Способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оценке показателей качества электрической энергии (КЭЭ) в трехфазной системе промышленного электроснабжения. Технический результат - разработка способа анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения, обеспечивающего комплексный учет влияния отклонений различных показателей КЭЭ на функционирование электроприемников потребителей. Заявленный способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения содержит этапы, на которых: совокупность мгновенных значений фазных токов и/или напряжений, при этом совокупность содержит один ток и/или напряжение на каждую фазу, формируют пространственный вектор на основе преобразования Кларк совокупности измеренных токов и/или напряжений, определяют совокупность, содержащую по меньшей мере один параметр, характеризующий качество электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения, реализуют выборочный контроль, при котором используют процедуру последовательного анализа, сравнивая сумму отклонений параметра от нормируемых значений как по глубине, так и по длительности со значениями приемочных чисел. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, а именно к оценке показателей качества электрической энергии (КЭЭ) в трехфазной системе промышленного электроснабжения. Оно может быть использовано для определения влияния показателей КЭЭ в трехфазной системе на функционирование электроприемников конечных промышленных и непромышленных потребителей и последующей оценки необходимости реализации управляющих воздействий с целью восстановления их нормального электроснабжения.

Известен способ определения показателей качества электрической энергии трехфазной сети [Авторское свидетельство СССР № 1109655, МПК G 01R 19/00, опубл. 23.08.1984, Бюл. № 31] путем сравнения входного и опорного напряжений, определяют начальную фазу прямой последовательности напряжений трехфазной сети, формируют опорную трехфазную систему напряжений прямой последовательности, начальная фаза которой равна начальной фазе прямой последовательности напряжений трехфазной сети, а амплитуда равна номинальному значению амплитуды напряжения трехфазной сети, а затем из разности входных и опорных напряжений выделяют симметричные составляющие напряжений, по величине которых судят о КЭЭ в трехфазной сети.

Недостаток известного способа определения показателей КЭЭ в трехфазной сети состоит в невозможности комплексного учета влияния отклонений показателей КЭЭ на функционирование электроприемников различных потребителей.

Известен способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения [Патент РФ № 2741269, МПК G01R 19/00, опубл. 22.01.2021 Бюл. № 3], содержащий этапы, на которых: измеряют ссовокупность электрических величин, при этом совокупность содержит одну электрическую величину на каждую фазу; формируют пространственный вектор на основе моментального трехмерного преобразования совокупности измеренных электрических величин. Согласно предложения текущую совокупность комплексных мгновенных значений пространственного вектора нормируют в заданном скользящем окне и затем подают на блок распознавания, на другие входы которого подают сформированные по результатам имитационного моделирования аналогичные совокупности комплексных мгновенных значений пространственного вектора, характерные и соответствующие нарушениям показателей качества электрической энергии в анализируемой системе электроснабжения промышленного потребителя, по результатам сравнения в блоке распознавания текущей совокупности комплексных мгновенных значений пространственного вектора с совокупностями комплексных мгновенных значений пространственного вектора, полученными по результатам имитационного моделирования, определяют соответствующие им условия имитационного моделирования, а также степень и источник искажений токов и напряжений в трехфазной системе промышленного электроснабжения, при этом формируют сигнал, характеризующий нарушения качества электрической энергии, на выходе блока распознавания.

Хотя в способе анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения и вводится обобщенный показатель КЭЭ в виде совокупности комплексных мгновенных значений пространственного вектора, но он не позволяет в полной мере обеспечить глубокий анализ влияния и сочетания отклонений отдельных показателей КЭЭ на функционирование электроприемников различных потребителей.

Наиболее близким техническим решением к предполагаемому изобретению является способ анализа качества электрической энергии в трехфазной электрической сети [Патент РФ № 2613584, МПК G01R 19/25, опубл. 27.11.2015, Бюл. № 33], содержащий этапы, на которых: измеряют совокупность электрических величин, при этом совокупность содержит одну электрическую величину на каждую фазу, формируют пространственный вектор на основании моментального трехмерного преобразования совокупности измеренных электрических величин, определяют совокупность, содержащую, по меньшей мере, один параметр, характеризующий качество электрической энергии в трехфазной электрической сети, в зависимости от зависящего от времени пространственного вектора, вычисленного в скользящем окне.

В состав параметров способа-прототипа, характеризующих качество электрической энергии в трехфазной электрической сети, например, могут входить:

- параметр (k_D), характеризующий нарушение равновесия напряжения или тока в трехфазной сети;

- параметр (k_C), характеризующий спад напряжения или тока;

- параметр (k_S), характеризующий перенапряжение или скачок силы тока,

- параметр (k_F), характеризующий мерцание напряжения;

- параметр (k_H), характеризующий гармоническое загрязнение напряжения или тока.

В способе-прототипе и устройстве его реализующем, анализ КЭЭ с использованием указанных выше параметров выполняется с помощью средств индикации. При этом индикация может различаться по нескольким уровням детализации. Кроме того, она может включать в себя тревожные сигналы в случае обнаружения нарушений.

В состав способа-прототипа не входит процедура принятия решения о допустимости отклонений при совокупном учете показателей КЭЭ (разном их сочетании) и воздействии на электроприемники различных потребителей.

Недостаток способа-прототипа состоит в невозможности комплексного учета влияния отклонений показателей КЭЭ на функционирование электроприемников различных потребителей.

Введенная в нашей стране нормативными документами система показателей КЭЭ (ГОСТ 32144-2013) определяет лишь состав и допустимые диапазоны отклонений отдельных показателей. На практике имеет место комплексное (интегрированное) воздействие на электроустановки потребителей. Искажения токов и напряжений в результате совокупных отклонений показателей КЭЭ, находящихся на границах допустимых значений, могут привести к существенным ущербам у различных групп потребителей.

При организации процедуры анализа показателей КЭЭ целесообразна реализация следующих задач:

- формирование обобщенного критерия КЭЭ, с помощью которого возможна оценка комплексных воздействий совокупности отклонений показателей КЭЭ на функционирование конкретного потребителя;

- определение диапазонов допустимых отклонений обобщенного параметра КЭЭ, не приводящих к ущербам у потребителей из-за указанных отклонений. Формирование таких допустимых диапазонов целесообразно осуществить с использованием данных имитационного моделирования для конкретных схемно-режимных условий функционирования потребителя;

- разработка процедуры контроля показателей КЭЭ на основе обобщенного параметра для последующего принятия решения по реализации организационно-технических мероприятий с целью введения показателей КЭЭ в допустимые диапазоны.

В отношении показателей КЭЭ следует отметить, что их отклонения в точке присоединения (ГОСТ 32144-2013) подразделяют на продолжительные изменения и случайные события, которые ввиду кратковременности последних, как правило, не оказывают какого-либо влияния на электроустановки потребителей, а по результатам таких отклонений не следует реализовать организационно-технические мероприятия по восстановлению показателей КЭЭ. С другой стороны, например, для систем электроснабжения с источниками распределенной генерации, включая объекты на основе возобновляемых источников энергии, характерны быстро изменяющиеся режимы, сопровождающиеся существенными отклонениями показателей КЭЭ. При этом для оценки токов и напряжений в системах электроснабжения выделяются короткие временные интервалы (скользящее окно данных), составляющие, например [Илюшин П.В., Куликов А.Л. Автоматика управления нормальными и аварийными режимами энергорайонов с распределенной генерацией / П.В. Илюшин, А.Л. Куликов. - Нижний Новгород: НИУ РАНХиГС. 2019. - 364 с], один период промышленной частоты. Требуемой разрешающей способности по частоте для определения, например, искажающих гармоник [например, Рибейро Пауло Ф., Дуке Карлос А., да Силвейра Пауло М., Серкейра Аугусто С. Обработка сигналов в интеллектуальных сетях энергосистем. - М.: ТЕХНОСФЕРА. 2020. - 480 с.] на таких коротких временных интервалах не удается достичь. Вследствие этого результаты вычисления некоторых показателей КЭЭ будут неточными и неадекватными реальной ситуации с искажениями токов и напряжений.

Установление соответствия требованиям нормативов (ГОСТы, технические условия на технологические установки потребителей и др.) обеспечивается проведением контроля при мониторинге показателей КЭЭ. В зависимости от особенностей системы электроснабжения, а также финансовых возможностей потребителей и предприятий электрических сетей может быть организован как непрерывный, так и выборочный контроль показателей КЭЭ. При непрерывном контроле оценка КЭЭ осуществляется в каждый момент времени во всех точках присоединения потребителей и с расчетом всех показателей КЭЭ. Исходя из экономической целесообразности такая форма контроля зачастую является неприемлемой. В качестве альтернативного варианта возможна организация выборочного контроля, когда оценивают показатели КЭЭ, например, на отдельных выборочных интервалах времени, в заранее определенных точках контроля с расчетом только тех показателей КЭЭ, которые являются критичными для конкретного потребителя, с учетом его особенностей.

Выборочный контроль показателей КЭЭ целесообразно организовать на специальных выборочных процедурах математической статистики [например, Беляев Ю.К. Вероятностные методы выборочного контроля. - М.: Наука, 1975. - 408 с.]. При таком контроле, например, путем наблюдения на ограниченном (коротком) интервале времени формируется вывод о соблюдении требований к показателям КЭЭ на временном периоде до следующего выборочного контроля.

Целесообразна организация контроля показателей КЭЭ по количественному признаку [например, Коуден Д. Статистические методы контроля качества. Пер. с англ. - М.: Физматгиз, 1961. - 623 с.]. При таком контроле в точках присоединения электроустановок потребителей по совокупности рассчитанных показателей КЭЭ можно установить справедливость альтернативных гипотез о их соответствии или несоответствии требованиям нормативных документов (прежде всего, ГОСТ 32144-2013).

Задача изобретения - разработка способа анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения, обеспечивающего комплексный учет влияния отклонений различных показателей КЭЭ на функционирование электроприемников потребителей.

Поставленная задача достигается способом анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения, содержащим этапы, на которых: измеряют совокупность электрических величин, при этом совокупность содержит одну электрическую величину на каждую фазу, формируют пространственный вектор на основании моментального трехмерного преобразования совокупности измеренных электрических величин, определяют совокупность, содержащую, по меньшей мере, один параметр, характеризующий качество электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения. Согласно предложения для каждого параметра, характеризующего качество электрической энергии, реализуют выборочный контроль, при выборочном контроле используют процедуру последовательного анализа, сравнивая сумму отклонений параметра от нормируемых значений как по глубине, так и по длительности со значениями приемочных чисел, выход суммы отклонений за пределы приемочных чисел свидетельствует о допустимости или недопустимости отклонения параметра, характеризующего качество электрической энергии, приемочные числа для последовательного анализа определяют по результатам имитационного моделирования системы промышленного электроснабжения с учетом режимов работы электроприемников потребителей, сигнал о недопустимости отклонений параметров качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения формируют при условии недопустимых отклонений любого из параметров, характеризующих качество электрической энергии по глубине и длительности, выявленных в процессе выборочного контроля.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения.

Фиг. 2 иллюстрирует процесс последовательного принятия решения относительно отклонений показателей КЭЭ в каждом из каналов обработки.

Устройство, реализующее способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения (фиг. 1), включает последовательно соединенные модуль сбора данных 1; модуль трехмерного преобразования 2; модуль 3 определения параметров, характеризующих КЭЭ. В состав устройства (фиг. 1) также входят: каналы обработки 4₁ … 4_М, где М - число анализируемых показателей КЭЭ, блок памяти 10 и групповой элемент ИЛИ 9. Выходы блока 3 с первого по М-й подключены к первым входам соответствующих каналов обработки 4₁…4_М,. первый и второй выходы которых подключены ко входам группового элемента ИЛИ 9. Первый и второй входы каждого из каналов обработки 4₁ … 4_М объединены и соединены с первым выходом блока 10 памяти, а третий и четвертый входы каждого канала обработки 4₁ … 4_М подключены соответственно ко второму и третьему выходу блока 10 памяти. Выход группового элемента ИЛИ 9 является выходом устройства, реализующее способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения. На первый и второй входы блока 10 памяти поступает информация о текущем режиме работы электрической сети и результатах имитационного моделирования. Вход модуля 1 сбора данных подключен ко входу устройства, реализующего способ анализа качества электрической энергии в трехфазной электрической сети.

Каждый канал 4 обработки содержит первый 5₁ и второй 5₂ блоки сравнения, первый 6₁ и второй 6₂ накапливающие сумматоры, схемы сравнения 7₁, 7₂, 7₃, 7₄, первый 8₁ и второй 8₂ элементы ИЛИ. Первый вход канала обработки 4 подключен к первым входам блоков сравнения 5₁ и 5₂, вторые входы которых подключены соответственно ко второму и третьему входу канала обработки 4. Выходы блоков сравнения 5₁ и 5₂ подключены к первым входам соответствующих накапливающих сумматоров 6₁ и 6₂. Вторые входы накапливающих сумматоров 6₁ и 6₂ соединены и подключены к третьему входу канала обработки 4. Выход первого 6₁ (второго 6₂) накапливающего сумматора подключен к первым входам схем сравнения 7₁ и 7₂ (7₃ и 7₄), а вторые входы схем сравнения 7₁, 7₂, 7₃, 7₄ объединены и подключены к четвертому входу канала обработки 4. Выходы схем сравнения 7₁ и 7₂ (7₃ и 7₄) подключены соответственно к первому и второму входу элемента ИЛИ 8₁ (8₂), а выходы элементов ИЛИ 8₁ и 8₂ подключены соответственно к первому и второму выходам канала обработки 4.

Устройство (фиг. 1), реализующее способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения, функционирует следующим образом.

Необходимость разработки способа анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения связана со свойствами нагрузки промышленных и непромышленных потребителей, величиной ущербов потребителей, вызванных отклонениями показателей КЭЭ, а также экономической целесообразностью проведения выборочного контроля при анализе показателей КЭЭ.

Для обеспечения эффективного функционирования способа анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения реализуется предварительное имитационное моделирование, целями которого являются:

- определение режимов функционирования электрической сети, с учетом особенностей подключенных потребителей, а также возможностей проведения работ по ремонтно-эксплуатационному обслуживанию;

- выявление режимов и точек присоединения электроприемников потребителей, в которых возможны существенные отклонения показателей КЭЭ, требующих реализации выборочного контроля показателей КЭЭ и мероприятий по восстановлению нормального функционирования электрической сети;

- определение допустимых диапазонов отклонения обобщенного показателя КЭЭ, а также показателей КЭЭ для проведения соответствующей процедуры выборочного контроля в моделируемых режимах и анализируемых точках присоединения.

При реализации способа анализа качества электрической энергии и выполнении предварительного имитационного моделирования формируется база данных допустимых отклонений обобщенного параметра КЭЭ в анализируемых точках присоединения и режимах функционирования электрической сети, а также требуемых показателей КЭЭ для проведения процедуры выборочного контроля. Результаты имитационного моделирования вносятся в память блока 10 памяти (фиг. 1).

Модуль 1 устройства, реализующего способ анализа качества электрической энергии в трехфазной электрической сети (фиг. 1), выполнен с возможностью подключения к каждой фазе трехфазной электрической сети и периодического измерения фазных значений токов и напряжений в анализируемых точках присоединения. В модуле 1 выполняется аналого-цифровое преобразование и на его выход подаются мгновенные значения фазных токов и напряжений.

Модуль 1 (фиг. 1) подключен к модулю 2 трехмерного преобразования. В каждый момент времени модуль 2 принимает мгновенные значения фазных токов и/или напряжений x_a(n), x_b(n), x_c(n) (где n - текущее дискретное время), измеренных в анализируемой точке присоединения трехфазной электрической сети. В модуле 2 осуществляется преобразование Кларк, являющееся разновидностью преобразования симметричных составляющих,

Две первые составляющие, полученные в результате преобразования (1), объединяются для получения комплексного числа, зависящего от дискретного времени и называемого пространственным вектором:

Пространственный вектор содержит всю необходимую информацию об исходной трехфазной системе для анализа КЭЭ [Патент РФ № 2613584, МПК G01R 19/25, опубл. 17.03.2017, Бюл. № 8].

Мгновенные значения комплексного вектора из модуля 2 устройства поступают на модуль 3 определения параметров, характеризующих КЭЭ. В модуле 3 по мгновенным значениям комплексного пространственного вектора производится расчет параметров КЭЭ. Состав рассчитываемых параметров КЭЭ определяется заблаговременно с учетом особенностей потребителей электроэнергии, а также их ущербов при отклонении параметров КЭЭ от нормативных значений. В число рассчитываемых параметров могут, например, входить параметры из группы, определяемые ГОСТ 32144-2013, или вычисляемые, например, как предложено в [Патент РФ № 2613584, МПК G01R 19/25, опубл. 17.03.2017, Бюл. № 8]:

- параметр (k_D), характеризующий нарушение равновесия напряжения или тока в трехфазной сети;

- параметр (k_C), характеризующий спад напряжения или тока;

- параметр (k_S), характеризующий перенапряжение или скачок силы тока,

- параметр (k_F), характеризующий мерцание напряжения;

- параметр (k_H), характеризующий гармоническое загрязнение напряжения или тока.

Применение имитационного моделирования создает предпосылки для более тщательного анализа показателей КЭЭ с применением выборочного контроля.

Поскольку контроль может реализоваться по нескольким параметрам, то анализ КЭЭ может быть выполнен исходя из двух подходов: как по величине отклонений параметров КЭЭ, так и по продолжительности их превышения нормативных значений за выделенный для выборочного контроля период времени. В обоих случаях при проведении анализа считается, что параметры КЭЭ являются независимыми. С точки зрения планирования последующих организационно-технических мероприятий, целесообразна оценка и формирование обобщенного показателя КЭЭ по величине отклонений отдельных параметров КЭЭ для определения соответствующего источника нарушения КЭЭ, а по совокупной продолжительности выявленных дискретных отклонений на заданном временном интервале - для соответствия требованиям нормативных документов [ГОСТ 32144-2013].

Для анализируемой системы электроснабжения устанавливается соответствие параметров КЭЭ нормативным требованиям. Испытания реализуются путем проведения статистического контролю по количественному признаку [например, Коуден Д. Статистические методы контроля качества. Пер. с англ. - М.: Физматгиз, 1961. - 623 с.]. В результате этих испытаний по расчетным параметрам показателей КЭЭ устанавливается их соответствие установленным нормативным требованиям [в частности, ГОСТ 32144-2013]. Например, с риском поставщика (с вероятностью неправильно определить факт нарушения требований к показателям КЭЭ на заданном интервале времени), равным 0,05, и риском потребителя (вероятностью на заданном интервале времени признать отсутствие нарушений показателей КЭЭ), равным 0,01, проводятся контрольные процедуры.

Применение последовательных испытаний по сравнению с исследованиями, проводимыми для заранее определенного числа измерений, при равных по надежности результатах, позволяют принять решение о соответствии (или несоответствии) характеристик объекта заданным требованиям по существенно меньшему числу измерений [Вальд А. Последовательный анализ. - М.: Физматлит, 1960. - 328 с.].

Метод последовательного анализа основывается на процедуре проверки гипотез и включает следующие этапы. После каждого измерения принимается одно из трех решений: принять гипотезу, отклонить ее или продолжать эксперимент, в последнем случае производится еще одно измерение. Если на основе текущего измерения принимается первая или вторая гипотеза, то проверка на этом заканчивается, т.е. объект признается соответствующим или несоответствующим заданным требованиям. Если же принимается третья гипотеза, то испытания продолжаются. Процедура последовательного анализа продолжается до тех пор, пока не будет принята первая или вторая гипотеза. Количество n измерений, необходимых при такой методике проверки, является случайной величиной, поскольку величина n зависит от результатов измерений.

На практике чаще всего применяется численный метод последовательного выборочного контроля [ГОСТ Р 50779.76-2018 Статистические методы. Процедуры выборочного контроля по количественному признаку. - М: Стандартинформ, 2018]. При этом вычисленные границы приемки и браковки задаются в виде таблиц, компоненты которых сравнивают с накапливаемым показателем качества, формируемым в процессе измерений. Численный метод целесообразно применять при построении алгоритмов и устройств автоматической классификации соответствия исследуемого объекта или процесса заданным требованиям качества.

В качестве примера рассмотрим процедуру принятия решения при оценке длительности провалов напряжения. Считаем, что в процессе наблюдений исследуется последовательность выборочных случайных величин х₁, х₂, …, х_п, …, соответствующая измерениям длительности провалов напряжения. Принимается экспоненциальный закон распределения случайной величины х с параметром λ.

При принятии решения относительно длительности провалов напряжения целесообразно установить, что предпочтительно иметь меньшее значение параметра λ вероятностного распределения. При этом задается уставочное значение λ_уст такое, что при λ < λ_уст считается длительность провалов напряжения допустимой, а при λ > λ_уст принимается решение о несоответствии длительности допустимым значениям. При λ = λ_уст имеет место граничная ситуация, для которой не важно какое из решений будет принято.

Для проведения выборочных последовательных испытаний устанавливаются такие значения λ₀ и λ₁ (λ₀ < λ_уст и λ₁ > λ_уст), что решение относительно допустимости провалов напряжения рассматривается в соотношении с определенными рисками (ущербами). Если λ ≤ λ₀, то ошибочному решению о недопустимой длительности провалов напряжения характерен, так называемый, «риск поставщика», а принятие решения о допустимой длительности провалов напряжения, если λ > λ₁ характерно «риску потребителя» [например, ГОСТ Р 50779.50-95, ГОСТ Р 50779.11-2000]. Таким образом, область соответствия допустимости провалов напряжения определяется совокупностью величин λ, для которых λ ≤ λ₀, а область несоответствия - совокупностью величин λ, для которых λ ≥ λ₁. Область, для которой λ ] λ₀; λ₁[, является областью безразличия.

Риски, свойственные выбору λ₀ и λ₁, соответствуют величинам α и β и характеризуются вероятностями неправильных решений [Вальд А. Последовательный анализ. - М.: Физматлит, 1960. - 328 с.]. Применение последовательного критерия отношения вероятностей при реализации процедуры принятия решения приводит к следующим соотношениям.

На основе анализа наблюдений реализуется проверка гипотез Н₀, Н₁ относительно значений параметра распределения λ: Н₀, при которой параметр закона распределения λ = λ₀; Н₁, при которой параметр закона распределения λ = λ₁; причем, λ₀ < λ₁.

На каждом n-ом шаге процедуры последовательного анализа Вальда вычисляется отношение правдоподобия

где s(n) - реализация суммы случайных величин (х₁ + х₂ +…+ х_п) результатов наблюдений за n шагов. Последовательные испытания продолжаются, если соблюдается неравенство

где

После логарифмирования приходим к неравенствам вида

С учетом формирования приемочных чисел для выборочного контроля введем обозначения [Математическая статистика: Учеб. Для вузов/ В.Б. Горяинов, И.В. Павлов, Г.М. Цветкова и др. Под ред. В.С. Зарубина, А.П. Крищенко. - М.: Изд.-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 424 с.]

применение которых преобразует неравенства (6) к выражению

Процесс принятия решения при анализе показателя КЭЭ поясняет с помощью фиг. 2. На фиг. 2 обозначены границы областей принятия гипотез Н₀ и Н₁, а также область продолжения наблюдений, которая находится между ними. Граничные прямые линии на плоскости (s(n), n) соответствуют выражениям

При нарушении любого из неравенств выражения (8) реализуется принятие соответствующей гипотезы о допустимости или недопустимости длительности провалов напряжения на анализируемом интервале времени.

Аналогичным образом реализуется процедура выборочного контроля показателя КЭЭ при анализе его отклонений по величине исследуемого параметра. Применительно к провалам напряжения - по глубине такого провала.

Отметим, что методика оценки отклонений показателей КЭЭ при организации выборочного контроля с применением процедуры последовательного анализа сохраняется и в случае отличия его вероятностного распределения от показательного закона.

Применительно к устройству (фиг. 1) совокупность операций обработки (вычислений) реализуется следующим образом.

В каждый выборочный момент времени на входы каналов обработки 4₁ …4_М поступают вычисленные значения показателей КЭЭ. Например, для [Патент РФ № 2613584, МПК G01R 19/25, опубл. 17.03.2017, Бюл. № 8] вычисляются параметры: k_D, k_C, k_S, k_H. В соответствии с вышеизложенным, в качестве примера, выберем параметр k_C, характеризующий спад (провал) напряжения. При этом будем оценивать как совокупную длительность провалов напряжения на анализируемом интервале времени, так и величину отклонений напряжения от нормативного значения. Примем, что вероятностные распределения параметров провалов напряжения (глубины и длительности) соответствуют показательным законам, а организация процедуры выборочного контроля основывается на реализации соотношений (4)-(8).

Исходя из текущих значений глубины и длительности провалов напряжения, а также уставочных значений λ_уст соответственно для глубины и длительности провалов напряжения, поступающих с первого выхода блока 10 памяти, блоки 5 сравнения осуществляют сопоставление текущих значений параметров провалов напряжения с уставочными значениями. По результатам сравнения в первом 5₁ и втором 5₂ блоках вырабатываются значения величин отклонений от допустимых (уставочных) значений соответственно для глубины и длительности провалов напряжения. Значения отклонений с выходов блоков 5₁ и 5₂ поступают на входы накапливающих сумматоров 6₁ и 6₂. Накапливающие сумматоры 6₁ и 6₂ реализуют накопление величин отклонений х₁, х₂, … х_п, обеспечивая формирование суммы s(n) (выражения (3)-(7)). Накопление осуществляется в пределах интервала выборочного контроля, а по завершению такого интервала управляющим сигналом со второго выхода блока 10 памяти производится обнуление накапливающих сумматоров 6₁ и 6₂ каждого из каналов обработки 4₁ …4_М.

С выходов накапливающих сумматоров 6₁ и 6₂ значения сумм s(n) для отклонений параметров (глубины и длительности) напряжения поступают на входы соответствующих схем сравнения 7₁, 7₂ и 7₃, 7₄. На вторые входы схем сравнения поступают с третьего выхода блока 10 памяти мгновенные значения приемочных чисел для реализации выборочного контроля параметров провалов напряжения. Выполнение операций сравнения обеспечивает проверку соблюдения неравенств выражения (8), определяющих процедуру выборочного контроля с применением приемочных чисел.

В каждом канале обработки 4₁ …4_М любой выход суммы s(n) для любого мгновенного значения n за пределы приемочных чисел характеризует принятие гипотез Н₀, Н₁ о допустимости или недопустимости отклонений соответствующего показателя КЭЭ на интервале выборочного контроля. Объединение результатов сравнения с выходов схем сравнения 7₁, 7₂ и 7₃, 7₄ для каждого канала обработки осуществляется элементами ИЛИ 8₁ и 8₂, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами каналов обработки 4₁ …4_М. Выходы каналов обработки 4₁ …4_М объединяются групповым элементом 9 ИЛИ. Выход группового элемента 9 ИЛИ подключен к выходу устройства, реализующее способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения.

Фиг. 2 иллюстрирует процесс принятия решения в канале обработки при последовательном анализе с применением приемочных чисел, процесс последовательного анализа заканчивается принятием гипотезы о допустимых отклонениях показателя КЭЭ.

В блок 10 памяти устройства (фиг. 1), реализующего способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения, поступает информация о текущем режиме, выраженная, например, в виде номера режима. Такая информация может поступать, например, из SCADA-системы или из систем диспетчерско-технологического управления электрической сети (оперативно-информационного комплекса - ОИК). Номер режима определяет уставочные значения λ_уст для показателей КЭЭ в каналах обработки, и текущий набор значений приемочных чисел, выдаваемые с выходов блока 10 памяти в схемы сравнения 7₁, 7₂ и 7₃, 7₄ каналов обработки при анализе контролируемых точек системы промышленного электроснабжения. Наряду с информацией о текущем режиме перед реализацией способа анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения на вход блока памяти 10 подаются данные имитационного моделирования (уставочные значения, приемочные числа для каждого из режимов и каждого из показателей КЭЭ) и другая информация (например, продолжительность выборочного контроля), необходимая для функционирования устройства (фиг. 1).

Результаты анализа показателей КЭЭ выражаются в значениях дискретного сигнала с выхода группового элемента 9 ИЛИ. Появление единичного сигнала с выхода элемента ИЛИ 9 свидетельствует об отклонении показателей КЭЭ от нормируемых значений, которые могут привести к возникновению ущербов у потребителей, и необходимости принятия мер по восстановлению КЭЭ.

Таким образом, достигается цель изобретения, заключающаяся в разработке способа анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения, обеспечивающего комплексный учет влияния отклонений различных показателей КЭЭ на функционирование электроприемников потребителей.

Способ анализа качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения, содержащий этапы, на которых: измеряют совокупность мгновенных значений фазных токов и/или напряжений, при этом совокупность содержит один ток и/или напряжение на каждую фазу, формируют пространственный вектор на основе преобразования Кларк совокупности измеренных токов и/или напряжений, определяют совокупность, содержащую по меньшей мере один параметр, характеризующий качество электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения, отличающийся тем, что для каждого параметра, характеризующего качество электрической энергии, реализуют выборочный контроль, при выборочном контроле используют процедуру последовательного анализа, сравнивая сумму отклонений параметра от нормируемых значений как по глубине, так и по длительности со значениями приемочных чисел, выход суммы отклонений за пределы приемочных чисел свидетельствует о допустимости или недопустимости отклонения параметра, характеризующего качество электрической энергии, приемочные числа для последовательного анализа определяют по результатам имитационного моделирования системы промышленного электроснабжения с учетом режимов работы электроприемников потребителей, сигнал о недопустимости отклонений параметров качества электрической энергии в трехфазной системе промышленного электроснабжения формируют при условии недопустимых отклонений любого из параметров, характеризующих качество электрической энергии по глубине и длительности, выявленных в процессе выборочного контроля.