Аннотация

Диссертационная работа посвящена совершенствованию учета потребления электроэнергии в электротехнических комплексах предприятий при наличии несинусоидальных режимов работы сети. В исследовании разработаны новые подходы к учету электроэнергии, введены дополнительные показатели, повышающие корректность оценки активной и реактивной мощности, а также разработан алгоритм учета, учитывающий влияние параметров сети на уровень несинусоидальности.

Ключевые аспекты исследования

📈

Коэффициент k_Z^(h)

Введение нового показателя, влияющего на ограничения по току на высших гармониках

⚡

Несинусоидальные режимы

Анализ учета электроэнергии при гармонических искажениях в сетях 6-10 кВ

🔍

Влияние параметров сети

Исследование взаимосвязи параметров сети и уровня несинусоидальности

📊

Алгоритмы учета

Разработка новых алгоритмов учета электроэнергии при наличии искажений

Основные научные результаты

Научная новизна:

Введен новый показатель

Коэффициент k_Z^(h):

\[ k_Z^{(h)} = \frac{R_S}{X_S^{(h)}} \]

R_S — активное сопротивление питающей сети

X_S^(h) — реактивное сопротивление на h-й гармонике

Влияет на ограничения по току на высших гармониках и выбор типа сертифицированных счетчиков
Выявлена взаимосвязь показателя \( k_Z^{(h)} \) и выбора типа сертифицированных счетчиков реактивной энергии
Доказана неправомерность использования некоторых электронных счетчиков реактивной энергии, некорректно учитывающих искажения
Разработан новый алгоритм учета электроэнергии в сети, содержащей искажения в токе и напряжении

Формулы для оценки несинусоидальности:

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения:

\[ K_U = \frac{\sqrt{\sum_{h=2}^{40} U_h^2}}{U_1} \times 100\% \]

U₁ — действующее значение основной гармоники напряжения

U_h — действующее значение h-й гармоники напряжения

Коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения:

\[ K_{U}^{(n)} = \frac{U_n}{U_1} \times 100\% \]

где n — номер гармоники, n = 2 ÷ 40

Теоретическая и практическая значимость:

1. Разработана модель объекта исследования с описанием алгоритма, учитывающего параметры сети

2. Предложен новый подход к учету потребления электроэнергии, повышающий корректность оценки показателей качества

3. Результаты рекомендованы к внедрению в учебный процесс и производственную деятельность

Структура диссертационной работы:

Глава	Название	Основное содержание
Глава 1	Оценка и измерение показателей качества электроэнергии и параметров сети при несинусоидальном режиме	Анализ нормативных документов, показателей качества электроэнергии, средств измерения
Глава 2	Влияние параметров сети на уровень несинусоидальности	Зависимость коэффициента искажения от параметров сети и мощности короткого замыкания
Глава 3	Учет потребления электроэнергии при наличии искажений	Особенности учета электроэнергии, лабораторные исследования влияния высших гармоник
Глава 4	Совершенствование учета электроэнергии при несинусоидальном режиме работы сети	Разработка алгоритма учета, анализ затрат, применение компенсирующих устройств

Ключевые формулы учета электроэнергии:

Активная мощность при наличии гармоник:

\[ P = \sum_{h=1}^{\infty} U_h I_h \cos\varphi_h \]

U_h, I_h — действующие значения h-й гармоники напряжения и тока

φ_h — угол сдвига фаз между h-ми гармониками напряжения и тока

Реактивная мощность при несинусоидальном режиме:

\[ Q = \sum_{h=1}^{\infty} U_h I_h \sin\varphi_h \]

В соответствии с рекомендациями ГОСТ 32144-2013

Методология исследования:

В работе применены методы имитационного моделирования, системного и сравнительного анализа, теоретических основ электротехники, методы анализа и моделирования нелинейных цепей. При проведении компьютерного моделирования использовался программный пакет MATLAB и среда разработки Simulink.

Схема замещения для моделирования:

\[ Z_S^{(h)} = R_S + jhX_S^{(1)} \]

Z_S^(h) — полное сопротивление сети на h-й гармонике

R_S — активное сопротивление сети

X_S⁽¹⁾ — реактивное сопротивление на основной гармонике

h — номер гармоники

Основные выводы и положения

Учет потребления электроэнергии следует проводить с учетом соотношения активной и реактивной составляющих полного сопротивления питающей сети

Влияние нелинейной нагрузки на линейную с точки зрения образования составляющих несинусоидального тока всегда незначительно

Необходимо применение сертифицированных счетчиков, корректно учитывающих искажения в токе и напряжении

Разработанный алгоритм учета электроэнергии повышает эффективность оценки влияния реактивной мощности на режимы передачи

учет электроэнергии несинусоидальные режимы электротехнические комплексы коэффициент искажения высшие гармоники активная мощность реактивная мощность среднее напряжение параметры сети ГОСТ 32144-2013

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УЧЕТА ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ ПРЕДПРИЯТИЙ ПРИ НАЛИЧИИ ИСКАЖЕНИЙ