Программно-аппаратные средства и системы контроля качества электроэнергредства и системы контроля качества электроэнергии

Введение

Управление режимами энергосистем должно обеспечить выполнение трех основных требований к режимам: экономичность работы энергосистемы, надежность электроснабжения потребителей, нормативное качество электроэнергии.
Потребители электроэнергии и аппараты влияют на режим работы сети и через сеть один на другого. Следует отметить, что термин "качество электроэнергии" не отражает факта воздействия на него потребителей электроэнергии и большинством людей, в первую очередь не специалистов, воспринимается как понятие, которое характеризует качество поставляемой продукции, при несоответствии которого претензия предъявляется только к организации поставляющей электроэнергию. Более правильный термин - электромагнитная совместимость оборудования. Этот термин подчеркивает отмеченную специфику электроснабжения, и он использован в международных документах1.
Под электромагнитной совместимостью (ЭМС) понимают способность оборудования нормально функционировать в его электромагнитной среде и при этом не создавая недопустимых помех для другого оборудования, функционирующего в этой же среде.
Разница сроков используемых объясняется тем, что в странах СНГ в течение значительного срока первоочередное внимание уделялось нормализации положения уровней частоты и напряжения, то есть тем параметрам, которые действительно практически полностью зависят от деятельности энергоснабжающих организаций. Термин "качество электроэнергии" для этих параметров адекватно отражает суть вопроса.
Ухудшение качество электроэнергии обусловлено технологическими процессами ее производства, передачи, распределения и потребления. В последние годы проблемы обеспечения КЭ приобретают особую актуальность в связи с тем, что качество электроэнергии непосредственно влияет на экономичность и продолжительность эксплуатации любых современных электроприборов в различных отраслях экономики. Наибольшего эффекта достигают потребители при оптимальных параметрах КЭ, которые определяются соответствующими экономико-математическими расчетами. Практика показывает, что при ПКЭ, которые находятся в допустимых пределах, имеет место высокая эффективность работы электрооборудования. Если показатели выходят за пределы допустимых значений, то у потребителей возникает ущерб, величина которого зависит от значимости выхода одного или группы показателей за допустимые пределы и продолжительности такого отклонения. В зависимости от величины убытков решают вопрос о целесообразности применения дополнительных устройств (установок) для улучшения качества электроэнергии как на уровне потребителя, так и на уровне поставщика в зависимости от того, какие именно ПКЭ не соответствуют норме и кто является виновником ухудшения2.
Для Российской Федерации как одного из крупнейших поставщиков электроэнергии в Восточной Европе проблема несоответствия качества электроэнергии стандартам ЕС имеет приоритетное значение. Сегодня зарубежные потребители не хотят "засорять" свои сети некачественной электроэнергией. Поэтому национальная экономика из-за ухудшения качества электроэнергии может понести немалые экономические потери в виде пени энергоснабжающим компаниям и в связи с расторжением контрактов на поставку электроэнергии в страны ЕС.

Программно-аппаратные средства и системы контроля качества электроэнергии.

Средства учета электроэнергии и другие измерительные приборы, установленные в помещениях объектов гражданского назначения, не должны создавать шум, выше 30 дБ.
Расчетные средства учета электрической энергии следует устанавливать на границах эксплуатационной ответственности между потребителями и энергоснабжающей организацией: на вводах ВРУ, ГРЩ и на вводах низшего напряжения силовых трансформаторов ТП, мощность которых полностью используется потребителями домов, а также на вводах в квартиры жилых домов3.
Расчетные средства учета электрической энергии должны быть установлены так, чтобы для контроля за уровнем потребления электрической энергии обеспечить техническую и физическую возможности беспрепятственного доступа к ним ответственных работников Госэнергонадзора, поставщика электрической энергии, энергоснабжающей организации и потребителя электрической энергии.
При питании от общего ввода нескольких потребителей, имеющих разное административно-хозяйственное подчинение, допускается установление общего расчетного средства учета у основного потребителя и расчетных средств учета в субпотребителей4.
Линии питания от общего ввода до вводов субпотребителей должны быть защищены от механических повреждений, а способ прокладки должен обеспечивать их заменяемость.
Для потребителей помещений общественного назначения, встроенных в жилые дома или пристроенных к ним, расчетные средства учета следует устанавливать на вводах каждого из них независимо от источника питания - ТП, ОРУ жилого дома или ВРУ одного из потребителей.
В жилых домах (садоводческих товариществах) следует устанавливать одно средство учета на каждую квартиру (садовый домик на участке). Он должен быть однофазным или трехфазным в соответствии с принятым количеством фаз ввода в квартиру или домик.
Средства учета электроэнергии, потребляемой индивидуальными домами, коттеджами, рекомендуется располагать снаружи здания в местах, обеспечивающих беспрепятственный доступ к ним персонала энергоснабжающей организации. Средства учета, объединенные в автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), допускается устанавливать на ОРУ внутри дома5.
В общежитиях следует предусматривать централизованный учет расхода электроэнергии средствами учета, установленными на вводах в дома. Для возможности расчетов за потребленную электроэнергию по дифференцированным тарифам в проектах должны быть приведены данные о установленную мощность и расчетная нагрузка электрических плит, освещения жилых комнат, освещения помещений общего назначения, лифтов и других общедомовых потребителей (отдельно силовых и освещения).
В общежитиях квартирного типа кроме общего учета следует предусматривать средства контрольного учета электроэнергии, потребляемой каждой квартирой6.
На вводах предприятий и организаций общественного назначения, встраиваемых в общежития, должны устанавливаться расчетные средства учета.
Для учета электрической энергии, потребленной на электротеплоаккумуляционный обогрев (и / или системами электроотопления и горячего водоснабжения), может быть установлен отдельный расчетный средство дифференциального (почасового) учета потребленной электроэнергии, который должен учитывать только электрическую энергию, потребленную на эти цели

. При этом сети питания электротеплоаккумуляционного обогрева (и / или системы электроотопления и горячего водоснабжения) не могут использоваться для питания любых других электроустановок.
Средства учета следует выбирать с учетом их допустимой перегрузочной способности.
Перед средством учета, непосредственно включенным в сеть, на расстоянии не более 10 м по длине проводки для безопасной замены средства учета должен быть установлен коммутационный аппарат или предохранитель, позволяющий снять напряжение со всех фаз. Данное требование не распространяется на расчетные средства учета, расположенные непосредственно в квартирах. В этих случаях коммутационные аппараты для снятия напряжения с приборов учета должны располагаться за пределами квартир.
В жилых домах разрешается установление общего коммутационного аппарата для всех средств учета, установленных в шкафу, рассчитанного на нагрузку присоединенных квартир.
После средства учета, включенного непосредственно в питающую сеть, должен быть установлен аппарат защиты как можно ближе к средству учета, но не далее 10 м по длине электропроводки. Если после средства учета отходит несколько линий, оборудованных аппаратами защиты, установка общего аппарата защиты не требуется.
На вводах в дома, если это признается целесообразным по условиям эксплуатации, разрешается устанавливать амперметры и вольтметр для контроля тока и напряжения в каждой фазе с учетом требований главы 1.5 ПУЭ. Если на вводах стоят электронные средства учета, то они должны обеспечивать контроля тока и напряжения в каждой фазе.
При использовании измерительных трансформаторов в соответствии с главой 1.5 ПУЭ под расчетными средствами учета должны устанавливаться испытательные колодки (клеммники).
Средства учета жилых домов (микрорайонов), общественных зданий и их комплексов рекомендуется объединять в АСКУЭ.
Первоочередное создание АСКУЭ рекомендуется для нового жилищно-коммунального строительства с использованием многотарифных электронных средств учета, в том числе с функцией оплаты электронными платежными средствами, систем сбора и передачи информации.
На существующих зданиях (комплексах), где установлены индукционные средства учета, необходимо оценивать возможность7:
а) модернизации их для приведения импульсного входа средств учета к стандартному типу, необходимого для создания АСКУЭ;
б) замены индукционного средства учета на новый электронный, который отвечает требованиям построения АСКУЭ.
АСКУЭ должна обеспечивать8:
а) непрерывный учет (с заданной периодичностью) потребления электроэнергии в каждой точке подключения и передачу данных о потреблении к соответствующему узлу сбора и обработки информации системы АСКУЭ;
б) контроль баланса потребления электроэнергии на разных уровнях и участках сети с помощью групповых приборов учета, установленных в узловых пунктах сети;
в) оперативный автоматический контроль процесса потребления электроэнергии, оплаты ее и технического состояния системы, выявление аварийных ситуаций и нарушений в потреблении электроэнергии, а также случаев ее хищения с помощью портативных аппаратно-программных средств;
г) возможность дистанционного регулирования процесса электропотребления по команде из центра питания;
д) возможность оплаты за потребленную электроэнергию электронными платежными средствами;
е) подготовку данных для расчетов оплаты (предоплаты) за потребленную (предоплаченную) электроэнергию с учетом суточных тарифных зон и коэффициентов;
ж) подготовку итоговых отчетов сбыта и оплаты электроэнергии за определенные периоды;
а) возможность оперативной параметризации средств учета с помощью портативных аппаратно-программных средств.
Применяемые системы АСКУЭ должны предусматривать возможность использования их для интегрированной системы учета энергоносителей (количества и качества электроэнергии, тепла, газа, воды) на соответствующих объектах.
По результатам измерений составляется акт о качестве электрической энергии, который подписывается заказчиком измерений и представителем организации, проводившей эти измерения. В акте должны быть определены ответственные за ухудшение качества электроэнергии. Акт представляется (направляется) ответственной за ухудшение качества электроэнергии стороне, которая должна устранить причины ухудшения качества электроэнергии, за которые она отвечает.
После устранения причин ухудшения качества электроэнергии должен выполняться повторный контроль качества электроэнергии. Если отклонения показателей качества электрической энергии от договорных не устранена, стороны должны действовать в соответствии с действующим законодательством.
Если в командно-административной экономике вполне допустимым считалось прерывания электроснабжения не более 2-3 раза в год, то в условиях рыночной экономики это неприемлемо. Возмущение со стороны источников питания, даже вследствие кратковременных провалов напряжения (длительностью до 0,1-0,2 с) уже приводит к срывам технологических процессов.
Согласно исследованию, проведенному EPR1 (Electric Power Research Institute, США), ежегодные убытки от снижения КЭ составляют 15-24 млрд долл. США. Исследования, проведенные СЕА (Canadian Electrical Association, Канада) показали, что в Канаде убытки от провалов и внезапного повышения, импульсов напряжения и гармоник составляют 1,2 млрд. долл. США ежегодно, тогда как в бывшем СССР-около 10 млрд долл. CUJA.
В целом снижение КЭ может привести к технико-экономических убытков, связанных с: увеличением потерь активной мощности и электроэнергии; сокращением срока службы электрооборудования и преждевременным выходом его из строя; увеличением капитальных вложений в СЭП; негативным воздействием на окружающую среду и здоровье человека; нарушением технологического процесса производства в энергопотребителей, что приводит к снижению качества продукции и увеличения энергозатрат на ее производство и др.
В зависимости от конкретной системы устранения описанных выше проблем, связанных с ухудшением ПКЭ, можно сэкономить 10-40% энергии в зависимости от степени проявления каждого из негативных факторов.


Стандарты качества электроэнергии
Качество электрической энергии - это степень соответствия фактических значений параметров электрической энергии установленным ГОСТ 13109-97 значением, основные из которых приведены ниже в таблице 1:
Наименование показателя
Допустимые значения указателя

нормальное
граничное
Отклонение напряжения
± 5*
± 10*
Доза флыкера, отн