11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013
CIRED ŠK 4-07
MERITVE POGREŠKA ŠTEVCEV ELEKTRIČNE
NE ENERGIJE NA
RAZLI
RAZLIČNIH
RAZPRŠENIH VIRIH
ŽIGA HRIBAR
ELEKTROSERVISI, D.D.
[email protected]
DAMJAN PRAŠNIKAR
ELEKTRO GORENJSKA, D.D.
damjan.prasnikar@elektro
[email protected]
JANEZ ZRNEC
ELEKTROSERVISI, D.D.
[email protected]
JAKOB PAVLIN
ELEKTRO LJUBLJANA, D.D.
jakob.pavlin@elektro
[email protected]
DAVID FERJANČ
ČIČ
Č
ELEKTRO PRIMORSKA, D.D.
[email protected]
primorska.si
BOŠTJAN PODHRAŠKI
ELEKTRO CELJE, D.D.
bostjan.podhraski@elektro
[email protected]
Povzetek – Števec električne
ne energije (EE) je vgrajen na točki
to
priključitve
itve uporabnika na distribucijsko omrežje, kjer
se križata zahtevi: zagotavljanja kvalitete EE iz strani distributerja in zagotavljanje elektromagnetne skladnosti iz
strani porabnika. V tej točki
ki so pri zagotavljanju zahtev iz obeh strani razmere posebej kritične
kritič pri razpršenih virih
EE, kjer prihaja do velikih odstopanj in s tem povezane merilne negotovosti obračunskih
obra unskih števcev EE, ki je lahko zelo
velika. V tem članku
lanku so predstavljene meritve istih tipov števcev EE na razli
različnih
nih razpršenih virih z različnimi
parametri. Namen analize je bilo ugotoviti, kako različne
razli
vrste virov, kvaliteta frekvenčnih
nih pretvornikov ter drugih
vgrajenih komponent vpliva na merilno negotovost števcev EE in na kvaliteto EE.
STANDARD ERROR MEASUREMENT OF ELECTRICITY METERS
ME
INSTALLED AT DISTRIBUTED ENERGY RESOURCES
ŽIGA HRIBAR
ELEKTROSERVISI, D.D.
[email protected]
DAMJAN PRAŠNIKAR
ELEKTRO GORENJSKA, D.D.
damjan.prasnikar@elektro
[email protected]
JANEZ ZRNEC
ELEKTROSERVISI, D.D.
[email protected]
JAKOB PAVLIN
ELEKTRO LJUBLJANA, D.D.
jakob.pavlin@elektro
[email protected]
DAVID FERJANČ
ČIČ
Č
ELEKTRO PRIMORSKA, D.D.
[email protected]
primorska.si
BOŠTJAN PODHRAŠKI
ELEKTRO CELJE, D.D.
bostjan.podhraski@elektro
[email protected]
Abstract – An electricity meter is installed at the point where the user connects to the distribution network at the
intersection off demands: electricity quality assurance from the distributor side and ensuring electromagnetic
compatibility from consumer’s point of view. At this point assuring the requirements from both sides makes the
situation particularly critical concerning distributed
distributed energy resources (DER), where large deviations and related
large scale measurement uncertainty of electricity meters is evident. This article presents measurements of the same
types of meters on various DER with different parameters. The purpose of the
the analysis is to determine how different
types of energy generators, quality of frequency inverters and other embedded components affect the measurement
uncertainty and quality of electricity meters.
1
11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013
CIRED ŠK 4-07
I.
Frekvenčni
ni pretvornik s pulzno-širinsko
pulzno
modulacijo
pri svojem delovanju kombinira napetostno in
frekvenčno
no krmiljenje. Napajan je z izvorom
konstantne
enosmerne
napetosti.
Frekven
Frekvenčni
pretvornik oblikuje napetostni val diskretno in
sestavlja sinusno obliko iz posameznih prispevkov kot
je prikazano na sliki 2.
UVOD
Z vključevanjem
evanjem razpršenih virov (v nadaljevanju
RV) v distribucijsko električno
čno omrežje se
pojavljajo nove razmere, ki lahko vplivajo na
točnost obračunskih meritev in pogrešek števca
električne
ne energije. Eden od vplivnih elementov so
frekvenčni
ni pretvorniki, ki dokazano motijo to
točnost
meritev. Konec leta 2012 je stopil v veljavo
standard, ki opisuje metode preskušanja in dopustne
pogreške števcev električne
ne energije na tovrstne
t
motnje. Glede na pozive o neodvisnem preverjanju
razmer na razpršenih virih, preskušamo v realnih
razmerah različne števce različnih
nih proizvajalcev, ki
so danes v naboru merilne opreme, kot jih
predpisujejo Sistemska obratovalna navodila
nav
za
distribucijsko omrežje (v nadaljevanju SONDO).
Točnosti
nosti meritev in odpornosti na motnje
proizvajalci električnih
nih števcev posve
posvečajo posebno
pozornost. Zaradi dokazanih močnih
mo
vplivov
razpršenih virov na njihovo delovanje in dopustnih
velikih odstopanj po standardu,
standardu se pojavlja
vprašanje kako močni
ni so ti vplivi tudi na druge
merilne elemente sistema, katerih nepravilno
delovanje je lahko kritično
no za stabilnost sistema.
Cilj našega dela je razumeti in spoznati motnje, ki
so posledica delovanja razpršenih virov. Določiti
Dolo
moramo njihove dopustne meje ter izvesti ukrepe
za njihovo omejitev.
V tem referatu vam predstavljamo nekaj izkušenj iz
meritev na realnih primerih.
II.
Slika 2: Oblika izhodnega toka in napetosti
Odstopanja od pravilne oblike izražamo v prispevkih
THD, kar predstavlja prispevek višje harmonskih
frekvenc glede na osnovno obliko sinusnega vala
napetosti in toka. Posledica so nihajoča
nihajo EM polja v
motorjih in njihovih
hovih rotorjih, dodatno segrevajo
transformatorje in povzročajo
ajo različne
razli
vplive na druge
elektronske sisteme v okolici. Za frekvenčne
frekven
pretvornike sta značilna
ilna 5 in 7 harmonik. Povzročeno
Povzro
odstopanje THD napetosti naj bi bilo v mejah 5% in
toka v mejah 3% [2].
Višja kot je frekvenca oblikovanja sinusa, bližje smo
popolni sinusni obliki. Nosilne frekvence oblikovanja
so pri tranzistorskih frekvenčnih
frekvenč
pretvornikih nad
10kHz. Pri merjenih razpršenih virih so se omenjene
frekvence razlikovale in se gibale med 15-16kHz
15
(Slika 2 – line current). Tovrstni motilni tok je v
nadaljevanju imenovan »tok nosilne frekvence
pretvornika«.
Poleg tovrstnih motenj frekvenčni
frekven
pretvorniki
generirajo tokovne konice, ki se pojavljajo pri
doseganju konične
ne napetosti. Te konice imajo obliko
zvonjenja (ring wave) in imajo podoben učinek
u
kot
preskok pri udaru strele [2].
Motnje vsiljene s frekvenčnim pretvornikom v
omrežje se lahko dodatno ojačajo,
oja
če deluje več
frekvenčnih
nih pretvornikov (v našem primeru sončnih
son
elektrarn ) v bližini in skupaj presegajo kritične
kriti
meje,
ki povzročajo
ajo nepravilno delovanje (v našem primeru
netočno merjenje električne
ne energije) in odpovedi
naprav.
TEORETIČNE OSNOVE
Frekvenčni
ni pretvornik je naprava, ki pretvarja
električno
no energijo iz ene oblike signala s svojo
frekvenco v drugo obliko signala z drugačno
druga
frekvenco. Pretvorba je možna v poljubno frekvenco
in število faz. V primeru razpršenih virov pretvarjamo
enosmerno napetost
pri sončnih
čnih elektrarnah in
enofazno napetost spremenljive frekvence pri
pr vetrnih
elektrarnah v trifazno napetost s frekvenco 50Hz in
enake oblike vsiljujejo tok v omrežje. [1]
III.
L1
PREDPISI
L2
Frekvenčni
ni pretvorniki morajo ustrezati standardu
IEC 61800-3,
3, ki predpisuje meje dopustnih motenj
vsiljenih v omrežje.
Med elementi omrežja mora biti zagotovljena
skladnostna meja, ki zagotavlja varnost in zanesljivost
delovanja vseh naprav [5].
L3
Slika 1: Krmilno vezje polprevodniškega pretvornika
2
11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013
CIRED ŠK 4-07
presegajo definirano območje
čje kvalitete elektri
električne
energije po EN 50160 [9].
V lanskem letu je bilo v Sloveniji sprejeto tehnično
tehni
poročilo SIST-TP
TP CLC/TR 50579:2012, ki definira
dodatne dopustne pogreške meritev električne
elektri
energije pri prisotni visokofrekven
isokofrekvenčni motnji, ki je
značilna za frekvenčne
ne pretvornike v razredu 22
30kHz.
Slika 3: Meja med odpornostjo in vsiljenimi motnjami
SONDO Priloga 3: NAVODILO ZA PRESOJO
VPLIVOV
LIVOV NAPRAV NA OMREŽJE - Predpisuje
zahteve elektromagnetne skladnosti za priklop naprav
v omrežje skladno z družino standardov IEC 61000.
Proizvajalec mora podati izjavo, da je naprava
(sončna
na elektrarna) skladna s standardom 61000-3-2
61000
do nazivnega toka 16A oziroma 61000-3-12
61000
do
nazivnega toka 75A. To velja za vse naprave, razen za
naprave, ki imajo faktor razmerja med kratkostično
kratkosti
močjo omrežja v točki priključitve
itve naprave in nazivno
napravo Rkse ≥33.
33. Za njih je postavljena meja za
harmonike višjega reda od 33 in opredeljuje
posamezni dopustni harmonski tok 0,6%.
Pri izračunu popačenja
enja oblike sinusnega vala THD se
upoštevajo do 40 harmonika [4].
SONDO
Priloga
5:
NAVODILA
ZA
PRIKLJUČEVANJE
EVANJE
IN
OBRATOVANJE
ELEKTRARN INŠTALIRANE MOČI
MO DO 10 MW
navajajo::
Emisijske
vrednosti
posameznih
harmonikov
armonikov toka, morajo biti za generatorje manjše
od:
Amplituda
motilnega
toka
Tok
50 Hz
cos ϕ
50Hz:
Največji dovoljeni dodatni
pogrešek za števce EE za
razred
A
B
C
2kHz do
30kHz
2A
Iref
> 0,9
± 6%
± 4%
± 2%
30 do 150kHz
1A
Iref
> 0,9
± 6%
± 4%
± 2%
Tabela 1: Največji
ji dovoljen relativni pogrešek v odvisnosti
od razreda točnosti
nosti za neposredno priključene
priklju
števce
Največji dovoljeni dodatni
pogrešek za števce EE za
razred
Frekvenčno
območje
Amplituda
motilnega
toka
Tok
50 Hz
cos ϕ
50Hz:
A
B
C
2kHz do
30kHz
2A
Iref
> 0,9
± 6%
± 4%
± 2%
30 do 150kHz
1A
Iref
> 0,9
± 6%
± 4%
± 2%
Tabela 2: Največji
ji dovoljen relativni pogrešek v odvisnosti
od razreda točnosti
nosti za direktno priključene
priklju
števce
Iz tabel 1 in 2 je razvidno, da števci električne
elektri
energije razreda A (deklariran pogrešek 2% po IEC)
lahko kažejo z dodatnim pogreškom 6% v prisotnosti
motenj povzročenih z frekvenčnim
čnim pretvornikom.
To dopuščaa možnost povišanja komercialnih izgub
distribucije
ucije za dodatnih 6% pri porabnikih v
neposredni bližini RV.
∙
2000 Pri izračunu popačenja
enja oblike sinusnega vala THD se
po tem pravilniku upošteva do 50 harmonika. [5]
IV.
Frekvenčno
območje
V.
MERILNA METODA
Zaradi pritožb lastnika sončne
son
elektrarne, da
proizvede več električne
ne energije, kot dobi plačane
pla
po
obračunu števca električne
ne energije, smo izvedli
primerjalne meritve in ugotovili odstopanja od
dejanske vrednosti od 20 do 30% v škodo proizvajalca
[3].
Na osnovi ugotovitev smo pripravili merilno vezje z
merilno tablo, na katero smo vezali devet števcev
električne
ne energije štirih razli
različnih proizvajalcev z
štirimi različnimi merilnimi metodami toka, ter dodali
merilnik kakovosti električne
čne energije in soupor za
prikaz oblike toka na osciloskopu.
ELEKTRIČNI ŠTEVCI
Električni
ni števci so elementi vgrajeni v elek
električno
omrežje, njihov pomen je v pravilnih meritvah prejete
in oddane električne
ne energije, na osnovi katerih
temelji obračun
un in ekonomija elektroenergetskega
sistema, ter s tem odnos med posameznimi
udeleženci. Z vključitvijo
itvijo razpršenih virov in mo
močnih
vplivov frekvenčnih
nih pretvornikov prihaja do motenj v
delovanju števcev. Dogajajo se napake v samem
merjenju električne
ne energije, kot tudi v prenosu
podatkov med števcem in koncentratorjem po PLC
modulaciji. V tem prispevku smo se omejili zgolj na
vpliv na merilni del števcev.
Na točnost
nost meritev toka pri razli
različnih merilnih
metodah, poleg samega vpliva okolice (temperatura,
(temperatura
magnetno polje, vlaga…) vpliva prisotnost jalove
komponente moči,
i, nepravilna oblika toka (factor
THD in višje harmoniki), visokofrekvenčne
visokofrekven
motnje, ki
Merilna tabla
Osciloskop
Sončna
elektrarna
Obstoječi
števec
Wh
Merilnik EE
0.05%
Wh
1
2
3
9
Merilnik
KEE
Wh
Wh
Wh
Wh
KEE
Omrežje
Slika 4:: Preskusno merilno vezje
Ugotovljeno je bilo, da so različne
razli
merilne metode
toka različno občutljive
ljive na motnje povzročene
povzro
s
frekvenčnimi
nimi pretvorniki. Sončna
Sonč
elektrarna stalno
3
11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013
CIRED ŠK 4-07
generira motnje, ki presegajo vrednosti opisane v
SIST-TP
TP CLC/TR 50579:2012 saj so pogreški
določenih
enih števcev presegali 10% [3].
VI.
SE 1
SE 2
SE 3
SE 4
SE 5
SE 6
SE 7
SE 8
VE 1
VE 1
MERITVE NA SONČNIH
NIH ELEKTRARNAH
EL
POTEK MOČI:
Izvedeno je bilo več meritev na razli
različnih sončnih
elektrarnah po Sloveniji. Močč merjenih son
sončnih
elektrarn je bila do 50kW z generiranim delavnim
tokom od 2-25A.
Za razliko od ostalih sončnih
nih elektrar
elektrarn smo imeli na
Celjskem območju priložnost meriti v razmerah,
raz
ko se
je sonce skrivalo za oblaki in je prihajalo do nihanja
oddane moči v omrežje.
P
Q
U1
tg (ϕ)
58.38
46.4
12.79
5.5
3.9
40.95
24.36
10.49
0.3
0.6
3.75
4.26
8.09
0.27
0.29
0.37
1.94
0.79
0.1
0.2
231.8
231.8
234.9
223.35
236.98
238.38
229.48
228.83
237.3
230.5
0.06
0.09
0.63
0.04
0.07
0.01
0.08
0.08
0.33
0.33
zahtevani
tg (ϕ)
ustrezno
ustrezno
neustrezno
ustrezno
ustrezno
ustrezno
ustrezno
ustrezno
ustrezno
ustrezno
Tabela 3- skladnost RV s predpisi glede oddaje jalove moči
mo
v omrežje
RV sledijo predpisom in oddajajo zahtevano jalovo
moč v omrežje. Na Ljubljanskem območju
obmo
smo
analizirali elektrarno, ki v omrežje oddaja več
ve jalove
močii od zahtevane. Na elektrarni je bil vgrajen števec,
ki ni omogočal
al merjenja jalove energije.
VSILJEVANI NOSILNI TOK FREKVENČNIH
FREKVEN
PRETVORNIKOV V OMREŽJE:
Na vseh RV smo zaznali
ali tok nosilne frekvence
pretvornika z absolutno
utno amplitudo toka manjšo od 2A.
2
Pri teh ni bilo moč zaznati občutnih
ob
odstopanj v
pogrešku merjenja toka in posledično
posledi
energije
električnih števcev.
V eni izmed sončnih
nih elektrarn, ki moti ostale
elemente omrežjaa (števce električne
elektri
energije), smo
zaznali občutne
utne pogreške meritev elektri
električne energije
pri določenih
enih števcih [3]. Pri amplitudi osnovne
komponente toka Ipp1 = 9,8A je motilni tok dosegal
vrednost Ipp328= 2,4A, kar predstavlja 24% nazivnega
toka Ipp1.
Graf 3: Potek oddaje delovne energije v omrežje
Graf 4: Potek oddaje jalove energije v omrežje
Zaradi nastavljenih izredno kratkih merilnih period in
nizkih obremenitev, so števci EE delovali na svojih
skrajnih mejah, kar se vidi v žagastih odstopanjih, ki
se s časom zgladijo.
JALOVA MOČ:
Zahteve SONDO po točki
ki VII.2
karakteristike jalove moči RV-ja.
predpisujejo
Slika 5: Oscilogram toka osnovne frekvence in toka nosilne
frekvence pretvornika
Čee tovrstni motilni tok obravnavamo kot višje
harmonsko komponento, so to komponente reda 300 330. Z meritvami kakovosti električne
elektri
energije jih ne
zaznamo.
4
11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013
CIRED ŠK 4-07
VII.
MERITVE VETRNIH ELEKTRARNAH
Meritve smo izvajali na vetrnih elektrarnah malih
moči,
i, ki so bile na omrežje priklju
priključene le z eno fazo.
Za vetrne elektrarne so bila značilna
zna
močna nihanja
oddane moči v kratkem času,
asu, ki je posledica sunkov
vetra, značilnih
ilnih za naše Primorje. Števci niso zaznali
samih sunkov v tolikšni meri, kot jih je zaznal
etalonski merilnik energije. (Graf 7)
Graf 5: Rezultati
zultati meritev višje harmonskih komponent
Meritve kakovosti po standardu SIST EN 50160
zagotavljajo popolno skladnost RV z zahtevami in
prikazujejo vsebnost višje harmonskih komponent
med 2-6%
6% na fazo. Visokofrekvenčne
Visokofrekven
motnje niso
zaznane (Graf 5).
Pogreški
eški števcev so bili ponovljivi od meritve do
meritve in pri elektrarnah, ki so imele visoko vsebnost
komponente toka nosilne frekvence pretvornika, kjer
so v negativno smer odstopali vedno isti števci (Graf
6).
Graf 7: Potek oddaje delovne energije vetrne elektrarne
Graf 8: Potek oddaje jalove energije vetrne elektrarne
Graf 6: Pogreški različnih števcev pri vplivu motnje nosilne
frekvence 15kHz
Potek toka je značilen
ilen za frekvenčne
frekven
pretvornike z
vsebnostjo toka nosilne frekvence pretvornika
15,38kHz in visoko frekvenčnim
frekvenč
zvonjenjem. Na
poteku toka so bili zaznani zanimivi izseki. (Slika 7)
VSILJENA VISOKOFREKVENČNA
ČNA MOTNJA –
ZVONJENJE:
Pri napajanju električnih
nih strojev s frekven
frekvenčni
pretvorniki je bilo predvideno, da se motnja zaduši po
nekaj ovojih, kar pa v praksi ne drži. Izkušnje so
pokazale, da se delne
lne razelektritve v izolaciji navitja
motorjev, ki se običajno
ajno pojavijo pri 6000 V
izmenične
ne napetosti, v primeru vodenja s
frekvenčnimi
nimi pretvorniki, pojavijo že pri 460V
izmenične
ne napetosti. Pojav z odboji napetostnih valov
znotraj navitja motorja zgleda kot nevihta z
intenzivnimi atmosferskimi udari od znotraj. Sčasoma
S
tovrstna parcialna razelektrenja privedejo do preboja
izolacije in odpovedi motorja [2].
Pri naših meritvah zvonjenje ni preseglo 2x nazivne
napetosti. Vsekakor pa tovrstna motnja lahko
interferira v omrežju in močno
no pripomore k staranju
izolacije naprav in vodov sistema v okolici sončne
son
elektrarne.
Slika 7: Izseki na oddajanem toku vetrne elektrarne
Slika 8: Tok nosilne frekvence pretvornika
Na vetrni elektrarni je lepo viden tok nosilne
frekvence pretvornika in zvonjenje (Slika 8).
Moč oddane močii vetrnih elektrarn je bila majhna in
tok nosilne frekvence pretvornikov ni dosegal
Slika 6: Visokofrekvenčne konice - oblike zvonenja iz
različnih sončnih
nih elektrarn merjenih na Ljubljanskem
območju.
5
11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013
CIRED ŠK 4-07
absolutnih vrednosti,, ki bi lahko vplivale na povečane
pove
pogreške števcev električne
ne energije.
VIII.
V
MERITVE MEDSEBOJNIH VPLIVOV
RAZPRŠENIH VIROV
Primer medsebojnega vpliva sončnih elektrarn smo
imeli možnost opazovati na Gorenjskem. Poleg
obstoječe sončne elektrarne moči
či 21kW, delujo
delujoče več
kot leto dni, je bila v oddaljenosti cca. 100m
postavljena nova sončna
na elektrarna mo
moči 17kW. Obe
elektrarni imata
ata merilno mesto v isti električni
elektri
omarici.
Lastnika sta se pritožila, da v primeru obratovanja
nove sončne elektrarne, prva (starejša)
arejša) v omrežje odda
precej manj obračunane električne
čne energije kot prej.
Slika 11: Soupor 100A/60mV, Amplituda nosilnega toka
Ipp300 = 23,33A, Ief300=8,27A, f = 15,15kHz
Na slikah 12 in 14 sta prikazana oscilograma poteka
toka elektrarn v primeru delovanja samo 21kW
elektrarne.
Slika 12: Soupor 100A/60mV, Amplituda nosilnega toka
Ipp = 62,00A, Ief=21,99A, f = 50Hz
Slika 9: Sončni
ni elektrarni v bližini šole
Kot zanimivost omenimo,, da je sosednji objekt obema
sončnima
nima elektrarna osnovna šola, ki je že leta 2008
oddala javni razpis za gradnjo lastne sončne
son
elektrarne na svojih strehah, vendar do postavitve ni
prišlo.
Na slikah 10 in 12 sta prikazana oscilograma poteka
po
toka elektrarne SE v primeru delovanja obeh
elektrarn.
Slika 13: Soupor 100A/60mV, Amplituda nosilnega toka
Ipp300 = 6,00A, Ief300=3,93A, f = 15,53kHz
Ne glede na kombinacijo vklopa elektrarn in mesta
merjenja je bila motnja zvonjenja vedno prisotna.
Osnovni val je imel časovno
asovno periodo razreda 68ns,
drugi in naslednji po vrsti so imeli periodo razreda
130ns (7-8Mhz) (Slika 14).
Slika 10: Soupor 100A/60mV, Amplituda toka Ipp = 57A,
Ief = 20,21A, f = 50Hz
Slika 14: Soupor 100A/60mV,, Amplituda zvonjenja Ipp rw
=54,17A
54,17A Imax rw=23,40A,
Na grafih so predstavljeni poteki pogreškov števcev v
primeru priključitve
itve ene ali dveh son
sončnih elektrarn.
6
11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013
CIRED ŠK 4-07
V našem primeru pa sončne
čne elektrarne vsiljujejo
precej velik tok v omrežje, kjer že obstajajo različni
razli
porabniki brez dodatne zaščite
zašč
pred motnjami
povzročenimi
enimi s pretvorniki, (elek
(elektronske naprave,
različna
na tipala in merilne naprave, bela tehnika in
male gospodinjske naprave, …) ali pa so obstajali še
preden so bili pretvorniki sploh razviti (oljni kabli,
individualne inštalacije, razne naprave
napr
s spominsko
vrednostjo, …). Zato je potrebno,
rebno, da se novi element
prilagodi v omrežje z vgrajenimi filtri, ki ne
dopuščajo
ajo vnosa motenj v omrežje.
Meritve, ki se opravljajo pred
ed in po vgradnji RV v
omrežje, ne zajemajo tako visoko frekvenčnih
frekven
motenj.
To v realnosti pomeni,, da se do današnjega dne
dn lahko
na omrežju marsikaj dogaja brez vednosti distributerja
in končnega
nega uporabnika Vse to na njuno potencialno
škodo.
Graf 9: Potek pogreškov števcev pri vklopljenih obeh
elektrarnah
Ukrepi za odpravo motenj so lahko:
• visokofrekvenčnih
nih filtri,
• prenapetostni odvodniki
• feritni prstani
Običajno
ajno so filtri že vgrajeni v ohišje skupaj s samim
pretvornikom, kii je namensko narejen za uporabo na
sončnih elektrarnah.
Graf 10: Potek pogreškov v primeru delovanja ene same
elektrarne
vzporedno
obratovanje
SE
1
SE1
SE2
SE2
da
ne
da
ne
U1
[V]
I1 [A]
I [A]
(15kHz)
P
[Wh]
Q
[varh]
max
pogrešek
števca
232,0
230,2
232,3
228,9
20,65
21,02
23,19
9,99
7,68
3,93
8,27
5,91
239,8
241,3
271,7
114,6
20,2
20,1
12,03
8,00
-10,12
-0,17
-20,15
-0,41
Slika 15: Shema vgrajenega filtra v pretvornik
Velikokrat se dogaja, da prihaja do močnega
mo
prepuščanja motenj, čeprav
eprav so vgrajeni
vgr
kvalitetni
filtri, zaradi napak pri sami montaži pretvornika.
Zaradi neveščee montaže, poenostavitev na osnovi
neznanja ali pocenitve del in nižanja stroškov,
stroškov lahko
pride
ide do nepravilnega zaslanjanja. Vzporedno
V
polaganje vhodnih in izhodnih vodnikov, dolge
d
povezave do izenačitve
itve potencialov, slabe ozemljitve,
velike zanke med vodniki, nastavitve neskladnih
medsebojnih impedanc filtrov in pretvornikov ali
nespoštovanje
drugih
pravil
elektromagnetne
skladnosti, lahko privedejo do tega, da so učinki
u
vgrajenih filtrov praktično nični.
čni.
Tabela 4: Pogreški števcev pri različnih
čnih principih delovanja
SE (posamezno ali skupaj)
Iz različnih
nih kombinacij meritev pogreška števca in
vsebnosti motenj lahko sklepamo o morebitnih mejnih
vrednostih, ki bi morale biti postavljene. Splošna meja
bi morala biti od 1 do 2 Ampera, sploh če upoštevamo
možnost priklopa več virov na isti lokaciji, kot na
prikazanem praktičnem
nem primeru. Meje v tehni
tehničnem
poročilu SIST-TP
TP CLC/TR 50579:2012 so bile
postavljene na osnovi tovrstnih izkušenj delovanja RV
v omrežju nemških distribucij.
IX.
ZAŠČITNI UKREPI
X.
Motorski pogoni namensko narejeni za napajanje s
frekvenčnimi pretvorniki imajo višjo stopnjo izolacije
in so odporni
orni na motnje, zato lahko delujejo v takem
električno onesnaženem okolju.
ZAKLJUČKI
V Sloveniji obstajajo razpršeni viri grajeni na osnovi
frekvenčnih pretvornikov, ki vsiljujejo motnje v
omrežje. Te motnje ustvarjajo nepravilno
ne
delovanje
drugih elementov:
7
11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013
CIRED ŠK 4-07
-
-
Dokazali smo vpliv višje harmonskih motenj
razreda 15kHz.. Poznamo ga kot tok nosilne
frekvence pretvornika, ki motijo pravilno
delovanje števcev električne
čne energije. Merilna
negotovost motenih števcev je preko vseh
razumnih mej (v nekaterih primerih do 20 % in
več v negativno smer). S tem se povzroča
neposredna finančna
na škoda distribucijskim
podjetjem in proizvajalcem električne
elektri
energije.
Dokazali smo obstoj medsebojnih vplivov
v
skupine
razpršenih virov na istem izvodu transformatorja.
Ko delujejo posamezno so skladni z zahtevami,
vendar v vzporednem
orednem delovanju vsiljujejo tok
nosilne frekvence, katerih vrednosti motijo
delovanje sosednjih naprav v omrežju.
omrežju
-
Preverjati določenih RV, ki
k vzbujajo sum, da
povzročajo
ajo visoko frekvenčne motnje v omrežje in
njihov vpliv na okolico.
Sprejeti zgornje dopustne meje in zahtevati od
lastnikov RV da omejijo visoko frekvenčne
frekven
motnje znotraj dopustnih mej.
Zahtevati,
ti, izvesti in preveriti učinkovitost
u
ukrepov
za odpravo motenj RV na omrežje.
Dokazali smo, da so tokovne konice v obliki
zvonjenja (amplituda 2 višja od vsiljenega toka z
frekvenco 7-15
15 MHz) stalno in pogosto prisotne v
proizvedeni energiji iz razpršenega
nega vira. Na splošno je
dokazano da povzročajo hitrejše
še staranje izolacije in
povečajoo verjetnost odpovedi naprav. Z dosedanjim
delom nam negativih vplivov na delovanje električnih
elektri
števcev še ni uspelo potrditi.
Ugotovljena je bila meja dopustnosti toka nosilne
frekvence pretvornika, kot posledica delovanja
del
frekvenčnih pretvornikov:
- Nosilni tok absolutne
olutne vrednosti 2,4A
2,4 povzroča
motnje, ki bi povzročile
ile odstopanje števcev izven
osnovnih deklariranih pogreškov proizvajalca
(slika 5) do 7% v negativno smer, pri 8A
8 pa preko
20%.
- Meja se lepo sklada z vrednostmi iz sprejetega
tehničnega
poročila
ila
SIST
SIST-TP
CLC/TR
50579:2012, ki se nanaša na pogreške električnih
elektri
števcev. Meja vsiljenega motilnega toka v
območju 2-30kHz
30kHz v absolutni vrednosti 2A bi
lahko veljala tudi v Sloveniji, kot skrajno
sprejemljiva dopustna motnja
otnja v določeni
dolo
točki
omrežja. Realno pa bi meja
ja morala biti nižja
zaradi možnosti nastanka skupine RV na enem
mestu.
Obstoječee vetrne elektrarne imajo zelo spremenljive
spr
poteke oddaje močii in visoko vsebnost motenj.
moten Zaradi
njihovega majhnega števila in majhnih moči
mo v tem
trenutku še ni možno čutiti
utiti resnih vplivov na omrežje.
Za merjenje vpliva RV na omrežje je potrebno široko
o RV, merjenju električnih
nih veličin
veli
ter poznavanje
delovanja števcev električne energije. Zaradi
pomembnosti področja
ja je potrebno zagotoviti
neodvisno strokovno mnenje.
REFERENCE
[1] Frekvenčno
no napetostni pretvorniki, seminarska
naloga, Marko Pajk, Jošt Kovačič,
Kova
FE Ljubljana
2011.
[2] Variable frequency drivers theory, application,
and troubleshooting, Howard W. Penrose
[3] Ž.Hribar, J.Zrnec, D.Prašnikar, Meritve pogreška
števcev električne
ne energije v sončni
son
elektrarni.
34. Kotnikovi dnevi, Radenci 2013.
[4] Navodilo za presojo vplivov naprav na omrežje,
priloga SONDO, Uradni list RS št. 41/11.
41/11
[5] Navodila za priključevanje
čevanje in obratovanje
elektrarn inštalirane moči
či do 10 MW, priloga
SONDO, Uradni list RS št. 41/11.
41/11
[6] Technical Guide No.3 EMC Compliant
Installation and configuration for
fo a power drive
System, Vantaa 2003.
[7] Micromaster Application EMC Design Guidlines
MM4App_008 SIEMENS.
[8] EMC von Gebauden, Anlagen und Geraten:
Praktische
Umsetzung
der
technischen,
wirtschaflichen und gesetzlichen Anfordungen
fur die CE-Kennzeichnung
Kennzeichnung, Anton Kohling
(Hrsg.), VDE-Verlag
Verlag 1998; ISBN3-8007-2261-5.
ISBN3
[9] A Hass, J Niitsoo, P Taklaja, I Palu »Analysis of
Electricity meters under Disorted Load
Conditions«,, Electric Power Quality and Supply
Reability Conference (PQ), Talin 2012.
2012
Kolikšna je v Sloveniji vsebnost visoko harmonskih
motenj v distribucijskem
istribucijskem omrežju ni znano:
- V Sloveniji se v zahtevanih meritvah SONDO ne
preverja vsebnost
ebnost višje harmonskih motenj
(razreda 15kHz in več)) pred in po priklju
priključitvi
razpršenih virov v omrežje.
- Z napravami stalnega in občasnega
časnega monitoringa
kvalitete električne
ne energije ni možno meriti
vsebnost tokov s tako visokimi frekvencami.
frekvencami
- Vsi razpršeni viri, ki vsiljujejo tok preko
frekvenčnih
nih pretvornikov v omrežje vsiljujejo
motnjo toka nosilne frekvence pretvornika.
pretvornika
- Vplivi motnje
otnje se zaznavajo posredno preko
opozoril iz strani lastnikov, odpovedi naprav v
bližini, …
Ugotovili smo, da v določenih
enih lokalnih okoljih vsiljen
tok nosilne frekvence pretvornika že povzroča
povzro
resnejše težave in zato bo v prihodnje potrebno:
- Vključiti izvajanje meritev
ev visokofrekvenčnih
visokofrekven
vplivov (2-30kHz) pri vključitvi
čitvi novih RV in
porabnikov z veliko inštalirano močjo
mo
frekvenčnih
pretvornikov.
8