Применение статистических методов при организации выборочного контроля показателей качества электрической энергии в сетях электроснабжения промышленных предприятий

Александр Леонидович Куликов; Павел Владимирович Илюшин; Александр Александрович Севостьянов

doi:10.34831/EP.2021.1085.12.004

Применение статистических методов при организации выборочного контроля показателей качества электрической энергии в сетях электроснабжения промышленных предприятий

Александр Леонидович Куликов, Павел Владимирович Илюшин, Александр Александрович Севостьянов

Аннотация

Интеграция в распределительные сети возобновляемых источников энергии и разнородных активных потребителей приводит к отклонению показателей качества электроэнергии (ПКЭЭ) от нормативных значений. При этом на промышленных предприятиях внедряются технологические линии и распределённые генерирующие объекты, обладающие высокой чувствительностью к провалам и прерываниям напряжения, нарушениям синусоидальности напряжений и токов, что требует поддержания ПКЭЭ на границе балансовой принадлежности во всех режимах работы сети. Для этого на промышленных предприятиях внедряются системы непрерывного мониторинга или выборочного контроля ПКЭЭ. Обоснована эффективность применения в системах мониторинга ПКЭЭ статистических методов при организации выборочного контроля ПКЭЭ с использованием количественного признака при экспоненциальном распределении отклонений отдельных показателей. Представлен алгоритм разработанного устройства анализа ПКЭЭ с использованием количественного признака, получающего информацию от системы мониторинга ПКЭЭ с приборами контроля ПКЭЭ. Результатами расчётов доказана эффективность применения последовательного анализа Вальда при выборочном контроле ПКЭЭ, что позволяет до трёх раз повысить быстродействие алгоритмов принятия решений о величине отклонений отдельных показателей по сравнению с фиксированной выборкой. Формирование базы данных имитационного моделирования и отслеживание текущих режимов работы сети обеспечивают адаптацию процедуры мониторинга и выборочного контроля ПКЭЭ к особенностям конкретной сети внутреннего электроснабжения промышленного предприятия.

Ключевые слова

показатели качества электрической энергии, мониторинг, выборочный контроль, статистические методы, экспоненциальное распределение отклонений, количественный признак, имитационное моделирование, последовательный анализ Вальда, быстродействие

Полный текст:

PDF

Литература

Воротницкий, В.Э. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в распределительных электрических сетях нового технологического уклада [Текст] / В.Э. Воротницкий // Электроэнергия. Передача и распределение. -- 2021. -- № 4 (67). -- С. 88 -- 96.

Папков, Б.В. Вопросы рыночной электроэнергетики [Текст] / Б.В. Папков, А.Л. Куликов. – Нижний Новгород: Изд-во ВВАГС, 2005. – 282 с.

Воротницкий, В.Э. Организация комплексного процесса управления качеством электроэнергии – приоритетная задача энергетической стратегии развития России [Текст] / В.Э. Воротницкий, Ю.А. Дементьев, Г.Б. Лазарев, Ю.Г. Шакарян // Электроэнергия. Передача и распределение. -- 2017. -- № 4 (43). -- С. 40 -- 52.

Ilyushin, P.V. The structure of emergency-management systems of distribution networks in large cities [Text] / P.V. Ilyushin, O.A. Sukhanov // Russian Electrical Engineering. – 2014. --Vol. 85. -- № 3. -- P. 133-137. -- (doi:10.3103/S1068371214030067).

Карташев, И.И. Управление качеством электроэнергии [Текст] / И.И. Карташев, В.Н. Тульский – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 320 с.

Вагин, Г.Я. Качество электрической энергии в системах электроснабжения. Анализ состояния методов нормирования и контроля [Текст] / Г.Я. Вагин, А.Л. Куликов // Электрические станции. -- 2019. -- № 6 (1055). -- С. 54 -- 59.

Kulikov, A.L. Principles of organization of relay protection in microgrids with distributed power generation sources [Text] / A.L. Kulikov, M.V. Sharygin, P.V. Ilyushin // Power Technology and Engineering. – 2020. -- Vol. 53. -- № 5. – P. 611 -- 617. – (doi: 10.1007/s10749-020-01125-x).

Ilyushin, P.V. Аnalysis of the specifics of selecting relay protection and automatic (RPA) equipment in distributed networks with auxiliary low-power generating facilities [Text] / P.V. Ilyushin // Power Technology and Engineering. – 2018. -- Vol. 51, -- № 6, – P. 713-718. – (doi: 10.1007/s10749-018-0898-0).

Won, D.J. A Modified Voltage SAG Duration for Power Quality Diagnosis [Text] / D.J. Won, I.Y. Chung, J.M. Kim, S.J. Ahn, S.I. Moon // Proceedings IFAC. – 2003. -- Vol. 36(20). -- P. 739 -- 743. – (doi:10.1016/s1474-6670(17)34559-7).

Won, D.J. A Modified Sag Characterization Using Voltage Tolerance Curve for Power Quality Diagnosis [Text] / D.J. Won, S.J. Ahn, S.I. Moon // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2005. -- Vol. 20(4). – P. 2638 -- 2643. – (doi:10.1109/tpwrd.2005.855626).

Lacommare, K. Cost of power interruptions to electricity consumers in the United States (US) [Text] / K. Lacommare, J. Eto. – Energy. – 2006. -- Vol. 31(12). – P. 1845 -- 1855. – (doi:10.1016/j.energy.2006.02.008).

Илюшин, П.В. Особенности реализации автоматики управления режимами энергорайонов с объектами распределительной генерации [Текст] / П.В. Илюшин, А.Л. Куликов // Релейная защита и автоматизация. -- 2019. -- № 3 (36). -- С. 14 -- 23.

Ilyushin, P.V. Consideration of Distinguishing Design Features of Gas-Turbine and Gas-Reciprocating Units in Design of Emergency Control Systems [Text] / P.V. Ilyushin, A.L. Kulikov, K.V. Suslov, S.P. Filippov // Machines. – 2021. -- Vol. 9. -- № 3. -- P. 47. -- (doi: https://doi.org/10.3390/machines9030047).

Bollen, M.H.J. Simple model for post-fault motor behaviour for reliability/power quality assessment of industrial power systems [Text] / M.H.J. Bollen, P.M.E. Dirix // IEE Proceedings – Generation, Transmission and Distribution. – 1996. -- Vol. 143(1). – P. 56 – 60. – (doi:10.1049/ip-gtd:19960047).

Рибейро, П.Ф. Обработка сигналов в интеллектуальных сетях энергосистем [Текст] / П.Ф. Рибейро, К.А. Дуке, П.М. да Силвейра, А.С. Серкейра. – М.: ТЕХНОСФЕРА, 2020. – 480 с.

Фальшина, В.А. Алгоритмы упрощенной цифровой фильтрации электрических сигналов промышленной частоты [Текст] / В.А. Фальшина, А.Л. Куликов // Промышленная энергетика. -- 2012. -- № 5. -- С. 39 -- 46.

Коуден, Д. Статистические методы контроля качества [Текст] / Д. Коуден; пер. с англ. – М.: Физматгиз, 1961. – 623 с.

Мхитарян, В.С. Статистические методы в управлении качеством продукции [Текст] / В.С. Мхитарян. – М.: Финансы и статистика, 1982. – 119 с.

Шор, Я.Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надежности [Текст] / Я.Б. Шор. – М.: Советское радио, 1962. – 552 с.

Ноулер, Л. Статистические методы контроля качества продукции [Текст] / Л. Ноулер [и др.]; пер. с англ. – М.: Издательство стандартов, 1989. – 96 с.

Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения [Текст]: ГОСТ 32144-2013. – Введ. 2014-07-01. – М.: Стандартинформ, 2014. – 15 с.

Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения [Текст]: ГОСТ 16504-81. – Введ. 1982-01-01. -- М.: Стандартинформ, 2011. – 27 с.

Вальд, А. Последовательный анализ [Текст] / А. Вальд. – М.: Физматлит, 1960. – 328 с.

Статистические методы. Процедуры выборочного контроля по количественному признаку. Планы последовательного контроля для процента несоответствующих единиц продукции (стандартное отклонение известно) [Текст]: ГОСТ Р 50779.76-2018 (ИСО 39511:2018). – Введ. 2019-06-01. – М.: Стандартинформ, 2018. – 28 с.

Беляев, Ю.К. Вероятностные методы выборочного контроля [Текст] / Ю.К. Беляев. – М.: Наука, 1975. – 408 с.

Статистические методы. Приемочный контроль качества по количественному признаку. Общие требования [Текст]: ГОСТ Р 50779.50-95. – Введ. 1996-07-01. – М.: Госстандарт России, 1995. – 19 с.

Статистические методы. Статистический контроль качества. Методы случайного отбора выборок штучной продукции [Текст]: ГОСТ Р 50779.12-2021. – Введ. 2022-01-01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 14 с.

Горяинов, В.Б. Математическая статистика [Текст]: учеб. для вузов / В.Б. Горяинов, И.В. Павлов, Г.М. Цветкова [и др.]. – М.: Изд.-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 424 с.

Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Контроль и мониторинг качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения [Текст]: ГОСТ 33073-2014. – Введ. 2015-01-01. – М.: Стандартинформ, 2015. – 41с.

Ширяев, А.Н. Статистический последовательный анализ. Оптимальные правила остановки [Текст] / А.Н. Ширяев. – М.: Физматлит, 1976. – 272 с.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2021.1085.12.004