New definition formulas for apparent power and active current of three-phase power system

• Autorzy: Artemenko Mykhailo , Batrak Larysa , Polischuk Serhii

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.08.20

Warianty tytułu

PL

Nowa definicja mocy pozornej i prądu czynnego w układzie trójfazowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A new definition formula for apparent power of the three-phase system is justificated. It is the average geometric value of the currents power losses and short circuit power of the voltage source loaded by transmission line resistances. The Buchholz's apparent power formula follows from this definition as a special case if both zero sequence components of currents and voltages are nil. Under unbalanced voltage the meaning of apparent power in accordance with proposed formula may exceed Buchholz's one more than on 10%. The generalized definition formula for introduced by Professor Fryze concept of power system’s active current is grounded. It is part of the short-circuit current that is equal to ratio between load power and short-circuit power of the voltage source. In such way specified active current provides up to 15% power losses gain in the transmission line compared to the original Fryze’s definition in the presence of voltage zero-sequence component.

PL

Opracowano nową formułę określającą pozorną moc układu trójfazowego. Jest to średnia wartość geometryczna strat prądu i mocy zwarciowej źródła napięcia obciążonego rezystancją kabla. Wzór na pozorną moc Buchholza wynika z tej definicji jako szczególnego przypadku, gdy oba składniki zerowej sekwencji prądów i napięć są zerowe. Przy niezrównoważonym napięciu pozorna wartość mocy zgodnie z proponowaną formułą może przekroczyć wartość formuły Buchholza o więcej niż 10%. Przedstawiono uogólnioną formułę determinującą koncepcję prądu czynnego systemu elektroenergetycznego wprowadzoną przez Profesora Fryzego. Jest to część prądu zwarciowego, równa stosunkowi mocy obciążenia i mocy zwarciowej źródła napięcia. W ten sposób określony prąd czynny zapewnia do 15% wzrost strat mocy w linii transmisyjnej w porównaniu z pierwotną definicją Fryze'a w obecności składowej zerowej napięcia.

Słowa kluczowe

EN

active current; apparent power; active filter; zero-sequence component

PL

prąd czynny; moc pozorna; filtr aktywny; składowa zerowa sekwencji

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 8
• Strony: 81--85
• Opis fizyczny: Bibliogr.18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Artemenko Mykhailo

• National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Prosp.Peremohy 37, 03056, Kyiv, Ukraine

autor

Batrak Larysa

• National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Prosp. Peremohy 37, 03056, Kyiv, Ukraine

autor

Polischuk Serhii

• The National Academy of Sciences of Ukraine The Institute of Electrodynamics, Prosp. Peremohy 56, 03680, Kyiv, Ukraine

Bibliografia

• [1]. Steinmetz C.P. Lectures on Electrical Engineering. NewYork: Dover, (1897), 592 р.
• [2]. Fryze S. Active, reactive and apparent power in circuits with nonsinusoidal voltage and current, Przegląd Elektrotechniczny, (1931), No. 7 – 8, 193 - 203.
• [3]. Fryze S. Мoc czynna, bierna i pozorna układu 3–fazowego o odkształconych przebiegach napięć fazowych i prądów przewodowych. Wybrane zagadnienia teoretycznych podstaw elektrotechniki. PWN, Warszawa, Wrocław. (1966), 250-256.
• [4]. Czarnecki L.S. Wspomnienie o Profesorze Stanisławie Fryzem i refleksje nad Jego miejscem w teorii mocy, Przegląd elektrotechniczny (Electrical Review), R. 87, NR 1/2011. ISSN 0033-2097.
• [5]. Akagi H., Watanable E.H., Aredes M. Instantaneous power theory and applications to power conditioning. Piscataway, NJ: IEEE Press, (2003). 379 p.
• [6]. Czarnecki L.S. Currents’ Physical Components (CPC) concept: a fundamental of Power Theory. Przegląd Elektrotechniczny. (2008). Vol. 84. No 6, 28–37.
• [7]. Patricio Salmerón Revuelta; Salvador Pérez Litrán; Jaime Prieto Thomas, Active Power Line Conditioners: Design, Simulation and Implementation for Improving Power Quality, Elsevier Inc., Academic Press, 2015, p. 436. ISBN: 978-0128032169.
• [8]. Ryszard Strzelecki, Grzegorz Benysek, Power electronics in smart electrical energy networks. Springer-Verlag, London, 2008. DOI: 10.1007/978-1-84800-318-7.
• [9]. Grzegorz Benysek, Marian Pasko, Power theories for improved power quality, Springer-Verlag, London, 2012. DOI: 10.1007/978-1-4471-2786-4.
• [10]. Emanuel A.E. Power definitions and the physical mechanism of power flow. John Wiley & Sons., Ltd, IEEE Press, (2010). 274 p. ISBN 978-0-470-66074-4.
• [11]. IEEE Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities under Sinusoidal Non-sinusoidal, Balanced or Unbalanced Conditions. IEEE Standard 1459-2010, Sept. 2010.
• [12]. DIN std. 40110, AC Quantities: Part 2 - Multi Conductor Circuits. 2002.
• [13]. Alejandro Garcesa, Marta Molinasa, Pedro Rodriguez. A generalized compensation theory for active filters based on mathematical optimization in ABC frame. Electric Power Systems Research, 90 (2012), 1– 10.
• [14]. Korn G., Korn Т. Mathematical handbook for scientists and engineers. Моskva: Nаukа, (1978), 832 p.
• [15]. Artemenko M. Yu. Apparent power of three-phase power system in nonsinusoidal mode and energy effectiveness of shunt active filters. Elektronika ta zviazok. 2014. No 6, 38–47.
• [16]. Artemenko M. Yu, Batrak L. M. The new formula for apparent power and power losses of three-phase four-wire system, IEEE 37th International Conference “Electronics and Nanotechnology”, (2017), 389-393. DOI: 10.1109/ELNANO.2017.7939784.
• [17]. Artemenko M.Yu., Mykhalskyi V.M., Polishchuk S.Y. Definition of apparent power of three-phase power supply systems as a theoretical basis for development of energy-efficient shunt active filters. Technical Electrodynamics, (2017), No 2, 25 – 34. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2017.02.025.
• [18]. Polishchuk S.Y., Artemenko M.Yu., Mykhalskyi V.M., Batrak L.M., Shapoval I.A. Shunt active filter control strategy with partial decrease of voltage zero-sequence component in threephase four-wire system. Technical Electrodynamics. 2013. No 3, 12 – 19. ISSN 2218-1903.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).