Metode de estimare a calitatii energiei electrice

Metode de estimare a calitatii energiei electrice

Ansamblul indicatorilor de CEE se situeaza la valori diferite, in cadrul diferitelor zone ale retelelor de distributie de joasa, medie sau inalta tensiune. De asemenea, consumatorii pot fi mai mult sau mai putin sensibili la unii dintre parametrii caracteristici ai CEE. In consecinta, se poate vorbi despre un nivel de calitate, definit prin compararea valorilor reale ale indicatorilor cu cele limita, care mai satisfac cerintele consumatorilor. Nivelul de calitate poate fi variabil de la un consumator la altul. Exprimand cerintele medii, valabile pentru orice consumator, prin valori normate ale indicatorilor se poate aprecia nivelul de calitate al energiei electrice in orice nod al retelei de transport si distributie.

Metodele utilizate in practica pentru estimarea nivelului calitatii sunt urmatoarele:

-metoda experimentala;

-metoda statistica;

-metoda expert;

-metoda sociologica.

a) Metoda experimentala este o metoda obiectiva, constand in determinarea prin masuratori a unora dintre indicatorii de calitate, pentru care exista instrumente sau aparate de masura. Prin dezvoltarea si diversificarea productiei de aparate si echipamente de masura, precum si a unor traductoare adecvate, numarul de indicatori masurabili experimental si domeniile de valori al acestora sunt in continua extindere, iar precizia de determinare este tot mai buna. In domeniul productiei de echipamente de masura, exista tendinta ca, prin aplicarea electronicii integrate si a tehnicii de calcul, sa se realizeze aparate tot mai complexe, capabile sa determine cat mai multi indicatori de calitate si chiar sa imprime buletine cu valorile indicatorilor masurati si determinati.

In figura 3.3. se prezinta, intr-o ierarhizare legata de structura de principiu a unui consumator, principalele puncte de masura pentru determinarea experimentala a CEE.

Fig. 3.3. Nivelurile ierarhice ale unui sistem de distributie pentru determinarea experimentala a CEE: 1 - receptor perturbant de J.T.; Tablou de distributie cu receptoare de acelasi tip, de J.T., perturbatoare; 3 - receptor perturbator de MT; 4 - PT cu receptoare perturbatoare; 5 - statia de MT; 6 - racord de MT.

Primul punct de masura preconizat (1 in fig. 3.3), este situat pe circuitul de receptor al unui receptor perturbator; pe figura, este reprezentat cazul unui circuit continand un echipament de electronica de putere, dar poate fi orice receptor neliniar, cu regim de functionare intermitent, cu un regim greu de pornire s.a.m.d. Daca mai multe receptoare perturbatoare sunt racordate la acelasi tablou de distributie (TS2, fig. 3.3), masuratorile pot fi efectuate in punctul de pe coloana electrica, marcat cu 2. Notarea punctelor de masura, in joasa tensiune, 1 si 2, in dreptul dispozitivelor de protectie la scurtcircuit, reprezentate prin sigurante fuzibile, are la baza ideea ca acestea sunt puncte naturale de intrerupere a conductoarelor, unde inserarea aparaturii de masura se poate face cu usurinta, avand insa grija sa se conserve functiile de protectie, conform tipului si dimensionarii acestora.

Cel de al treilea punct de masura (3, pe fig. 3.3) marcheaza ramificatia circuitului de receptor de medie tensiune, care poate avea si puteri apreciabile, de ordinul MVA. Racordarea aparatelor de masura se poate face la transformatoarele de masura de tensiune si de curent, dar numai daca acestea se incadreaza in clasele de precizie si in nivelurile de fidelitate necesare. Astfel de receptoare pot fi cuptoare de inductie, alimentate la frecventa retelei si simetrizate prin scheme Steinmetz, care pot produce nesimetrii si regim deformant, actionari reglabile cu motoare de putere, cuptoare cu arc (v. cap. 4) sau cuptoare de retopire in baie de zgura.

Punctul 4 corespunde liniei de medie tensiune (distribuitor sau fider), care alimenteaza un post de transformare (PT), la ale carei bare de joasa tensiune sunt racordate receptoare perturbatoare sau tablouri de distributie cu astfel de receptoare. In sfirsit, punctele 5 si 6 marcheaza monitorizarea intregului consum de energie electrica pe partea de medie, respectiv de inalta tensiune a consumatorului. Oricare dintre punctele 4,5 sau 6 poate reprezenta punctul de delimitare, adica punctul de separatie dintre furnizor si consumator.

In ceea ce priveste precizia masuratorilor, aceasta este conditionata in mod diferit, in raport cu scopul urmarit. Astfel, daca masuratorile se efectueaza in scopul evidentierii indicatorilor de calitate si a compararii lor cu normele, se considera suficienta clasa de precizie a aparatelor uzuale, de tablou (0,52,5). Pentru stabilirea unor masuri privind asigurarea CEE si mai ales a responsabilitatilor in alterarea CEE, pretentiile cresc atat sub aspectul preciziei aparatelor de masura, cat si a volumului de masuratori, care trebuie efectuate. In astfel de situatii, se pot utiliza orientativ urmatoarele valori limita [12], pentru erorile de determinare a indicatorilor de CEE.

- 0,5 % pentru abaterea tensiunii si coeficientul de distorsiune;

- 0,2 % pentru gradul de nesimetrie;

- 0,1 % pentru impulsuri de tensiune (valoarea pare exagerata, avand in vedere ca amplitudinea impulsului depaseste de cateva ori amplitudinea tensiunii nominale);

- 0,005 % pentru doza de flicker (precizie greu de atins);

- 0,02 Hz pentru abaterea frecventei, ceea ce, pentru o abatere absoluta admisa de 0,5 Hz, conduce la o eroare procentuala admisa de 4 %.

b) Metoda statistica este de asemenea o metoda obiectiva, constand in prelucrarea statistica a unor date acumulate pe o perioada de observatie T₀, date obtinute atat pe baza metodei experimentale, cat si derivate, obtinute prin prelucrarea marimilor determinate experimental.

Dintre cei 24 de indicatori ai CEE definiti (cap. 2), noua au caracter pur statistic, cum sunt abaterile medii (ale tensiunii, frecventei relative), coeficientii de variatie (ai tensiunii, frecventei), doza si severitatea flickerului si frecventele de aparitie (de ex. a golurilor de tensiune). Alti sase indicatori au atat valori momentane, considerate valabile pe durata unei perioade a armonicii fundamentale, cat si valori medii, statistice. In aceasta situatie se afla, de exemplu, nivelul armonicii, factorul de distorsiune si indicatorii regimului nesimetric. In fine, dintre cei 9 indicatori definiti numai ca valori momentane, un numar de 7 pot prezenta interes statistic, cum sunt indicatorii:

-amplitudinea fluctuatiilor de tensiune;

-amplitudinile si duratele golurilor de tensiune;

-amplitudinea si durata impulsurilor de tensiune;

-reziduul deformant.

Daca se mai are in vedere faptul ca, pentru indicatorii statistici pot fi determinate mai multe valori in raport cu marimea perioadei de observatie (de ex. cate 4 valori la indicatorii de regim deformant), rezulta ca ponderea activitatii de apreciere a CEE este in domeniul statistic.

Aplicarea corecta si completa a metodei statistice necesita stabilirea in prealabil, inainte de efectuarea masuratorilor, a urmatoarelor aspecte fundamentale:

-natura masuratorilor si volumul acestora pe perioade scurte de timp, comparabile cu perioada armonicii fundamentale;

-durata totala de observare;

-frecventa de repetitie a masuratorilor sau modul de repartizare a acestora pe o durata de timp egala cu durata de observare;

- formele concrete de stocare a marimilor determinate prin masuratori sau calcule.

Primul obiectiv al determinarilor statistice este reprezentat de valoarea medie a unei marimi sau, in acest caz, a unui indicator. Este important de subliniat ca relatia de calcul a valorii medii trebuie sa fie in concordanta cu semnificatia acesteia, adica in conformitate cu fenomenul sau cu functia de mediere. Se mai calculeaza dispersia valorilor sau abaterea medie patratica; din aceasta si valoarea medie, se poate determina coeficientul de variatie.

Disponibilitatile statisticii nu se incheie insa aici, avand in vedere posibilitatile de interpretare ale coeficientilor de corelatie, care pot oferi o baza analitica pentru evidentierea unor cauze ale abaterilor indicatorilor de CEE.

Pe langa valorile statistice ale indicatorilor de CEE, prezinta interes reprezentari grafice de tipul histogramelor, ca cele redate in fig.3.4.

ab

Fig. 3.4. Histograme ale frecventelor relative pentru variabila aleatoare x : a - histogramele frecventelor relative (1) si a frecventelor relative normalizate (2); 3 - densitatea de repartitie;

b - frecventele relative cumulate (4) si functia de repartitie (5).

Daca dupa axa absciselor se indica valorile unei variabile aleatoare x, care poate fi oricare indicator de CEE, dupa axa ordonatelor pot fi redate una dintre urmatoarele marimi:

- frecventele relative f(x_i), adica numarul de cazuri, in care variabila x se situeaza in intervalul de valori (x_i-Dx/2, x_i+Dx/2), raportat la numarul total de cazuri (v.fig.3.4, a);

- frecventele relative normalizate ale variabilei x, (v.fig.3.4, a) determinate de relatia

(3.1)

- frecventele relative cumulate, corespunzatoare variabilei aleatoare x (fig.3.4, b), calculate cu relatia

(3.2)

La limita, cand marimea intervalului Dx tinde spre zero, infasuratoarea histogramei cu frecventele normalizate tinde sa reprezinte densitatea de repartitie a frecventelor relative (curba 3, fig.3.4, a), iar infasuratoarea histogramei cu frecventele relative cumulate tinde sa redea functia de repartitie a acestora (curba 5, fig. 3.4, b). Astfel de reprezentari sunt de natura sa permita interpretari suplimentare, legate de dinamica fenomenelor.

c) Metodele expert constituie o reuniune si o dezvoltare a metodelor experimentala si statistica, permitand evaluarea tuturor indicatorilor de calitate, definiti sau ceruti intr-o situatie data. Bazata cel mai adesea pe achizitia datelor experimentale, stocarea unui volum insemnat de valori si prelucrarea acestora prin programe pe calculator, metoda expert poate ajunge pana la aprecierea nivelului calitatii, prin compararea valorilor determinate cu cele normate. Asa cum s-a putut constata la stabilirea marimilor caracteristice pentru aspecte de CEE (cap. 2), unele dintre acestea n-au ajuns inca sa aiba valori normate, neindeplinind asadar conditia de a fi un indicator al CEE. In schimb, astfel de marimi sunt susceptibile de a da informatii asupra cauzelor sau a producatorului perturbatiilor, favorizand interpretarea rezultatelor.

Asistarea controlului CEE prin modelarea portiunii de retea care cuprinde nodurile studiate, cu ajutorul unor programe dedicate si performante, permite evidentierea completa a obiectivelor controlului, inca inainte de trecerea la etapa experimentala. Astfel, se pot evidentia cauzele nerealizarii nivelului de calitate normal si, dupa validarea modelului, se pot obtine date suplimentare prin modelare, pentru regimuri care n-au putut fi surprinse in etapa experimentala. In final, programul pe care se axeaza metoda expert ar trebui sa indice masurile concrete de refacere a calitatii pentru situatia examinata si sa dimensioneze mijloacele respective.

d) Metoda sociologica se bazeaza pe efectuarea unor anchete in randul consumatorilor. Perceputa mai curand ca o metoda subiectiva, aceasta poate fi insa punctul de pornire pentru recurgerea la una dintre metodele obiective.

Principalele etape in aplicarea metodei sociologice sunt urmatoarele:

-elaborarea chestionarului;

-alegerea esantionului;

-realizarea anchetei (interviurilor);

-prelucrarea si interpretarea rezultatelor.

De o mare importanta, in cadrul acestei metode, este etapa elaborarii chestionarului, avand in vedere diversitatea reala a consumatorilor si alegerea unui esantion reprezentativ, cat mai omogen. Diferentierea consumatorilor este preconizata in baza urmatoarelor criterii:

-zona geografica;

-felul activitatii (industriala, agricola, constructii, casnica etc.);

-caracteristicile racordului (tensiune, putere ceruta, lungime, aspecte constructive);

-optiunea tarifara.

Pentru ca in cadrul chestionarului sa poata fi introduse si aspecte cantitative, fiecare consumator inclus in esantion ar trebui echipat cu un aparat, care sa masoare cel putin urmatoarele caracteristici ale energiei electrice furnizate:

-tensiunile, curentii si puterile absorbite;

-dezechilibrul (tensiunilor si curentilor);

-golurile de tensiune, precum si intreruperile scurte si lungi;

-armonicile.

Actualele tipuri de contoare electronice, a caror disponibilitate in ceea ce priveste numarul de parametri masurati si retinuti este in continua dezvoltare, sunt la indemana oricarui consumator, ceea ce vine in intampinarea cerintelor furnizorului.

Prin alegerea pe baze stiintifice a esantionului, prin dezvoltarea aspectelor cantitative, prin alegerea judicioasa a reperelor chestionarului si prelucrarea atenta a acestora, se accentueaza caracterul obiectiv al metodei sociologice. Este momentul sa se sublinieze, chiar daca este anticipativ, ca utilizarea metodei sociologice corespunde primului si celui mai important principiu al managementului calitatii - orientarea spre client (v. cap. 5).