Синтез показателей качества электроэнергии по осциллограммам

На данный момент для энергосбытовых компаний стоит задача поддержания качества электроэнергии.

Слабая оснащенность сетей системами мониторинга и неравномерная загрузка фаз не даёт возможности достаточно качественного расчёта потерь с использованием существующих нормативных методов, так как существующие методы рассматривают общий случай, не предусматривая климатических, некоторых технологических и экономических факторов. [2]

Для того чтобы точно определить потери электроэнергии, следует проанализировать показатели качества электроэнергии. Анализ электроэнергии в основном проводится по следующим группам показателей качества электроэнергии:

• 1)    медленные изменения напряжения электропитания

• 2)    отклонение частоты

• 3)    колебание напряжения и фликер;

• 4)    несимметрия напряжений в трехфазных системах;

• 5)    несинусоидальность напряжения.

Контроль над качеством электрической энергии подразумевает оценку соответствия показателей установленным нормам.

Определение показателей качества электрической энергии задача нетривиальная, так как большинство процессов, протекающих в электрических сетях – быстротекущие, все нормируемые показатели качества электрической энергии не могут быть измерены напрямую – их необходимо рассчитывать, а окончательное заключение можно дать только по статистически обработанным результатам.

Поэтому, для определения показателей качества электрической энергии, необходимо выполнить большой объем измерений с высокой скоростью и одновременной математической и статистической обработкой измеренных значений. [1]

Для формирования баз данных показателей качества электроэнергии нами были сняты характеристики электроприемников рис 1. в виде осциллограмм.

i wl-fi роутер txt

В выпрямитель™

1 I котел co стабилизатором,txt

[. I котсл • top, рода txt

। мулыиааркд.Ш

: -1 nOyrbyM-tXt

I П Hi ЛДГЛГ rrt

Ll светодиодная лам па. txt i i системный блок,txt

: гтлбили^йюр М "I 1еаевизорлх!

' молодильмикЛхТ

Рисунок 1 Список электроприемников

Следующим шагом стало преобразование характеристики электроприемников из формата PNG в координаты графика. Преобразование выполнялось с помощью программы для оцифровки графиков GetData Graph Digitizer. Один из примеров получения координат по осциллограмме, полученных от электроприемника (роутера) представлено на рис. 2.

Рисунок 2 Получение координат из осциллограммы роутера с помощью программы GetData Graph Digitizer

Очень часто в практической работе возникает необходимость найти в явном виде функциональную зависимость (формулу) у= у ( х ) между величинами х и у , которые заданы отдельными парами значений x i , y i (таблицей), например, полученными в результате измерений.

Для нахождения аналитической функции и решения задачи аппроксимации необходимо:

• 1.    Задать общий вид аппроксимирующей функции, включающий неизвестные параметры или коэффициенты.

• 2.    Определить значения параметров на основе заданного критерия близости.

Вид функции задается, исходя из формы распределения аппроксимируемых значений (расположения точек на графике), из предполагаемой функциональной зависимости, или просто в виде полинома некоторой степени;

Существует много методов интерполяциии сглаживание. Рассмотрим подробнее один методов сплайн-интерполяцию. Сплайн-интерполяция предполагает представление интерполирующей функции в виде комбинации разных функций, соответствующих отрезкам между соседними узлами. На функции-сплайны накладываются условия непрерывности, т.е. совпадения значений для соседних сплайнов в узле. Условие непрерывности может касаться как функции, так и ее производных, в зависимости от сложности сплайна. Из условий непрерывности определяются коэффициенты сплайнов, которые и задают интерполирующую функцию в целом. Простейший вид сплайн-интерполяции - ступенчатая интерполяция, функции-сплайны постоянны между узлами. Линейный сплайн непрерывен в узлах интерполяции, первая производная имеет разрывы, вторая и высшие производные не существуют.[4]

Для интерполяции графиков была использована программа CurveExpert. Были получены следующие результаты с помощью данного программного обеспечения.

Рисунок 3. Интерполяция осциллограммы роутера при помощи программы CurveExpert

Основной целью данной работы было получение базы данных показателей качества электроэнергии. Следующий этап работы заключается в написании и обучении нейронной сети на языке Python. Данная нейронная сеть будет обучена на полученном массиве. В дальнейшем её можно будет использовать для прогнозирования аварий и аварийных ситуаций на объектах электроэнергетики.