Алгоритм, разработанный в Валенсии: расчет стоимости потери энергии из-за низкого качества электропитания

Благодаря прорыву, совершенному в политехническом университете Валенсии, Испания, анализаторы качества электроэнергии теперь способны вычислять стоимость потери энергии из-за неэффективной работы электроэнергетических систем.

Алгоритм, разработанный в Валенсии: расчет стоимости потери энергии из-за низкого качества электропитания

Что такое качество электроэнергии?

Под качеством энергии, в основном, подразумевается напряжение, которое обеспечивает продолжительную, безопасную работу оборудования, подключенного к источнику электроэнергии. Оно, как правило, выражается в виде допустимых отклонений от нормального уровня рабочего напряжения. Напряжение может проваливаться ниже нормального уровня или, наоборот, могут происходить выбросы, перепады или броски тока. Первое может спровоцировать перезагрузку или мгновенное отключение оборудования, а последнее — его повреждение, срабатывание или сгорание предохранителей. Генератор. Клеммная коробка. Линии электропередачи. Существует несколько источников проблем в электрической цепи. Однако, в 80 процентах случаев источник всех проблем качества электроэнергии находится на объекте пользователя. Источником проблемы могут быть проблемы с качеством электроэнергии, например, дисбаланс напряжения или гармоники, неправильно работающие электроустановки, ухудшение параметров электропроводки или неправильное заземление. Подключение больших нагрузок на объекте может нарушить работу соседнего оборудования, так как большой потребляемый ток вызывает колебание напряжения питания. Симптомами этой проблемы является перезагрузка оборудования или ложное срабатывание защитных устройств. Работа программируемых логических контроллеров (ПЛК) и приводов с регулируемой скоростью может нарушаться из-за помех в управляющих сигналах. Приводы или преобразователи могут нагреваться или издавать шум. Компьютеры могут "зависать", приводя к потерям данных. Падения или скачки напряжения, фликер или импульсные помехи, нарушения электропитания могут повысить эксплуатационные расходы, как непосредственно на электроэнергию, так и за счет преждевременного выхода оборудования из строя.

В поиске идеального измерения

С 1940-х годов формулы измерения качества электроэнергии основывались на неискаженных напряжениях и сбалансированных системах приводов, освещении и других линейных нагрузках того времени. С приходом мощного электронного оборудования, например, компьютеров и электроприводов с переменной скоростью вращения, нагрузки стали нелинейными и производящими гармоники, что, зачастую, приводит к искажению напряжения и тока, в свою очередь влияющих на характеристики подаваемой мощности и производительность системы, требуемой для ее подачи. В течение многих лет производились попытки найти общепринятый принцип измерения качества электроэнергии, учитывающий влияние современного силового оборудования. В 2000 году Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) принял стандарт 1459. Этот документ позволил производителям измерительного и другого оборудования для мониторинга реализовать приборы для точного измерения электроэнергии в средах со значительным уровнем искажений. Тем не менее, хотя 1459 давал определения измерения электроэнергии, формулы, выражавшие ее качество в значениях, были скорее сравнительными, чем реальными. Другими словами, эти значения были более академическими, чем практическими.

“Как ничто другое на рынке”

После выпуска стандарта 1459 ученые и инженеры занимались поиском формулы, которая бы отражала качество электроэнергии в терминах, более полезных для инженеров и техников. Профессоры Винсенте Леон- Мартинез (Vicente Leòn-Martinez) и Хоакин Монтанана- Ромиу (Joaquìn Montañana-Romeu) из университета Валенсии, Испания, развивали идею включения потери энергии в уравнение. “В 1996 году мы сформировали исследовательскую группу с целью объяснения функционирования энергетических систем, чтобы сделать их как можно более эффективными,” — поясняет Леон. Монтанана добавляет: “Если узнать потерянную энергию, то можно вычислить экономию. Это самое главное для рынка”.

Алгоритм, разработанный в Валенсии: Энергетические потери — это денежные потери.

С момента начала работы в 1968 году политехнический университет Валенсии приобрел репутацию учебного и исследовательского центра, в котором прикладные исследовательские проекты велись совместно с государственными и международными организациями и компаниями. Такие проекты привлекли 52 млн. евро для исследований и разработок. В результате было оформлено более 200 патентов. Профессоры Леон и Монтанана оформили одним из этих патентов на свою прорывную работу, которая, в конце концов, позволила разработать анализатор электроэнергии. В качестве инструкторов на кафедре электротехники они разработали математический алгоритм, анализирующий энергетические системы в терминах эффективности потребления электроэнергии. В результате серии теоретических и практических экспериментов с автомобильными, энергетическими и другими компаниями, эта пара ученых смогла проверить и подтвердить свою формулу для анализа потерь электроэнергии и расчета соответствующей стоимости для организаций.

Анализаторы качества энергоснабжения: Исключение неизвестных из уравнения качества электроэнергии

Благодаря появлению анализаторов качества энергоснабжения пользователи могут оценивать качество поставляемой электроэнергии на вводе, контролировать потребляемую мощность электрооборудования перед добавлением нагрузок, находить и предотвращать проблемы, связанные с качеством электроэнергии до того, как они проявятся в виде простоя, а также помогают регистрировать перемежающиеся негативные явления. Анализаторы проблем качества энергии с дисплеями отображают для трехфазного тока гармоники, мощность, провалы и выбросы, переходные процессы, формы кривых напряжения и тока. И благодаря унифицированному методу измерения мощности, разработанному в Валенсии, одним из полезных измерений стал финансовый расчет потерь энергии из-за проблем с качеством электроэнергии.

На практике

Кратко рассмотрим два примера, чтобы описать важность этого расчета в промышленном применении. Большие системы приводов, например, электроприводы, отдают в систему энергоснабжения повышенные гармоники, искажающие сигнал напряжения. Проводники перегреваются, провода горят, соединения разрываются. В трехфазных системах, если ток не сбалансирован, могут накапливаться нагрузки. Приводы перестают вращаться концентрически. Валы вибрируют, что приводит к нарушению соосности. Неэффективная система требует больше энергии и, в конечном итоге, выходит из строя. В обоих случаях правильный анализ качества электроэнергии может выявить проблемы. Расчет может определить объем потерянной энергии, а также соответствующую стоимость. Компании, следовательно могут планировать расходы/прибыль на ремонт или замену.

Анализаторы качества энергоснабжения стали более эффективными

Университет Валенсии и Fluke, Inc. объединились, чтобы принести пользователям больше выгоды. Контрольные и измерительные приборы теперь могут не только анализировать качество энергоснабжения, но также и вычислять потери энергии из-за плохого качества электроэнергии, выражать эти потери в денежных единицах, и помогать в поиске решений проблем. Говоря коротко, предприятия станут более эффективными. А компании сохранят деньги.

15.05.2017

Возврат к списку