11,491 matches
-
cu trecerea unui consumator dintr-o stare în alta. Algoritmul presupune parcurgerea a opt etape, ce vor fi prezentate în continuare. 1. Măsurarea puterii și tensiunii electrice. Cu ajutorul unui set de senzori sunt determinate valorile medii ale puterilor activă și reactivă și tensiunii electrice pentru intervale de o secundă. 2. Calculul puterii normalizate. Deși tensiunea de alimentare în mod normal ar trebui să fie constantă, aceasta poate varia cu ±10%. Un consumator alimentat la aceată tensiune va consuma un curent care
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
se modifică este stabilit un indicator temporal reprezentat de timpul la care este înregistrat primul eșantion din perioada respectivă. 4. Analiza clusterelor. Variațiile determinate anterior sunt reprezentate grafic într-un plan bidimensional ale cărui axe corespund variațiilor puterilor reale și reactive. Punctele din plan ce prezintă variații apropiate sunt grupate în clustere. 5. Realizarea modelelor de consumatori. Modelul unui consumator cu două stări este determinat prin gruparea a două clustere ale căror centre de greutate au aceeași valoare dar semn contrar
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
detecția consumatorilor constanți. În cazul unei sarcine variable, forma de undă a curentului multiplicată cu valoarea de vârf a tensiunii poate fi descrisă printr-o serie Fourier variabilă în timp. Pentru k = 1, coeficienții Fourier corespund valorilor puterilor activă și reactivă. Pentru valori mai mari ale lui k acești coeficienți pot fi priviți drept puteri armonice. O sarcină variabilă consumă cantități semnificative putere activă, reactivă și puteri armonice superioare, în timp ce sarcinile constante liniare consumă în general P și Q. Astfel, în
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
o serie Fourier variabilă în timp. Pentru k = 1, coeficienții Fourier corespund valorilor puterilor activă și reactivă. Pentru valori mai mari ale lui k acești coeficienți pot fi priviți drept puteri armonice. O sarcină variabilă consumă cantități semnificative putere activă, reactivă și puteri armonice superioare, în timp ce sarcinile constante liniare consumă în general P și Q. Astfel, în situația în care la rețea sunt conectate sarcini liniare și o sarcină variabilă, se poate utiliza conținutul armonicelor superioare pentru a se urmări și
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
sunt prezenți și consumatori neliniari, dacă aceștia nu influențează armonicele monitorizate pentru sarcinile variabile. În urma unor teste asupra unei sarcine variabile (ventilator utilizat în sistemul de aerisire al unei clădiri), au fost determinate evoluțiile în timp ale puterii activă și reactivă atât pentru frecvența fundamentală cât și pentru frecvențe armonice. Conform rezultatelor obținute au fost observate corespondențe între armonicele de rang 5 și 7 și puterile activă și reactivă ale respectivului consumator. Modelarea corelațiilor identificate poate fi realizată prin intermediul unei funcții
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
unei clădiri), au fost determinate evoluțiile în timp ale puterii activă și reactivă atât pentru frecvența fundamentală cât și pentru frecvențe armonice. Conform rezultatelor obținute au fost observate corespondențe între armonicele de rang 5 și 7 și puterile activă și reactivă ale respectivului consumator. Modelarea corelațiilor identificate poate fi realizată prin intermediul unei funcții polinomiale ce utilizează metoda celor mai mici pătrate. Aplicând acest procedeu pentru un anumit segment, s-a observat o liniaritate aproape perfectă pe scară logaritmică între armonicele de
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
rang 5 și 7 și puterea activă. Procedura poate fi apoi repetată pentru diferite regiuni pentru a se obține pe bucăți o curbă de corelare continuă pentru întreg domeniul. În mod similar se poate determina corelația dintre armonice și puterea reactivă. Sistemul pentru estimarea energiei consumate de sarcinile variabile constă în determinarea unei anumite armonice pe baza căreia, utilizând un tabel de corelări, se obțin estimări ale puterilor fundamentale medii corespunzătoare sarcinii variabile. Utilizând aceste estimări, din puterile măsurate sunt extrase
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
electrici pe baza amprentei electrice. Metodele implementate urmăresc analiza unor parametri caracteristici ce vor constitui amprenta electrică a unui consumator ce va fi utilizată în procesul de detecție. Dintre caracteristicile utilizate până în momentul actual, amintim: modificările de putere activă și reactivă, profilele tranzitorii determinate în momentul trecerii unui consumator de la o stare de funcționare la alta, armonicele curentului și a puterilor, puterea aparentă, admitanța, forma de undă a curentului, ș.a.. Analizându-se aceste caracteristici, metodele de detecție a consumatorilor pot fi
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
identificării consumatorilor electrici. Acestea presupun monitorizarea formelor de undă ale curentului și/sau tensiunii într-un singur punct cu ajutorul unui singur dispozitiv de măsurare. Pe baza acestor forme de undă achiziționate sunt calculați o serie de parametri (puterea activă, puterea reactivă, admitanța, etc.) care ulterior sunt utilizați în cadrul unui algoritm complex de analiză cu scopul de a identifica acele evenimente corespunzătoare trecerii unui consumator dintr-o stare de funcționare în alta. Prin urmare, se poate spune că aceste metode presupun utilizarea
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
3 Generalități privind puterile electrice Conform celor prezentate anterior, mărimile de interes utilizate de algoritmii implementați pentru detecția consumatorilor sunt puterile electrice. Un consumator electric, atunci când este pus în funcțiune, va fi caracterizat de o putere activă P și una reactivă Q. În funcție de structura electrică a consumatorilor aceste puteri vor lua valori diferite. Determinarea valorilor acestora presupune cunoașterea valorilor RMS ale tensiunii (U) și curentului (I), precum și defazajul dintre tensiune și curent (φ). În cazul consumatorilor rezistivi defazajul dintre tensiune și
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
tensiune și curent (φ). În cazul consumatorilor rezistivi defazajul dintre tensiune și curent este zero. Acești consumatori vor fi caracterizați doar de puterea activă, cea reactivă fiind zero. În schimb, în cazul consumatorilor ce prezintă atât elemente rezistive cât și reactive, va apare un defazaj între tensiune și curent. Datorită acestui defazaj, respectivii consumatori vor fi caracterizați atât de puterea activă cât și de cea reactivă. Formulele de calcul al puterilor activă și reactivă prezentate anterior sunt valabile pentru consumatorii liniari
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
reactivă fiind zero. În schimb, în cazul consumatorilor ce prezintă atât elemente rezistive cât și reactive, va apare un defazaj între tensiune și curent. Datorită acestui defazaj, respectivii consumatori vor fi caracterizați atât de puterea activă cât și de cea reactivă. Formulele de calcul al puterilor activă și reactivă prezentate anterior sunt valabile pentru consumatorii liniari. Din categoria acestor consumatori fac parte motoarele, lămpile incandescente sau consumatorii utilizați pentru încălzire , fiind caracterizați de faptul ca atunci când sunt alimentați la o tensiune
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
întregi ai fundamentalei. Tensiunile si curenții corespunzători regimului deformant pot fi descompuși în serii Fourier. 2.4 Metoda de calcul a puterilor utilizată în cadrul sistemului de detecție a consumatorilor Detecția consumatorilor este realizată în urma analizei modificărilor de putere activă și reactivă dintre două stări stabile. Pentru o determinare cât mai exactă a acestor modificări este necesar calculul cât mai precis al valorilor puterilor. Dacă erorile în determinarea acestor valori sunt mari, atunci și modificările dintre două stări stabile vor varia considerabil
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
algoritmilor de detecție a consumatorilor electrici. 2.5 Concluzii • A fost realizată o prezentare a structurii sistemului implementat pentru detecția consumatorilor pe baza amprentei electrice. Pentru a-și îndeplini funcționalitatea, acest sistem analizează diferiți parametri caracteristici ale puterilor activă și reactivă. Calculul puterilor este realizat pe baza procesării evoluției în timp a tensiunii și curentului. Pentru aceasta au fost necesare două traductoare pentru măsurarea tensiunii, respectiv curentului. Procesarea numerică a semnalelor este realizată cu ajutorul unui calculator personal în cadrul mediului de programare
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
al puterilor, aceasta sumă nu va fi egală cu zero ci cu o valoare apropiată cu zero. Pornind de la această idee, a fost implementat un algoritm ce detectează consumatorii în urma analizei modificărilor dintre stările stabile detectate ale puterilor activă și reactivă [6]. În cazul acestei metode, putem spune că amprenta electrică a unui consumator este dată de modificările de putere activă și reactivă determinate de respectivul consumator. Utilizarea celor două puteri este utilă pentru distingerea acelor consumatori ce determină modificări apropiate
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
fost implementat un algoritm ce detectează consumatorii în urma analizei modificărilor dintre stările stabile detectate ale puterilor activă și reactivă [6]. În cazul acestei metode, putem spune că amprenta electrică a unui consumator este dată de modificările de putere activă și reactivă determinate de respectivul consumator. Utilizarea celor două puteri este utilă pentru distingerea acelor consumatori ce determină modificări apropiate ale uneia dintre puteri, însă valori distincte ale celeilalte puteri. În acest mod discriminarea consumatorilor se va face într-un mod mai
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
formă de clustere ce conțin modificările determinate de trecerea de la o stare de funcționare la alta. Un prim pas în implementarea algoritmului a fost separarea stărilor stabile de cele variabile. O stare stabilă este atinsă atunci când nivelurile puterii active și reactive se mențin între anumite toleranțe pentru un interval de timp dat. Toleranțele între care puterea poate varia pentru a se considera a fi constantă au fost alese datorită unor condiții precum: fluctuațiile tensiunii de alimentare, componentele constructive ale consumatorilor care
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
în momentul în care puterea măsurată atinge o valoare, a. b. corespunzătoare unei situații anterioare în care nici un consumator nu era pornit, toți consumatorii marcați ca fiind porniți li se va atribui starea oprit. reprezentând modificările de putere activă și reactivă de la starea stabilă anterioară la starea curentă. În continuare, cu aceste valori este realizată o căutare în baza de date pentru a verifica dacă există posibili consumatori care să prezinte aceleași caracteristici. Căutarea în baza de date constă în compararea
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
depășească limita de 10%. Pentru evitarea situațiilor în care anumiți consumatori să nu fie detectați, este adăugată o limită suplimentară lfa de 1 W în cazul consumatorilor ce determină modificări ale puterii active de până la 20 W. În cazul puterii reactive au fost identificate două probleme, reprezentate de consumatorii rezistivi și faptul că puterea reactivă măsurată prezintă variații mai puternice. În cazul consumatorilor rezistivi, după cum se cunoaște, puterea reactivă este zero sau ia o valoare foarte mică. În acest caz, variațiile
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
detectați, este adăugată o limită suplimentară lfa de 1 W în cazul consumatorilor ce determină modificări ale puterii active de până la 20 W. În cazul puterii reactive au fost identificate două probleme, reprezentate de consumatorii rezistivi și faptul că puterea reactivă măsurată prezintă variații mai puternice. În cazul consumatorilor rezistivi, după cum se cunoaște, puterea reactivă este zero sau ia o valoare foarte mică. În acest caz, variațiile modificării de putere dintre cele două stări stabile au o pondere mult mai mare
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
determină modificări ale puterii active de până la 20 W. În cazul puterii reactive au fost identificate două probleme, reprezentate de consumatorii rezistivi și faptul că puterea reactivă măsurată prezintă variații mai puternice. În cazul consumatorilor rezistivi, după cum se cunoaște, puterea reactivă este zero sau ia o valoare foarte mică. În acest caz, variațiile modificării de putere dintre cele două stări stabile au o pondere mult mai mare. Pentru exemplificare, luăm în considerare un bec incandescent care la un moment dat determină
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
de-a doua modificare nu se va încadra în limitele de ± 10%. Pentru aceasta, adițional limitelor de ± 10% se va alege și o limită suplimentară fixă lfr. Această limită ar fi justificată doar pentru consumatori ce determină modificări ale puterii reactive mai mici de 10 VAR. Însă, în urma studiilor efectuate, s-a observat că puterea reactivă chiar și la valori mai mari, prezintă variații care nu se încadrează în limitele admise de ± 10%. Din cauza acestui motiv, s-a decis păstrarea limitei
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
studiilor efectuate, s-a observat că puterea reactivă chiar și la valori mai mari, prezintă variații care nu se încadrează în limitele admise de ± 10%. Din cauza acestui motiv, s-a decis păstrarea limitei suplimentare fixe pentru orice valoare a puterii reactive. În urma testărilor realizate, această limită a fost stabilită la o valoare de ± 5 VAR. Dacă sunt găsiți consumatori posibili, atunci stările acestora sunt verificate pentru a se determina dacă sunt valide pentru variația care a avut loc. Dacă starea consumatorului
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
și nu de o valoare fixă care ar putea reprezenta un caz particular al consumatorului respectiv. Dacă în urma verificării tuturor înregistrărilor din baza de date nu s-a găsit nici un consumator care să corespundă modificărilor curente de putere activă și reactivă, atunci acestea sunt utilizate pentru a fi comparate cu posibile combinații ale unor modificări înregistrate anterior. Modificările a căror analiză nu a determinat detecția unui nou consumator sau a tranziției unui consumator de la o stare la alta sunt înregistrate în
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
unor modificări înregistrate anterior. Modificările a căror analiză nu a determinat detecția unui nou consumator sau a tranziției unui consumator de la o stare la alta sunt înregistrate în vectori de modificări nedefinite: ΔP pentru puterea activă, respectiv ΔQ pentru puterea reactivă. Cu elementele acestor doi vectori sunt obținute diferite combinații posibile ale căror sume sunt calculate (Pi respectiv Qi). În continuare, aceste sume sunt comparate cu valorile modificărilor curente încadrate între anumite limite. Ca și în cazul precedent, în care este
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]