IDENTIFICATION OF HARMONIC DISTORTION SOURCES IN DISTRIBUTION SYSTEMS USING THE DISCRETE FOURIER TRANSFORM ON PERIODS

Danylo Volodymyrovych Filianin

doi:10.20535/1813-5420.2.2018.147373

Автор(и)

Danylo Volodymyrovych Filianin Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-3576-3633

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.2.2018.147373

Ключові слова:

якість електроенергії, гармоніки, коефіцієнт гармонік, джерело спотворення, Швидке Перетворення Фур'є, Дискретне Перетворення Фур'є

Анотація

Наявність нелінійних навантажень і зростання числа систем розподіленої генерації електроенергії призводять до спотворення форми кривих напруги і струму в системах електропостачання (СЕП), тобто до появи гармонік струму і напруги. При цьому енергосистема зобов'язана поставляти електроенергію тільки основної частоти 50Гц з постійною амплітудою. Енергопостачальні організації зазвичай знімають з себе відповідальність за причини виникнення гармонік, вводячи стандарти або рекомендації щодо обмеження рівнів гармонійних складових в точках загального приєднання споживачів. Ці документи не враховують склад обладнання СЕП і, відповідно, збитки, яких можуть завдати гармоніки мережевому обладнанню та устаткуванню споживача. Актуальність роботи обумовлена необхідністю достовірного визначення джерел гармонічних спотворень в СЕП для ефективного функціонування системи штрафів і санкцій і більш ефективного визначення списку технічних заходів щодо підвищення якості електроенергії. У статті проведено огляд існуючих методів визначення джерел спотворення в СЕП. В якості методу гармонійного аналізу при визначенні джерел спотворень в більшості випадків використовується Швидке Перетворення Фур'є (ШПФ), яке в разі різкозмінного нелінійного навантаження не дозволяє достовірно визначати джерела спотворення і ступінь участі кожного суб'єкта СЕП в розподілі потужності вищих гармонік. З метою деталізації частотного наповнення сигналу на інтервалі вимірювання було проведено розрахунок точок спектру, отриманих в результаті ШПФ, використовуючи Дискретне Перетворення Фур'є (ДПФ). На прикладі моделі розподільчої мережі запропоновано новий підхід до визначення джерел гармонік по методу, заснованому на вимірюванні знака і величини спотворюючої потужності, що визначена за допомогою алгоритму Дискретного Перетворення Фур'є за періодами.

Біографія автора

Danylo Volodymyrovych Filianin, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

асистент

Посилання

Power Quality Harmonics Analysis and Real Measurements Data, Ed. by Prof. G. Romero. InTech, 2011.

N. N. Kharlov. Electromagnetic compatibility in the power industry. Tomsk: TPU Publishin, 2007.

A. V. Voloshko and D. V. Filyanin. The impact of power quality on the accuracy of meter reading: areview of study. Transactions of Kremenchuk Mikhailo Ostrohradskyi National University, vol. 4 (87), 2014, pp. 38–43.

J. Manson and R. Targosz. European Power Quality Survey Report. November 2008. Available: http://www.leonardo-energy.org/sites/leonardo energy/files/root/pdf/2009/PQSurvey.pdf (accessed 04 January 2016).

EN 50160:2014. Voltage characteristic of electricity supplied by public electricity network (ЕN 50160 2010, IDT). К: Ministry of economic and trade of Ukraine, 2014.

IEEE Std 1459-2010. Definitions for the measurement of electric power quantities under sinusoidal, nonsinusoidal, balanced, or unbalanced conditions. IEEE Standard 1459, 2010.

V. E. Tonkal V. E., A. V. Novoseltsev and other. Energy balance in electrical circuits. K.: Naukova dumka, 1992.

A. Ferrero, A. Menchetti and R. Sasdelli. Measurement of the Electric Power Quality and Related. European Transactions on Electric Power. V. 6, № 6, 1996, pp. 401–406.

L. S. Czarnecki, T. Świetlicki. Power in nonsinusoidal networks, their analysis, interpretation and measurement. IEEE Trans. Instrum. Measur. V. 39, № 2, 1990, pp. 340–345.

A. E. Emanuel. On the Assessment of Harmonic Pollution. IEEE Transaction on Power Delivery. V. 10, № 3, 1995, pp. 1693–1698.

P. J. Rens and P. H. Swart. On Techniques for the Localization of Multiple Distortion Sources in Three-Phase Networks: Time Domain Verification. ETEP. V. 11, № 5, 2001, pp. 317–322.

P. H. Swart, M. J. Case and J. D. Van Wyk. On Techniques for Localization of Sources Producing Distortion in Electric Power Networks. ETEP. V. 4, № 6, 1994, pp. 485–490.

R. S. Herrera, A. Pérez, P. Salmerón, J. R. Vázquez and S. P. Litrán Distortion Sources Identification in Electric Power Systems. Department of Electrical Engineering E.P.S., Huelva University. Available: http://www.uhu.es/geyer/Congresos_inter/congresos%20internacionales/CI_61.pdf. (accessed 20 January 2016).

G. T. Heydt. Identification of Harmonic Sources by a State Estimation Technique. IEEE Trans. On Power Delivery. V. 4, № 1, 1989, pp. 569–576.

L. F. Beites, M. Alvarez and A. Díaz. Sensor optimum location algorithm for estimating harmonic sources injection in electrical networks. International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’14). Cordoba, Spain, 8–10 April, 2014. Available: http://www.icrepq.com/icrepq'14/315.14-Beites.pdf. (accessed 20 January 2016).

A. S. Stepanov, V. I. Marugin. On the observability of electricity distribution networks. Power engineering, ecology, reliability, safety: Proceedings of the VII All-Russian Scientific and Technical Conference. Tomsk, 2010, pp. 46–48.

F. A. Zykin. Determining of impact consumers in the power quality distortion. Electrichestvo, vol. 11, 1992, pp. 13–19.

K. Srinivasan. On Separating Customer and Supply Side Harmonic Contributions. IEEE Trans. on Power Delivery. V. 11, № 2, 1996, pp. 1003–1012.

A. Dell´Aquila, M. Marinelli, V. G. Monopoli and P. Zanchetta. New Power-Quality Assessment Criteria for Supply under Unbalanced and Nonsinusoidal Conditions. IEEE Trans. on Power Delivery. V. 19, № 3, 2004, pp. 1284–1290.

G. A. Senderovich. Determination of share participation of subjects in responsible in making unbalanced condition. Naukovi pratsi Donetskogo Natsionalnogo Tekhnichnogo Universytetu, vol. 11(186), 2011, pp. 330–335.

Voloshko Anatoly V., Filyanin Daniel V. To the issue distortion source identification on the example of simplified model of electric power system. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, V. 326, № 6, 2015, pp. 114–121.

A. V. Voloshko, D. V. Filyanin. Distortion source identification in the point of common coupling on the example of simplified model of electric power system. POWER ENGINEERING: Economics, Technique, Ecology, № 1(39), 2015, pp. 35–43.

A. V. Voloshko, D. V. Filyanin. Distortion source identification and impact of each subjects of power supply system at harmonics power distribution. Transaction of the Kharkiv Petro Vasilenko National Technical University of Agriculture. Technical sciences. "Problems of energy supply and energy saving in the agroindustrial complex of Ukraine". № 165, 2015, pp. 14–15.

A. V. Voloshko, D. V. Filyanin. Detection and localizatin of power quality disturbanses based on Fast Fourier Transform and Discrete Fourier Transform. POWER ENGINEERING: Economics, Technique, Ecology, № 3, 2017, pp. 87–94.

EN 61000-4-30:2009. Electromagnetic compatibility (EMC). Part 4-30: Testing and measurement techniques – Power quality measurement methods (IEC 61000-4-30:2008). BSI, Approved 30 April 2009.