Czy moc czynna jest mocą użyteczną i za co powinniśmy płacić?

Is the active power a useful power and what should we pay for?

prof. dr hab. inż. Leszek S. Czarnecki

Abstract

The active power is one of the best defined power quantities. It is based on clear physical fundamentals and has major technical importance in electrical engineering. It is regarded as a useful power of electrical loads. There is some awareness in electrical engineering community, however, that in systems with asymmetrical and/or nonsinusoidal voltages and currents this power cannot be as useful as it is when these quantities are symmetrical and sinusoidal. This is related to doubts regarding usefulness of the energy conveyed by harmonics and symmetrical components of the negative sequence. In this situation, an increase in the cost of energy would lead to the question of whether energy accounts based on the integral of the active power are fair. The author of the paper claims that energy accounts based on the integral of the working active power, called the active energy, are fairer than accounts based on the integral of the active power. Such accounts can create natural economic incentives for improvement in supply and loading quality.

Streszczenie

Moc czynna jest jedną z najbardziej solidnie zdefiniowanych wielkości energetycznych. Oparta jest na jasnych podstawach fizycznych oraz ma w elektrotechnice wielkie znaczenie techniczne. Uważana jest za moc użyteczną odbiorników. Istnieje jednakw środowisku inżynierskim pewna świadomość tego, że w systemach rozdzielczych o napięciu i prądzie odkształconym i niesymetrycznym, moc czynna może nie być użyteczną w takim stopniu, jak ma to miejsce wtedy, gdy wielkości te są sinusoidalne i symetryczne. Wiąże się to z wątpliwościami odnośnie użyteczności energii przenoszonej przez harmoniczne i składowe prądu i napięcia kolejności ujemnej. Wzrost kosztów energii może usprawiedliwiać pytania odnośnie użyteczności mocy czynnej i kwestionować poprawność rozliczeń energetycznych, opartych na całce tej mocy w okresie rozliczeniowym, to jest na ilości energii czynnej dostarczanej odbiorcy. Pytania takie są niestety wyzwaniem dla powszechnie stosowanych metod rozliczeniowych, utrwalonych dziesiątkami lat tradycji, standardów i kształcenia a także metod pomiarowych. Wzrost kosztów energii, potrzeba poprawy niezawodności i bezpieczeństwa energetycznego, a także potrzeba poprawy jakości zasilania i odbioru może powodować bardzo głębokie zmiany w systemach rozdzielczych, których przejawem jest rozwój sieci inteligentnych (Smart Grids), których elementem są nowe systemy pomiarowe. W tej sytuacji, nawet najbardziej podstawowe pytania odnośnie rozliczeń energetycznych mogą być usprawiedliwione. W artykule pokazano, że z punktu widzenia użyteczności, moc czynna ma trzy składniki nazwane: roboczą mocą czynną, (working active power) odbitą mocą czynną (reflected active power) oraz szkodliwą mocą czynną (detrimental active power). Pokazano też, że rozliczenia energetyczne oparte na całce roboczej mocy czynnej, zwanej energią roboczą, są poprawniejsze od rozliczeń opartych na ilości energii czynnej, a ponadto rozliczenia takie mogą tworzyć motywacje ekonomiczne dla poprawy jakości zasilania i jakości odbioru energii elektrycznej.

Keywords

energy accounts; supply quality; loading quality, active power

Słowa kluczowe

rozliczenia energetyczne, jakość zasilania, jakość odbioru

Rys. / Fig.

Bibliografia / Bilbiography

[1] Czarnecki, L.S.: (2005) Moce w Obwodach Elektrycznych z Niesinusoidalnymi Przebiegami Prądów i Napięć, Oficyna Wydawnicza Politechniki
Warszawskiej.