Використання лінійної регресії для оцінки індексу дисбалансу трифазної напруги на основі параметрів просторового вектору кутової частоти
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2026-2-7Ключові слова:
індекс дисбалансу напруги, просторовий вектор, лінійна регресія, якість електроенергії, несиметрія напругАнотація
Мета роботи. Розробка та дослідження методу оцінки індексу дисбалансу трифазної напруги на основі лінійної регресії для підвищення оперативності контролю якості електроенергії. Застосування лінійного співвідношення між максимальним радіусом просторового вектору та величиною дисбалансу має на меті забезпечити високу швидкість обчислень (до 10 мс) при збереженні прийнятної точності.
Методи дослідження. Для досягнення мети використано теорію просторового вектору для аналізу трифазних систем у часовій області. Застосовано методи математичної статистики та лінійної регресії (метод найменших квадратів) для встановлення кореляційної залежності між геометричними параметрами годографа просторового вектору (Rmax) та індексом дисбалансу напруги (VUF). Проведено комп'ютерне моделювання різних типів провалів напруги для верифікації запропонованої моделі.
Отримані результати. Встановлено, що модель лінійної регресії забезпечує високу кореляцію (R2=0,985) між параметром Rmax та індексом VUF, що дозволяє адекватно описувати стан асиметрії системи. Головним результатом є скорочення часу оцінки показників небалансу до 10 мс (пів циклу промислової частоти), що у два рази швидше за традиційні методи на основі перетворення Фортеск'ю. Доведено, що для розрахунку за пропонованим методом достатньо знати лише величини лінійних напруг без залучення фазових кутів.
Наукова новизна. Вперше обґрунтовано можливість використання лінійної регресійної моделі для визначення індексу дисбалансу напруги через параметри годографа просторового вектору. Виявлено стабільний характер математичного зв'язку між максимальною напіввіссю еліпса просторового вектору та коефіцієнтом несиметрії, що дозволяє спростити математичну модель моніторингу за рахунок відмови від складного розкладання на симетричні складові.
Практична цінність. Запропонований метод дозволяє реалізувати моніторинг якості електропостачання в реальному часі в системах з обмеженими обчислювальними ресурсами (мікропроцесорні пристрої захисту та автоматики). Отримана швидкість реакції (10 мс) є критичною для захисту силової електроніки та забезпечення стійкості мікромереж (Smart Grids) в умовах швидких перехідних процесів. Результати можуть бути впроваджені в алгоритми цифрових аналізаторів якості енергії.
Посилання
Chapman, D. (2001). Power quality guide applica-tion: Introduction. Elect. Eng. Res, CDA Europe.
Huang, & Jiang, Z. (2017). Power quality assess-ment of different load categories. Energy Procedia, 141, 345–351. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.11.041
Ghaeb, J., & Chebil, J. (2016). Prediction of voltage unbalance employing space vector property. Inter-national Journal of Engineering Research and De-velopment, 12(12), 65–70.
Bhattacharya, B., & Chakraborty, A. K. (2016). Three dimensional space vector modulation theory: Practices without proofs. International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), 6(1), 21–25. https://doi.org/10.11591/ijece.v6i1.7963
International Electrotechnical Commission. (2011). IEC 61000-3-14: Assessment of emission limits for harmonics, interharmonics, voltage fluctuations and unbalance for the connection of disturbing installa-tions to LV power systems. IEC.
Fortescue, C. L. (1918). Method of symmetrical co-ordinates applied to the solution of polyphase net-works. AIEE Transactions, 37, 1027–1140. https://doi.org/10.1109/T-AIEE.1918.4765570
Rajapakse, A., & Puangpairoj, A. (2006). Harmonic reducing ANN controller for a SVC compensating unbalanced fluctuating loads. International Journal of Emerging Electric Power Systems, 7(1). https://doi.org/10.2202/1553-779X.1279
Voloshko, A. V., & Shevchuk, V. V. (2023). Identyfikatsiia ta klasyfikatsiia odnofaznykh prov-aliv napruhy za metodolohiieiu prostorovoho vektoru kutovoi chastoty. Enerhetyka: ekonomika, tekhnolohii. Ekolohiia, (4), 145–149. https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2023.290944
Ragab, D. M., & Ghaeb, J. A. (2019). A linear rela-tion for voltage unbalance factor evaluation in three-phase electrical power system using space vec-tor. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Energy and Power Engineering, 13(2), 79–82.
Abdel-Khalik, A. S., Ghany, A. S., & Agwa, A. M. (2021). Voltage unbalance estimation using ma-chine learning techniques. IEEE Access, 9, 45123–45135.
Chen, S., & Wang, X. (2019). Real-time monitoring of voltage fluctuations based on improved space vector analysis. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 112, 210–218.
Bollen, M. (2000). Understanding power quality problems: Voltage sags and interruptions. Wiley-IEEE Press.
Pillay, P., & Manyage, M. (2001). Definitions of voltage unbalance. IEEE Power Engineering Review, 21(5), 49–51.
DSTU EN 50160:2023. (2023). Kharakterystyky napruhy elektropostachannia v elektrychnykh me-rezhakh zahalnoho pryznachennia (EN 50160:2022, IDT). UkrNDNTs.
Wang, Y. J. (2006). An analytical study on the cal-culation of voltage unbalance factor. International Journal of Electrical Engineering, 13(3), 283–290.
Leonowicz, Z. (2012). Advanced methods of spec-tral analysis in power quality monitoring. Przegląd Elektrotechniczny, 88(10a), 115–119.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Y.V. Kozlovskyi, A.V. Voloshko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
