КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Обеспечение электрической энергией телекоммуникационных и компьютерных систем, другими словами инфокоммуникаций, имеет много общего, что и электроснабжение технических средств.

К важным показателям электрообеспечения относятся качество и надежность. Под понятием качества в первую очередь понимают качество электрической энергии, на которое влияют различные перебои и искажения формы питающей сети. Эти перебои поступают из энергетической системы: к примеру, перенапряжения в момент коммутации участком электросети, импульсы во время грозы, переключения потребителя на другие источники питания и другие.

Искажения в электросистему часто вносят и сами электрические приемники с нелинейной характеристикой нагрузки. К таким приемникам можно отнести различные преобразователи, потребители на производстве, электротранспорт и другие.

Качество электрической энергии влияет на правильную работоспособность и эффективность питаемого потребителя. По отношению к компьютерным системам его стоит рассматривать как воздействие кондуктивных помех (электромагнитных помех, возникающих в элементах электрической сети) на оборудование. Оборудование компьютерных систем будет функционировать правильно и без перебоев (снижения эффективности, сбоев в работе), если данный уровень помех не будет превышать установленных стандартов.

Обеспечение надежности и качества электрической энергии осуществляется разными схемными решениями и использованием специализированного оборудования. Благодаря источникам бесперебойного питания (ИБП — Uninterruptible Power Supplу, UPS) появилась возможность обеспечивать качество и надежность электроэнергии для инфокоммуникаций. На их основе создаются системы бесперебойного электроснабжения (СБЭ).

ИБП представляет собой статическое устройство и нужен, во-первых, для защиты электропитания потребителя за счет энергии, накапливаемой в аккумуляторной батарее, во-вторых, для обеспечения электрической энергией должного качества защищаемого оборудования [3].

Все ИБП можно разделить на две группы по базовым показателям:

1. по мощности
   1. малой мощности
   2. средней мощности
   3. большой мощности
2. по количеству фаз
   1. однофазные
   2. трехфазные

Особыми показателями, нужными для выбора схем построения ИБП, являются время переключения нагрузки на питание от аккумуляторной батареи и время работы от аккумуляторной батареи.

Для ноутбуков, в составе которых имеется своя аккумуляторная батарея, ИБП не нужен – аккумулятор со встроенными схемами сам является таковым.

Показатели качества электроэнергии

Электроприборы и оборудования были сконструированы с таким условием, что они работают в определенной электромагнитной среде. Под электромагнитной средой понимают систему электроснабжения и связанные с этой системой электроаппараты и оборудования, создающие помехи, негативно влияющие на работу друг друга. При способности данного оборудования нормально функционировать в существующей электромагнитной среде, говорят об электромагнитной совместимости технических средств.

Для создания и нормальной работы оборудования, а также гарантировать его работоспособность, были введены единые требования к электромагнитной среде, закрепленные стандартами. Стандарты устанавливают допускаемые значения помех в электросети, которые охарактеризовывают качество электрической энергии и именуются показателями качества электроэнергии (ПКЭ).

С каждым годом техника изменяется, меняются составные части оборудования, при этом изменяются и стандарты электромагнитной обстановки, конечно в сторону ужесточения. При появлении полупроводниковой техники в 1987 году был пересмотрен стандарт на качество электроэнергии, ГОСТ 13109 от 1967 года, а с развитием микропроцессорной техники пересмотрен снова в 1997 году.

Показатели качества электрической энергии, методы их оценки и нормы определяет межгосударственный стандарт ГОСТ 32144-2013: "Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения".

Совместная работа электрических приемников и электрической сети вызывают большую часть явлений, происходящих в сетях и ухудшающих качество электрической энергии [1].

Контроль качества электроэнергии

Контроль качества электроэнергии предполагает оценку соответствия показателей принятым стандартам, а последующий анализ качества электрической энергии - определение виновной стороны в ухудшении данных показателей.

Определение показателей качества электроэнергии является непростой задачей. Большая часть процессов, происходящих в электрической сети – быстротекущие, все нормируемые показатели качества электроэнергии невозможно измерить напрямую – для этого их надо рассчитать, а конечный результат можно дать только по статически обработанным данным. Следовательно, для определения показателей качества электрической энергии, нужно провести огромный объем измерений с большой скоростью и одновременной математической и статической обработкой полученных значений.

Под первоначальной обработкой полученных значений токов и напряжений понимают определение их гармонического состава, – по всем полученным измерениям выполняется преобразование Фурье. Дальше производится усреднение полученных данных на установленных промежутках времени. ГОСТ 13109-17 требует вычислять среднеквадратичное значение, что приводит к вынужденному использованию двухпроцессорных схем при проектировании приборов.

 Большое количество измерений требует параметр несинусоидальности напряжения. Для того, чтобы определить все гармоники, включая 40-ую, в пределах возможных погрешностей, следует проводить измерения мгновенных значений трех междуфазных напряжений 256 раз за период. Для определения с какой стороны и какой величины внесена помеха, необходимо измерить мгновенные значения фазных токов и фазовый сдвиг между током и напряжением. Только в этом случае можно определить виновную сторону.

Контроль качества электроэнергии проходит с применением специальных сертифицированных приборов, способных измерить и провести расчет всех нужных параметров, для определения и анализа качества электроэнергии.

Периодичность контроля качества электрической энергии установлена ГОСТом – один раз в два года для всех показателей качества электроэнергии, и два раза в год для определения отклонения напряжения.

Для непрерывного мониторинга качества электрической энергии необходимо включение приборов качества в автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ). Также существуют приборы, одновременные выполняющие роль счетчика электрической энергии, прибора контроля качества и биллинговой системы, производящей расчет суммы, подлежащей к оплате с учетом скидок и надбавок за качество [1][2].

Список литературы:

1. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: Стандартинформ, 2014.
2. ГОСТ 30804.4.7-2013. Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств. – М.: Стандартинформ, 2013.
3. Источники бесперебойного питания. URL: http://www.ups-info.ru/