فهرست
اندازه‌گیری کیفیت توان چیست و چگونه انجام می‌شود؟
یکی از پروژه‌های انجام شده توسط شرکت تدبیر انرژی سپهر، اندازه‌گیری و تحلیل کیفیت توان ۲۲ مشترک صنعتی جهت تشخیص میزان آلودگی پارامترهای کیفیت توان به شبکه توزیع برق هرمزگان (شرکت مسن انرژی قشم) است. یکی از روشهای شناسایی و عیب‌یابی کاهش کیفیت توان، اندازه‌گیری کیفیت توان الکتریکی است.
اندازه گیری کیفیت توان یک ابزار حیاتی برای شناسایی مسائل کیفیت برق در شبکه برق شهری است. با نظارت و تجزیه و تحلیل سیگنال های الکتریکی در حال عرضه به سیستم، می توان تشخیص داد که منبع تغذیه استانداردها و مشخصات لازم را دارد یا خیر. اگر مشکلات کیفیت برق تشخیص داده شود، می توان آنها را برای بهبود قابلیت اطمینان و کارایی منبع تغذیه برطرف کرد.
برخی از مشکلات رایج کیفیت توان که از طریق اندازه گیری کیفیت توان قابل شناسایی هستند عبارتند از افت ولتاژ، نوسانات، گذرا، هارمونیک ها و سوسو زدن. این مسائل می تواند باعث مشکلاتی مانند خرابی تجهیزات، قطع برق و خرابی داده ها شود و همچنین می تواند هزینه های انرژی را افزایش دهد.
برای اندازه گیری کیفیت برق در یک شهر، شبکه ای از دستگاه های نظارت بر کیفیت توان را می توان در نقاط مختلف شبکه برق مستقر کرد. سپس داده‌های این دستگاه‌ها را می‌توان برای شناسایی هرگونه مشکل کیفیت توان تجزیه و تحلیل کرد و اقدامات اصلاحی برای حل آنها انجام داد.
نظارت و ارزیابی منظم کیفیت برق شهرها برای اطمینان از تامین برق پایدار و قابل اعتماد برای مشاغل و ساکنان و به حداقل رساندن خطر مشکلات و قطعی برق برای شهرها بسیار مهم است.
آلودگی پارامترهای کیفیت توان الکتریکی
آلودگی پارامترهای کیفیت توان به وجود سیگنال های الکتریکی نامطلوب در منبع تغذیه اشاره دارد که می تواند مشکلاتی را برای تجهیزات و دستگاه های متصل به شبکه برق ایجاد کند. موارد زیر برخی از انواع آلودگی های رایج است که می تواند بر کیفیت برق و روش های تشخیص آنها تأثیر بگذارد:
- کاهش ولتاژ: در اثر افت موقت ولتاژ ایجاد می شود. اینها را می توان با نظارت بر شکل موج ولتاژ و جستجوی هرگونه افت قابل توجه در سطح ولتاژ تشخیص داد.
- نوسانات: ناشی از افزایش موقت ولتاژ. اینها را می توان با نظارت بر شکل موج ولتاژ و جستجوی هرگونه نوک در سطح ولتاژ تشخیص داد.
- گذرا: ناشی از تغییرات سریع ولتاژ یا جریان. اینها را می توان با نظارت بر شکل موج ولتاژ و جریان و جستجوی هرگونه تغییر سریع تشخیص داد.
- هارمونیک ها: ناشی از شکل موج های غیر سینوسی در منبع تغذیه است. اینها را می توان با انجام تحلیل هارمونیک شکل موج ولتاژ و جریان و اندازه گیری سطوح اعوجاج هارمونیک تشخیص داد.
- سوسو زدن (فلیکر): ناشی از تغییر سریع سطوح نور. این را می توان با اندازه گیری سطح درخشندگی و تجزیه و تحلیل تغییرات در طول زمان تشخیص داد.
برای تشخیص آلودگی پارامترهای کیفی توان، داشتن ابزارهای الکتریکی تخصصی مانند پاور آنالایزر، اسیلوسکوپ و آنالایزر هارمونیک ضروری است. سپس داده‌های این ابزارها را می‌توان برای شناسایی هر گونه مشکل و تعیین علل آن تجزیه و تحلیل کرد، که سپس می‌توان به بهبود کیفیت توان و قابلیت اطمینان شبکه برق پرداخت.
اندازه‌گیری کیفیت توان به فرآیند ارزیابی و کمی‌سازی توان الکتریکی عرضه‌شده به یک سیستم اشاره دارد تا اطمینان حاصل شود که استانداردهای مشخص شده را برآورده می‌کند و الزامات تجهیزات در حال تغذیه را برآورده می‌کند. این شامل پارامترهای اندازه گیری مانند ولتاژ، جریان، فرکانس، هارمونیک ها و ضریب توان برای ارزیابی پایداری، قابلیت اطمینان و کارایی منبع تغذیه است. هدف از اندازه گیری کیفیت برق شناسایی و جلوگیری از مسائلی است که می تواند باعث مشکلاتی مانند خرابی تجهیزات، قطع برق و خرابی داده ها شود.
ابزارهای اندازه‌گیری کیفیت توان:
کیفیت توان را می‌توان با استفاده از ابزارهای مختلف الکتریکی اندازه گیری کرد، از جمله:
- مولتی متر: برای اندازه گیری ولتاژ، جریان و مقاومت استفاده می شود.
- اسیلوسکوپ: برای اندازه گیری شکل موج و نوسانات ولتاژ/جریان در طول زمان استفاده می شود.
- آنالایزرهای توان: برای اندازه گیری توان در زمان واقعی و تجزیه و تحلیل شکل موج ها، هارمونیک ها و ضریب توان استفاده می شود.
- آنالایزر هارمونیک: برای اندازه گیری سطوح اعوجاج هارمونیک در یک سیستم قدرت استفاده می شود.
- آنالایزرهای کیفیت توان: برای اندازه گیری و تجزیه و تحلیل طیف گسترده ای از پارامترهای کیفیت توان، از جمله کاهش ولتاژ، نوسانات، گذرا و فلیکر استفاده می شود.
این ابزارها معمولاً برای اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل سیگنال‌های الکتریکی، به طور دائم یا موقت به سیستم قدرت مورد آزمایش متصل می‌شوند. داده‌های به دست آمده برای ارزیابی کیفیت توان و شناسایی مسائلی که ممکن است نیاز به توجه داشته باشد استفاده می‌شود.
اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق)
یک روش ساده برای یک تکنسین برای اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) در سیستم خود بدون تجهیزات پیچیده، مقایسه قرائت‌های ولتاژ بین دو ولت‌متر دقیق است که ولتاژ یکسان سیستم را اندازه‌گیری می‌کنند: یک متر یک نوع «متوسط» واحد (مانند یک متر حرکت الکترومکانیکی) است. دیگری یک نوع “رمس واقعی” (مانند یک متر دیجیتال با کیفیت بالا) است.
به یاد داشته باشید که کنتورهای نوع “متوسط” طوری کالیبره شده اند که مقیاس آنها ولتاژ RMS را نشان می دهد، بر اساس این فرض که ولتاژ AC اندازه گیری شده سینوسی است. اگر ولتاژ چیزی جز موج سینوسی باشد، میانگین‌سنج مقدار مناسب را ثبت نمی‌کند، در حالی که متر RMS واقعی، صرف‌نظر از شکل موج، همیشه این کار را انجام می‌دهد.
قانون کلی در اینجا این است: هر چه اختلاف بین دو متر بیشتر باشد، کیفیت توان بدتر است و محتوای هارمونیک آن بیشتر است.
یک سیستم قدرت با توان با کیفیت خوب باید ولتاژ یکسانی را بین دو متر و در محدوده تحمل خطای نامی دو ابزار تولید کند.
یکی دیگر از اندازه گیری های کیفی کیفیت توان، تست اسیلوسکوپ است: یک اسیلوسکوپ (CRT) را به ولتاژ AC متصل کنید و شکل موج را مشاهده کنید. هر چیزی غیر از یک موج سینوسی تمیز می تواند نشانه ای از مشکل باشد:
با این حال، اگر تجزیه و تحلیل کمی (اعداد قطعی و عددی) ضروری باشد، هیچ جایگزینی برای ابزاری که به طور خاص برای آن هدف طراحی شده است وجود ندارد.
چنین ابزاری متر کیفیت توان نامیده می شود و گاهی اوقات در محافل الکترونیکی به عنوان یک تحلیلگر طیف فرکانس پایین شناخته می شود. کاری که این ابزار انجام می دهد این است که یک نمایش گرافیکی بر روی یک CRT یا صفحه نمایش دیجیتالی از “طیف” فرکانس ولتاژ AC ارائه می دهد.
درست همانطور که یک منشور پرتوی از نور سفید را به اجزای رنگ تشکیل دهنده خود تقسیم می کند (میزان قرمز، نارنجی، زرد، سبز و آبی در آن نور چقدر است)، تحلیلگر طیف یک سیگنال فرکانس مختلط را به فرکانس های تشکیل دهنده خود تقسیم می کند و نمایش می دهد. نتیجه به شکل هیستوگرام: (شکل زیر)
هر عدد در مقیاس افقی این متر نشان دهنده هارمونیک فرکانس اساسی است. برای سیستم های قدرت آمریکایی، “۱” نشان دهنده ۶۰ هرتز (اول هارمونیک یا بنیادی)، “۳” برای ۱۸۰ هرتز (هارمونیک سوم)، “۵” برای ۳۰۰ هرتز (هارمونیک پنجم) و غیره است. .
مستطیل های سیاه نشان دهنده بزرگی نسبی هر یک از این اجزای هارمونیک در ولتاژ AC اندازه گیری شده است.
یک موج سینوسی خالص ۶۰ هرتز فقط یک نوار سیاه بلند را روی “۱” نشان می دهد و هیچ نوار سیاهی روی سایر نشانگرهای فرکانس روی مقیاس نشان نمی دهد زیرا یک موج سینوسی خالص محتوای هارمونیک ندارد.
مترهای کیفیت توان مانند این ممکن است بهتر به عنوان اورتون متر شناخته شوند زیرا آنها برای نمایش تنها فرکانس هایی طراحی شده اند که توسط سیستم قدرت تولید می شوند.
در سیستم‌های برق متناوب سه فاز (که برای کاربردهای برق بزرگ غالب است)، هارمونیک‌های زوج تمایل به لغو شدن دارند، و بنابراین فقط هارمونیک‌های موجود در مقیاس قابل‌توجهی دارای اعداد فرد هستند.
اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) تنها اولین قدم است
جهت اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) باید از ابزراهای دقیق و قابل اعتماد استفاده شود.
به عنوان مثال، اسیلوسکوپ دیجیتال دستی R&S®Scope Rider RTH هشت ابزار تست را در یک دستگاه مقاوم با باتری ادغام می کند که آن را به یک راه حل عالی برای این کاربرد تبدیل می کند. چهار کانال ورودی ایزوله با درجه بندی CAT IV 600 ولت امکان اندازه گیری در سیستم های سه فاز را بدون به خطر انداختن ایمنی و بدون نیاز به پروب های دیفرانسیل ولتاژ بالا گران قیمت می دهد.
قابلیت ثبت بلندمدت و همچنین عملکرد تاریخچه امکان نظارت و ضبط تغییرات آهسته سیگنال یا رویدادهای نادر را طبق استاندارد EN 50160 فراهم می کند. یک صفحه لمسی خازنی به شما امکان می دهد تنظیمات را به راحتی تنظیم کنید در حالی که کلیدهای اختصاصی دسترسی سریع به عملکردهای مهم را فراهم می کنند. برای اندازه گیری در مناطق پرخطر، رابط WLAN یکپارچه، عملیات از راه دور را از رایانه تبلت یا حتی تلفن هوشمند امکان پذیر می کند.
جهت مطالعه کامل این مقاله، اینجا کلیک کنید.
- اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) چیست و چگونه با آنالیزر داده انجام می شود؟
- روشهای اساسی در تجزیه و تحلیل کیفیت توان کدامند؟ شرح کامل به همراه نظریات پایه و کاربردها
- جزیره ای شدن شبکه توزیع برق و مزایا و معایب جزیره ای شدن الکتریکی
- چرا کیفیت برق مهم است؟ اهمیت کیفیت توان الکتریکی (کیفیت برق) در چیست؟
- راههای افزایش کیفیت توان کدامند؟
- پارامترهای کیفیت توان کدامند؟ شرح روشهای بهبود کیفیت توان (کیفیت برق) به زبان ساده (کامل)
- Power Quality Measurement | AC Metering Circuits
- اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق)
- تجزیه و تحلیل کیفیت توان
- جزیره ای شدن شبکه توزیع برق
- اهمیت کیفیت توان الکتریکی
- کیفیت توان (کیفیت برق)