A Method for Estimating Current and Voltage Nonsinusoidality in Power Supply Systems Taking into Account the Share Contributions of Distortion Sources
DOI:
https://doi.org/10.24160/0013-5380-2026-4-50-60Keywords:
высшие гармоники, качество электроэнергии, долевые вклады, несинусоидальность, нелинейная нагрузка, сопротивление энергосистемыAbstract
Статья посвящена оценке несинусоидальности тока и напряжения в системах электроснабжения с распределенными источниками искажения. Для выбора параметров и мест подключения фильтрокомпенсирующих устройств, предназначенных для нормализации уровней высших гармонических составляющих тока и напряжения, должны быть известны долевые вклады источников искажений. Предложен метод оценки долевых вкладов источников искажений, основанный на измерении векторов гармонических составляющих тока и напряжения, позволяющий проводить оценку остаточных гармонических составляющих токов и напряжений при исключении влияния потребителей с нелинейными нагрузками. Предложено разделять долевые вклады на алгебраические и геометрические. Алгебраические необходимы при выборе мест подключения фильтрокомпенсирующих устройств, а геометрические для выбора их параметров и оценки остаточных значений гармонических составляющих тока и напряжения. Полученные результаты верифицированы на компьютерной модели системы электроснабжения нефтегазоконденсатного месторождения, где каждая из подстанций газовых промыслов с нелинейными нагрузками является внешней по отношению друг к другу.
References
1. Вагин Г.Я. и др. Методы и средства повышения качества электроэнергии в распределительных электрических сетях низкого и среднего напряжения. – Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2020, № 11, с. 399–407.
2. Кугучева Д.К., Харитонов М.С., Никитакос Н. Влияние объектов микрогенерации на качество электроэнергии в распределительных электрических сетях. – Электричество, 2025, № 6, с. 34–38,
3. Куликов А.Л. и др. Выборочный контроль показателей качества электроэнергии в распределительных сетях с большой долей генерации на основе возобновляемых источников энергии. – Электричество, 2022, № 7, с. 11–23.
4. Коверникова Л.И. и др. Качество электрической энергии: современное состояние, проблемы и предложения по их решению. Новосибирск: Наука, 2017, 219 с.
5. Xiao C. et al. Effectiveness Analysis of Determining the Main Harmonic Source by Harmonic Active Power Direction Method. – IEEE Int. Conf. on Power and Renewable Energy, 2016, DOI: 10.1109/ICPRE.2016.7871117.
6. Li C., Xu W. On Defining Harmonic Contributions at the Point of Common Coupling. – IEEE Power Engineering Review, 2002, vol. 22, No.7, pp. 44–45, DOI: 10.1109/MPER.2002.1016848.
7. Xu W., Liu X. An Investigation on the Validity of Power Direction Method for Harmonic Source Determination. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2003, vol. 18, No. 1, pp. 214–219, DOI: 10.1109/MPER.2002.4312428.
8. Xu F. et al. Study on Constraints for Harmonic Source Determination Using Active Power Direction. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2018, vol. 33 (6), pp. 2683–2692, DOI: 10.1109/TPWRD.2018.2828034.
9. Shcherbakova P., Senderovych G., Abramovitz A. An Approach to Assessing and Accounting for Consumers’ Share of Harmonic Generation. – Electric Power System Research, 2022, vol. 212, DOI: 10.1016/j.epsr.2022.108639.
10. Chang P. et al. Research on Analytical Method of Thevenin Equivalent Parameters for Power System Considering Wind Power. – 12th IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conf., 2020, DOI: 10.1109/APPEEC48164.2020.9220576.
11. Тульский В.Н. и др. Проблемы оценки вклада потребителя в искажение качества электроэнергии. – Электричество, 2017, № 7, c. 12–19.
12. Янченко С.А., Булычева Е.А. Анализ современных методов определения фактического вклада потребителей в общий уровень несинусоидальности напряжения электрической сети. Часть 1. Методы отклонений измеряемых величин. – Промышленная энергетика, 2019, № 6, c. 42–52.
13. Barbaro P.V. et al. A Novel Approach Based on Nonactive Power for the Identification of Disturbing Loads in Power Systems. – IEEE Transactions on Power Delivery, 2007, vol. 22, No. 3, pp. 1782–1789, DOI: 10.1109/TPWRD.2007.899624.
14. Stošović M.V.A., Stevanović D.S., Petković P.M. Application of a Standard Power Meter for Detection Source of Harmonic Pollution and Reducing Economic Losses at Power Grid. – Electric Power Components and Systems, 2020, vol. 48, No. 1-2, pp. 42–55, DOI: 10.1080/15325008.2020.1731879.
15. Дзюба М.А., Сафонов В.И. Вклад питающей сети и промышленного предприятия в качество электроэнергии в точке поставки электроэнергии. – Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова, 2022, № 20 (3), с. 147–154.
16. Shojaie M., Mokhtari H. A Method for Determination of Harmonics Responsibilities at the Point of Common Coupling Using Data Correlation Analysis. – IET Generation, Transmission & Distribution, 2014, vol. 8, No. 1, pp. 142–150, DOI: 10.1049/iet-gtd.2013.0111.
17. Shklyarskiy Y. et al. Method for Evaluation of the Utility’s and Consumers’ Contribution to the Current and Voltage Distortions at the PCC. – Energies, 2021, vol. 14, No. 24, p. 8416, DOI: 10.3390/en14248416.
18. Sinvula R., Abo-Al-Ez K.M., Kahn M.T. Harmonic Source Detection Methods: A Systematic Literature Review. – IEEE Access, 2019, vol. 7, pp. 74283–74299, DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2921149.
19. Fernandez F.M., Chandramohanan Nair P.S. Method for Separation of Customer and Utility Contributions of Harmonics at Point of Common Coupling. – IET Generation, Transmission & Distribution, 2013, vol. 7, No. 4, pp. 374–381, DOI: 10.1049/iet-gtd.2012.0361.
20. Meyer J. et al. Harmonic Resonances in Residential Low-Voltage Networks Caused by Consumer Electronics. – 24th Int. Conf. & Exhibition on Electricity Distribution, 2017, pp. 672–676, DOI: 10.1049/oap-cired.2017.0460.
21. Stiegler R. et al. Measurement of Network Harmonic Impedance in Presence of Electronic Equipment. – IEEE Int. Workshop on Applied Measurements for Power Systems, 2015, DOI: 10.1109/AMPS.2015.7312737.
22. Скамьин А.Н. и др. Параметры энергосистемы в электротехнических комплексах с нелинейными электрическими нагрузками. – Горный информационно-аналитический бюллетень, 2024, № 6, с. 88–104.
23. ГОСТ Р 72176-2025. Электромагнитная совместимость. Нормы гармонических составляющих и составляющих обратной последовательности тока в сетях общего назначения среднего и высокого напряжения. М.: ФГБУ «РСТ», 2025, 24 с.
24. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014, 16 с.
#
