Aktif ve reaktif enerji ölçen sayaçların sinüzoidal olmayan şartlarda performans analizi

Abstract

Güç sistemine bağlanan elemanların akım ve gerilim şeklinin sinüzoidal olması istenir. Bu durum sisteme sadece lineer karakterde elemanların bağlanması sonucu elde edilebilir. Hâlbuki günümüzde gittikçe artan sayıdaki lineer olmayan elemanların güç sistemine bağlanması ile sinüzoidal olmayan büyüklükler ortaya çıkmakta ve bunlar da harmonikleri doğurmaktadır. Bu çalışmada harmonikler genel olarak incelenmiş ve bunların sebep olduğu güç ölçme problemi irdelenerek mevcut sayaçların performansları deneysel olarak karşılaştırılmış muhtemel hata mekanizmaları incelenerek değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın ilk bölümünde; standartlarda ve literatürde yer alan değişik yaklaşımlara göre güç hesaplama yöntemleri incelenmiştir. Harmoniklerle ilgili tanımlar ve matematiksel bağıntılarla akım ve gerilimin harmonikler içermesi durumunda aktif ve reaktif güç ölçüm yöntemleri incelenerek bunların karşılaştırılması verilmiştir. Daha sonra yapılan deneysel çalışmalar ile induktif ve elektronik sayaçların bozulmuş dalga şekilli şebekedeki performansları incelenmiş ve sayaçların ölçtüğü güç ilk bölümdeki güç ölçüm yöntemleri ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak sayaçların harmonik içerikli akımlarda değişik güç ölçüm yöntemlerine göre hatalı ölçümlerinin sebepleri araştırılmıştır.In recent years, harmonic distortion and its influence on the measurement of electrical power quantities have received great attention in parallel with the increasing number of power electronic loads. Distortion of voltage and current waveforms in power systems has become more prevalent due to the greater usage of high efficiency solid-state controls and increasing number of nonlinear loads. It is known that this phenomena causes an increase in detrimental influences on various power system operations, system protection, and particularly metering accuracy. The study presented in this thesis is about the measurement errors, which is due by the non-linear loads, of the induction and electronic watt-hour/varhour meters randomly sampled from Turkish market. All of the tested meters are complied to European Norms and show good performance on the tests defined in the standards. However, when they are experimentally analyzed under extreme non-sinusoidal conditions, the measurement errors exceeds the allowable level. In the first part of this study, a through literature survey on harmonics is presented, consequently, power definitions for nonsinusoidal conditions in existing literature are analysed. Then performances of commercially available energy meters under the distorted waveform are experimentally checked. The results are evaluated against power measurement methods detailed in the first part. Discrepancies between results are methodically examined and accordingly an error mechanism is put forward.