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EINFLUSS DES SENDERFEHLERS

Der Rückgang der Produktion in den letzten Jahren hat zu einer Verringerung der Lasten in einer Reihe von Netzknoten sowie zu einem Rückgang des Verbrauchs durch die Industrie geführt, was wiederum einen negativen Fehler in automatisierten Systemen zur Überwachung und Aufzeichnung von Elektrizität verursachte. Der Grund dafür war das Auftreten eines negativen Fehlers in den primären Strom- und Spannungssensoren, die Strom- und Spannungswandler verwenden. Diese Arbeit widmet sich der Untersuchung der Ursachen von Fehlern und Möglichkeiten, den zu geringen Stromverbrauch in AMR-Systemen zu eliminieren.

Die Fehler der Stromwandler (Strom und Winkel) sind auf das Vorhandensein eines Magnetisierungsstroms zurückzuführen und werden nach den Formeln [1, 2] berechnet:

aktueller Fehler

Formel (1)


wobei lm die durchschnittliche Länge des magnetischen Flusses in dem magnetischen Kreis m ist; z2 - Widerstand des sekundären Stromzweiges (Impedanz des Sekundärkreises und der Sekundärwicklung), Ohm; f - Frequenz des Wechselstroms, Hz; Sm ist der tatsächliche Abschnitt des Magnetkreises, m2; j ist der Verlustwinkel und a ist der Winkel der Phasenverschiebung zwischen der Sekundär-EMK. E2 und Sekundärstrom I2, Grad;

Winkelfehler

(2)

Der Haupteinfluss auf die Fehler von Stromwandlern wird durch ihren aktuellen Belastungs- und Widerstandswert des Sekundärkreises gegeben. Unter den Bedingungen einer Verringerung des Stromverbrauchs durch Industrieunternehmen übersteigt die Belastung von Stromtransformatoren häufig nicht 5-15%, was zu einem signifikanten Anstieg von Fehlern führt.

Die Grenzwerte der Strom- und Winkelfehler von Stromwandlern für Messungen (nach GOST 7746-89) sind in der Tabelle angegeben.

 

Genauigkeitsklasse

Primärstrom,% des Nennwerts

Randfehler

Sekundärlast,% nominal, bei cos j 2= 0,8

aktuell

Winkel

Minen

Hagelkörner

0.2

5
10
20
100-200

± 0,75
± 0,50
± 0,35
± 0,20

± 30
± 20
± 15
± 10

± 0,9
± 0,6
± 0,4
± 0,3

 

0.5

5
10
20
100-200

± 1,5
± 1,0
± 0,75
± 0,5

± 90
± 60
± 45
± 30

± 2,5
± 1.7
± 1,35
± 0,9

25-100

Die Ergebnisse der Berechnung der Winkel - und Stromfehler von Stromwandlern des Typs ТПОЛ 600/5 der Genauigkeitsklasse 0,5, die sich aus den Formeln (1) und (2) ergeben, sind in Abb. 1 und 2 (die dünne Linie ist die berechnete Kurve, die dicke Linie ist die Annäherung). Die Form des approximierenden Ausdrucks und das Kriterium der Übereinstimmung zwischen den berechneten und approximierenden Kurven sind in den Figuren dargestellt.


Abb. 1


Abb. 2

Für die Variationsbereiche (1-10% und 10-100%) des Primärstroms vom Nennwert haben die mathematischen Modelle des Stromfehlers der gebräuchlichsten Stromwandler die Form:

ТПОЛ10- 600/5
Df [%] = 0.8428 * ln I1 - 1.9617 für 1 <I1 <10%
Df [%] = 0,0841 * ln I1 - 0,3919 für 10 <I1 <100%

TLSH10- 2000/5
Df [%] = 0,7227 * ln I1 - 1,6815 für 1 <I1 <10%
Df [%] = 0,0722 * ln I1 - 0,3353 für 10 <I1 <100%

TPShFD10- 3000/5
Df [%] = 0,5986 * ln I1 - 1,2261 für 1 <I1 <10%
Df [%] = 0,0597 * ln I1 - 0,1111 für 10 <I1 <100%

Die Werte des Primärstroms I1 des Stromwandlers in den Formeln sollten als Prozentsatz des Nennwerts verwendet werden.

Untersuchungen der Fehler von Stromwandlern, die bei NICE durchgeführt wurden, zeigten akzeptable Konvergenz von theoretischen und experimentellen Ergebnissen. In Abb. 3 zeigt die Ergebnisse einer experimentellen Studie des TT-Typs TPLM10-200 / 5, Genauigkeitsklasse 0,5.

Die Ergebnisse der Untersuchung von Stromfehlern verschiedener Arten von Stromwandlern mit einem primären Nennstrom von 75 - 600 A ermöglichten die folgenden Schlussfolgerungen:


Abb. 3

  1. im Bereich der primären Stromänderung von einem Nennwert von 1 bis 25% hat der Stromfehler ein negatives Vorzeichen;
  2. Mit einem Anstieg des Primärstroms nimmt der Absolutwert des Stromfehlers ab;
  3. experimentelle Studien bestätigen die Richtigkeit des mathematischen Modells des Stromwandler-Stromfehlers;
  4. der aktuelle Fehler des Stromwandlers im automatisierten Messsystem wird erlauben, die Unwucht in den Umspannwerken zu reduzieren;
  5. die Menge an Strom, die den Verbrauchern aufgrund des negativen Stromfehlers von Stromwandlern geliefert wird, wird im Vergleich zum tatsächlichen Wert unterschätzt; Daher wird der Stromfehler des Stromwandlers im automatischen Messsystem es ermöglichen, die an die Verbraucher gelieferte Strommenge genauer abzuschätzen und einen bestimmten wirtschaftlichen Effekt zu erzielen, der weiter bewertet wird.

Die zweite Fehlerquelle ist der Spannungswandler.

Nach [3, 4] wird der Spannungsfehler wie folgt bestimmt: DU = DUn + DUx (3)
wobei DUn der Spannungsfehler ist, der durch den Laststrom verursacht wird,%; DU - Spannungsfehler aufgrund des Leerlaufstroms,%.

Unter Verwendung eines Vektordiagramms können wir die Komponenten des Spannungswandlerfehlers mit ausreichender Genauigkeit wie folgt ausdrücken:



wobei U2 die Spannung der Sekundärwicklung des Transformators V ist; Ia- die aktive Komponente des Leerlaufstroms, angelegt an die Sekundärwicklung des Transformators, A; r'1 - reduzierter Widerstand der Primärwicklung des Transformators, reduziert auf die Sekundärwicklung, Ohm; I - reduzierte reaktive Komponente des Leerlaufstroms, angelegt an die Sekundärwicklung des Transformators, A; x'1 - Reaktanz der Primärwicklung des Transformators, reduziert auf die Sekundärwicklung, Ohm; I2 - Laststrom des Transformators, A; r2 - Widerstand der Sekundärwicklung des Transformators, Ohm; cosj2 - Lastleistungsfaktor, rel. Einheiten; x - induktiver Widerstand des Transformators, Ohm.

Der Winkelfehler des Spannungswandlers ist definiert als

,
wobei d'x der Winkelfehler ist, der durch den Leerlaufstrom verursacht wird; d'n ist der Winkelfehler aufgrund des Laststroms.

Die Komponenten des Winkelfehlers sind definiert als

;

Die Ergebnisse der Berechnung der Fehler des Spannungswandlers sind in Abb. 4 und 5. Der Haupteinfluss auf den Fehler des Spannungswandlers ist die Größe der Sekundärlast I2.


Abb. 4


Abb. 5

Die Abhängigkeit des Spannungswandlerfehlers vom Lastfaktor von der Leistung (das Verhältnis der tatsächlichen Last der Sekundärwicklung des Spannungswandlers zum Nennwert der Last) hat die Form

DU [%] = - 0,73 * Ks + 0,35,
wobei K3 die Last des Spannungswandlers in der Sekundärwicklung ist, rel. Einheiten

Die empfangenen Ausdrücke für die Fehler der Stromtransformatoren und der Spannungswandler lassen zu, die Genauigkeit der Berücksichtigung der elektrischen Energie auf den Unterstationen zu vergrössern.

Die Wirksamkeit der Einführung von AMR in der Umspannstation hängt davon ab

  • von den Kosten der Einführung von AMR;
  • aus dem wirtschaftlichen Effekt, der sich aus der Umsetzung ergibt.

Gegenwärtig wird die Berechnung der freigesetzten Elektrizität und die Berechnung der Energiebilanz in den meisten Unterstationen mit Hilfe von elektromagnetischen Zählern durchgeführt, ohne die Fehler von Stromwandlern und Spannungswandlern zu berücksichtigen.

Oft arbeiten die Spannungswandler, wenn die Sekundärwicklung geladen wird, wobei sie den Nennwert um ein Mehrfaches überschreiten, d. H. Mit einem negativen Fehler. Der größte Teil der Last des Spannungswandlers besteht aus Messgeräten, die an sie angeschlossen sind, insbesondere elektromagnetische Energiezähler. Zum Beispiel sind in der Umspannstation Swerdlowskaja Induktionsmessgeräte des Typs SAZU-I670M installiert, deren Leistungsaufnahme 4 W beträgt. Durch die Einführung von automatischen Dosiersystemen werden Induktionszähler durch elektronische Zähler wie PSCs ersetzt, deren Leistungsaufnahme die Hälfte von 2 Watt beträgt.

In diesem Fall wird der Lastfaktor des Spannungswandlers um die Hälfte auf einen Wert von 1,1 reduziert und folglich der Fehler des Spannungswandlers von 1,15% auf 0,5% reduziert. Die Verringerung des Fehlers des Spannungswandlers wird zu einer höheren Genauigkeit bei der Abrechnung der an die Verbraucher gelieferten Elektrizität führen.

Die Berücksichtigung aktueller Fehler in Strom- und Spannungswandlern im ASKUE-System wirkt sich wirtschaftlich aus. Zur Abschätzung der wirtschaftlichen Auswirkungen der Einführung von AMRMS wurde der jährliche Stromverbrauch der Umspannstation Swerdlowskaja unter Berücksichtigung der Fehler der Strom- und Spannungswandler geschätzt. Die Berechnung wurde wie folgt vorgenommen:

  1. Entsprechend den verfügbaren Daten wurden stündliche Werte der Wirkleistung (unter Berücksichtigung der Fehler von Strom- und Spannungswandlern) durch Eingangs- und Ausgangsleitungen für die charakteristischen Winter- und Sommertage des Jahres (1997 und 1998) nach Formel berechnet

    Pfat = P * KI * KU,
    wo P - die durchschnittlichen Stundenleistungswerte, bestimmt durch die Zählerstände;
    KI ist ein Koeffizient, der den Stromwandler-Stromfehler berücksichtigt, KU ist ein Koeffizient, der den Fehler des Spannungswandlers berücksichtigt.

    KI = 1 - (Df I/ 100), KU = 1 - (Df U/ 100),
    Wenn Df Ider Stromwandler-Stromfehler ist , ist Df Uder Fehler des Spannungswandlers.

     

  2. Der Stromverbrauch wurde für typische Winter- und Sommertage unter Berücksichtigung der Fehler der Strom- und Spannungswandler (W..fact und W.fact) und ohne Berücksichtigung der Fehler (W und W) für die Ein- und Ausgangsleitungen ermittelt:

    W.fakt = S Pakt.s,
    W. Tatsache = S Pakt. L,
    W3 = S P3,
    Wl = S Rl.

     

  3. Der jährliche Verbrauch an aktivem Strom durch Eingangs- und Ausgangsleitungen wurde anhand von Formeln berechnet

    Wг.факт = Wз.Fакт * NZ + Wl.Fакт * Nl,
    Wz = W3 · N3 + Wn · Nl,
    wo N3 = 213 und Nl = 152 - die Anzahl der Winter- und Sommertage pro Jahr.

     

  4. Der Effekt der Einführung von AMR wird durch die Formel DW = SW.fact - SWg bestimmt.
    wo SWг.факт und SWг - jährlicher Stromverbrauch von Abgängen mit und ohne Berücksichtigung der Fehler von Strom- und Spannungswandlern.

Schätzen Sie den wirtschaftlichen Effekt für die beiden Optionen.

  1. Wenn ASKUE-Stromfehler von Stromwandlern berücksichtigt werden und die Fehler von Spannungswandlern aufgrund des verringerten Stromverbrauchs von elektronischen Zählern reduziert werden, wird der Effekt:

    nach Daten von 1997.
    DW = 331021094-326683013 = 4338081 kWh / Jahr;

    nach den Daten für 1998.
    DW = 294647641-290512594 = 4135047 kWh / h.

    In Bezug auf Geld ist der wirtschaftliche Effekt (E) gleich (bei einem Strompreis von 0,4 Rubel / kWh)
    E = 1735 ... 1650 Tausend Rubel pro Jahr.

     

  2. Berücksichtigt man nur die Verringerung der Fehler von Spannungswandlern aufgrund des geringeren Energieverbrauchs von elektronischen Zählern, wird der Effekt:

    nach Daten von 1997.
    DW = 328316428-326683013 = 1633415 kWh / h;

    nach den Daten für 1998.
    DW = 292196976-290512594 = 1684382 kWh / h.

    Der wirtschaftliche Effekt ist monetär gleich (bei einem Strompreis von 0,4 Rubel / kWh)
    E = 653 ... 674 Tausend Rubel pro Jahr.

Zusammenfassend können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden:

  • die Verringerung von Lasten in einer Anzahl von Knoten des Stromsystems sowie die Verringerung des Stromverbrauchs durch die Industrie führten zu einem negativen Fehler bei Stromtransformatoren und dementsprechend zu einer kommerziellen Unterschätzung der verbrauchten Energie;
  • Um die Unterschätzung des Stromverbrauchs zu vermeiden, müssen Korrekturfaktoren eingeführt werden.
  • Berücksichtigung der Fehler von Stromwandlern in der ASKUE, sowie die Verringerung der Fehler des Spannungswandlers aufgrund der Einführung neuer elektronischer Zähler, führen zu einer signifikanten wirtschaftlichen Effekt.