Standardization of power quality indicators and the causes  of their deviations from established norms

V. Kovalenko; V. Radchenko; N. Miniailo; A. Yerofieieva; V. Artemchuk; V. Prykhno

doi:10.34185/1562-9945-1-156-2025-20

Автор(и)

V. Kovalenko
V. Radchenko
N. Miniailo
A. Yerofieieva
V. Artemchuk
V. Prykhno

DOI:

https://doi.org/10.34185/1562-9945-1-156-2025-20

Ключові слова:

якість електроенергії, PQ-норми, стандарти IEEE, EN 50160, гармонічні спотворення, флікер, розподілена генерація, мікромережі, компенсація, енергетичні стандарти.

Анотація

Метою роботи є комплексне дослідження питань нормування та забезпечення якості електроенергії в умовах сучасних викликів, зокрема активної інтеграції розподілених джерел енергії, мікромереж, електромобільності та широкого використання силової електроніки. Стаття спрямована на систематизацію існуючих нормативних вимог до показників якості електропостачання та виявлення основних причин відхилення цих показників від стандартів. Методика. У роботі використано метод критичного аналізу міжнародних та національних стандартів (EN 50160, IEEE 1159, IEEE 519, IEC 61000), а також огляд наукових праць і практичних кейсів щодо виявлення, класифікації та компенсації збурень у параметрах якості електроенергії. Здійснено узагальнення типових PQ-порушень, їхніх причин і засобів запобігання. Результати. Наведено перелік ключових показників якості електроенергії (частота, напруга, флікер, гармоніки, несиметрія, короткочасні події), їхні допустимі значення згідно зі стандартами та особливості контролю у сучасних мережах. Описано фізичні причини порушень якості – аварії, вплив нелінійних навантажень, пуски двигунів, зміна навантаження, погодні явища. Проаналізовано вплив новітніх технологій (DG, ВДЕ, EV charging) на PQ. Наукова новизна. Запропоновано цілісний підхід до аналізу нормативно-технічного забезпечення якості електроенергії, який враховує сучасні тенденції в енергетиці. Вперше в одному дослідженні узагальнено як нормативні аспекти, так і практичні фактори впливу на PQ з деталізацією механізмів їх виникнення. Практичне значення. Отримані результати можуть слугувати основою для оновлення локальних нормативів, покращення систем моніторингу, впровадження інтелектуальних засобів компенсації збурень, а також для навчання персоналу енергетичних компаній у сфері управління якістю енергії.

Посилання

Martinez, R., Castro, P., Arroyo, A., Manana, M., Galan, N., Moreno, F. S., Bustamante, S., & Laso, A. (2022). Techniques to Locate the Origin of Power Quality Disturbances in a Power System: A Review. Sustainability, 14(12), 7428. https://doi.org/10.3390/su14127428

Afonso, J. L., Tanta, M., Pinto, J. G. O., Monteiro, L. F. C., Machado, L., Sousa, T. J. C., & Monteiro, V. (2021). A Review on Power Electronics Technologies for Power Quality Improvement. Energies, 14(24), 8585. https://doi.org/10.3390/en14248585

Lumbreras, D., Gálvez, E., Collado, A., & Zaragoza, J. (2020). Trends in Power Quality, Harmonic Mitigation and Standards for Light and Heavy Industries: A Review. Energies, 13(21), 5792. https://doi.org/10.3390/en13215792

Li J, Liu H, Wang D and Bi T (2021) Classification of Power Quality Disturbance Based on S-Transform and Convolution Neural Network. Front. Energy Res. 9:708131. doi: 10.3389/fenrg.2021.708131

D. Razmi, T. Lu, B. Papari, E. Akbari, G. Fathi and M. Ghadamyari, "An Overview on Power Quality Issues and Control Strategies for Distribution Networks With the Presence of Distributed Generation Resources," in IEEE Access, vol. 11, pp. 10308-10325, 2023, doi: 10.1109/ACCESS.2023.3238685.

Sepasi, S., Talichet, C., & Pramanik, A. S. (2023). Power quality in microgrids: A critical review of fundamentals, standards, and case studies. IEEE Access, 11, 8493–8510. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2023.3321301

Van den Broeck, G., Stuyts, J., & Driesen, J. (2018). A critical review of power quality standards and definitions applied to DC microgrids. Applied Energy, 229, 281–288. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.08.077

Wang, S., & Chen, H. (2019). A novel deep learning method for the classification of power quality disturbances using a deep convolutional neural network. Applied Energy, 235, 1126–1140. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.11.087

Diab, M.; Abdelhamid, T.H.; Deghedie, S. Survey of Active Power Filters Configurations. In Proceedings of the 2018 IEEE International Conference on System, Computation, Automation and Networking (ICSCA), Pondicherry, India, 6–7 July 2018; IEEE: Pondicherry, India, 2018; pp. 1–14.

Tareen, W.U.; Mekhilef, S.; Seyedmahmoudian, M.; Horan, B. Active power filter (APF) for mitigation of power quality issues in grid integration of wind and photovoltaic energy conversion system. Renew. Sustain. Energy Rev. 2017, 70, 635–655.

Chen, J.-H., Tan, K.-H., & Lee, Y.-D. (2022). Intelligent Controlled DSTATCOM for Power Quality Enhancement. Energies, 15(11), 4017. https://doi.org/10.3390/en15114017

Hafezi, H.; D’Antona, G.; Dedè, A.; Della Giustina, D.; Faranda, R.; Massa, G. Power Quality Conditioning in LV Distribution Networks: Results by Field Demonstration. IEEE Trans. Smart Grid 2017, 8, 418–427.

Das, C. K., Bass, O., Mahmoud, T. S., Kothapalli, G., Mousavi, N., Habibi, D., & Masoum, M. A. (2019). Optimal allocation of distributed energy storage systems to improve performance and power quality of distribution networks. Applied Energy, 252, 113468. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113468

Dovgun, V., Temerbaev, S., Chernyshov, M., Novikov, V., Boyarskaya, N., & Gracheva, E. (2020). Distributed power quality conditioning system for three-phase four-wire low voltage networks. Energies, 13(18), 4915. https://doi.org/10.3390/en13184915

Bagheri, M., Nurmanova, V., Abedinia, O., & Naderi, M. S. (2018). Enhancing power quality in microgrids with a new online control strategy for DSTATCOM using a reinforcement learning algorithm. IEEE Access, 6, 38986–38996. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2855221

P. I. N. Barbalho, A. L. Moraes, V. A. Lacerda, P. H. A. Barra, R. A. S. Fernandes and D. V. Coury, "Reinforcement Learning Solutions for Microgrid Control and Management: A Survey," in IEEE Access, vol. 13, pp. 39782-39799, 2025, doi: 10.1109/ACCESS.2025.3546578

EN 50160:2010. Voltage Disturbances Standard EN 50160-Voltage Characteristics in Public Distribution Systems; Normalization Spanish Association: Madrid, Spain, 2010.

IEEE Std 519-2014. (2014). IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems. IEEE Standards Association.

IEEE Std 1159-2019. (2019). IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality. IEEE Standards Association. https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2019.8796486

IEC TS 62749:2020. (2020). Assessment of power quality – Characteristics of electricity supplied by public networks. International Electrotechnical Commission.

CENELEC. Voltage Characteristics of Electricity Supplied by Public Electricity Networks; EN 50160:2010; CENELEC: Brussels, Belgium, 2010.

Markiewicz, H.C.D.A.; Klajn, A.W.U.o.T. Power Quality Application Guide. Voltage Disturbances. Standard EN 50160. Power Qual. Appl. Guide 2004, 5.4.2, 4–11.

Roger Alves de Oliveira, Bibiana Petry Ferraz, Ruth Agustini, Renato Ferraz, Roberto Chouhy Leborgne, Chapter 8 - Voltage dips caused by faults in a transmission system: a monitoring case study of a sensitive industrial consumer, Editor(s): P. Sanjeevikumar, C. Sharmeela, Jens Bo Holm-Nielsen, P. Sivaraman, Power Quality in Modern Power Systems, Academic Press, 2021, Pages 219-244, ISBN 9780128233467, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823346-7.00006-2.

https://powerquality.blog/2022/04/08/industrial-power-quality-problems