НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПОЗВОЛИТ ПОВЫСИТЬ НАДЕЖНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГООБОРУДОВАНИЯ

07.02.2023 |

Согласно проведенным исследованиям только в США потери от резкого отключения и колебания напряжения в сети составляют сотни миллиардов долларов в год. Мониторинг качества электроэнергии может обеспечить надлежащую защиту оборудования, а так же выбрать соответствующую технологию для уменьшения последствий скачков и изменений напряжения в сети.
Качество электроэнергии зависит от множества причин: это и корректное заземление оборудования, и резкое изменение нагрузки, и переходные процессы, и многое другое. Если не реагировать на снижение качества электроэнергии, то это может привести к выходу из строя дорогого энергооборудования.

Рис. 1. Классификация причин нарушения качества электроэнергии                     в США (а) и странах Европы (б)

В Европе качество энергии определяется требованиями стандарта EN50160. Только искажение формы кривой напряжения может привести к перегреву оборудования, нарушению его работоспособности и быстрому старению. Несинусоидальный ток может вызвать пробой изоляции в трансформаторе или силовом кабеле. Рассмотрим, как можно снизить уровень ущерба от перечисленных причин. На рис. 1 приведена классификация источников нарушения качества электроэнергии, включая их количественную оценку, для США (диаграмма слева) и 25 стран Европы (диаграмма справа).
Ежегодные потери в США из-за низкого качества электроэнергии составляют 156 миллиардов долларов, в европейских странах – 150 миллиардов долларов. Разные типы искажения напряжения в сети схематично показаны на рис. 2.

Рис. 2. Типы нарушений в электросетях: мерцания (Flicker), нелинейные искажения (Harmonics), выбросы напряжения (Swell),
провалы напряжения (Dip)

В современной энергетике средства мониторинга качества электроэнергии могут быть встроены непосредственно в энергетическое оборудование, что позволяет компенсировать коэффициент мощности (косинус φ) и снижать уровень нелинейных искажений в сети (коэффициент гармоник) в реальном времени. Для встраиваемых систем мониторинга качества электроэнергии компанией Analog Devices разработана ИМС монитора ADE9000, включающая PGA-усилители, АЦП и сигнальный процессор, рис. 3.

Рис. 3. Функциональная схема ИМС монитора
качества электроэнергии ADE9000

Система мониторинга качества электроэнергии на основе ИМС ADE9000 (рис. 4) обеспечивает слежение за следующими параметрами сети:
• провалами и выбросами напряжения
• среднеквадратичным значением напряжения
• рассогласованием фаз и косинусом φ
Система, кроме того, оценивает гармонические искажения в сети, как показано на диаграмме.

Рис. 4. Отображение параметров качества
электроэнергии в системе мониторинга ADE9000

Структура системы мониторинга на базе ИМС ADE9000 приведена на рис. 5.

Рис. 5. Структура типовой системы
мониторинга качества электроэнергии

Мониторинг качества электроэнергии встроенными системами имеет ряд преимуществ перед автономными приборами, в частности, оценивается интегральный показатель качества электроэнергии в реальном времени, что сводит к минимуму влияния возможных перебоев в подаче электроэнергии и увеличивает время эксплуатации энергооборудования в целом.

ВЫВОДЫ

1. Производство электроэнергии в мире ежегодно увеличивается не менее чем на 5 %. Растет сложность и стоимость оборудования, подключаемого к электросетям. От качества электроэнергии зависит работоспособность и время эксплуатации такого оборудования.
2. Компанией Analog Devices разработана ИМС ADE9000, позволяющая в реальном времени оценивать качество электроэнергии не менее чем по 10 параметрам.