Файл: Актуальность и основные понятия дисциплины.pdf

удовлетворяет требованиям стандарта, если отклонение
X
от допустимого предела не превышает

5
Рис. 57. Гистограмма и кривая распределения нормального закона распределения
Несмотря на свою высокую степень наглядности представления результатов измерений, одна только гистограмма не может применяться для формирования окончательного заключения о качестве электроэнергии в точке контроля. Гистограмма, так же как и спектр гармоник, не содержит информации о характере изменения показателей качества электроэнергии во временном диапазоне. Решение задач анализа качества электроэнергии наиболее продуктивно при совместном использовании всех графических форм представления результатов контроля.
4.2.2. Систематизация сведений по случайным событиям
В случае появления в ходе испытаний случайных событий, таких как перенапряжения, провалы и прерывания напряжения, результаты контроля оформляются в виде таблиц, форма которых рекомендована ГОСТ 33073-
2014.
1

2

Кривая распределения р(Х)
р
ПКЭ
Х

Как видно из рисунка 58, данные таблицы содержат сведения по длительности событий, частоте и их характеристикам. Провалы и перенапряжения продолжительностью не более 1 минуты (рис. 58а и рис.
58б), а прерывания – не более 3 минут (рис. 58в) фиксируются количественно в зависимости от величины напряжения, измеряемого в процентах от опорного значения. а) б) в)
Рис. 58. Таблицы представления результатов измерений перенапряжений (а), провалов (б) и прерываний (в) напряжения, рекомендованные ГОСТ 33073-
2014
Значение
перенапряжения
u
, % опорного
напряжения
Длительность перенапряжения

t
пер
, c
0,01<

t
пер

0,2
0,2<

t
пер

0,5
0,5<

t
пер

1
1<

t
пер

5
5<

t
пер

20
20<

t
пер

60
110

120
120

140
240

160
160

180
Неопределенность измерений
Обозначение
Оценка
Допускаемое значение
U
p

U
пер
, %
Остаточное
напряжение u, %
опорного
напряжения
Длительность провала напряжения

t
п
, c
0,01<

t
п

0,2
0,2<

t
п

0,5
0,5<

t
п

1
1<

t
п

5
5<

t
п

20
20<

t
п

60
90>u

85
85>u

70
70>u

40
40>u

10
10>u

0
Неопределенность измерений
Обозначение
Оценка
Допускаемое значение
U
p

U
п
, %
Остаточное
напряжение
u, %
опорного
напряжения
Длительность прерывания напряжения

t
пр
, c
Наибольш
ая
продолжит
ельность,
с

t
пр

0,5
0,5<

t
пр

1
1<

t
пр

5
5<

t
пр

20
20<

t
пр

60
20<

t
пр

60
180<

t
пр
5>u

0
(прерывани
е)
Неопределенность измерений
Обозначение
Оценка
Допускаемое значение
U
p

U
пр
,
с

На основе накопленных данных по этим непредсказуемым явлениям за длительные периоды наблюдения (в течение месяца или года) определяется статистическая вероятность (частость) их появления.
Для выявления причин возникновения рассматриваемых случайных событий в системе электроснабжения анализируется информация о коротких замыкания и коммутациях в сетях. Учитываются данные о режимах работы мощных нагрузок и грозовых явлениях.
Статистические данные используются при разработке или выборе средств защиты по предотвращению или снижению влияния этих негативных событий на систему электроснабжения.
4.2.3. Статистическая обработка результатов измерений
Формирование статистических данных является необходимым условием при оценке большинства показателей качества электроэнергии на соответствие требованиям ГОСТ 32144-2013. Статистическая обработка проводится для объединенных результатов измерений ПКЭ (K
U
, K
U(n)
, K
2U
,
K
0U
, , δU
(+)
, U
(-)
, f, P
st
, P
lt
) за каждую неделю проведения испытаний.
В таблице 6 показаны интервалы времени, в рамках которых измеренные значения показателей качества электроэнергии, используемые для получения статистических результатов, сначала усредняются
(объединяются по времени).
Таблица 6
Интервалы усреднения результатов измерений показателей качества электроэнергии по ГОСТ 33073-2014
Показатель качества электроэнергии
Интервал усреднения, с
Положительное и отрицательное отклонение напряжения
10 мин
Кратковременная доза фликера
10 мин
Длительная доза фликера
2 ч
Суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения K
U
10 мин
Коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения K
U
(n)
10 мин
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K
2U
10 мин
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой
10 мин

последовательности K
0U
Отклонение частоты
–
Длительность прерывания напряжения
–
Длительность провала напряжения
–
Длительность перенапряжения
–
Импульсное напряжение
–
Сведения о значениях ПКЭ помещаются в приложении к протоколу.
1. Отклонения напряжения
)
(

U

и
)
(

U

представляются в виде наибольшего и наименьшего из всех измеренных за период наблюдения значений (рис. 59).
Рис. 59. Представление результатов измерений отклонений напряжения
2. Результаты измерений K
U
, K
U(n)
, K
2U
, K
0U
представляются следующим образом (рис. 60):
 значения контролируемого ПКЭ, являющегося границей, ниже которой находятся 95 % значений, измеренных за период измерений;
 значения контролируемого ПКЭ, являющегося границей, ниже которой находятся 100 % значений, измеренных за период. измерений. а)
Обозначение ПКЭ
Результат измерений
Нормативное значение
Т
2
Напряжение фазное А (междуфазное АВ)

U
(-)
, %

U
(+)
, %
Напряжение фазное B (междуфазное ВC)

U
(-)
, %

U
(+)
, %
Напряжение фазное С (междуфазное CA)

U
(-)
, %

U
(+)
, %
Неопределенность измерений
Обозначение
Оценка
Допускаемое значение
U
p

U
, %
Обозначение ПКЭ
Результат измерений
Нормативное значение
Т
1
, %
Т
2
, %
K
2U(95)
, %
K
2U(100)
, %
Неопределенность измерений
Обозначение
Оценка
Допускаемое значение
U
pK2U
, %

б) в) г) д)
Рис. 60. Представление результатов измерений K
2U
(а), K
0U
(б), K
U
(в), K
U(n)
(г), K
Uisg(n) (д)
3. Отклонение частоты
f

дается в виде:
 верхней
%)
95
(
в
f

и нижней
%)
95
(
н
f

границ диапазона, которому принадлежат 95 % значений отклонения частоты, полученных за неделю измерений (рис. 61);
Обозначение ПКЭ
Результат измерений
Нормативное значение
Т
1
, %
Т
2
, %
K
0U(95)
, %
K
0U(100)
, %
Неопределенность измерений
Обозначение
Оценка
Допускаемое значение
U
pK0U
, %
n
Результат измерений, %
Нормативное
значение
Напряжение А (АВ)
Напряжение B (ВC)
Напряжение С (CA)
K
U(n)
(95%)
K
U(n)
(100%)
Т
1
Т
2
K
U(n)
(95%)
K
U(n)
(100%)
Т
1
Т
2
K
U(n)
(95%)
K
U(n)
(100%)
Т
1
Т

 верхней
%)
100
(
в
f

и нижней
%)
100
(
н
f

границ диапазона, которому принадлежат 100 % значений отклонения частоты, полученных за неделю измерений (рис. 61).
Рис. 61. Представление результатов измерений
f

4. Кратковременная P
st
и длительная P
lt
дозы фликера представляются в виде наибольших значений, ниже которых находятся все 100 % результатов измерений (рис. 62). а) б)
Рис. 62. Представление результатов измерений P
st
(а) и P
lt
(б)
В состав сведений о соответствии показателей требованиям нормативных документов входит информация, касающаяся точности проведенных исследований. Это строка в таблице результатов – неопределенность измерений (рис. 58–62).
Обозначение ПКЭ
Результат измерений
Нормативное значение
Т
1
, %
Т
2
, %

f
H(95%),
Гц

f
В(95%),
Гц

f
H
М(100%),
Гц

f
H
Б(100%),
Гц
Неопределенность измерений
Обозначение
Оценка
Допускаемое значение
U
p

f
Обозначение ПКЭ
Напряжение A (AB)
Напряжение B (BC)
Напряжение C (CA)
Нормативное
значение
P
st
, o.e.
Неопределенность измерений
Обозначение
Оценка
Допускаемое значение
U
pPst
Обозначение ПКЭ
Напряжение A (AB)
Напряжение B (BC)
Напряжение C (CA)
Нормативное
значение
P
Lt
, o.e.
Неопределенность измерений
Обозначение
Оценка
Допускаемое значение
U
pPLt

Неопределенность измерений ПКЭ в точках передачи электроэнергии в сетях низкого напряжения учитывается с помощью доверительного интервала, зависящего от погрешности используемого средства измерения.
Поэтому расширенная неопределенность измерения контролируемого показателя качества электроэнергии характеризуется равенством (36):
.У
Н
p
U


,
(36) где
p
U
– расширенная неопределенность измерения контролируемого ПКЭ для доверительной вероятности
95
,
0

p
(уровень доверия);
.У
Н


– границы погрешности средства измерения в нормальных условиях эксплуатации для доверительной вероятности
95
,
0

p
Результат измерения показателей качества электроэнергии представляется в форме, соответствующей выражению (37):
p
ПКЭ
ПКЭ
U
y
Y


(37)
Расширенная неопределенность измерения показателей не должна превышать значения, установленного требованием ГОСТ 30804.4.30-2014, т.е. должно выполняться условие (38):
доп
p
U
U

,
(38) где
доп
U
– допустимая неопределенность средств измерений. По стандарту для устройств измерения частоты
01
,
0


доп
U
Гц, а для средств измерения напряжения –
%
1
,
0


доп
U
от величины входного напряжения.
Как отмечалось выше, каждый показатель качества электроэнергии может рассматриваться как случайная величина.
Поэтому для характеристики любого ПКЭ определяются статистическая оценка математического ожидания, дисперсия и вероятность попадания возможных значений случайной величиной в заданный интервал. Последний параметр зависит от закона распределения случайной величины.
При статистической обработке результатов измерений рассчитываются математическое ожидание и дисперсия (среднеквадратическое отклонение) изменений ПКЭ. Далее все зафиксированные при испытаниях результаты

измерения ПКЭ группируются, разбиваются на m интервалов, в пределах которых рассчитывается статистическая вероятность попадания ПКЭ в соответствующий диапазон, строится гистограмма, по виду которой определяется закон распределения.
Практика показывает, что весьма часто распределение значений показателей качества электроэнергии подчиняется нормальному закону. В этом случае для определения вероятности попадания значений ПКЭ в заданный стандартом интервал может использоваться известное статистическое выражение, которое имеет вид (39):
)
)
(
(
)
)
(
(
)
(
)
(
)
(
1 2
1 2
2 1


Х
М
x
Х
М
x
t
t
x
X
x
р












,
(39)
где
)
(t

− функция Лапласа, которая в табличной форме приводится в справочной литературе по математической статистике;
1
х
и
2
х
− границы интервала, в который должна попасть случайная величина
Х,
характеризующаяся математическим ожиданием
М(Х) и среднеквадратическим отклонением

Как известно, ГОСТ 32144-2013 для большинства ПКЭ устанавливает два допустимых интервала значений: нормально и предельно допустимый.
Например, для коэффициента несимметрии по обратной последовательности нормальный диапазон значений составляет
%
2
%
0 2


U
K
, а предельно допустимый −
%
4
%
0 2


U
K
. Аналогичная ситуация имеет место для коэффициента несимметрии по нулевой последовательности, всем коэффициентам гармонических составляющих напряжения и отклонению частоты сетевого напряжения. Поэтому для них в рамках статистической обработки результатов рассчитывается вероятность попадания как в нормально, так и в предельно допустимый диапазон значений.
Выводы
1. Для эффективного решения задач анализа качества электроэнергии целесообразно использовать все возможные графики представления