CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 235 - MONITORIZAREA TENSIUNII PE BARELE DE ALIMENTARE A CONSUMATORILOR Ing.Albert Hermina ISPE Bucuresti, Ing.Golovanov Nicolae Universitatea Politehnica Bucuresti Ing. Lungu Ion Autoritatea Nationala de Reglementari Energetice Ing. Rascanu Valentin S.C Felix S.A. Rezumat Implementareatehnologiilormodernenaplicatiileenergeticeactualeimpuneconditii din ce n ce mai severe privind mentinerea tensiunii de alimentare n limitele admise. Aceasta problemaaparelatoateniveluriledetensiunesintr- unnumardincencemaimarede punctedinreteauaelectrica.nacestsens,aparenecesitatearealizariisiutilizariide echipamentesimple,ieftinesiusordeutilizatpentruaobtineinformatiilenecesareprivind calitatea tensiunii pe barele de alimnetare, pe intervale mari de timp. Echipamentul realizat si utilizat n Romnia, n noduri ale retelei electrice, n care sunt conectati consumatori sensibili, permite urmarirea, pe intervale mari de timp (cel mult 6 luni), avariatiilordetensiune(supratensiuni,goluridetensiune,ntreruperidescurtasilunga durata)pebazauneimatricetensiunedurata.Oprimaestimareacalitatiitensiuniiseface prindeterminarearaportuluintreduratadementinereatensiuniintrelimiteleadmisesi durata totala de observare.Dateleobtinutevorpermiteevaluareacalitatiitensiuniilafurnizoruldeenergie elecrtica, iar la consumator adoptarea de masuri specifice pentru limitarea pierderilor datorate iesirii tensiunii din limitele admise. ncadrullucrariisuntprezentateoseriederezultatealestudiuluiefectuatutiliznd echipamentul MOT realizat de autori. 1. Introducere Conditiile impuse de tehnologiile moderne privind calitatea energiei electrice furnizata clientiloradeterminatinitiereaunorstudiiampleprivindprincipaliiindicatoridecalitate, limiteleacestora,precumsistabilireaunormijloaceeficientedemonitorizare.Adoptarean Romnianormelorinternationale[1,2,3]privindindicatoriidecalitate a energiei electrice si includerea acestora n contractul de furnizare a energiei electrice au necesitat efectuarea unor analizeprivindvalorileactualealeacestorindicatorinreteauaelectrica,precumsilabarele de alimentare ale consumatorilor. Un accent deosebit s-a pus pe determinarea parametrilor de calitate specifici tensiunii de alimentare: supratensiuni de durata, goluri, ntreruperi de scurta si lunga durata, precum si ncadrarea n banda admisa. Analiza efectuata cu ajutorul echipamentelor de monitorizare actuale a permis punerea nevidentaanecesitatiideaurmari,ntimpreal,calitateatensiuniintr-unmarenumarde nodurialereteleielectriceadistribuitorului,precumsilabareledealimentareale consumatorului.Unaspectimportantcareaimpusdezvoltareaunorechipamentede CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 236 - monitorizare a calitatii tensiunii la bare a fost determinat de necesitatea rezolvarii unui numar crescutdereclamatiidinparteaconsumatorilorprivindabaterialetensiuniifatadevalori stabilite prin contract. Echipamentuldemonitorizareatensiuniintimpreal,careafostdezvoltat,aavutn vedereobtinereauneicantitatisuficientedeinformatii,peunintervalmaredetimp,n conditiileunuipretdecostredus,asimplitatiinutilizaresiaposibilitatiideafunctiona independent (cu extragerea periodica a datelor necesare unei prelucrari ulterioare). EchipamentulrealizatMOT(monitorizareatensiunii),cufunctionareon- line,afost testatnconditiispecificeconsumatorilorindustrialisiaconsumatorilortertiarisiapermis obtinereaunorimportanteinformatiiprivindduratasinivelulsupratensiunilor;duratancare tensiuneaseaflanlimiteleadmise,raportatalaoduratadereferinta;numarulgolurilorde tensiunecorespunzatoareunordurateprestabilite;numarulntreruperilordetensiune,de scurta si lunga durata, corespunzatoare unor durate prestabilite; durata totala a ntreruperilor delungadurata,peunintervaldereferinta.Acesteinformatiiaupermisadoptareademasuri necesare mbunatatirii parametrilor de calitate ai energiei electrice furnizata clientilor. 2. Indicatori functionali ModululdemonitorizareatensiuniipebareledealimentareMOTpermite monitorizarea simultana a tensiunilor de faza pe barele trifazate de alimentare A, B si C din statii,punctedealimentare,posturidetransformare,precumsinoricealtnodalretelei electrice, prin cuplare la proces, directasau prin intermediul transformatoarelor de masurare de tensiune. ModululMOTscaneazatensiuniledeintrarelaintervalede100ms,comparnd valorile obtinute cu valori relative la o tensiune de consemnuc egala cu tensiunea de intrare nominala a modulului si ncadrarea datelor obtinute n unul dintre domeniile (0...0,1; 0,1...0,4; 0,4...0,6;0,6...0,8;0,8...0,9;0,9...1,1;1,1...1,15si>1,15).ModululMOTcontorizeaza intervaluldetimpncaretensiunilemonitorizateauvalori,nmodcontinuu,ntr-unul dintre acesteintervalesimemoreazaacestedatentr-otabelasinopticaavndpeliniiintervalele de tensiunepentrufiecaredintretensiunileUA,UB,UC ,iarpecoloaneintervaleledetimp (0...0,1]s;(0,1...0,2]s;(0,2...0,5]s;(0,5...1]s;(1...30]s;(30...60]s;(60...120]s;>120s (intervalele sunt nchise la dreapta). EchipamentulMOTdeterminasiunindicatordecalitateEQatensiuniilabarele,ca raport ntre durata n care tensiunile pe cele trei faze se afla n intervalul prescris (0,91,1uc) si durata de referinta (o saptamna). ntabelul1seprezintaunexempludetabelsinopticcudateleobtinutela monitorizarea tensiunii pe o faza. Continutuluneiceluledintabelasinopticaindicadecteoritensiuneamonitorizataa avutvalorinintervaluldetensiunedatdeliniacorespunzatoarecelulei,pentruodurata cuprinsanintervaluldetimpcorespunzatorcoloaneipecareseaflaaceasta.Scanarea intrarilor se face asincron fata de tensiunile analizate. ModululMOTcalculeazaindicatoruldecalitateaenergieifurnizatentr-unpunct (nod)deconsumcamedie,peceletreifaze,arapoartelordintreduratancarevalorile tensiunilor s-auaflatnintervalul(0,9...1,1)uc si durata intervalului de timp monitorizat, care estenmodstandardosaptamna.Durataintervaluluimonitorizatpoatefimaimicadeo saptamnaatuncicndseforteazancheiereaintervaluluidemonitorizare,prinintermediul meniurilor de parametrizare (dupa care este necesara oprirea si repornirea aparatului) sau cnd intervaluldemonitorizareanceputninterioruluneisaptamnicalendaristice(Luni CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 237 - Duminica).nmodnormalMOT103consideradreptnceputalunuiintervalde monitorizare,momentulpuneriisalesubtensiunesau,ncazulfunctionariicontinue,datade Luni, ora 00:00:00. Tabelul 1 Tabel cu datele nregistrate pe o faza Timp, s --------- Interval 0...0,1 0,1...0,2 0,2...0,5 0,5...1 1...30 30...60 60...120 >120 >1,1500000510 1,1...1,1500000000 0,9...1,100000006 0,8...0,900000000 0,6...0,800000000 0,4...0,600000000 0,1...0,460000000 0...0,110500001 Deasemenea,modululMOTmemoreazamomentuldetimpsiduratacndtensiunile UA,UB si/sauUCauavutvalorimaimicica0,4uc[tensiunileauavutvalorinintervalele (0...0,1)ucsau(0,1...0,4)uc]saumaimarica1,15uc.Pentruultimulinterval,durata mentinerii valorii tensiunii n acest interval trebuie sa fie mai mare sau egala cu 60 de secunde pentru ca respectiva situatie sa fie nregistrata ca eveniment. Numarulmaximdetabelesinopticememorateestede20,iarnumarulmaximde evenimente memorate este de 500, memoria alocata n acest scop fiind gestionata ca un buffer circular.ncazulncareaceastainformatienusedescarcaperiodicprinintermediullegaturii serialesibufferulseumple,informatiadelanceputulbufferuluivafisuprascrisasidecise pierde.Memoriadestinatastocariiacesteiinformatiiarealimentareaasiguratadeobaterie. Stareadencarcareabaterieiestesemnalatapepanoulfrontalalmodululuiprintr-o dioda luminescenta (LED) denumita BATT LOW.Clasa de exactitate a modulului MOT103 este de 1%.ModululMOTsepoateconectacuunnivelierarhicsuperiorprintr-o legatura seriala corespunzatoarestandarduluiRS232sauRS485/422,protocoluldecomunicatiefolositfiind MODBUS.Activitateaconexiuniiserialeesteafisatalanivelulpanouluifrontalprin intermediul a doua LED-uri denumite TX si RX. Interfata locala cu utilizatorul este asigurata de un afisaj cu cristale lichide (2 rnduri 16 caractere) si o tastatura cu membrana. Pe afisaj apar alternativ data si ora curenta, precum si valorile curente ale tensiunilor de intrare UA, UB, UCsi a indicatorului de calitate a energiei (EQ). Cuajutorultastaturiisiafisajului,modululMOTpoatefiparametrizatprinalegerea caiidecomunicatie(RS232sauRS485/422),introducerea/modificarea datei si a orei curente, resetareacontinutuluimemorieiinterne,respectivprinschimbareafactoruluideamplificare (laconectareanreteleledenaltatensiune,MOTafiseazavaloareatensiuniidinprimarul transformatorului de masurare). Accesullameniuldeparametrizareesteprotejatprintr-oparolacarepoatefi modificata. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 238 - Tensiunea de intrare nominala uc (de consemn) a modulului MOT poate fi selectata din urmatoarelevariante:100/1,73V;100V;400/1,73V.Tensiuneamaximadeintrare(devrf) este de 500V, intrarile fiind protejate la supratensiuni accidentale sau de durata. ModululMOTsealimenteazalatensiuneade230Vsau220V=.Tensiuneade izolatientreintrareasurseisicarcasaaparatuluiestede1500V,iarntrebornelede alimentare este de 3000 V. 3. Schema de principiu a echipamentului Schema bloc a echipamentului MOT este indicata n fig. 1.

EchipamentulpentrumonitorizareatensiuniiMOTesteconstituitdintr-unblocde adaptaresifiltrare,careasiguraachizitia,adaptareasi filtrarea tensiunii deintrare,unbloc de conversienumericaadatelor,unblocdeprelucrareadatelorconformunuialgoritm prestabilit,unblocdememorare,careasiguramemorareatabelelorsinopticesia evenimentelorpeintervalemaridetimp,unblocdeafisaretastatura,pentrusetarea echipamentuluisiobtinereaunordatefunctionale,douablocuridetransferadatelorpentru analizanexterior,unblocdealimentaresiobateriepentrusalvareadatelorpedurata ntreruperilor; echipamentulpoateficonectatlabornelesecundarealeunuitransformatorde masuraredetensiune(nreteledemedie,naltasifoartenaltatensiune)saudirectla tensiunea de alimentare (n retele de joasa tensiune). Conectareaaparatuluicuuncalculatorpersonal,prinintermediuluneilegaturiseriale, sepoatefacendouamoduri:corespunzatorstandarduluiRS232si,respectivcorespunzator standardului RS485/422. 4. Rezultate obtinute ntabelul2esteprezentat,caexemplu,untabelsinopticcudateleobtinuten saptamna 28 aprilie 2001. n tabelul 2 sunt ncadrate datele care sunt regasite n tabelul de evenimente (tabelul 3). Marimi de monitorizatUA ; UB ; UC ; UN Bloc adaptare filtrare Bloc conversie A/D Bloc unitate centrala Interfata seriala RS232 Interfata seriala RS485 Bloc memorare tabele sinoptice si evenimente Bloc afisare tastatura Baterie Sursa de alimentare UPS 230 V~ / V= Conexiune RS232 Conexiune RS485 Fig. 1. Schema bloc a echipamentului MOT.CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 239 - Tabelul 2 Tabela de date a modulului MOT Tabela sinoptica a MOT103-0009 din intervalul 02 Apr 2001 00:00:00-08 Apr 2001 23:59:59 ( EQ = 99% ) U/UcBara 120s 1,15+UA00000000 1,1-1,15UA00000000 0,9-1,1UA00000003 0,8-0,9UA10000000 0,6-0,8UA10000000 0,4-0,6UA10000000 0,1-0,4UA00000000 0,0-0,1UA00000100 1,15+UB00000000 1,1-1,15UB00000000 0,9-1,1UB00000003 0,8-0,9UB10000000 0,6-0,8UB10000000 0,4-0,6UB00000000 0,1-0,4UB10000000 0,0-0,1UB00001000 1,15+UC00000000 1,1-1,15UC00000000 0,9-1,1UC00000003 0,8-0,9UC10000000 0,6-0,8UC10000000 0,4-0,6UC10000000 0,1-0,4UC00000000 0,0-0,1UC00001000 Informatiile din tabelele 2 si 3, cumulate pe un interval de un an, vor permite stabilirea indicatoruluidurata maxim admisa a ntreruperilor pe un interval de un an pentru diferite categorii de consumatori. Pebazadatelorobtinute,corelatecucaracteristicilefunctionalealeconsumatorilor, urmeazaafideterminatelimiteleuneicurbedetipulITIC(InformationTechnologyIndustry Council) privind domeniul acceptat al tensiunilor. 5. Concluzii EchipamentulMOTpermiteobtinereaunorimportanteinformatiiprivindcalitatea tensiunii n nodurile retelei electrice, iar pe durata utilizarii sale a pus n evidenta urmatoarele caracteristici principale: asigura analiza on line a perturbatiilor din reteaua electrica; poatefifolositnoricepunct, pe orice bara (tablou) a consumatorului care doreste monitorizarea tensiunii de alimentare; Tabelul 3 Lista evenimentelor Nr.crt.Bara de tensiuneIntervalData/oraDurata [s] 1UA0,1-0,429 Mar 2001 11:32:140.1 2UB0,1-0,429 Mar 2001 11:32:140.1 3UC0,1-0,429 Mar 2001 11:32:140.1 4UA0-0,103 Apr 2001 19:26:5658.1 5UB0-0,103 Apr 2001 19:28:0129.8 CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 240 - 6UB0,1-0,403 Apr 2001 19:28:310.1 7UC0-0,103 Apr 2001 19:28:4022.3 8UA0,1-0,410 Apr 2001 07:15:290.1 9UB0,1-0,410 Apr 2001 07:15:290.1 10UC0,1-0,410 Apr 2001 07:15:290.1 11UA0-0,110 Apr 2001 07:15:299.8 12UB0-0,110 Apr 2001 07:15:299.8 13UC0-0,110 Apr 2001 07:15:299.8 14UA0-0,110 Apr 2001 07:15:3922.5 15UB0-0,110 Apr 2001 07:15:3922.5 16UC0-0,110 Apr 2001 07:15:3922.5 17UA0,1-0,410 Apr 2001 07:16:020.1 18UB0,1-0,410 Apr 2001 07:16:020.1 19UC0,1-0,410 Apr 2001 07:16:020.1 20UA0-0,110 Apr 2001 07:16:023.4 21UB0-0,110 Apr 2001 07:16:023.4 22UC0-0,110 Apr 2001 07:16:023.4 23UC0,1-0,410 Apr 2001 07:16:050.1 24UA0-0,110 Apr 2001 07:16:053.5 25UB0-0,110 Apr 2001 07:16:053.5 26UC0-0,110 Apr 2001 07:16:053.5 27UA0-0,110 Apr 2001 07:16:093.4 28UB0-0,110 Apr 2001 07:16:093.4 29UC0-0,110 Apr 2001 07:16:093.4 30UA0-0,110 Apr 2001 07:16:133.5 31UB0-0,110 Apr 2001 07:16:133.5 32UC0-0,110 Apr 2001 07:16:133.5 33UA0-0,110 Apr 2001 07:16:1674.4 34UB0-0,110 Apr 2001 07:16:1674.4 35UC0-0,110 Apr 2001 07:16:1674.4 36UA0-0,110 Apr 2001 07:18:120.1 37UB0-0,110 Apr 2001 07:18:120.1 38UC0-0,110 Apr 2001 07:18:120.1 39UA0,1-0,410 Apr 2001 07:18:120.1 40UB0,1-0,410 Apr 2001 07:18:120.1 41UC0,1-0,410 Apr 2001 07:18:120.1 42UA0-0,110 Apr 2001 07:18:123.4

poateficonectatnoricenodaluneireteleelectricededistributiencarefurnizorul deenergieelectricatrebuiesafacamonitorizareatensiunii,pentruaseasiguracarespecta conditiile contractuale de alimentare a consumatorilor; estesimplu,usordeconectatnreteauamonitorizata,simplunexploatare,robust, pret de cost redus; asiguraurmarirea,ntr-unsingurechipament,aprincipalilorindicatori de calitate ai tensiunii de alimentare; permitecaracterizareacompleta,peintervalemaridetimp,pebazauneianalize statistice efectuata n exterior, a ncadrarii tensiunii n limitele prestabilite; oferainformatiilecantitativenecesarecalcululuidaunelordeterminatedeabaterile de la parametrii de calitate ai tensiunii de alimentare; oferadatelenecesareanalizeincadrariiindicatorilordecalitateaitensiuniide alimentare n normele nationale (SR EN 50160) si internationale specifice; informatiile oferite sunt clare si sintetice si pot fi interpretate att de specialisti, ct si de catre orice consumator de energie electrica; CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 241 - echipamentulpoatefiomologatmetrologicsipoatestalabazarezolvariilitigiilor privind calitatea energiei electrice, ntre furnizorul de energie electrica si consumatori; oferainformatiilenecesareadoptariidedeciziiprivindschemeledealimentare adecvate pentru consumatorii finali. Bibliografie [1] *** SR EN 50160/1998 Caracteristicile tensiunii furnizate de retelele electrice de distributie[2] ***IEC 1000-2-1/1990 Electromagnetic compatibility (EMC) Part 2: Environment-Electromagnetic environment for low frequency conducted disturbances and signalling in public power supply systems [3] ***IEC 1000-2-2/1990 Electromagnetic compatibility (EMC) Part 2: Environment- Compatibility levels for low frequency conducted disturbances and signalling in public power supply systemsCEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 242 - MASURATORI SI CONSTATARI ALARMANTE LA CONSUMATORII INFORMATIZATI SI N RETEAUA DE JOASA TENSIUNE. prof.dr.ing. Ion Iordanescu* prof.dr.ing. Petru Postolache* prof.dr.ing. Cornel Toader*as. ing. Constantin Surdu* Prof.dr.ing. Catalin Dumitriu* ing. Dan Florin Ticu** s.l.dr.ing. Mircea Scutariu**ing Alexandru Simhas** * Universitatea POLITEHNICA Bucuresti, Facultatea Energetica tel/fax +4.01.410.47.05, e-mail: cornel_toader@k.ro ** Sucursala de Distributie a Energiei Electrice Bucuresti 1.Aspecte generale. Aparitia si dezvoltarea extensiva si intensiva a regimului defomant, n mod deosebit n domeniulurban,cuorapiditatecaresurprindepespecialistiielectroenergeticieni,care ntmplatorsauintentionatiaucunostintadeevolutianultimuldeceniuaregimului deformant,sedatoreazautilizariipescaradincencemailargaaconsumatorilor informatizati. Acestia, sunt reprezentati de tot ce este instalatie electronica de foarte mica, de micasaudemareputere,ntoatedomeniiledeexistentasiactivitatesocialeconomiceale omuluinultimeledecenii.ntaranoastra,nultimuldeceniu,auaparutcutendintade invadare,faraexagerare,atotce,npeste90%dincazuri,secheamaconsumatorrespectiv recetptor de energie electrica. Atrasi de mirajul performatelor, al multitudinii de posibilitati de a rezolva un numar din ce n ce mai mare de probleme, imposibil de rezolvat pna acum si de aobtineunvolumpracticnelimitatdeinformatii,numarulcelorcaredispunsivordispune, fiepeorizontaladarsicanumardereceptoarepeabonat,crestefoartemult,farasapuna concomitentnevidentasiconsecinteledefavorabilepentruinstalatiilelacareseracordeaza. Cti nu stiu, dintre specialisti ba chiar si dintre nespecialisti de existenta si aparitia odata cu aparatelerespective,inclusivnpropriilegospodarii,deregimuldeformant,dardinpacate, estederemarcatfaptulca,chiarsipentruspecialisti,faptulcasuntnumaiinformatide existentaacestuifenomenilinistestesitrecpeprimulplanalteproblemecurentesi accentuatedestareadejanesatisfacatoareainstalatiilordevinengrijorator.Sepoatevorbi, desi poate n-ar trebui spus ca, o parte din specialistii, care poate ar trebui pusi ntre ghilimele, bachiaruniicufunctiiimportantenicinuvorsaaudasisaaflemaimultedectstiu, manifestnd chiar o anumita iritatie la discutiile pe marginea acestei probleme. Din astfel de atitudinisireactiis-auacumulatsimultedincelelalteproblemedificile,existenten instalatiile electroenergeticeastazi.Decen-armaifincauna,respectivregimuldeformant, care sa asteptam sa se manifeste mai puternic prin cresterile pierderilor de putere si energie, ocupareasectiuniiconductoarelor,crestereanumaruluiintreruperilorconductoruluidenul, problemedecompatibilitateelectromagneticas.a.Opublicatiefrancezadespecialitatescrie monitorizativoiregimuldeformantnaintecaelsavadominepevoi.Sepoateafirmaca primulsemnalputernicdealarmalprezinta reteaua de joasa tensiune siconductorulde nul, carevinncontactnemijlocitcuacesttipdeconsumatori,careprincaracteristicilesi comportarealorafecteazasinprezent,darmaialesnperspectiva,chiarapropiata,problema calitatii energiei electrice daca vor fi tratate cu acelasi interes ca si pna acum si nu o singura data ci permanent, pna cnd se vor lua masurile de atenuare a consecintelor. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 243 - 2.Consumatorii informatizati si caracteristicile lor deformante. Acest tip de consumatori cu puternice efecte de abatere, n mod deosebit, a curbelor de curentdelaformalorideala,aceeadesinusoida,carecontincomponentesicircuite electronicecucaracteristicineliniare,numaitrebuiecautatipreadepartesaunumailamarii consumatoricuspecificdeosebit.Arialorderaspndireestefoartelargasinumaidacane gndim putin i gasim chiar n gospodariile noastre, n toate institutiile de stat si particulare, n ntreprinderilemari,mijlociisimici,nbancisicentredecalculsinoricealtaactivitate contemporanaaomului.PuterilelornominalepornescdelactivaW,kWsausegasescn instalatiiledereglajaleunorconsumatoriimportantidesutedemiidekW.Decio caracteristicaprincipalaconstanfaptulcasegasescpracticntoatezonelesistemului electroenergetic,numarulsiponderealorfiindfoartemari.Astfelsiproprilenoastre gospodarii, prin toate aparatele total sau patial electronizate sunt surse de regim deformant si foarte multe alte locuri au milioane de astfel de receptoare. Am putea mentiona: televizoarele, aparatelederadio,masiniledespalat,frigiderele,lampilefluorescente,calculatoarele electronice, casetofoanele audio si video etc. Toate acestea si deci noi toti, acasa si la serviciu, prinefectuldedeformaremaislabsaumaiintens,nmoddeosebitalcurbelordecurent, suntemsursedecurentiarmonicicarepolueazasiafecteazacalitateaenergieielectrice, calitate pe care tot noi toti cerem sa fie ct mai buna. Aparatele de masura foarte performante determina n timp foarte scurt, practic on line, formele deformate ale curbelor de curent si de tensiune,numarulsirangularmonicilorprecumsioseriedeindicatoricarecaracterizeaza intensitatearegimuluideformant.Dintreacestea,corespunzatorscopuluiprezentei comunicari, se retin valorile valorile efective ale curbei deformate de curent si de tensiune: Idef si Udef si spectrul de armonici, care poate ajunge pna la rangul 50, adica 2500 Hz.Un indicator care exprima foarte bine intensitatea regimului deformant este factorul de distorsiune (dI, dUsauTHD).nfig.2.1-2.10 se redau, pentru cteva receptoare deformante, curbelecurentilordeformati,structuraarmonicilordecurentsifactoriicorespunzatoride distorsiune.Seconstatacacelmaiputindeformantestefrigiderul(dI=10.7%fig.2.4)urmatde masinadespalatrufe(dI=24%fig.2.2),efectuldedeformaremaxim,fiindceldatde functionareaunuicalculatorelectronic(dI=107.4%fig.2.5).nfig.2.6seprezintaocurba deformata de curent absorbit de un apartament care este foarte apropiata de aceea a curentului absorbitdeoscaradebloc,cufactoruldedistorsiunedI=23.5%sirespectivdI=19.7%, contndfoartemultsimultaneitateanfunctionareadiferitelorreceptoare.Decitoti consumatoriiinformatizatiinjecteazanreteauadejoasatensiuneopaletafoartelargade curentiarmonici,deformndnmaremasuracurbeleidealefundamentale(50Hz).Nuacelasi lucrusepoatespunedespretensiune,caredupacumseconstatadinfig.2.7,estefoarte apropiatadesinusoida.Tensiunearespectivaafostmasuratalabareledejoasatensiuneale unuipostdetransformare,careaveacurentiidinfazeledejoasatensiunefoarteputernic deformati.CoefiientuldedistorsiuneestedenumaidU=1.78%,decifoartemic.Aceasta situatiesedatoreazafaptuluica,npunctulrespectiv,curentuldescurtcircuitestefoartemare n raport cu cel de sarcina din nod. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 244 -

Fig.2.1. Curent absorbit de un televizor color. Fig.2.2. Curent absorbit de o masina de spalat. Fig.2.3. Curent absorbit de lampa fluorescenta. Fig. 2.4. Curent absorbit de un frigider. dI[%]=76% dI[%]=24% dI[%]=79% dI[%]=10.7% CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 245 - Fig. 2.5. Curent absorbit de un calculator. Fig.2.6. Curent absorbit de un apartament (scara de bloc). Fig.2.7. Curba de tens iune. Se poate afirma deci ca, n continuare, trebuie sa se examineze problema sub aspectul deformarii curbelor de curent. Tinnd seama de faptul ca toti acesti consumatori sunt racordati sialimentatidirectlajoasatensiunesitoatamultimeadearmonicidecurentesteinjectata directnaceastaretea,careestetrifazata,darare,asacumsecunoaste,petotparcursulsi conductorul de nul, se va urmari si aceasta problema, n continuare. 3.Solicitarile retelei de joasa tensiune datorita consumatorilor informatizati. Marea majoritate a acestor consumatori fiind monofazati si solicitnd puteri mici, sunt racordatidirectlainstalatiileinterioaredealimentaredinimobile,nacesteafiindinjectate direct armonicile de curent. Punctele terminale ale instalatiilor interioare care, n general, sunt formatedinliniimonofazate,sunttablourilededistributiedescarasaudeimobil,nfunctie de marimea cladirii. dI[%]=107.4% dI[%]=23.5% - apartament dI[%]=19.7% - scara de bloc dU[%]=1.78% CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 246 - Aceste tablouri de distributie sunt conectate prin bransamente,la reteauapropriu zisa, dejoasatensiune,careestentotalitatetrifazatasicareserealizeazapnalabareledejoasa tensiunealetransformatoarelordinposturile,ngeneral,de20/0.4kV.(fig.3.1).Unelement comun,plecnddelafiecarereceptorsipnalapostuldetransformare,lreprezinta conductorul de nul. Acesta este al doilea conductor n zona instalatiilor interioare, monofazate siareaceleasiconditiidefunctionarecasiconductoruldefaza,pecarelnsoteste.Dela tablour ilededistributiedescarasaude imobilpnala transformatoareledin posturi, n zona retelelortrifazate,acestaconstituiecelde-alpatruleaconductorsiareunregimspecificde functionare,diferitdecelaloricaruiconductordefaza.Dacapentruzoneledincladiriale circuitelor monofazate, cele doua conductoare au aceeasi sectiune, situatia se schimba pentru zoneletrifazate,undenululesteparcursdecurentulrezultantalcelordinfazesicare,n general,estemaimicdectcelmaimiccurent din faze si din aceasta cauza conductoarele de fazaauaceeasisectiune,iarcondutoruldenulareosectiunemaimica.nconditiile consumuluiexistentmonofazat,nesimetricsidezechilibrat,care,defapt,aexistatsipnan prezentsinuapusproblemedeosebite,aaparutasacums-aaratatanterior,cauza determinantareprezentataderegimulnesinusoidal,dejaintenssicareseaccentueazantr- un ritmrapidpemasuracresteriinumaruluidereceptoareelectronice.nscopulpuneriin evidenta a gradului de solicitare a celor trei faze ale unui circuit de joasa tensiune, n general, se examineaza situatiile care pot aparea. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 247 - n acest sens se considera pentru circuitul cu cele trei faze A, B, si C de joasa tensiune, trei situatii de ncarcare corespunzatoare a trei tipuri de receptoare. Prima situatie prezentata n fig.3.2 reprezinta situatia ideala de ncarcare a celor trei faze, cu trei curenti egali n fiecare faza si decalati ntre ei cu unghiuri de cte 120. Aceasta corespunde unei functionari n regim simetricsiechilibratatuturorreceptoarelormonofazatealimentatedincircuitulrespectiv. Curentii respectivi cu frecventa de 50 Hz reprezinta singurele marimi care circula prin circuit, ncarcnd egal si corespunzatorcerintelorfiecareigrupedeconsumatori,fiecarefaza.Decio solicitareidealaacelortreiconductoare,corespunzatoarestrictsistemuluipozitiv(+)al componentelor simetrice. Daca si factorul de putere este n jurul valorii neutrale, se realizeaza pierderi de putere si caderi de tensiune minime.Adouasituatieesteredatanfig.3.3sicorespundeuneisolicitariacelortrei conductoarealecircuituluidejoasatensiune,ncazulalimentariiunorconsumatori monofazati,carencarcadezechilibratsinesimetriccircuitul,frecventacurentilor corespunzndvaloriinominale,fundamentale,de50Hz.Sistemuldecurentidezechilibratsi nesimetricavndnumaifrecventafundamentalade50Hzcorespundeunuiregimsinusoidal, cureceptoareavndcaracteristiciledefunctionareliniare.nacestcazsistemulcelortrei curentirealiIfA,IfB,IfC (indicelefaratafrecventaunicaexistentafundamentala)poatefi CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 248 - descompusntreisistemecomponentesimetricesiechilibrate,pozitiv(+),negativ(-) si zero (0), cu ajutorul urmatorului sistem de ecuatii: ( )( )( )fC fB fA f 0fC fB2fA ffC2fB fA fI I I31II a I a I31II a I a I31I+ + + + + + + (3.1) Celetreisistemesuntredatenfig.3.3siaratacafiecarefazaesteparcursadecteun curentcorespunzatorcelortreicomponentesimetrice,rezultndsituatiarealadencarcare dezechilibrata a circuitului, cu componentele negative si zero cu consecintele corespunzatoare asuprapierderilordeputere,caderilordetensiunesidencarcareaconductoruluidenul. Trebuiementionatcasistemuldecurentianalizat,reprezentat de sistemul de ecuatii (3.1) si redatnfig.3.3apartinedefaptuneietapedefunctionareasistemuluinostruelectroenergetic anterioaracupesteundeceniu,cndnafaradedezechilibrusinesimetrienumaierausialte fenomene. Fenomenul denesinusoidalitateeranetapadeaparitie,numainanumitepuncte, undeserealizauconsumatorimodernicuredresoare,iarefectelelui,lanivelulsistemului electroenergetic puteau fi neglijate sau se luau masuri locale. Dupaexaminareaacesteiadouasituatii,respectivaregimuluinesimetricsi dezechilibrat,estenecesarsasetreacala ultima etapa, care pentru sistemul nostruenergetica nceputnultimuldeceniualsecoluluitrecut,caracterizatdeintensificareapescaralarga, CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 249 - att n privinta nesimetriei si dezechilibrului, dar n mod deosebit a fenomenului nesinusoidal, careadevenitngrijorator.Aportulfoartemarelaaceastasituatieaactiuniideinformatizare, care s-aintensificatnultimultimpsiareperspectivededezvoltarefoartemari,acondusla fenomene complexe, n mod deosebit la nivelul retelei de joasa tensiune si a conductorului de nul. Revenindlaproblemaexaminariinacesteconditii,actualesideperspectiva,a circuitului trifazat de joasa tensiune, fara a considera deocamdata conductorul de nul, analiza situatieirespectiveestereprezentatanfig.3.4.Fazoriicareintrandiagramaa),IrA, IrB, IrC reprezintacurentiirealicarecirculaprinceletreifaze:A,BsiC,careconstituienprimul rndunsistemnesimetricsidezechilibratsinplusundelefiecaruicurentsuntsi nesinusoidale. Prin aceasta suprapunere, situatia reala din reteaua de joasa tensiune, precum si examinareaeidevinmaicomplexe.Astfelpentruanalizareafenomenuluinesinusoidal,este necesarsasefacadescompunerialeundelornesinusoidalenseriiFourier,obtinndu-se prin aceasta,nprimulrndoundafundamentalasinusoidalacufrecventade50Hzsincaun numardeundesinusoidalecufrecvente,ngeneral,multipliiaifrecventeifundamentale, denumitearmonicidecurent.Numarullorpoatefifoartemare,ajungndpnalaordinul50, dar marimea lor si respectiv ponderea, n unda reala descresc treptat, cele mai mari fiind pna la ordinul 11; 13. Valoarea efectiva a curentului real este data de expresia:+ n2 k2k2f rI I I (3.2) n care Ifeste valoarea efectiva a undei fundamentale, iar suma denumita reziduul deformant, se refera la tot spectrul de armonici. Deci o prima consecinta negativa a existentei armonicilor decurent,constancrestereacurentuluirealnconductor,fatadecomponentafundamentala, ocupnd suplimentar sectiunea conductorului si conducnd la cresterea pierderilor de putere si energie activa.Unindicatorimportantalregimuluinesinusoidalestecoeficientul(factorul)de distorsiune, dat de expresia: fn2 k2kII (3.3) care n conditiile actuale poate avea valori importante.Semaifaceomentiunensensulcaarmoniciledecurentsempartntreicategorii, tinnd seama de efectele lor si anume: armonicile 3 si multiplu de 3; (3n) armonicile din categoria 3n+1 armonicile din categoria 3n-1 (3.4) Ultimeledouacategoriisuntarmoniceleavndordinuldiferitde3simultiplude3, respectiv,n=3sim3.ncontinuaresepoatetrecelaexaminareasistabilireamoduluide ncarcareafiecareifazeacircuituluitrifazatdejoasatensiune.nprimulrndsistemulde curenti reali reprezentat n fig.3.4.a, descompus n serie Fourier conduce la determinarea unui sistemdecurentifundamentali(f=50Hz)dezechilibratsinesimetric,caresepoate descompunentreisistemesimetricesiechilibrate(fig.3.4.b).Oremarcadeosebitde importanta consta n faptul ca n marea majoritate a cazurilor si armonicele de curenti indicate n expresiile 3.4 sunt nesimetrice si dezechilibrate.CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 250 - Ocategorieseparataoconstituiearmoniceledeordinul3simultiplude3(fig.3.4.c) careseregasescnfiecarefazacucaracteristicilelorspecificesecventeizero.Celelalte armonici(fig.3.4.d)care,fiecarenpartepoateconstituiunsistemnesimetricsidezechilibrat, se pot deasemenea descompune n trei sisteme simetrice si echilibrate: pozitiv, negativ si zero, careseregasescnfiecarefaza.Rezultadecican conditiile existente, n fiecare dintre cele trei faze, circula curenti de frecventa fundamentala (50 Hz) de succesiune pozitiva, negativa si zero,curenticufrecventecorespunzatoarearmonicei3simultiplude3sicurentide succesiunepozitiva,negativasizerocorespunzatorituturorcurentilorarmonici,avnd frecvente diferite de 3 si multiplu de 3, cum sunt 5, 7, 11, 13 etc. obtinuti cu urmatorul sistem de ecuatii: ( )( )( )kC kB kA k 0kC kfB2kA kkC2kB kA kI I I31II a I a I31II a I a I31I+ + + + + + + (3.5) n care, k este ordinul (rangul) armonicei.Astfelnfiecarefazacirculauncurentrealavndcomponentaindicatasubradicalul formulei 3.2, adica fundamentala plus reziduul deformant. Acesta poate ajunge la valori pna la30%fatadefundamentala.Caexemplunfig.3.5.aseprezintacurbacurentuluicare circulaprinfazaunuitransformator,peparteadejoasatensiune,deformat,avndvaloarea efectivade134,65[A]siuncoeficientdedistorsiunede23.76%,adicafoartemare,fatade 15%,valoareamaximaadmisa.Seconstatanfig.3.5.bprezentaarmonicilorderang3cu 18.5%,rang5cu13.1%,rang7cu6%sirang9cu2.1%.toatecelelaltearmonicepnala rangul50suntsub2%siauoinfluentainsensibilancurbadecurentdeformat(fig.3.5.asi fig.3.5.b). Fig.3.5.a. Forma curentului de pe faza B. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 251 - Fig.3.5.b. Spectrul de armonici pentru curentul de pe faza B. 4. Concluzie Prezentacomunicarescoatenevidenta,nmoddeosebitdeclar,existentasi extinderea,ndeosebinumericasimaiputincaponderedeputeri,auneimultimideja impresionante,nprimulrndnmediulurban,dereceptoareinformatizatemonofazate. Acestea, prin deformarea accentuata a curbelor de curent, conduc la aparitia unui spectru larg dearmonicidecurent,cupierderimai importante pna larangul 10 (mai putin 15) n reteaua dejoasatensiunedelacaresealimenteazadirect,contribuindlancarcareasuplimentara acelortreifazecutoatedezavantajeledeocuparesuplimentaraasectiuniiconductoarelor, crestereapierderilordeputeresienergieelectricaactiva,etc.nncheiere,autoriiconsidera necesarsapropunacititorului,pentrucompletareatablouluinelistitordinceletreifazeale reteleidejoasatensiune,cusituatiade-adreptulngrijoratoareaconductoruluidenul prezentatedeautorincomunicareaCresterea ngrijoratoare a pierderilor de putere activa n conductorul de nul de regim deformant[1]. Bibliografie: 1.Iordanescu, I., Toader, C., s.a. Cresterea ngrijoratoare a pierderilor de putere activa nconductoruldenulderegimdeformant,CNR-CIREDSyposiumCEE2001, Trgoviste, October 4-5, 2001. 2.Deflandre,T.,Meunier,M.,Lachaume,J.Harmoniquessurlesrseauxde distribution MT et BT - niveaux actuels et future. Note interne EDF 93 NR 00016. 3.Golovanov,C., s.a.Aparateleelectrocasnicesursedepoluarearmonica.Revista ENERGETICA, nr. 2, martie-aprilie, 1996, pag. 70-76. 4.Preda, L., Heinrich, I., Buhus, P., Ivas, D., Gheju, P. Statii si posturi de transformare. Editura Tehnica, Bucuresti, 1988. 5.Arie,A.,s.a.Poluareacuarmoniciasistemelorelectroenergeticefunctionndn regim permanent simetric. Editura Academiei Romne, Bucuresti, 1994. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 252 - 6.Ionescu, T.G., Pop, O. Ingineria sistemelor de distributie a energiei electrice. Editura Tehnica, Bucuresti, 1998. 7.Ungureanu,M.,Chindris,M.,Lungu,I.Utilizarialeenergieielectrice.Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1999. 8.Chindris,M.,Sudria,A.A.Poluareaarmonicaaretelelorelectriceindustriale. Editura Mediamira, Cluj-Napoca, 1999. 9.Hortopan,Gh.Principiisitehnicidecompatibilitateelectromagnetica.Editura Tehnica, Bucuresti, 1998. 10.Golovanov,N.Aparateelectrocasnice.Problemedecompatibilitate electromagnetica. Editura ICPE, Bucuresti, 1997. 11.Maier,V.,Maier,C.D.LabViewnCalitateaEnergieiElectrice.EdituraAlbastra, Cluj-Napoca, 2000. 12.Leca, A. Principii de management energetic. Editura Tehnica, Bucuresti, 1997. 13.Iordache,M.Conecini,I.Calitateaenergieielectrice.EdituraTehnica,Bucuresti, 1997. 14.Muresan,T.,s.a.Aparatesiinstalatiipentrureducereaconsumurilordeenergie electrica n industrie. Editura Facla, Timisoara, 1984. 15.Jula, N., s.a. Iterfatarea traductoarelor. Editura ICPE, Bucuresti, 1999. 16.Chindris,M.,Cziker,A.,Micu,C.D.Aplicatiidemanagementalcalitatiienergiei electrice. Editura Mediamira, Cluj-Napoca, 2000. 17.Munteanu,Fl.,Was,D.Calitateaserviciuluidealimentarecuenergieelectrica. Editura AGIR, Bucuresti, 2000. 18.Conecini, I. mbunatatirea calitatii energiei electrice. Editura AGIR, Bucuresti, 1999. 19.Iordache,M.,Chiuta,I.,Costinas,S.Controlulcalitatiienergieielectrice.Editura AGIR, Bucuresti, 2000. 20.Albert,H.,s.a.Consideratiiprivindcalitateaenergieielectricelivrate.Editura RENEL GSCI, Bucuresti, 1998. 21.Du. Y., Burnett, J Experimental investigation into harmonic impedance of low-voltage cables. IEE Proc-Gener. Transm. Distrib., vol 147, no.6, Nov. 2000. 22.Gruzz, T.M. A survey of neutral currents in three-phase computer power systems. IEE industry Electron, No.3, 1996. 23.IEEE Standard 519-1992-IEEE 12 april 1993. 24.Buta, A., Pana, A. Impedanta armonica a sistemelor electroenergetice. Ed. Tehnica, Bucuresti, 2001. 25.Medved, VL., Schinco, R., - Le correnti di corto circuito negli impianti elettrici AT, MT e BT, Ed. Delfino, Milano, 2000. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 253 - CRESTEREA NGRIJORATOARE A PIERDERILOR DE PUTERE ACTIVA N CONDUCTORUL DE NUL DE REGIM DEFORMANT. prof.dr.ing. Ion Iordanescu* as. ing. Constantin Surdu* prof.dr.ing. Cornel Toader*ing. Cristian Ghemaru** prof.dr.ing. Petru Postolache* stud. Marius Danut Constantin* * Universitatea POLITEHNICA Bucuresti, Facultatea Energetica tel/fax +4.01.410.47.05, e-mail: cornel_toader@k.ro ** Sucursala de Distributie a Energiei Electrice Pitesti 1.Introducere. Autorii prezentei comunicariconsideranecesarsamentionezechiardelanceputca lucrareadefata,consacratafenomenelorcareaulocnconductoruldenulnsituatia existentei regimului deformant, constituie un material independent, care analizeaza si propune solutiipentruatenuareafenomenuluirespectiv.Dar,pentrucaproblemasafiecunoscutan ntregime,adicatinndseamasidefenomenelesisolicitarilereteleidejoasatensiune, ndeosebi pe tronsoanele trifazate, pe care o nsoteste, n toate situatiile, conductorul denul, se sugereaza cititorului sa examineze, cu atentia necesara si comunicarea, de la acest simpozion, intitulataMasuratorisiconstatarialarmantelaconsumatoriiinformatizatisinreteauade joasatensiune.ncomunicareadefataseanalizeaza,teoreticsiprintr-unstudiudecaz, situatiadeosebitdengrijoratoareaconductoruluidenul.Acestareprezintasediul acumularilortuturorconsecintelornegativecareaparnregimuldeformant,produsde multimea tuturor consumatorilor cu elemente nelineare electronice, cu care conductorul de nul estencontactdirect,ntiprincircuiteledealimentaremonofazatesincontinuare,prin reteauatrifazatadejoasatensiune.Masuratorileefectuatesicalculelefacute,demonstreaza clar ca, n conditiile existente si ndeosebi n perspectiva, cnd astfel de receptoare vor deveni echipamente obisnuite pentru consumatori, mai mult dect n situatia existenta deja alarmanta. Fenomenuldeformantvaconduce,sepoatespune,lasufocarea,pentrunceput,azonelor urbane,aconductoruluidenul,facndsacreascangrijoratorpierderiledeputeresienergie activanacestconductorsilaaparitiaaltorfenomenecuconsecintetehnico-economice negative, consecinte prezentate dealtfel n cele doua comunicari. 2.Calcululpierderilor de putere activa si energie electrica O consecinta importata a ncarcarii suplimentare a sectiunii conductoarelor active, n legatura cu pierderile de putere, este aceea a cresterii lor, deoarece determinarea lor nu se mai face folosind expresia: 2r f rI R 3 P (2.1) adicafolosindvaloarearezistenteiconductoruluicorespunzatoarefrecventeide50Hzsi valoarea efectiva a curentului real masurat, deoarece rezistenta conductoarelor creste odata cu crestereafrecventeidatorita efectului pelicular, cu circa 10 % pentru armonica 3 (150 Hz) cu CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 254 - 20%pentruarmonica6(300Hz)sicu50%pentruarmonica9(450Hz).Datoritaacestui fenomen, pierderile reale de putere, se calculeaza cu expresia: ) I R I R ( 3 Pn2 k2k k2r f r + (2.2) n care k reprezinta ordinul armonicei de curent si pot ajunge cu 30 % mai mari si n anumite cazuri, chiar mai mult, fata de pierderile datorita numai fundamentalei n cele trei conductoare active.Decigraduldencarcaresuplimentaraaconductoareloractivesipierderile suplimentare depind de existenta, de structura si ponderea curentilor armonici, care conduc la cresterea curentului real fata de cel fundamental. 3.Examinarea situatiei conductorului de nul. Dinexaminareademaisusseconstatasolicitarileimportante,careaparpentru conductoarele active ale circuitelor trifazate de joasa tensiune. ntr-osituatiemultmaigreasi ncelemaimultecazuri,chiarngrijoratoare,seafla,nconditiiledeazialeinformatizarii consumatorilordeenergieelectrica,conductoareledenulaleretelelordejoasatensiune trifazate.ncircuitelemonofazatesituatiaconductoruluidenuleste,pefiecaretronson, similaracuceaaconductoruluiactiv,fiindsolicitat,casifazacircuituluitrifazat.ntruct prezenta conductorului de nul este obligatorie si n circuitele trifazate, situatia acestuia devine deosebitdegrea.Pentruaceastatrebuiementionatfaptulcanululpreia,toateconsecintele abateriiregimuluidefunctionareaconsumatorilordelasituatiaideala,ncareprezentalui nicinuarfinecesara.Astfel,toateneajunsurilecareprovindinexistentadezechilibrelor ncarcariifazelor,anesimetrieicurentilorsinmoddeosebitaaparitieiintensificarii regimului nesinusoidal, fac situatia conductorului de nul n circuitul trifazat foarte dificila. Pentruadeterminacurentiicarecirculaprinconductoruldenul,trebuiesasetina seamadeproprietateasistemelorcomponentepozitivasinegativancircuitele trifazate, care fiindsimetricesiechilibrateaurezultanta,npunctulneutrudejoasatensiuneal transformatoruluidinpost,egalacuzerosinuvorcirculanconductoruldenul.Aceasta situatieapareattpentrusistemuldecurentifundamentali,ctsipentruceiarmonici.n CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 255 - consecinta prin conductorul de nul vor circula si componentele de secventa zero ale curentului fundamentalsialesistemelordezechilibratealecurentilorarmonicicufrecventediferitede celealearmonicii3simultiplude3;deasemeneavorcirculatoticurentiicorespunzatori armonicelor3simultiplude3dinceletreifaze,nsumati(fig.3.1).nvaloareacurentului rezultantdinconductoruldenul(fig.3.1)opondereimportantaoarecurentulcufrecventa fundamentala, dar din masuratorile efectuate a rezultat, ca o pondere foarte mare, uneori chiar mai mare, o au curentii armonici de ordinul 3 si multiplu de 3, respectiv curentul (3+m3) N (fig.3.1)lacaresemaiadaugacomponenteledesecventazeroalecelorlaltearmonicide curenti.Rezultadeci,canconditiilerealealereteleloractualetrifazatedejoasatensiune, ncarcareasuplimentara,pesteceacorespunzatoarefrecventeide50Hz,aconductoruluide nulpoatefifoartemare,putndajungesaunanumitecazurichiar depasi,limitade ncarcare admisibilapentrusectiuneaacestuia.nacestcazsepoatepunentrebareadacanuapare necesitateaadoptariipentruconductoruldenulosectiunemaimare,egalasaueventualmai mare dect cea a conductoarelor active defaza.Aceastaarconducedefaptlaoabateredela principiul fabricarii cablurilor trifazate cu sectiunile celor trei conductoare active mai mari cu unasaudouatreptedectsectiuneaconductoruluidenul,datoritavaloriirezultantea curentilordinceletreifaze,maimicadectceamaimicavaloareacurentilordin conductoareleactive.nacelasitimpnsasepoatepunesiproblemadeosebitdeimportanta subaspecttehnico-economicdacaprincrestereasectiuniiconductoruluidenulserezolva situatia grea din prezent si mai grea n perspectiva, chiar apropiata. Sementioneazacanusepuneproblemaschimbariisauadoptariiunorsectiunimai marisipentruconductoareleactive.Deaicirezulta,cagradulsuplimentardencarcare, precumsicrestereapierderilordeputereactivanacesteconductoarenusevorschimba.n consecinta,ceeacevarezultasipentrunoulconductordenulcusectiunemarita,nprivinta valoriicomponentelorcurentilor,nusevaschimba.Graduldencarcarevaramnetotmai maredectcelcorespunzatorcomponenteifundamentale,obtinndu-senumaioreducere partiala a pierderilor de putere activa n noul conductor de nul, datorita cresterii sectiunii. Ce sepoatensaafirmacucertitudineestefaptulcafenomenulramnepracticneschimbat,cu toatedezavantajelementionate,lacaresemaipoateadaugaunulcuconsecinteimprevizibile, deocamdata, privind problema compatibilitatii electromagnetice, datorita circulatiei nelimitate a unui spectru larg de armonici de curenti, care pot avea frecvente pna la 2,5 kHz, prin toata reteauadejoasatensiunesindeosebiprin conductorul de nul. Oconsecinta cu urmari grave, carepoateapare,constancrestereanumaruluidentreruperialeconductoruluidenul, datorita suprancalzirilor locale, ca efect al fenomenului pelicular, n punctele de mbinare ale acestuia.Desigurca,fenomenele,caresepetrecnprezentsicuointensificaremaimare, chiarnperspectivaapropiata,suntcomplexesielevormainecesita,paralelculuarea unor masuri de atenuare, nca alte analize tinnd seama de evenimentele care apar n toata perioada de functionare a instalatiilor de joasa tensiune. Cu titlul de exemplu, pentru a pune n evidenta situatiadeosebitdecomplicataaconductoruluidenul,nfig.3.2.aseredacurbacurentului realdeformat,masuratprinconductoruldenulaltransformatoruluiunuipost.Gradulde deformareestedenecrezut.Factoruldedistorsiuneestede160.96%;curentulrealdeformat arevaloareaefectivade70.07Adincarevaloareaefectivaafundamentalei(50Hz)estede numai 36.84A, reprezentnd numai 52.63% din valoarea curentului real deformat, restul fiind reprezentatdearmonici(fig.3.2.b).Astfel,armonicaderangul3depasestecu57% fundamentala, armonica 5 reprezentnd 25% din fundamentala, ca si armonica 9. Armonicile 7si15reprezinta10%.Celelalte,pnalaarmonica50suntsub5%.nacesteconditii consecintele mentionate mai sus sunt clare. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 256 - Fig.3.2.a. Forma curentului prin conductorul de nul. Fig.3.2.b. Spectrul de armonici pentru curentul de pe conductorul de nul. 4.Studiu de caz. Fatadeexaminareafacutamaisussinscopulverificariiafirmatiilorsiprecizarilor facutenlegaturacusolicitarileretelelordejoasatensiunesindeosebiaconductorului de nul,datoritaaparitieisidezvoltarii,ntr- unritmfoarterapid,aconsumatorilorspecifici etapelordeinformatizareatuturoractivitatilorsocial-economice,seconsideranecesarsase facaunstudiudecaz.Aceastaexaminaresefacepe baza rezultatelor obtinute prin efectuarea unormasuratorintr-unpostdetransformaredinBucuresti.Dintreinformatiileobtinute,s-au IN IN CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 257 - consideratcaedificatoarepentrustudiuldecaz,celeprivindcurentiiprinceletreifazede joasatensiunealetransformatoruluidinpostsiprinconductoruldenulracordatlapunctul neutru al transformatorului respectiv.Nusefolosescsiinformatiilereferitoarelatensiunideoareceacesteasesitueazain domeniulvalorilornormaleavnduncoeficientdedistorsiune de 2,5% fara sa se abata prea mult se sinusoida, datorita, diferentei foarte mari ntre valorile curentilor de scurtcircuit si ale curentilordesarcina.Caoprimaremarcaseconstata,canceletreifazecurentiirespectivi sunt dezechilibrati si nesinusoidali, iar cel din conductorul de nul este puternic deformat.Valorile efective medii ale curentilor rezultanti nesinusoidali masurati n cele trei faze sunt:IA = 151,17 A; IB = 177,12 A, IC = 245,54 A Valorile efective ale curentilor fundamentali (f = 50 Hz) calculati cu expresia: ( ) ( )2AfAA THD 1II+ ,sunt: IfA= 149 A; IfB = 173,4 A; IfC = 244 A Se constata dezechilibre importante ntre cele trei faze; mai ales valoarea mare a curentului IC. Valorile coeficientilor de distorsiune masurati sunt la limita superioara, respectiv: THD (A) = 14,62 %; THD(B) = 16,81 %; THD(C) = 15,29 % Diferentelentrevalorileefectivenesinusoidalesicelealecurentilorfundamentali, calculatisuntfoartemici,rezultndungradmicdencarcaresuplimentara a fazelor datorita nesinusoidalitatii (ntre 1 % si 2,2 %). Situatiaconductoruluidenulestensadeosebita.Astfel,valoareaefectivaa curentuluirezultantnesinusoidalmasuratestede115.12A,respectivcu24%maimicadect valoarealuiIA careesteceaaimicasicu53%maimicdectICcareestecelmaimare. ntructcoeficientuldedistorsiuneTHD(N)=74.31%estefoartemare,valoareacurentului fundamental pe nul este de IfN = 92.8A reprezentnd 80% din cel nesinusoidal, adica diferenta estefoartemare,indicndoncarcaresuplimentaraimportantaanulului,datoritacurentilor armonici. Deci, ntruct curentul care circula prin conductorul de nul, att cel nesinusoidal ct sicelfundamentalsuntcupeste20%maimicidectceidinfaze,iar cel fundamental este cu 38%maimicdectcelmaimiccurentfundametaldinfaza(IfA) se poate afirma, ca nu este necesara cresterea sectiunii coductorului de nul la nivelul fazelor. Folosindvalorileprocentualealecurentilorarmonicirezultatedinmasuratori, raportatelacelealecurentilorfundamentali,s-audeterminatpentrufiecarefazavalorile efective ale curentilor armonici pentru rangurile 3, 5, 7, 9 care sunt cei mai importanti si s-au obtinut pentru diferitele faze: ABC I313,9 A22,9 A29,8 A I513 A15,6 A19,8 A I76,85 A7,28 A9 A I95,06 A4,16 A5,37 A Deci curentii corespunzatori armonicii 3 sunt cei mai mari. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 258 - Pentruconductoruldenulsituatiadevinemaigrea.Astfel:I3N=65.9A, I5N=11.14A, I7N=6.5A, I9N=14.85A. De aici se constata ca armonicile de rang 3 si multiplu de 3 reprezinta suma curentilor respectivi din cele trei faze, la care se mai adauga componentele de secventa zero ale armonicelor de rang diferit de 3, adica 5 si7. nprivintapierderilordeputereactiva,nscopulstabiliriicresteriloracestora, datoritaprezenteicurentilorarmonicipentru cele treifaze sinul, s-a considerat un cablu cu 4 conductoare,nlungimede0.1km,avndsectiunile:3x150+70mm2Al cu rezistentele lineice corespunzatoarefrecventeide50Hz,R150=0.194O/kmsiR70=0.444O/km.Pentruatine seamadevariatiarezistenteicufrecventa,adicadeefectulpelicular,dinliteraturade specialitate,s-auluatvalorilerapoartelor: fkRR,ncarekesterangularmonicii;f- fundamentala si care au urmatoarele valori: 1,1pentru armonica 3; 1,2 pentru armonica 5; 1,35 pentru armonica 7; 1,5 pentru armonica 9. Valorile rezistentelor lineice pentru sectiunea de 150 mm2 Al sunt:R3 = 0.213O/km; R5 = 0.233O/km; R7 = 0.262O/km; R9 = 0.291O/km Iar pentru sectiunea de 70 mm2Al a nulului:R3=0.488O/km; R5=0.533O/km; R7=0.6O/km; R9=0.666O/km Pentru calculul pierderilor s-a folosit expresia: + n2 kk f totalP P P sau + n2 k2k k2f f totalI R I R P pentru fiecare faza n parte si separat pentru nul; faza A: ( )kW 726 , 440 026 , 10 7 , 43016 , 4 0291 , 0 85 , 6 0262 , 0 13 0233 , 0 9 , 13 0213 , 0 149 0194 , 0 P2 2 2 2 2totalA + + + + + Cresterea pierderilor datorita curentilor armonici pentru faza A: ( )023 , 17 , 430726 , 440PPfAtotalAA P adica cresc cu 2,3 %; faza B: ( )kW 043 , 601 733 , 18 31 , 58216 , 4 0291 , 0 28 , 7 0262 , 0 6 , 15 0233 , 0 9 , 22 0213 , 0 4 , 173 0194 , 0 P2 2 2 2 2totalB + + + + + Cresterea pierderilor datorita curentilor armonici pentru faza B: ( )032 , 131 , 582043 , 601PPfBtotaBB P adica cresc cu 3,2 %; CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 259 - faza C: ( )kW 011 , 1185 011 , 30 0 , 115537 , 5 0291 , 0 9 0262 , 0 8 , 19 0233 , 0 8 , 29 0213 , 0 244 0194 , 0 P2 2 2 2 2totalC + + + + + Cresterea pierderilor datorita curentilor armonici pentru faza C:( )025 , 10 , 1155011 , 1185PPfCtotaCC P adica cresc cu 2,5 %Cresterea pierderilor pe cele trei faze datorita curentilor armonici: 3, 5, 7 si 9 este de 8% fata de pierderile datorita numai fundamentalei. Cresterea pierderilor pe cele trei faze fata defundamentala,datoritanumaicurentilorarmonicatreieste4.505%adicapeste50%din cresterea totala a pierderilor datorita celor patru armonici. Pierderile de putere pe nul: ( )kWPtotalN28 , 618 92 , 235 36 , 38285 , 14 0666 , 0 5 , 6 06 , 0 14 , 11 0533 , 0 9 , 65 0488 , 0 8 , 92 0444 , 02 2 2 2 2 + + + + + Cresterea pierderilor datorita curentilor armonici: ( )617 , 136 . 38228 . 618PPfNtotaNN P Decicresccupeste60%adicafoartemult.nsumndcresterilepierderilorpefazesi pe nul, rezulta ca datorita curentilor armonici, pierderile de putere n reteaua de joasa tensiune cresc cu peste 70%, daca se tine seama si de aportul celorlalte armonici peste rangul 9 care sunt foarte mici. Pentru a constata efectul adoptarii si pentru conductorul de nul a aceleiasi sectiuni ca si pentru conductoarele fazelor, adica de 150mm2Alnlocde70mm2Al, s-a facut calculul pierderilordeputerepenulnaceastaipoteza.Acesteas-aureduscu56.4%.ntructtoata coplexitateafenomenuluisementine,nafaradeacestareducere,adicapierderiletotalen reteauadejoasatensiunenlocsacreascacu70%arcrestecu35%,reteauaramnndlafel de ncarcata, nu s-ar putea justifica o schimbare asa de importanta n tehnologia de fabricatie a cablurilor. Prin efectuarea acestui studiu de caz, s-a pus n evidenta faptul ca reteaua dejoasa tensiune si n mod deosebit conductorul de nul, sunt parcurse de curenti suplimentari, fata de cel util, fundamental, care sunt de fapt curentii armonici produsi si injectati n acesta retea de consumatoriiinformatizati.Aratadeasemeneacantreacestia, ponderea cea mai mare o are armonica3care,dacaarfiretinutanaintedeaintranreteaarconducelaapropiereantr-o maimaremasuraavalorilorefectivenesinusoidalealecurentilordinfazedevalorile fundamentalelorsilareducereala95Anlocde115.12Anconductoruldenul,fatade fundamentalacareare92.8A.Efectulasuprareduceriipierderilordeputerearfinsafoarte mare, acestea reducndu-se de la 8% n cele trei faze la 3.55%, iar n conductorul de nul de la 61.7%lanumai7%,adicacrestereapierderilordelacirca70%s-arreducelacirca10%. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 260 - Aceastaconstataretrebuiesaconducalapreocupariulterioare,pentrustabilireasolutieide rezolvarea situatieicomplexe,ncarese gasescretelele dejoasa tensiunesi n moddeosebit conductoruldenuldatoritaregimuluideformant.Sementioneazacancarcareaadmisibila pentru conductorul de Al, 70mm2 este de 190A. 5.Masuri de atenuare a fenomenelor. Situatiaestecomplexa,darexistatotusiunfactorfavorizant,carepermiteo sistematizareamasurilorcepotfiluate.Factorulrespectivconstantr-odistributie, mentionatamaisus,avalorilordiferitelorarmonicindouadomeniisianume:pnala armonica10sidupaaceasta,pnalaarmonica50.nprimuldomeniu,nceletreifaze, dominaarmonica3,darsi5si7cuvalorimaimicisintr-o anumita masura armonica 9. n conductorul de nul nsa se detaseaza, cu valori foarte mari, armonica 3, nsumnd valorile din celetreifaze.nacelasitimpsereduc armonicile5 si 7, iar armonica 9 apare, dar cu valori reduse. n al doilea domeniu, exista armonici n deosebi impare, dar de valori foarte mici, sub 2%.Decielementulprincipallconstituie,attpentrureteauatrifazata,ctmaialespentru nul, armonica 3 de curent. n ceea ce priveste masurile care se pot lua, exista doua probleme, unaprivindtipuldeechipamentfolositsiadoua,loculdeinstalarenretea.Echipamentele folosite sunt filtre, care pot fi active sau pasive. Solutia ideala, care rezolva complet problema attnreteauatrifazatactsincircuitelemonofazateapartinndinstalatiilorinterioaredin cladiri,oconstituieprevedereafiecaruireceptor(calculator,televizoretc.)cucteunfiltru activdeparametriicorespunzatori,caresaretinachiarlareceptortotspectruldearmonici, curentulpentrutoatareteauadealimentare,devenindsinusoidal.Aceastamasuraarputea apartineviitorului,dacafabricantiideaparatereceptoarelevorprevedeacuastfeldefiltre, sauacesteafiindfabricateseparatsapoataficumparatesimontatelngareceptordecatre abonat.ncontinuare,ramnndtotlautilizareafiltreloractive,solutiiledemontareofera descarcarea totala de armonici, dar numai pentru anumite instalatii de joasa tensiune, deoarece filtruldescarcanumaiinstalatiiledinamontedeloculundeestemontat.Astfel,s-arputea montacteunfiltruactivlatablouldesigurantedeapartament,carenudescarcainstalatiile dinavaladicadinlocuintasaulatablouldedistributiealuneiscari,acesteaconstituind puncteledetreceredelareteauatrifazatasicarempreunacunululrespectivarfidescarcate total de armonici. Ultimulpunct,ncares-armaiputeamontaunfiltruactivarfilabarelededistributie dejoasatensiunedinpostuldetransformare,solutiecarenudescarcadearmonicitoata reteauadinavaldetransformatoare.Poatefidescarcattransformatorulsinulul,datorita influentei filtrului activ. Sementioneazacafiltrulactivareunavantajfoarteimportantprinasigurareaunei curbedecurentpentrureteapracticsinusoidala,darsiundezavantajeconomicimportant, datorita pretului foarte ridicat fata de un filtru pasiv. Trecndlaceade-adouamasura,careconstanutilizareafiltrelorpasive,formatedin bobinesicondensatoare,montatenseriesireglatepeunasaumaimultefrecventede rezonanta, trebuie sa se aiba n vedere specificul functionarii acestora. Astfel, n cazul lucrarii defata,cndarmonica3este,dedeparte,ceamaiimportantacamarimesiestesiceamai apropiatadefundamentala,masuraconstanrealizareadefiltrepasivecurezonantape150 Hz (armonica 3) care au urmatoarele efecte: teoretic, retin integral armonica 3; reduc partial armonicile de rang superior (5,7,9 etc.) fata de frecventa de rezonanta; CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 261 - amplificafundamentala,contribuindlacompensareaenergieireactive,fiindsinguracu frecventa mai mica dect cea de rezonanta.Calocurideinstalare,suntaceleasicucelementionatencazulfiltruluiactiv,adica lngafiecarereceptor,solutiecarenprezentnupoatefiavutanvedere.Casolutiiposibile suntlngatablouldesigurantedinapartament,lngatablouldedistributiedescarasaula postuldetransformare,labarelegeneralededistributie.Ordineadepreferintaestecea prezentata mai sus, considerndu-se ca montarea la tablourile de distributie de scara, deoarece descarcanmaremasuratoatareteauatrifazatadejoasatensiune,inclusivnulul,estecea pentrucaresasecreezeconditiiderealizarentr-operspectivaapropiata.Prinaceastas-ar putea reduce n proportie de circa 30% pierderile si ncarcarea suplimentara a retelei trifazate si de 70% n conductorul de nul. n cazul nsa ca se monteaza filtrul n postul de transformare, sementinesituatiaactualantoatareteauadejoasatensiunealimentatadinpost,oreducere partiala avnd loc numai n nfasurarile transformatorului si n nul n proportie de circa 50 %. Bibliografie: 26.Iordanescu,I.,Toader,C.,s.a.Masuratorisiconstatarialarmantelaconsumatorii informatizatisinreteauadejoasatensiune,CNR-CIREDSyposiumCEE2001, Trgoviste, October 4-5, 2001. 27.Deflandre,T.,Meunier,M.,Lachaume,J.Harmoniquessurlesrseauxde distribution MT et BT - niveaux actuels et future. Note interne EDF 93 NR 00016. 28.Golovanov,C., s.a.Aparateleelectrocasnicesursedepoluarearmonica.Revista ENERGETICA, nr. 2, martie-aprilie, 1996, pag. 70-76. 29.Preda, L., Heinrich, I., Buhus, P., Ivas, D., Gheju, P. Statii si posturi de transformare. Editura Tehnica, Bucuresti, 1988. 30.Arie,A.,s.a.Poluareacuarmoniciasistemelorelectroenergeticefunctionndn regim permanent simetric. Editura Academiei Romne, Bucuresti, 1994. 31.Ionescu, T.G., Pop, O. Ingineria sistemelor de distributie a energiei electrice. Editura Tehnica, Bucuresti, 1998. 32.Ungureanu,M.,Chindris,M.,Lungu,I.Utilizarialeenergieielectrice.Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1999. 33.Chindris,M.,Sudria,A.A.Poluareaarmonicaaretelelorelectriceindustriale. Editura Mediamira, Cluj-Napoca, 1999. 34.Hortopan,Gh.Principiisitehnicidecompatibilitateelectromagnetica.Editura Tehnica, Bucuresti, 1998. 35.Golovanov,N.Aparateelectrocasnice.Problemedecompatibilitate electromagnetica. Editura ICPE, Bucuresti, 1997. 36.Maier,V.,Maier,C.D.LabViewnCalitateaEnergieiElectrice.EdituraAlbastra, Cluj-Napoca, 2000. 37.Leca, A. Principii de management energetic. Editura Tehnica, Bucuresti, 1997. 38.Iordache,M.Conecini,I.Calitateaenergieielectrice.EdituraTehnica,Bucuresti, 1997. 39.Muresan,T.,s.a.Aparatesiinstalatiipentrureducereaconsumurilordeenergie electrica n industrie. Editura Facla, Timisoara, 1984. 40.Jula, N., s.a. Iterfatarea traductoarelor. Editura ICPE, Bucuresti, 1999. 41.Chindris,M.,Cziker,A.,Micu,C.D.Aplicatiidemanagementalcalitatiienergiei electrice. Editura Mediamira, Cluj-Napoca, 2000. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 262 - 42.Munteanu,Fl.,Was,D.Calitateaserviciuluidealimentarecuenergieelectrica. Editura AGIR, Bucuresti, 2000. 43.Conecini, I. mbunatatirea calitatii energiei electrice. Editura AGIR, Bucuresti, 1999. 44.Iordache,M.,Chiuta,I.,Costinas,S.Controlulcalitatiienergieielectrice.Editura AGIR, Bucuresti, 2000. 45.Albert,H.,s.a.Consideratiiprivindcalitateaenergieielectricelivrate.Editura RENEL GSCI, Bucuresti, 1998. 46.Du. Y., Burnett, J Experimental investigation into harmonic impedance of low-voltage cables. IEE Proc-Gener. Transm. Distrib., vol 147, no.6, Nov. 2000. 47.Gruzz, T.M. A survey of neutral currents in three-phase computer power systems. IEE industry Electron, No.3, 1996. 48.IEEE Standard 519-1992-IEEE 12 april 1993. 49.Buta, A., Pana, A. Impedanta armonica a sistemelor electroenergetice. Ed. Tehnica, Bucuresti, 2001. 50.Medved, VL., Schinco, R., - Le correnti di corto circuito negli impianti elettrici AT, MT e BT, Ed. Delfino, Milano, 2000. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 263 - MONITORIZAREA SI ANALIZA CALITATII ENERGIEI Catalin POPESCU- ARC BRASOV SRL Sistemelemodernedemonitorizareacalitatiienergieielectricesuntstructuraten doua ramuri: - sisteme de tip paianjen, bazate pe retea stationara de mai multe instrumente conectate pe magistralaRS-485,cuposibilitatedemonitorizareamaimultorpunctedinteritoriudintr- un singur centru si dezvoltare de aplicatii de tip client-server; din aceasta categorie propunem ca solutiidispozitiveledetipMAVOLOG 10 (METRAWATT- GERMANIA) sau cele de tip Q-WAVE (LEM NORMA - AUSTRIA). -sistemedetipvultur,bazatepeinstrumenteautonome,portabile,carepotfiusor configuratesiadaptatenfunctieconditiileimpusenteren;modeledisponibilepentruaceste tipurideaplicatii:MAVOWATT45 (METRAWATT),MEMOBOX800 siTOPAS1000 (LEM NORMA). Toateacestesistemeutilizeazasoft-uriprofesionalespecializatepentruprogramarea conditiilordemasuraresinregistrareaparametrilor,analizacomplexaacalitatiienergiei comparnddatelememoratecustandardeleimplementate,raportarearezultatelor,exportn aplicatiiMSOfficeetc.NOTA:MAVOWATT45poatelucrasiautonom,farasafieabsolut necesara conexiunea cu calculatorul. Caracteristici de baza: MAVOLOG10,Q-WAVE,MEMOBOX800siTOPAS1000suntdispozitiveuniversal pentrunregistrareamarimilorelectroenergetice,analizacalitatiienergiei,detectarea perturbatiilor si optimizarea retelei, utilizate n retele de joasa si medie tensiune. Instrumentul se programeaza prin intermediul calculatorului si al soft-ului(seseteazamarimilecetrebuie monitorizate,duratasiintervaleledetimppentrunregistrareaacestora,evenimente tranzitorii,tipulmemorieietc.).Periodic,datelenmagazinatesetransferalacalculatorsau laptop, unde se poate face o analiza complexa si arhivare n baze de date. Transferul si analiza datelorsepotefacesion-line(continuu,nacelasitimpncaredispozitivulmemoreaza), aceste aparate beneficiind de ceas de timp real. nregistrarea se poate configura astfel nct sa sememorezesievenimentetranzitorii(descurtadurata),chiardacaacesteaseproducntre intervaleledemasurare(seprogrameazarezolutiaminimadeesantionare).Analizavalorilor memorate se face prin compararea acestora cu limitele specificate n standardul europeanEN 50160 - Caracteristici de tensiune ale electricitatii furnizate de sistemul de distributie public (corespondentulromnescSREN50160).Acestaesteacceptatcaunstandardminimpe caretrebuiesalndeplineascafurnizoriipublicideenergie.ScopulstandarduluiEN50160 includemasurareaunorparametrica:variatiidetensiune,sagetidetensiune,ntreruperiale tensiunii,tensiuniarmonicesiinterarmonice,flicker(fenomenuldeplpirensistemulde iluminatdatoratinstabilitatiitensiunii),tensiunidesemnalizare,frecventa,dezechilibruetc. Toatesistemeleauimplementataceststandardcaimplicit,darutilizatorulpoatesasi integreze si norme proprii, care ar putea fi mai aproape de infrastructura testata. n general, pentru aceste instrumente sunt disponibile 4 intrari de tensiune (UL1, UL2, UL3, UN) si4intraridecurent(IL1, IL2, IL3, IN). Masurarea se poate face direct (max. 600V si 6A) sau prin intermediul transformatoarelor de masura cu raport programabil prin soft. Comunicarea cupunctulcentraldemonitorizaresepoatefacesipelinietelefonicaclasica,utiliznd interfata RS-232 si un modem. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 264 - Date tehnice - sisteme stationare: MAVOLOG10-Intervalminimprogramabil-2sec.(programareparametri).nregistrare evenimente scurte, cu rezolutie min. 10 ms. Interconectare n retea de max. 32 de instrumente pe magistrala RS-485. Memorie 256 KB. Iesire de alarmare de tip contact - releu. Q-WAVE-Intervalminimprogramabil-200ms(programareparametri).nregistrare evenimente scurte, cu rezolutie min. 2.5 ms. Interconectare n retea de max. 256 de unitati pe RS-485.Memoriemax.20MB(cartelaPCMCIA).Aplicatiicomplexe,construireaunor retele complet automatizate. Date tehnice - sisteme portabile: MEMOBOX 800 -Intervalminimprogramabil- 5 sec. (programare parametri). nregistrare evenimentescurte,curezolutiemin.10ms.ConectarenreteaYsau?.Memorie512KB. Interfata RS-232 standard. Suport comunicare prin GSM. TOPAS 1000 - 8 intrari separate galvanic configurabile (se pot configura 8 intrari de tensiune sau8decurentsau4detensiunesi4decurent).Intervalminimprogramabil-20ms (programareparametri).nregistrareevenimentescurte,curezolutiemin.10ms.Modde afisare grafic (osciloscop)- prin software. Memorie 540MB 1GB (hard-disk).InterfataRS-232, Modem si Ethernet. Protectie mecanica IP 65. Solutii pentru masurarea si monitorizarea marimilor electroenergetice si a calitatii energiei din reteaua electrica Instrumentedisponibile Parametrii masurati si monitorizati MAVOWATT 45MEMOBOX 800TOPAS 1000MAVOLOG 10QWAVE Variatia tensiuniihhhhh ntreruperihhhhh Perturbatiihhhhh Armonici pe tensiunehhhhh Interarmonicihhh Flicker (Plpire)hhhhh Dezechilibruhhhhh Tensiune de semnalizarehhh Frecventahhhhh Efecte tranzitoriihhhhhCalitatea energiei electrice Tensiune continuah Variatia curentuluihhhhh Armonici pe curenthhhhh Curentul de pornirehhhh Utilizare Curentul de scurtcircuith Puterea activahhhhh Puterea reactivahhhhh Puterea aparentahhhhh Factor de puterehhhhh Energia activahhhhh Energia reactivahhhhh Energia aparentahhhhh Puterea de scurtcircuit h Consumul energiei Pulsurihhh Afisare alfanumericahhhh Afisare graficahh CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 265 - MASURAREA PUTERII ACTIVE N CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV MONOFAZAT Autor: s.l. drd. ing. Valentin Dogaru Ulieru Universitatea Valahia Trgoviste 1.Consideratiigeneraleprivindutilizareamediuluideprogramaregrafica LabVIEW LabVIEWLaboratoryVirtualInstrumentEngineringWorkbenchesteunpachet softwaredeinstrumentatievirtualasianaliza,puternicsiflexibil.LabVIEW este unul dintre celemaifolositemediidedezvoltarepentruinstrumentatievirtuala.Instrumentulvirtual constadintr-ointerfatacuutilizatorul(panoulfrontal)siunprogramtipschemabloc (diagrama). Organizareamodulelordeprogramcainstrumentevirtualeoferautilizatoruluio interfataputernicorientatagrafic,usordefolosit,flexibilasicuperformanteridicate. Instrumentulvirtualaredouaregiunidelucru: editarea,cndsemodificafunctiile,formulele decalcul,aspectulgrafic,mesajeleutilizate,etc.,sifunctionareacainstrumentvirtual IV independent,cndseruleazaprogramul.LabazarealizariiprogramelornLabVIEWstau conceptele de modularizare siierarhie arborescenta. Proiectarea si implementarea unui IV, impune cunoasterea naturii modulare a acestuia, nscopulutilizariiattcaprogramprincipalctsisubrutinancomponentaaltuiIVse numeste sub-IV, avnd rolul unei subrutine. Prin creerea si utilizarea unui sub-IV la realizarea altorIV,utilizatoruldefinesteierarhiideIV.nconformitatecuceleprezentate,rezulta urmatoarele avantaje ale programarii modulare: -modulele componente (sub-IV) sunt proiectate, implementate si testate independent; -dimensiunileprogramuluisereducprinreutilizareacodului.Unmodul(subIV)este realizat o singura data si apoi este folosit n componenta altor module ; -ntretinerea aplicatiei este usurata. nlimbajeledeprogramareconventionale,bazatepetext,ordineadeexecutiea instructiunilor din calculul unui program este data de ordinea secventiala, n care acestea apar. nLabVIEWapareconceptulde,,curgeresaufluxaldatelorntre blocurile componente ale instrumentuluivirtual.Unblocdeinstructiuniseexecutadoarcndlatoateintrarilesunt disponibile date; rezultatele sunt furnizaten exteriorul blocului, doar dupa executarea tuturor optiunilor din cadrul blocului. Partileprincipalealeinstrumentuluivirtualsuntpanoulfrontal,diagramablocsi iconul/conectorul.PanoulfrontalalunuiIVdefinesteinterfatagraficacuutilizatorul. Obiectelegraficedeinterfata,disponibilepentrurealizareapanouluifrontal,sempartn elementedecontrolsiindicatoare.Prinintermediulelementelordecontrol,utilizatorul introducesauactualizeazavaloriledatelordeintrare; indicatoarele sunt folosite pentru a afisa rezultateleprelucrarilor.Panoulfrontalesteelementuldebazaalprogramelorelaboraten LabVIEW,deoarecepractictoateinteractiunileoperatoruluicuprocesulsupravegheatde programsedesfasoaranfereastrapanou.Comenzilepecaretrebuiesaleexecuteoperatorul sunt simplificate la maxim. Aspectul grafic al acestor comenzi si amplasarea lor pe ecran sunt proiectatectmaiasemanatorcudispozitiveledecomandasiafisarecaresentlnescla aparatul sau echipamentul real. Partiideinterfatagraficacuutilizatorul,datadepanoulfrontal,icorespunde diagrama bloc, care retine codul programului si defineste functionalitatea IV. Componentele CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 266 - schemeibloc-iconurilesuntstructuriledecontrolaleprogramului.Pentruadefinifluxul datelor n diagrama bloc;trebuie sa se interconecteze iconurile. Diagramele bloc ale IV-urilor sepotconstruifolosindlimbajuldeprogramaregraficasipotfiprivitecaunmoduldecod sursadinlimbajeledeprogramareclasice.Componentelediagrameiblocpotfielemente simple sau alte IV-uri,careaustructura proprie. Elementele de executie in cadrul diagramei bloc,definescnodurileprogramului:operatori,functiipredefinite,instructiuni,proceduri utilizator. IconulsauconectorulestemijloculdeatransformaunIVntr-un obiect care se poate folosiulteriorcapeosubrutinandiagramablocaaltorinstrumentevirtuale.Terminalele conectoruluideterminaloculundesepotconectaintrarilesiiesirilededatepeiconsisunt similareparametriloruneisubrutine.Elecorespundelementelordecontrol,indicatoarelor de pe panoul frontal al instrumentului virtual. 2.Analizasistudiulmetodelordemasurareaputeriincircuitedecurent alternativ monofazat - regim sinusoidal 2.1. Expresiileputerilor Putereainstantaneelaundipolelectricestedefinitacaprodusulvalorilorinstantanee ale tensiunii u la bornele dipolului si intensitatiii a curentului ce parcurge dipolul: p ui (2.1) Puterea instantanee este primita sau cedata, dupa cum sensurile tensiuniiu si curent uluii se asociaza dupa regula de la receptoare sau de la generatoare. nregimperiodic,deperioadaT, se defineste putereaactiva Pcavaloareamedieaputeriiinstantaneentr-unnumarntregde perioade: P uinTpdttt nT +111(2.2) Pentruuncircuitmonofazatfunctionndnregimpermanentsinusoidal,lacare tensiunea si intensitatea curentului au expresiile: ( ) u t U t 2 sin (2.3) ( ) ( ) i t I t 2 sin (2.4) rezulta: - puterea activa: P = UI cos- puterea reactiva: Q = UI sin (2.5) - puterea aparenta: S = UI PutereaaparentacomplexaSestedefinitanreprezentareancomplexsimplificatca produsul dintre tensiunea complexa U si curentul complex conjugatI: S UI UI jUI P jQ + +cos sin (2.6) PartearealaaputeriicomplexeS este puterea activaP, partea imaginara este puterea reactivaQ,modululesteputereaaparentaSsiargumentulesteegalcudefazajulal circuitului: { } P S Re ;{ } Q S Im;S S (2.7) Pentruuncircuitmonofazatfunctionndnregimnesinusoidalsubtensiunealaborne u(t) si parcurs de un curent nesinusoidali(t): CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 267 - ( ) u t U U n tnn + 012 sin ( ) ( ) i t I I n tn nn + 012 sin (2.8) se definesc: -puterea activa: P U I U In n nn + 0 01cos (2.9) - puterea reactiva:Q U In n nnsin1 (2.10) - puterea aparenta:S UI (2.11) n regim nesinusoidalS P Q2 2 2 +introducndu-se notiunea de putere deformanta: D S P Q2 2 2 2 (2.12) 2.2. Masurarea puteriiactive Pentruconsumatorideenergieelectricacuputerimici,avndtensiuni nominale sub 1 kV si curenti de ordinul amperilor, se utilizeaza wattmetre avndparametrii Un siInegalisaumaimaricaaiconsumatorului.Pentruregimsinusoidalwattmetrulpoate fidetipelectrodinamicsauferodinamicnsanregimnesinusoidalnusepoatefolosidect primul. n cazul wattmetrului electrodinamic cuplul activ este proportional cu puterea activa iarindicatiasaesteproportionalacuaceastaputere.nfunctiedemoduldeconectarea bobinei de tensiune se disting doua montaje posibile: amonte si aval (figura 1). Notatii: PW - indicatia wattmetrului; P - puterea activa consumata de receptor; I- valoarea efectiva a curentului indicat de ampermetru; U- valoarea efectiva a tensiunii indicate de voltmetru; RV- rezistenta interna a voltmetrului; RW- rezistenta circuitului de tensiune al wattmetrului;rW- rezistenta bobinei de curent a wattmetrului. a) b) Fig. 1. Masurarea puterii active cu wattmetrul n c.a. monofazat. a)montaj amonte; b) montaj aval. n montajul amonte puterea activa indicata de wattmetru este:CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 268 - ( ){ }( )( ){ } { } ( ) { }P U U I U U I IUI UI U I IW W W W V ZV Z W V Z + + +'; + + + Re ReRe Re Re*1(2.13) cu urmatoarele specificatii: { }Re U IURVV2- puterea consumata de voltmetru; { }Re UI PZ - puterea activa consumata de receptor; ( ) { }Re U I I r IW V Z W + 2 - puterea consumata de bobina de curent a wattmetrului. nlocuind n relatia (7.21), rezulta expresia corecta pentru puterea activa consumata: P PURr IWVW 22(2.14) n cazul montajului aval puterea indicata de wattmetruPW se poate determina din: ( ) { }P U I I IURURPW W V ZW V + + + + Re22 2(2.15) rezultnd puterea consumata de receptor: P PURURWW V 2 2(2.16) Se poate observa ca din indicatiile ampermetrului si voltmetrului se calculeaza si puterea aparentaS UI iar daca regimul este sinusoidal, rezulta si puterea reactiva Q S P 2 2. Pent ru puterea debitata de generator se obtin relatiile: - montaj aval: P P R I r IG W A W + +2 2(2.17) - montaj amonte:P PURURG WV W + +2 2 (2.18) Deoarece consumatorii necesita alimentare sub tensiune constanta, montajul amonte se va preferapentru masurarea puterii debitate de generator iar cel aval pentru masurarea puterii debitatedereceptor.Masurareaputerilorsubfactordeputereredusesteafectatadeerori suplimentare datorate inductivitatii bobinei de tensiune a wattmetrului. Notnd cuunghiul de defazaj inductiv al curentului din bobina mobila fata de tensiunea aplicata, eroarea relativa suplimentara este: ( )( ) ( ) PPUI UIUI%cos coscoscos coscos 100 100(2.19) care devine, tinnd cont caeste foarte mic (minute): ( )PPtg % , 291 103 (2.20). Aplicatia realizata n mediul de programare grafica LabVIEW pe baza considerentelor teoretice prezentate, ofera urmatoareleposibilitati de control : sursa variabilade tensiune sinusoidala 0 250 V ;CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 269 - frecventa (45 55) Hz; rezistor cu rezistenta variabila 10 1000 ; bobina cu inductivitate variabila 0 1 H. Aplicatiapermitevizualizareagraficaavariatieintimpatensiunii,intensitatiisi puteriiinstantanee(2perioade),pentruosarcinarezistiva,inductivasaurezistiv- inductiva. Suntutilizateinstrumenteindicatoarewattmetrusiampermetru,respectivindicatoarepentru afisareaimpedantei,defazajului,factoruluideputeresiaconsumuluideputerepropriual wattmetrului.Pentruaobtineovizualizarecorespunzatoareaintensitatiiesteposibila multiplicarea amplitudinii cu 1, 10 sau 100. Domeniul pentru bobina de tensiune si bobina de curent poate fi selectat cu ajutorul elementelordecontrolDomeniutensiunesiDomeniuintensitate.Metodademasurare poate fi selectata cu ajutorul elementului de control MONTAJ. 2 5 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 02 3 0 . 0 0SURSA DE TENSIUNE600. 0- 400. 0- 300. 0- 200. 0- 100. 00.0100. 0200. 0300. 0400. 0500. 0P_ ACT I VAP _ I NS T .I NT.CR. ELT E N S I U N E0UIP_ i n s tPT E N S I U N E 2 5 0 . 0 0 325. 27I NT. CR. EL 1 6 0 . 0 0 - 153. 62P _ I NS T . 1 6 4 . 0 0 516. 80P_ ACT I VA 3 2 2 . 0 0 144. 26REPREZENTAREGRAFICAMARIMI SINUSOIDALEx100S CA RA I NT E NS I T A T E1020 30[ms] 40 1 3 5 . 2 5I MP E D A N T A1 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 04 0 0 . 0INDUCTIVITATE1 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 05 0 . 0 REZISTENTA0 . 3 6 9 7F A C T OR D E P U T E R E68. 3030D E F A Z A J5 0 . 0 0F RE CV E NT A[Ohm][mH]1000. 00 . 02 5 0 . 0500. 07 5 0 . 0144. 26WATTMETRU5.0 0 . 01.02.0 3.04 . 01. 70AMPERMETRUWA[ V ]3 0 0 VD OME N I U T E N S I U N E2. 5 ADOME NI U I NT E NS I T A T EA MO N T EMONT AJ0. 3470CONS UM P ROP RI UW CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 270 - CONS UMP ROP RI UAMPERMETRUDOME NI UI NT E NS I T A T E0. 31 1M O N T A JS U R S A D E T E N S I U N E1 0 0 0F RE CV E NT AI MP E DA NT AI NDUCT I V I T A T ER E Z I S T E N T AF A C T OR D E P U T E R E1 8 0 . 0 0D E F A Z A J101 SCARAINTENSITATER E P R E Z E N T A R E GR A F I C AMARI MI SI NUSOI DAL EP E R I OA D E0WATTMETRU2L U N G I MEGRAFI C Fig. 2. Masurarea puterii active panou frontal, diagrama bloc nfigura3esteprezentataaplicatiautilizndinstrumenteanalogicepentrumasurarea intensitatii,tensiunii,frecventei,puteriiactive,puteriireactivesiafactoruluideputere.Se calculeaza puterea aparenta, impedanta si defazajul tensiune curent pentru un circuit rezistiv inductiv. 2 5 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0230. 00SURSA DE TENSIUNE1 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 05 0 . 0 0 REZISTENTA50.00FRECVENTA1 0 0 0 . 00. 0250. 05 0 0 . 07 5 0 . 07 5 8 . 5 4WATTMETRU59.05IMPEDANTA32.1419DEFAZAJ0.8467FACTOR DE PUTERE1 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0100. 00INDUCTIVITATE5 . 0 0. 01. 02 . 0 3. 04 . 03. 89AMPERMETRU2 5 0 . 00. 05 0 . 01 0 0 . 02 0 0 . 0230. 00VOLTMETRU1 0 0 0 . 00 . 0250. 0 5 0 0 . 0 7 5 0 . 04 7 6 . 6 0VARMETRU 55. 0 45. 04 8 . 050. 05 2 . 050. 00FRECVENTMETRU1 . 0 0 . 00 . 20. 4 0. 60 . 80. 85COSFIMETRU895.84PUTEREAPARENTAMASURAREAPUTERIIINCURENT ALTERNATIVMONOFAZAT[Ohm][ mH ][ VA ]AV VArWHz CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 271 - PUTEREAPARENTA1COSFIMETRUFRECVENTMETRUVARMETRU VOLTMETRUAMPERMETRUINDUCTIVITATEFACTOR DE PUTEREDEFAZAJIMPEDANTAWATTMETRUFRECVENTAREZISTENTASURSA DE TENSIUNE Fig. 3. Masurarea puterii active, reactive, aparente- panou frontal, diagrama bloc Pebazaaplicatieiutilizatepentrumasurareaputeriiactivencircuitedecurent alternativmonofazat,s-a realizat o aplicatie care permite masurarea energiei active n curent alternativ monofazat avnd posibilitatile prezentate n aplicatia anterioara (figura 4). 0.02019ENERGIE ACTIVA5000. 00. 01 0 0 0 . 03000. 01 0 5 3 . 7 7WATTMETRU2 5 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 02 3 0 . 0 0SURSA DE TENSIUNE1 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 600 80013. 0 REZISTENTA1 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 600 80070. 0INDUCTIVITATE2 0 . 00.05. 01 0 . 015. 09 . 0 0AMPERMETRU2 5 . 5 5I MP E D A N T A0 . 5 0 8 9F A C T O R D E P U T E R E5 0 . 0 0F RE CV E NT AO N4 / 6 / 0 1D A T A :4: 10: 35PMO R A : Fig.4. Masurarea energiei active n circuitede curent alternativ monofazat - panou frontal 3. CONCLUZII ImplementareaaplicatieinmediuldeprogramaregraficaLabVIEW,s-arealizatpe bazaconsiderentelorteoreticesiadeterminariiexperimentalenlaborator,utilizndaparate analogicesinumericedeprecizie.Rezultateleobtinuteprinsimularepotfiverificate experimental, nsa cu mare consum de energie, timp si investitii pentru dotarea cu mijloace de masurare.ntimpulutilizariiaplicatiei,potfimodificatiparametriicircuituluisisepot vizualiza formele de unda ale marimilor electrice. BIBLIOGRAFIE: 1.C.Cepisca,M.Ionel,V.DogaruMetodesimijloacedemasurareningineria electrica 2. Essick J. Advanced LabVIEW Labs, Ed.Pretince Hall, New Jersey, 1998, USA 3. Pop E. Masurari n energetica, Ed.Facla, Timisoara,1989. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 272 - ANALIZA SI STUDIUL METODELOR DE MASURARE A PUTERILOR N CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV TRIFAZAT REGIM SINUSOIDAL, UTILIZND MEDIUL DE PROGRAMARE LabVIEW Autor: s.l. drd.ing. Valentin Dogaru Ulieru Universitatea Valahia Trgoviste 1.Introducere Aparitia calculatoarelor electronice a stimulat n mod deosebit cercetarile n domeniul tehnologic, precum si n domeniul tehnologiilor educationale.Argumentele n favoarea instruirii asistate de calculator sunt urmatoarele: -nvatamntulasistatdecalculatoresteorealitateincontestabila,nascutadin necesitati ce tin de cresterea eficientei actului educational; -acestui cmp de perfectionare a instruirii i se prevede o evolutie si o dezvoltare de mareamploare,cenglobeazaattdomeniilececoncuralaconcretizarea procesuluideperfectionare,ctsiramurialestiinteicalculatoarelor(analiza, limbaje de programare, echipamente specializate, retele de calculatoare, Internet)-eforturilenplanorganizatoric,uman,material,financiarpentrutranspunerean practicaaacestuiprocessuntsubstantiale,eleimpunndcrearea/implementarea/ experimentareamaimultoraplicatiisoftwaresihardware,ceurmeazaaconstitui suportul dezvoltarii acestor aplicatii; -practicaeducationalamondialasebazeazapectevaelementedefinitoriiale fenomenului:volumulcunostiintelorsiinformatiilor,necesitateauneiflexibile organizari/sistematizari a acestora, progresul tehnologic. Activitatileasistatedecalculatorsebazeazapeexploatareaunorsistemesi echipamente,tehnicideprogramaresiprogramespecializateadaptatelacerinteleactivitatii ale carei obiective trebuie sa le atinga. Temaprezenteilucrariestefurnizatadenecesitateade acreainstrumenteinteligente,perfectionate,destinateanalizeisicercetariimetodelorde masurare.2. Masurarea puterii electrice n circuite trifazate 2.1. Masurarea puterii electrice n circuite n- fazate Pentru un receptor oarecareZ,construitdinimpedanteliniare,formndoretea cunnodurisialimentataprintr-uncircuitcunconductoare(figura1),putereaaparenta complexa totalaStransmisa receptorului este:S V I V I V I V Ik k n n + + + + +1 1 2 2* * * *... ... (1) Fig.1. Circuit polifazat. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 273 - Exprimndpotentialelenodurilornfunctiedediferenteledepotentialfatadeun punct N, de potential oarecare, expresia (1) devine:S U I U I U I U IN N kN k nN n + + + +1 1 2 2* * * *... ... (2) Din definitiile puterilor activa si reactiva rezulta: P S U I U I U IU I U I U I U I U I U IP P P P P PN N nN nN N N N nN n nN nk n kkn + + + + + + + + + Re{ } Re{ }cos( , ) cos( , ) cos( , )... ...* * *1 1 2 21 1 1 1 2 2 2 21 21(3) Q S U I U I U IU I U I U I U I U I U IN N nN nN N N N nN n nN n + + + + +Im{ } Im{ }sin( , ) sin( ) ... sin( , )* * *1 1 2 21 1 1 1 2 2 2 2 Q Q Q Q Q Qk n kkn + + + + + 1 21... ... (4) Puterea activa totalaP ( respectiv puterea reactiva totalaQ) consumata de un receptor cu n faze, oarecare, alimentat prin intermediul unei linii cu n conductoare, este egala cu suma a nputeriactivemonofazate(respectivreactivemonofazate),datedecurentidelinieIk cu diferentele de potentialUkN dintre cele n conductoare si un punct N de potential oarecare. Fig.2. Metoda celor n wattmetre.Fig.3. Metoda celor n-1 wattmetre. PotentialulpunctuluiNfiindarbitrarrezultacaisepoateatribuiacestuipunct potentialul oricareia dintre faze. Daca N = k ( potentialul fazei k): U U U U U U U UN k N k kN kk nN nk 1 1 2 20 ; ; ; (5) nct wattmetrulWk nu mai este necesar a fi introdus n circuit. Relatiile pentru puteri devin: P U I U I U I U I U I U Ik k k k nk n nk n + + +1 1 1 1 2 2 2 2cos( , ) cos( , ) ... cos( , ) (6) Q U U I U I U I U I U Ik k k k nk n nk n + + +1 1 2 2 2 2sin( , ) sin( , ) sin( , ) L(7) rezultndcaputereaactiva(respectivreactiva)sevaputeamasurasiprinmetodacelorn-1 aparate conectate ca n figura 3, renuntndu-se la aparatul de pe faza k. 2.2. Masurarea puterii active n circuite trifazate Masurarea puterii active n circuite trifazate fara conductor neutru. CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 274 - n acest cazn = 3 si puterea activa rezulta din relatia: P S U IkNkk Re{ } Re{ }*13 (8) Putereaactivasepoatemasuraprinmetodacelortreiwattmetre(dacapotentialul punctuluiNesteoarecare),sauprinmetodacelordouawattmetre(dacasedapunctuluiNpotent ialul uneia dintre faze).Pentruaplicareametodeicelortreiwattmetresepornestedelaexpresiateoremei generalizate a lui Blondel pentru masurarea puterii active (cun = 3 ): P U I U I U IP U I U I U I U I U I U IP P P PN N NN N N N N N + + + + + +Re{ }cos( , ) cos( , ) cos ( , )* * *1 1 2 2 3 31 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 31 2 3(9) Schema de montaj si diagrama fazoriala sunt reprezentate n figura 4. Fig.4. Metoda celor trei wattmetre pentru masurarea puterii active n circuite trifazate ncazulncarereceptorulesteconectatnsteasisedapunctuluiNpotentialul punctului N alstelei(legaturapunctatadinfigura4)indicatiafiecaruiwattmetrunparte capata semnificatie fizica, corespunznd puterii active consumate pe o faza. n cazul circuitelor trifazate alimentate cu tensiuni simetrice si avnd curenti echilibrati diagrama fazoriala este cea din figura 5.

Fig. 5. Diagrama fazoriala.Fig.6. Metoda unui singur wattmetru. Relatia (9) devine: P U I E IkN kkk kk'; '; Re Re1313(10) avndnvederecaU EkN k . Deoarece:E E E1 2 3 ,I I I1 2 3 si( ) E I , se obtine:P EI P 3 31cos (11) Cele3wattmetreauindicatiiidenticeastfelnctestesuficientsaseutilizezeunsingur wattmetruacaruiindicatie P1semultiplicacunumarulaparatelorpentruobtinereaputerii activetotale.Wattmetrultrebuiemontatastfelnctbobinaluidecurentsafieparcursade CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 275 - curentul unei faze iar bobinei de tensiune sa i se aplice tensiunea de faza E. Apare necesitatea realizarii unui punct neutru artificial ( figura 6 ).Daca punctul neutru al receptorului este accesibil (sarcina simetrica conectata n stea) wattmetrul se poate conecta la acest punct cu borna nepolarizata de tensiune, rezistentele auxiliare nemaifiind necesare (figura 7). Fig.7. Metoda unui singur wattmetru,Fig.8. Metoda celor doua wattmetre. receptor simetric n stea. Pentruaplicareametodeicelordouawattmetreseadoptafazaadouacafazade referinta (N = 2), expresia de calcul a puterii devenind: { }{ }( )( )P S U I U IP U I U I U I U I P P + + + Re Recos , cos ,12 1 32 312 1 12 1 32 3 32 3 1 2(12) rezultndschemasidiagramafazorialadin figura 8pentruun circuit cu tensiuni nesimetrice si curenti neechilibrati. Pentru cazul particular al circuitului cu tensiuni simetrice si curenti echilibrati : U U U12 23 31 ;I I I I1 2 3 rezulta din diagrama fazoriala ( figura 5) relatiile: ( ) ( ) cos , cos U I12 130 + ;( ) ( ) cos , cos U I32 330 Expresia ( 12 ) devine: ( ) ( ) P UI UI P P + + + cos cos 30 301 2 (13) cu cele doua componente: ( ) P UI130 + cos ( ) P UI230 cos (14) Din(14) secalculeaza : - puterea activa trifazata:P P P UI + 1 23 cos (15) - puterea reactiva trifazata:( ) Q P P UI 3 31 2cos(16) - defazajul receptorului: ( )tgQPP PP P +31 21 2 (17) ( ) ( ) [ ] + K U I U I U I U I K P ' cos , cos , '12 1 12 1 32 3 32 3(18) Masurarea puterii active n circuite trifazate cu conductor neutru. Pentru circuitele trifazate cu conductor neutru teorema generalizatadevine (n=4): { } P S U IkN kk ';Re Re14(19) deci puterea activatotala n acest caz se poate masura prin metoda celor 4 wattmetre (daca se dapotentialuluipunctuluiNovaloareoarecare)sauprinmetodacelor3wattmetre(daca potentialul punctuluiN ia valoarea potentialului uneia din faze). CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 276 - Fig.9. Metoda celor 4 wattmetre. Fig.10. Metoda celor trei wattmetre. 3.Utilizareamediuluideprogramaregraficalabviewpentruanalizametodelorde masurare a puterilor n circuite trifazate Aplicatia realizata n limbaj grafic asigura urmatoarele posibilitati: modificarea tensiunii de alimentare (0 500)V; modificarea frecventei (45 55)Hz; modificarea parametrilor sarcinii (R, L) cu impunerea unei valori minime a rezistentei; vizualizarea variatiei n timp a tensiunii,intensitatii puterii active si puterii instantanee; masurareasicalcululurmatoarelormarimielectrice:tensiune,intensitate,putereactiva, putere reactiva, putere aparenta, impedanta, factorul de putere. Panoulfrontalsidiagramablocpentumasurareaputerilorncircuitedecurent alternativ trifazat- simetric si echilibrat, sunt prezentate n figura 11. 50.10FRECVENTA1000. 00. 0250. 0500. 0750. 08 0 0 . 2 0WATTMETRU 63.62IMPEDANTA0.9183COS (fi) 1 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 08 0 . 2 1BOBINAL_variabil5. 0 0. 01. 02. 0 3. 04. 03 . 7 0AMPERMETRU 1500. 00. 0100. 0200. 0400. 02 3 5 . 4 5VOLTMETRU 11000. 00. 0250. 0500. 0750. 03 4 4 . 9 2VARMETRU1 0 0 0 1 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 05 8 . 4 2REZISTORR_variabil5 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 02 3 5 . 4 5SURSA TENSIUNE2400.59PUTERE ACTIVA2614.10PUTERE APARENTA1034.75PUTERE REACTIVA a) CEE 2001Sesiunea 4 -Metode de urmarire si monitorizare a clitatii energiei electrice - 277 - S CA RA I NT E NS I T A T ERE P RE Z E NT A RE GRA F I CA MA RI MIS I NUS OI DA L E - F A Z ARP U T E R ERE A CT I V AP U T E R EA P A R E N T AP U T E R EACTI VAS=3 * U* I ;P= 3 * U* I * c ;Q=3* U* I * s ;sQSPcIU1URV A R ME T R UV OL T ME T R U1A MP E R ME T R U 1LCOS( f i )I MP E D A N T AWA T T M E T R UF RE CV E NT A b) Fig.11.Masurarea puterii active, reactive, aparente n circuite de curent alternativ trifazat panou frontal(a), diagrama