CONFERINŢA NAŢIONALĂ DE INSTRUMENTAŢIE VIRTUALĂ, EDIŢIA A II-A, BUCUREŞTI, 27 IUNIE 2005 29

Sistem pentru analiza calităţii energiei electrice în sistemele de electroalimentare trifazate

Ing. Florin Smadu – Genesys Systems Ro

Abstract— În sistemele energetice moderne consumatorii neliniari au o pondere din ce în ce mai mare; folosirea pe scară largă a acţionărilor reglabile de curent alternativ, având redresoare cu diode ca prim etaj de conversie, a acţionărilor de curent continuu bazate pe redresoare cu tiristoare, a cicloconvertoarelor, are drept consecinţă creşterea conţinutului de armonici a curentului absorbit de consumatori. Dezavantajele acestor armonici de curent sunt binecunoscute: disipaţie crescută de putere în cabluri, transformatoare, maşini electrice, şi condensatoare. În sistemele trifazate cu nul, armonicile multiplu de 3 se adună în conductorul de nul, astfel încât curentul din acest conductor ajunge la valori inacceptabile. Armonicile de curent provoacă distorsionarea tensiunii de alimentare a tuturor consumatorilor, deci sunt afectaţi şi consumatorii liniari, care nu generează armonici de curent. Armonicile accelerează procesele de îmbătrânire a izolaţiei şi micşorează durata de viaţă a instalaţiilor. Având în vedere aceste fenomene este necesară folosirea unor instrumente de măsură capabile să detecteze prezenţa unor astfel de manifestări într-un lanţ de consumatori şi cu ajutorul cărora să se poată măsura gradul de “poluare” cu armonici care afectează întreaga reţea de distribuţie a energiei electrice. Descrierea unui astfel de instrument va face obiectul prezentei lucrări. În urma identificării unor astfel de consumatori se impune adoptarea unor măsuri care să reducă cât mai mult posibil poluarea cu armonici a reţelei de electroalimentare. Una dintre măsurile cele mai avantajoase este folosirea unui sistem de electroalimentare de tip UPS având implementata tehnolgia de corecţie a factorului de putere (PFC).

Cuvinte cheie—3 phase monitor, analiză armonică, energie activă, energie reactivă, LabVIEW, power factor correction, putere activă, putere aparentă, putere deformantă, putere reactivă, sistem trifazat de electroalimentare.

—————————— ——————————

1 INistemul ce urmează a fi prezentat în această lucrare este un sistem de măsurare şi monitorizare a parametrilor de cali‐tate ai energiei electrice atât pentru sisteme monofazate cât şi pentru sistemele trifazate. Sistemul oferă informații si despre puterile absorbite din rețeaua de electroalimentare de către consumatori cât şi despre energiile activă şi reactivă 

corespunzătoare.  TRODUCERE

S2 DESCRIEREA SISTEMULUI 2.1 Arhitectura hardware (figura 1) Sistemul are în alcătuire următoarele componente: ‐ traductoare de curent şi sonde atenuatoare de tensiune; ‐ placa de condiționare a semnalelor primare de tensiune şi de curent preluate de la consumatori (3 semnale de tensiune şi 4 semnale de curent); ‐ cablu de interfațare a semnalelor condiționate cu placa de achiziție; ‐ placă de achiziție cu bus PCMCIA – model DAQCard 700; ‐ calculator Notebook – model DELL INSPIRON 1000. 

Figura 1

30 CONFERINŢA NAŢIONALĂ DE INSTRUMENTAŢIE VIRTUALĂ, EDIŢIA A II-A, BUCUREŞTI, 27 IUNIE 2005

2.2 Descrierea aplicaţiei software Aplicația  soft “3 phase monitor” pentru acest  sistem a  fost  realizată  în mediul de programare grafică LabVIEW 6.1  şi îndeplineşte următoarele funcții:  1) Măsurarea şi afişarea simultană sub formă de undă a celor 3 tensiuni ‐ calcularea valorilor efective şi a spectrului de armonici (figura 2).  

 Figura 2 

F. SMĂDU: SISTEM PENTRU ANALIZA CALITĂŢII ENERGIEI ELECTRICE ÎN SISTEMELE DE ELECTROALIMENTARE TRIFAZATE 31

2) Măsurarea şi afişarea simultană sub formă de undă a curenților pe fiecare din cele 3 faze cât şi a curentului de neutru ‐  calcularea valorilor efective şi a spectrului de armonici (figura 3).  

 Figura 3 

 3) Calcularea şi afişarea puterilor activă, reactivă, aparentă şi deformantă pentru fiecare fază în parte (figura 4).  

 Figura 4 

  

32 CONFERINŢA NAŢIONALĂ DE INSTRUMENTAŢIE VIRTUALĂ, EDIŢIA A II-A, BUCUREŞTI, 27 IUNIE 2005

4) Calcularea energiei consumate prin puterea activă cât şi a energiei reactive pentru fiecare fază în parte (figura 5).  

 Figura 5 

 5) Declanşarea de avertizări (alarmă sonoră, e‐mail) atunci când mărimile electrice monitorizate depăşesc anumite limite alese de utilizator  la  începutul fiecărei monitorizări, fiind posibil chiar anunțarea automată prin email a furnizorului de energie electrică atunci când apar disfuncționalități ale rețelei de electroalimentare.    

3 DOMENII DE APLICABILITATE ŞI AVANTAJE ALE SISTEMULUI - măsurarea  consumului  de  putere  electrică  în  unități  economice  (uzine,  bănci)  în  vederea  stabilirii  tipului  de UPS (puterea minimă necesară) pentru asigurarea unei surse de energie de rezervă în cazul întreruperii alimentării cu energie electrică de la furnizorul specializat; - monitorizarea calității tensiunii de alimentare ”livrată” de furnizorul specializat de energie electrică; - avantajul unui cost total al sistemului cu 50% mai redus decât al unui sistem dedicat clasic. Avantajul sistemului este dat  şi de  faptul  că placa de achiziție poate  fi  folosită  şi pentru  implementarea altor  sisteme de măsură  şi monitorizare decât cel prezentat aici; - avantajul  fundamental  față  de  un  sistem  clasic  este  acela  al  puterii  de  calcul mult  superioare  şi  al  suportului  de memorie disponibil rezultat prin folosirea calculatorului Notebook. Astfel se pot face înregistrări ale tuturor parametrilor monitorizați pentru perioade de timp foarte lungi în comparație cu sistemele dedicate. 

4 CONCLUZII Avantajele  sistemului  descris  față  de  un  sistem  dedicat,  flexibilitatea  în  utilizare  şi  funcționalitatea  sporită  datorate posibilității de modificare cu uşurință a interfeței cu utilizatorul cât şi prețul extrem de redus îl recomandă ca fiind ideal pentru utilizarea în aplicațiile de măsurare a mărimilor electrice în cadrul sistemelor de putere trifazate. 

BIBLIOGRAFIE [1] “LabVIEW User Manual” [2] “LabVIEW Measurements Manual” [3] Nicolae Golanov, Petru Todos ş.a., “Probleme moderne de măsurare în electroenergetică,” Editura Tehnică, Bucureşti, 2001. [4] DAQCard-700 User Manual. Florin Smădu a obţinut titlul de inginer diplomat în anul 2004 ca absolvent al Facultăţii de Transporturi, specializarea Telecomenzi şi Electronică în Transporturi în cadrul Universităţii Politehnica Bucureşti. În prezent deţine funcţia de Service & Support Engineer în cadrul companiei Gene-sys Systems Ro; email: florin_smadu@genesys.ro