1. Metode za ugotavljanje izvorov upadov napetosti
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO
2000 Maribor, Smetanova ul. 17, SLOVENIA
Boštjan Polajžer
Metode za ugotavljanje izvorov upadov napetosti
Methods forVoltage Sag Source Detection
19. mednarodno posvetovanje KOMUNALNA ENERGETIKA, Maribor, 11. – 13. maj, 2010

2. Vsebina Uvod Definicije & Standardi Različni kriteriji 4 metode
Simulacije &
Meritve
Ovrednotenje
Razvoj
Definicije &
Standardi
4 metode
Matlab/Simulink
Labor. & Teren
Zaključki
Osnovna ideja

3. Definicija
PQ standard
EN 50160:
10 do 1000 krat letno (globina < 85%)
Večina:
trajanje < 1s,
globina < 60%
V nekaterih območjih pogosti upadi globine:
NN: 10 – 50%
SV: 10-15%
Upadi napetosti so nenadna zmanjšanja napajalne napetosti na vrednost med 90% in 1% dogovorjene napetosti in običajno trajajo med 10ms in 1min.

4. Ugotavljanje izvorov RAZLIČNI KRITERIJI:
Zanesljivost ugotavljanja izvora upadov pri reševanju
nesoglasij in morebitnih odškodninskih zahtevkov !
Upadi napetosti so pogosta prehodna motnja:
zahtevnejši odjemalci so zelo občutljivi,
zaustavitev proizvodnje  gospodarska škoda.
RAZLIČNI KRITERIJI:
Sprememba energije:
upadi nap. nastanejo zaradi dogodkov, ki jih obravnavamo kot ponore energije.
Sprememba tokov:
upade nap. povzročajo povečanja tokov v neki točki omrežja.
Sprememba impedance:
med upadom se spremeni izmerjena impedance.

5. Upstream ali Downstream ?
pre-sag energy flow
UPSTREAM
DOWNSTREAM
Metoda: sprememba energije [Parsons et al, 2000]
> 0
pre-sag
sag
< 0
pre-sag
sag
Zahteva MERITEV TRENUTNIH vrednosti !

6. Upstream ali Downstream ?
pre-sag energy flow
UPSTREAM
DOWNSTREAM
Metoda: U-I karakteristika [Li et al, 2003]
pre-sag
slope > 0
sag
pre-sag
slope < 0
sag
Aproksimacija točk z linearno funkcijo !
Temelji na FAZORJIH!
Rezultati so podani za
VSAKO FAZO POSEBEJ!

7. Upstream ali Downstream ?
pre-sag energy flow
UPSTREAM
DOWNSTREAM
Method: delovna komp.toka [Hamzah et al, 2004]
pre-sag
first peak < 0
sag
pre-sag
first peak > 0
sag
Temelji na FAZORJIH!
Rezultati so podani za
VSAKO FAZO POSEBEJ!

8. Upstream aliDownstream ?
pre-sag energy flow
UPSTREAM
DOWNSTREAM
Metoda: sprememba impedance [Tayj. et al, 2005]
Adaptivno podatkovno okno  LSQ !
Uporabljena je IMPEDANCA POZITIVNEGA ZAPOREDJA!

9. Razmislek (ZNANA DEJSTVA)
Upadi napetosti  prehodni dogodki
Nesimetrični upadi napetosti
Naprave za spremljanje kakovosti električne energije
Računanje fazorjev je vprašljivo!
Vsaka faza se “obnaša” drugače!
Efektivne vrednosti, harmonski spekter, simetrične komponente, faktor moči,...
UPORABA VEKTORSKIH PROSTOROV [Polajžer. et al, 2008]
 meritev trenutnih vrednosti?!?

10. Numerične Simulacije Dogodki:
TESTNO OMREŽJE  MATLAB/SIMULINK
Dogodki:
OKVARE na mestih T1 - T (3PKS, 2PKS, 2PZS, ZS),
zagon/obremenitev MOTORJEV
Merilna mesta : MM1 - MM4 (vzorčenje 10 kHz)
Bremena/mali Generatorji : (RL, AM, AG, SM, SG, bremena s konst. močjo in kombinacije)
Skupno št. simulacij: !
SIM. UPADI 48 primerov
NESIM. UPADI 126 primerov
UPADI zaradi ZS 84 primerov
Upadi globine > 15% in trajanja 100 ms.

11. Laboratorijsko preizkušanje
EKSPERIMENTALNI SISTEM
Dogodki:
OKVARE na mestih T1-T4 (3PKS, 2PKS, 2PZS, ZS),
Obremenitev MOTORJA
Število preizkusov: 23 !
Aktivno breme (AG)  12
Mala elektrarna (AG)  11
Dodatna oprema:
diferenčna sonda Chauvin Arnoux DP 25 (3 kosi),
tokovni pretvornik LEMY05 (3 kosi),
digitalni sistem za zajemanje podatkov dSpace 1103 PPC (10 kHz),
releji za proženje okvare, dodatni upori za omejitev toka,
enosmerni motor (breme za AM, oz. pogon za AG)…

12. Posnetki iz terena SKUPNO 16 PRIMEROV! 400kV  5 x ZS 220kV  1 x ZS
Preizkušanje na terenu (Elektro Celje)
POSNETKI UPADOV NAPETOSTI NA TERENU SO BILI ZAJETI V SLOVENSKEM EES:
400kV  5 x ZS
220kV  1 x ZS
110kV  3 x ZS, x 2PKS, 1 x 3PKS
20kV  2 x ZS, x 2PKS, 1 x 3PKS
SKUPNO 16 PRIMEROV!

13. Primer – posnetek iz terena  2PKS    
R=-3.6 

14. Ovrednotenje metod ΔR + (pozitivno zap.) Metoda simetrični upadi
nesimetrični upadi
zemeljski stiki
skupno
w (povprečne vr.)   ??
w (pozitivno zap.)
U-I (fazorji) 
U-I (pozitivno zap.)
Idelovni (fazorji)
Idelovni (pozitivno zap.)
ΔR + (pozitivno zap.)
Legenda:
 visoka uspešnost (> 95%),  sprejemljiva uspešnost (70%  95%),
?? vprašljiva uspešnost (50%  70%),  nezadostna uspešnost (< 50%).

15. Zaključki Ugotavljanje izvorov upadov napetosti:
Pregled obstoječih metod
Uporaba simetričnih komponent
Ovrednotenje  ŠTEVILNE NUMERUČNE SIMULACIJE, LABORATORIJSKI PREIZKUSI IN POSNETKI IZ TERENA:
Obstoječe metode temeljijo na fazorjih
Predlagane metode temeljijo na pozitivnem zaporedju
 NISO UPORABNE ZA NESIMETRIČNE UPADE
 ZELO UČINKOVITE TUDI PRI NESIMETRIČNIH UPADIH

16. Vprašanja ?

17. Vector Space Approach Instantaneous Vectors Orthonormal basis:
To each phase one basis vector is assigned:

18. Vector Space Approach Inner Product ,  Norm  vector’s length:
Instantaneous power:

19. Vector Space Approach Orthogonal Decomposition of Currents 
Instantaneous active current vector:
Instantaneous equivalent conductivity: 
ORIENTATION

20.  Vector Space Approach   Clarke’s (0) Components
New orthonormal basis:
Orthogonal Clarke’s transformation:
Instantaneous power:   