repre&inta intervalul de timp scurs

intre momentul aparitiei golului si momentul revenirii tensiunii

peste valoaea de prag+

36 din x


37/43

NECLASIFICAT

*recventa de aparitie a golurilor 7 este data de numarul de goluride tensiune care apar intr4o anumita retea electrica sau intr4un nodal retelei, intr4o anumita perioada de timp.

3.2.. +onitori*area fluctuatiilor de tensiune si a flic,erului

Efectul de flicer este determinat, in general, de fluctuatii de tensiunecare au valori de sub )*M din amplitudinea tensiunii la bornele de alimentare sisunt produse in domeniul frecventa (*,**8 4 @K G&, ceea ce corespunde unor

periodicitati in domeniul (* ms 7 K min.!efinitia BfliceruluiD este data in dictionarul de termeni electrote%nici ca

Bsen&atia neplacuta data de stimuli luminosi a caror intensitate luminoasa sadistributie spectrala varia&a in timp.D

'arimile ce caracteri&ea&a flicerul sunt cele legate de sen&atia de enavi&uala (amplitudinea fluctuatiei ec%ivalenta si de sen&atia de ena acumulatade oc%iul uman intr4un interval de timp (do&a de flicer. !o&a de flicer se

poate determina cu autorul unui aparat numit flicermetru. !eterminareanivelului de flicer se face pe ba&a valorilor efective ale tensiunii masurate lafiecare )* ms.

Conform standardului romanesc in vigoare, S- EN K*)>*5@*)@, inconditii normale de functionare, in orice interval de timp (de obicei de osaptamana, nivelul de flicer pe termen lung nu trebuie sa depaseasca valoare )

pentru =KM din valorile masurate la @ ore in intervalul de timp de o saptamana.In stabilirea obiectivelor de calitate se are in vedere ca o valoare care depasesteunitatea va perturba maoritatea indivi&ilor. 'onitori&arile de flicer sunt putinutili&ate in sistemele de supraveg%ere, deoarece costurile de monitori&are suntinca neustificabile.

3.2.-. +onitori*area regimului deformant

'etoda u&uala de studiu a regimurilor deformante este anali&a armonicaba&ata pe descompunerea undei periodice in componente sinusoidale, cea

fundamentala, de frecventa K* G& si cele de frecvente multiple ale frecventei deba&a, armonici superioare.

'asurarea componentelor armonice se face aplicand o TransformataFourier !iscreta semnalului, pe o fereastra de eact )* periaode in ca&ulretelelor de K* G&, fereastra de timp fiind de @** ms.

In ca&ul interarmonicilor se creea&a grupuri de frecvente interarmonicecare cuprind valorile efective ale tuturor componentelor interarmonice dintredoua frecvente armonice consecutive.

2entru anali&a frecventei semnalului, masuratorile se fac pe o perioada de

@** ms, cuprin&and )* perioade la K* G&+ frecventa de esantionare trebuie sa fiesincroni&ata cu frecventa retelei, dar suficient de ridicata pentru a putea face

37 din x


38/43

NECLASIFICAT

posibila anali&a componentelor cu frecventa de pana la @ UG& (armonica a *4ala K* G&. Anali&a trebuie sa se faca in mod continuu, fara pau&e intre ferestrelede timp succesive, standardul permitand o pau&a de maim o perioada intreferestrele de timp succesive, in ca&ul in care anali&a acestora nu este posibila.

3.3. Standardul EN !1"!

In acest standard se defineste si se pre&inta principalele caracteristici aletensiunii in punctele de conectare a instalatiilor utili&atorilor la retelele dedistributie de oasa si de medie tensiune, in conditii normale de funtionare.6nele fenomene care afectea&a calitatea energiei in reteaua electrica au caracterimprevi&ibil si din acest motiv valorile specificate in acest standard pentru astfelde fenomene, cum ar fi golurile de tensiune si intreruperile tensiunii de

alimentare, trebuie interpretate in mod coresoun&ator.-etelele de distributie au o structura complea, diversificata, in functie de

diferentele de densitate de sarcina, de dispersia populatiei, topografie etc. siastfel cei mai multi dintre clienti nu vor sesi&a variatiile caracteristicilortensiunii sau vor sesi&a niste valori mult mai mici decat cele preva&ute in aceststandard.

Indicator #revederi standard EN !1"!

Frecventa K* G& ) M, =K M din spatamana+

K* G& 4> M, )** M din saptamana+

(valori medii pe )* secunde;ariatia amplitudinii tensiunii )* M, =K M din saptamana+

;ariatii rapide (bruste Poasa tensiune5 K M in general, mai rar5 )* Mpentru =K M din saptamana+'edie tensiune5 M in general, mai rar5 V M

pentru =K M din saptamana+

;ariatii rapide (flicer . )M+ =K M din saptamana+1oluri de tensiune Cea mai mare parte a golurilor au o durata

mai mica de ) s cu o aomlitudine sub >* M+Intreruperi de scurta durata(mai scurte de 8 minute

!e la cateva &eci la mai multe sute pe an+J* M dintre intreruperi au o durata mai micade ) s+

Intreruperi de lunga durata(mai lungi de 8 minute

!e la )* la maim K* pe an+

Supratensiuni temporare Poasa tensiune5 sub ).K; rms+'edie tensiune5 ).J tensiunea contractuala+

38 din x


39/43

NECLASIFICAT

Supratensiuni tran&itorii Poasa tensiune5 sub >;, oca&ional pot avea sivalori mai mari, timpul de crestere fiind de

ordinul ms 7 /s +

Nesimetrie @ M, =K M din saptamana, masurate ca mediea tensiunii efective pe un interval de )*minute+ 8 M in unele locuri+

Armonici Armonici p/n" la rangul @K i factor de

distorsiune . ? M, =K M din s"pt"m/n"+

$. %ealizare practic& a unui sistem 'ireless de

monitorizare a parametrilor de calitate ai

energie electrice

9n literatura de specialitate, dedicat" m"sur"rii parametrilor cecaracteri&ea&" calitatea energiei electrice, se preci&ea&" c" m"sur"torile se faccu miloace de msurare speciali&ate, dedicate acestui scop i care, de regul",sunt parte integrant" a unuisistem de msurare sau a unui lan de msurare .

9n continuare vom pre&enta cateva din sintagmele amintite conformB;ocabularului Interna ional de 'etrologieD.

6n miloc de msurareeste un dispo&itiv pentru a face m"sur"ri, singursau n asociere cu unul sau mai multe dispo&itive auiliare.

6n sistem de msurareeste un ansamblu format din unul sau mai multe

miloace de m"surare i adesea din alte dispo&itive, care include, dac" estenecesar, reactivi i alimentatoare, adaptate i asamblate pentru a furni&a informa ii destinate ob inerii valorilor m"surate n intervale specificate pentru m"rimi de natur" specificat".

6n lan de msurare repre&int" o serie de elemente ale unui sistem dem"surare care constituie o cale unic" a semnalului de la sen&or la elementul deie ire.

39 din x


40/43

NECLASIFICAT

1an ul de msurare a parametrilor ce caracterizeaz calitatea energiei electrice

9n cele mai multe ca&uri, sistemele de m"surare a parametrilor cecaracteri&ea&" calitatea energiei electrice au n componen " traductoare demsurare.

.1. Pre*entarea circuitului

40 din x


41/43

NECLASIFICAT

Sistemul de monitori&are proiectat este compus din placa de de&voltareArduino 6no prin care se reali&ea&" ac%i&i ia datelor neprelucrate, sen&ori detensiune si de curent, un monta electronic prin care semnalele trimise desen&ori s" se ncadre&e ntre * ; i K ; (tensiune necesar" la pinii de intrare ai

pl"cii de de&voltare pentru a putea fi interpreta i i un modul luetoot% ( PW4'C6 luetoot% Xireless Serial 2ort 'odule GC4*> prin care placa dede&voltare trimite informa iile n format digital c"tre un computer pentruanali&" i prelucrare soft0are.

.2. Pre*entarea pr ilor componente

Sen*orul de tensiune

Este format dintr4un adaptor curent alternativ 7 curent continuu (Intrare5@8* ; curent alternativ la frecven a de K* G& Ie ire 5 = ; curent continuu, K**mA c"ruia i s4a nl"turat partea de redresare func ion/nd ca un transformatorcare ofer" la ie ire aproimativ )*.? ; tensiune alternativa i astfel evit/ndu4se lucrul cu tensiuni mari.

41 din x


42/43

NECLASIFICAT

Semnalul de la ie irea transformatorului trebuie condi ionat asfel nc/t s" ndeplineasc" cerin ele intr"rilor analogice ale Arduino 5 o tensiune po&itiv" ntre*; i referin a convertorului Analog4!igital (K ; n ca&ul de fa ".

Semnalul de la ie irea transformatorului v"&ut pe osciloscop

'ontaul electronic trebuie s" fac" conversia ie irii adaptorului ntr4unsemnal a c"rui form" de und" are tensiunea de v/rf po&itiv" mai mic" de K ; i

tensiunea de v/rf negativ" mai mare de * ;. A adar, trebuie mai nt/i s" se fac"cobor/rea n tensiune i apoi s" se stabileasc" un offset astfel nc/t forma deund" ob inut" s" nu aib" componente negative.

Semnalul este cobor/t n tensiune folosind un divi&or de tensiune conectatla terminalele adaptorului, iar offset poate fi reali&at printr4un alt divi&or detensiune conectat la sursa Arduino (K ; .

42 din x


43/43

NECLASIFICAT

monitoriznv wireles

Documents

Transcript of monitoriznv wireles