Analyzing the Power Quality in a Power Supply System with a Predominantly Pulsed Load
Keywords:
power quality, power supply system, assessment of actual contribution, non-sinusoidality, pulse load
Abstract
A non-sinusoidal waveform of power supply voltage in electrical networks is a pressing problem due to the widespread use of electronic equipment both in power supply organizations and in electricity consumers. The article considers a study of non-sinusoidality in the 0.4 kV power supply system of an administrative-and-industrial building containing a load with pulse converters. Measurements carried out at the power supply system input and at the consumer connection points revealed systematic deviations of the voltage 3rd and 9th harmonic components’ factors from their standard values stipulated by GOST 32144-2013. A correlation dependence between the voltage harmonic component and the apparent power at the fundamental frequency is obtained. The actual shares the power supply network and the consumer's load introduce in the voltage waveform distortion are estimated. It has been determined that the effect produced by the load at the power supply system input is expressed in an increase of the voltage waveform distortion by the 3rd harmonic component and decrease by the 9th harmonic component. The measurements were carried out by dedicated microprocessor devices of the BINOM3 type, which provide class A measurement features in regard of the power quality parameters and indicators.
References
1. ГОСТ 32144-2013. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2013, 16 с.
2. Карташев И.И. и др. Управление качеством электроэнергии / под ред. Ю.В. Шарова. М.: Издательский дом МЭИ, 2017, 347 с.
3. Коверникова Л.И. и др. Качество электрической энергии: современное состояние, проблемы и предложения по их решению / под ред. Н.И. Воропая. Новосибирск: Наука, 2017, 219 с.
4. Симуткин М.Г. Разработка методов оценки влияния нелинейных электроприемников на режимы работы оборудования распределительных сетей: дис. … канд. техн. наук. М., 2014, 163 с.
5. Наумов И.В. Устройство для снижения потерь в электрических сетях с нелинейно-несимметричной нагрузкой. – Электричество, 2023, № 6, с. 57–66.
6. Солуянов Ю.И. и др. Актуализация удельных электрических нагрузок многоквартирных жилых домов Москвы и Московской области. – Электричество, 2023, № 7, с. 52–65.
7. Абрамов Б.И. и др. Инструментальные исследования качества электроэнергии на нефтепромыслах в условиях широкого применения частотно-регулируемых приводов. – Нефтяное хозяйство, 2016, № 1, c. 90–92.
8. Жеребцов А.Л., Чуйков В.Ю., Шомов П.А. Необходимость внедрения системы мониторинга качества электрической энергии на компрессорных станциях магистрального газопровода. – Вестник ИГЭУ, 2015, вып. 3, с. 28–33.
9. Большаков О.В. Об энергии искажений в электрических сетях. – Автоматизация и IT в энергетике, 2014, № 16 (65), с. 26–30.
10. Коверникова Л.И. Активные мощности гармоник в узлах присоединения нелинейных нагрузок к сети высокого напряжения. – Электричество, 2017, № 3, с. 12–20.
11. 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.
12. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов. М.: ЭНАС, 2017, 456 с.
13. Дворкин Д.В. и др. Проблемы вклада потребителя в искажение качества электроэнергии. – Электричество, 2017, № 7, с. 12–18.
14. Счетчики – измерители показателей качества электрической энергии многофункциональные «BINOM3»: Руководство по эксплуатации ТЛАС.411152.002 РЭ. СПб.: ЗАО «ТИМ-Р», 2023, 126 с.
15. Popov M.G. et al. Digital Technologies of Control and Monitoring of Power Supply System Modesat MEI Power Station. – 2nd International Youth Scientific and Technical Conference on Relay Protection and Automation, 2019, DOI:10.1109/RPA47751. 2019.8958074.
16. Vanin V. et al. About Influence of Non-Sinusoidal Currents and Voltages on the Amount of the Electric Energy. – MATEC Web of Conferences, 2018, 245 (35), DOI:10.1051/matecconf/201824506009.
17. Freytsis E.M. et al. Training and Experimental Power Plant Power Quality Research Using Digital Technologies. – Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, 2022, рр. 629–632, DOI: DOI:10.1109/ElConRus54750.2022.9755508.
#
1. GОSТ 32144-2013. Normy kachestva elektricheskoy energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (Power Quality Limits in the Public Power Supply Systems). M.: Standartinform, 2013, 16 p.
2. Kartashev I.I. et al. Upravlenie kachestvom elektroenergii (Power Quality Management) / By Ed. Yu.V. Sharov. М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2017, 347 p.
3. Kovernikova L.I. et al. Kachestvo elektricheskoy energii: sovremennoe sostoyanie, problemy i predlozheniya po ikh resheniyu (The Power Quality: Current State, Problems and Suggestions for Their Solution) / By Ed. N.I. Voropay. Novosibirsk: Nauka, 2017, 219 p.
4. Simutkin М.G. Razrabotka metodov otsenki vliyaniya nelineynykh elektropriemnikov na rezhimy raboty oborudovaniya rasprede-litel'nykh setey: dis. … kand. tekhn. nauk (Development of Methods for Assessing the Influence of Nonlinear Electrical Receivers on the Operating Modes of Distribution Networks Equipment: Dis. ... Cand. Sci. (Eng.)). М., 2014, 163 p.
5. Naumov I.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 6, pp. 57–66.
6. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 7, pp. 52–65.
7. Abramov B.I. et al. Neftyanoe hozyaystvo – in Russ. (Oil Industry), 2016, No. 1, pp. 90–92.
8. Zherebtsov A.L., Chuykov V.Yu., Shomov P.А. Vestnik IGEU. – in Russ. (IGEU Bulletin), 2015, iss. 3, pp. 28–33.
9. Bol'shakov О.V. Avtomatizatsiya i IT v energetike – in Russ. (Automation and IT in the Power Industry), 2014, No. 16 (65), pp. 26–30.
10. Kovernikova L.I. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2017, No. 3, pp. 12–20.
11. Kulikov А.L. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 7, pp. 11–23.
12. Zhelezko Yu.S. Poteri elektroehnergii. Reaktivnaya moshch-nost'. Kachestvo elektroehnergii: Rukovodstvo dlya prakticheskikh raschetov (Loss of Electricity. Reactive Power. Power Quality: A Guide for Practical Calculations). М.: ENAS, 2017, 456 p.
13. Dvorkin D.V. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2017, No. 7, pp. 12–18.
14. Schetchiki – izmeriteli pokazateley kachestva elektricheskoy energii mnogofunktsional'nye «BINOM3»: Rukovodstvo po ekspluatatsii (Multifunctional Electric Energy Quality Meters "BINOM3": Operation Manual) ТLАS.411152.002 RE. SPb.: ZАО «ТIМ-R», 2023, 126 p.
15. Popov M.G. et al. Digital Technologies of Control and Monitoring of Power Supply System Modesat MEI Power Station. – 2nd Internatio-nal Youth Scientific and Technical Conference on Relay Protection and Automation, 2019, DOI:10.1109/RPA47751.2019.8958074.
16. Vanin V. et al. About Influence of Non-Sinusoidal Currents and Voltages on the Amount of the Electric Energy. – MATEC Web of Conferences, 2018, 245 (35), DOI:10.1051/matecconf/201824506009.
17. Freytsis E.M. et al. Training and Experimental Power Plant Power Quality Research Using Digital Technologies. – Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, 2022, рр. 629–632, DOI: DOI:10.1109/ElConRus54750.2022.9755508.
2. Карташев И.И. и др. Управление качеством электроэнергии / под ред. Ю.В. Шарова. М.: Издательский дом МЭИ, 2017, 347 с.
3. Коверникова Л.И. и др. Качество электрической энергии: современное состояние, проблемы и предложения по их решению / под ред. Н.И. Воропая. Новосибирск: Наука, 2017, 219 с.
4. Симуткин М.Г. Разработка методов оценки влияния нелинейных электроприемников на режимы работы оборудования распределительных сетей: дис. … канд. техн. наук. М., 2014, 163 с.
5. Наумов И.В. Устройство для снижения потерь в электрических сетях с нелинейно-несимметричной нагрузкой. – Электричество, 2023, № 6, с. 57–66.
6. Солуянов Ю.И. и др. Актуализация удельных электрических нагрузок многоквартирных жилых домов Москвы и Московской области. – Электричество, 2023, № 7, с. 52–65.
7. Абрамов Б.И. и др. Инструментальные исследования качества электроэнергии на нефтепромыслах в условиях широкого применения частотно-регулируемых приводов. – Нефтяное хозяйство, 2016, № 1, c. 90–92.
8. Жеребцов А.Л., Чуйков В.Ю., Шомов П.А. Необходимость внедрения системы мониторинга качества электрической энергии на компрессорных станциях магистрального газопровода. – Вестник ИГЭУ, 2015, вып. 3, с. 28–33.
9. Большаков О.В. Об энергии искажений в электрических сетях. – Автоматизация и IT в энергетике, 2014, № 16 (65), с. 26–30.
10. Коверникова Л.И. Активные мощности гармоник в узлах присоединения нелинейных нагрузок к сети высокого напряжения. – Электричество, 2017, № 3, с. 12–20.
11. 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.
12. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов. М.: ЭНАС, 2017, 456 с.
13. Дворкин Д.В. и др. Проблемы вклада потребителя в искажение качества электроэнергии. – Электричество, 2017, № 7, с. 12–18.
14. Счетчики – измерители показателей качества электрической энергии многофункциональные «BINOM3»: Руководство по эксплуатации ТЛАС.411152.002 РЭ. СПб.: ЗАО «ТИМ-Р», 2023, 126 с.
15. Popov M.G. et al. Digital Technologies of Control and Monitoring of Power Supply System Modesat MEI Power Station. – 2nd International Youth Scientific and Technical Conference on Relay Protection and Automation, 2019, DOI:10.1109/RPA47751. 2019.8958074.
16. Vanin V. et al. About Influence of Non-Sinusoidal Currents and Voltages on the Amount of the Electric Energy. – MATEC Web of Conferences, 2018, 245 (35), DOI:10.1051/matecconf/201824506009.
17. Freytsis E.M. et al. Training and Experimental Power Plant Power Quality Research Using Digital Technologies. – Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, 2022, рр. 629–632, DOI: DOI:10.1109/ElConRus54750.2022.9755508.
#
1. GОSТ 32144-2013. Normy kachestva elektricheskoy energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (Power Quality Limits in the Public Power Supply Systems). M.: Standartinform, 2013, 16 p.
2. Kartashev I.I. et al. Upravlenie kachestvom elektroenergii (Power Quality Management) / By Ed. Yu.V. Sharov. М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2017, 347 p.
3. Kovernikova L.I. et al. Kachestvo elektricheskoy energii: sovremennoe sostoyanie, problemy i predlozheniya po ikh resheniyu (The Power Quality: Current State, Problems and Suggestions for Their Solution) / By Ed. N.I. Voropay. Novosibirsk: Nauka, 2017, 219 p.
4. Simutkin М.G. Razrabotka metodov otsenki vliyaniya nelineynykh elektropriemnikov na rezhimy raboty oborudovaniya rasprede-litel'nykh setey: dis. … kand. tekhn. nauk (Development of Methods for Assessing the Influence of Nonlinear Electrical Receivers on the Operating Modes of Distribution Networks Equipment: Dis. ... Cand. Sci. (Eng.)). М., 2014, 163 p.
5. Naumov I.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 6, pp. 57–66.
6. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 7, pp. 52–65.
7. Abramov B.I. et al. Neftyanoe hozyaystvo – in Russ. (Oil Industry), 2016, No. 1, pp. 90–92.
8. Zherebtsov A.L., Chuykov V.Yu., Shomov P.А. Vestnik IGEU. – in Russ. (IGEU Bulletin), 2015, iss. 3, pp. 28–33.
9. Bol'shakov О.V. Avtomatizatsiya i IT v energetike – in Russ. (Automation and IT in the Power Industry), 2014, No. 16 (65), pp. 26–30.
10. Kovernikova L.I. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2017, No. 3, pp. 12–20.
11. Kulikov А.L. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 7, pp. 11–23.
12. Zhelezko Yu.S. Poteri elektroehnergii. Reaktivnaya moshch-nost'. Kachestvo elektroehnergii: Rukovodstvo dlya prakticheskikh raschetov (Loss of Electricity. Reactive Power. Power Quality: A Guide for Practical Calculations). М.: ENAS, 2017, 456 p.
13. Dvorkin D.V. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2017, No. 7, pp. 12–18.
14. Schetchiki – izmeriteli pokazateley kachestva elektricheskoy energii mnogofunktsional'nye «BINOM3»: Rukovodstvo po ekspluatatsii (Multifunctional Electric Energy Quality Meters "BINOM3": Operation Manual) ТLАS.411152.002 RE. SPb.: ZАО «ТIМ-R», 2023, 126 p.
15. Popov M.G. et al. Digital Technologies of Control and Monitoring of Power Supply System Modesat MEI Power Station. – 2nd Internatio-nal Youth Scientific and Technical Conference on Relay Protection and Automation, 2019, DOI:10.1109/RPA47751.2019.8958074.
16. Vanin V. et al. About Influence of Non-Sinusoidal Currents and Voltages on the Amount of the Electric Energy. – MATEC Web of Conferences, 2018, 245 (35), DOI:10.1051/matecconf/201824506009.
17. Freytsis E.M. et al. Training and Experimental Power Plant Power Quality Research Using Digital Technologies. – Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, 2022, рр. 629–632, DOI: DOI:10.1109/ElConRus54750.2022.9755508.
Published
2024-02-01
Issue
Section
Article
