Для корректного измерения качества электроэнергии, существует множество ГОСТов, методических указаний и другой документации, описывающая правильную регистрацию различных показателей и дальнейшую их расшифровку, систематизацию и анализ. Один из таких документов является РД 153-34.0-15.502-2002 "Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения" [1], в котором описаны методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Данный документ предназначен для применения организациями, занимающимися вопросами анализа качества электрической энергии. В нем описана одна из методик определения виновника искажений электроэнергии, суть которой заключается в том, виновников и потребителей выявляют с помощью тригонометрического круга, если фазовый угол сдвига между током и напряжением определенной гармонической составляющей больше чем +90 градусов и меньше чем - 90 градусов, значит он является источником этой гармоники, а если фазовый угол сдвига меньше чем +90 градусов и больше чем - 90, значит он является потребителем данного искажения (рис.1).

Рис.1 Тригонометрический круг для выявление виновника и потребителя искажений

В стандарте [1] описан пример нахождения виновника искажений показателей качества электроэнергии (ПКЭ) [2-6]. В этом примере измерения выполнялись на реальной системе шин (рис.2), к которой были подключены два потребителя. Их нагрузка носит нелинейный характер, а именно это метрополитен и трамвайно-троллейбусное депо.

Рис.2 Принципиальная схема секции шин подстанции

Все измерения проводились только на фазе А в трех точках - это ввод трансформатора Т-1, фидер 1 (трамвайно-троллейбусное депо) и фидер 2 (метрополитен). Показатели качества электроэнергии регистрировались с помощью сертифицированного измерительного прибора "Ресурс-UF2" [7] (рис.3).

электроэнергия потребитель искажение сеть

Рис.3 Схема подключения прибора "Ресурс-UF2" и его внешний вид

Результаты измерений ПКЭ [8], сведены в таблицу 1. Где, K_{U (n),} % - значение n-ой гармоники напряжения, в процентах; K_{I (n),} % - значение n-ой гармоники тока, в процентах;

j_{UI (n) -} фазовый угол n-ой гармоники между током и напряжением, в процентах.

При этом напряжение основной частоты в точке общего присоединения (ТОП) составило U _{(1) Т?1}= 5934,4 В, а токи основной частоты во всех присоединениях определялись следующими значениями: I _{(1) Т?1} = 422,7 А, I _{(1) 1Ф} = 71,1 А, I _{(1) 2Ф} = 364,1 А.

Таблица 1. Результаты измерений

Эту теорию возможно перенести на программный код и оптимизировать под работу с данными, полученными с любого регистратора показателей качества электроэнергии.

Для решения этой задачи, использовалось среда программирования Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench, сокращенно LabVIEW [9-10]. Преимущество этой программы является графический интерфейс, облегчающий программирования до соединений различных функциональных блоков, структур и виртуальных приборов (ВП) (рис.4).

Рис.4 Внешний вид среды программирования LabVIEW

Главной особенностью LabVIEW является возможность создания подпрограммы или как их называют в данной среде программирования - виртуальные подприборы (ВПП). Важнейший плюс последних заключается в том, что конечная программа может выглядеть компактно и информативно, при это ключевые объекты в ней будут спрятаны под ВПП, которые можно отдельно открыть и в каждом из них внести какие-либо изменения, при этом никак не затрагивая остальные.

При создании модели, возникла потребность разграничить программу на 4 главных блока - с общими исходными данными, с данными по напряжению в точке общего присоединения (ТОП), с данными по нагрузке потребителей и блок с визуальным представлением осциллограмм.

В первом блоке задаются общие исходные данные, без которых программа не будет работать (рис.5).

Рис.5 Блок исходных данных

Во втором блоке задаются значения напряжения в ТОП и его гармоники со смещением сигнала (рис.6).

Рис.6 Блок напряжения фазы А

В третьем блоке заполняются такие данные, как ток потребителя, значение гармоник и фазовый угол между напряжением и током (рис.7).

Рис.7 Блок трех потребителей

Последний блок включает в себя графики сигнала напряжения (рис.8), тока каждого потребителя (рис.9).

Рис.8 Осциллограммы напряжения и тока

А так же сравнения сигнала в точке общего присоединения с суммой сигналов потребителей (рис.9)

Рис.9 Сравнение осциллограмм фидер 1 + фидер 2 с Ввод Т-1

Вывод