اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) چیست و چگونه با آنالیزر داده انجام می شود؟

این یک موج "سینوسی" نسبتاً زشت است. محتوای هارمونیک قطعی اینجاست!

تاریخچه اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق)

قبلاً با سیستم‌های برق متناوب AC بزرگ بود که “کیفیت برق” یک مفهوم ناشناخته بود، جدای از ضریب قدرت؛ بنابراین اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) نیز به شکل کنونی آن کاربرد نداشت.

تقریباً همه بارها از نوع «خطی» بودند، به این معنی که شکل موج سینوسی ولتاژ را تحریف نمی‌کردند یا باعث جریان‌های غیر سینوسی در مدار نمی‌شدند. این دیگر درست نیست.

بارهای کنترل شده توسط قطعات الکترونیکی “غیرخطی” هم در خانه و هم در صنعت رایج تر می شوند، به این معنی که ولتاژها و جریان های موجود در سیستم(های) قدرتی که این بارها را تغذیه می کنند سرشار از هارمونیک هستند: ولتاژهای موج سینوسی خوب و تمیز جریان ها به شدت دچار اعوجاج می شوند، که معادل وجود یک سری بی نهایت از امواج سینوسی با فرکانس بالا در چند برابر فرکانس اصلی خط برق است.

یک منبع الکتریکی کامل یک شکل موج ولتاژ سینوسی با فرکانس ثابت را با بزرگی غیرمتغیر ارائه می دهد. در کارهای روزانه، منابع تغذیه از این وضعیت ایده آل منحرف می شوند، زیرا بارهای سیستم متفاوت است و پدیده هایی مانند گذرا و قطعی ممکن است رخ دهد. اگر کیفیت برق شبکه خوب باشد، بارهای متصل به آن به طور رضایت بخش و کارآمد اجرا می شود. با این حال، کیفیت ناکافی توان می تواند منجر به خرابی ماشین آلات، سیستم های کنترل الکتریکی یا رایانه های متصل به شبکه برق شود.

اندازه گیری کیفیت توان میزان شباهت یک منبع عملی به وضعیت ایده آل را از نظر آلودگی هارمونیک، توان راکتیو و عدم تعادل بار مشخص می کند.

این مستلزم اندازه‌گیری‌هایی در منبع تغذیه است که شامل فرکانس، وقفه‌ها، سوسو زدن، ولتاژ هارمونیک و بین هارمونیک، تغییرات ولتاژ مانند افت، اضافه ولتاژ موقت یا تغییرات سریع و عدم تعادل ولتاژ است. استاندارد EN 50160 مشخصه های ولتاژ تغذیه برق توسط سیستم های توزیع عمومی را برای این اندازه گیری ها تعریف می کند. این استاندارد همچنین شامل محدودیت های انطباق است (جدول را ببینید).

EN 50160 compliance limits
Supply voltage
characteristic
Statistical evaluationCompliance limit
Power frequency۹۵ % of the time in
one week
۵۰ Hz ± ۱ %
۱۰۰ % of the time in
one week
۵۰ Hz + 4 % to –۶ %
Supply voltage variations۹۵ % of the time in
one week
Vc ± ۱۰ %
Supply voltage dips۱ yearnone given (indicative value of 1000 dips/year provided)
Short interruptions۱ yearnone given (ndicative value of several hundreds of short interruptions/year provided)
Long interruptions۱ yearnone given (indicative value of 50 long interruptions/year provided)
Temporary overvoltages۱ yearnone given
Supply voltage
unbalance
۹۵ % of the time in
one week
< 2 %
Harmonic voltage۹۵ % of the time in
one week
THD < 8 %
Mains signalling voltage۹۹ % of the time in
one day
۹ % at 100 Hz,
۱ % at 100 kHz

 

اثرات هارمونیک بیش از حد

هارمونیک های بیش از حد در یک سیستم قدرت AC می تواند ترانسفورماتورها را بیش از حد گرم کند، جریان های هادی خنثی بسیار بالایی را در سیستم های سه فاز ایجاد کند، “نویز” الکترومغناطیسی را به شکل تشعشعات رادیویی ایجاد کند که می تواند با تجهیزات الکترونیکی حساس تداخل ایجاد کند، خروجی اسب بخار موتور الکتریکی را کاهش دهد و می تواند مشخص کردن آن دشوار است

با مشکلاتی مانند این سیستم‌های قدرت آزاردهنده، مهندسان و تکنسین‌ها به روش‌هایی برای شناسایی و اندازه‌گیری دقیق کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) این شرایط نیاز دارند.

کیفیت برق یا کیفیت توان

کیفیت توان اصطلاح کلی است که برای نشان دادن آزادی سیستم قدرت AC از محتوای هارمونیک ارائه می شود. متر “کیفیت توان” متری است که به نوعی نشان دهنده محتوای هارمونیک است.

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:

این یک موج "سینوسی" نسبتاً زشت است. محتوای هارمونیک قطعی اینجاست!
این یک موج “سینوسی” نسبتاً زشت است. محتوای هارمونیک قطعی اینجاست!

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)

متر کیفیت توان یک تحلیلگر طیف فرکانس پایین است.
متر کیفیت توان یک تحلیلگر طیف فرکانس پایین است.

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.

اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) تنها اولین قدم است

تجزیه و تحلیل مناسب داده های اندازه گیری و توصیه های صحیح به همان اندازه مهم هستند.

مهندسان ما دانش، تجربه و تجهیزات حرفه ای مورد نیاز برای ارائه بینشی در مورد کیفیت برق و بهره وری انرژی نصب شما دارند. اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) تنها اولین قدم است. پس از آن تجزیه و تحلیل داده های اندازه گیری و فرمول بندی نتایج، یافته ها و توصیه های ما انجام می شود. زمان مورد نیاز برای اندازه‌گیری، تجزیه و تحلیل و گزارش کیفیت برق به اندازه تاسیسات الکتریکی، خواسته‌های شما و/یا چالش‌هایی که ممکن است با آن روبرو باشید بستگی دارد.

معمولا یک روز برای اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) و یک روز برای تحلیل و گزارش کافی است. با این حال، این فقط برای مواردی اعمال می‌شود که شرکت تدبیر انرژی سپهر نیاز به شناسایی علت مشکلات کیفیت برق دارد. برای بررسی اینکه آیا کیفیت توان با استاندارد(های) قانونی مطابقت دارد یا خیر، همیشه (حداقل) یک هفته اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) لازم است.

اندازه گیری کیفیت برق با مترهای کیفیت برق با کیفیت بالا
اندازه گیری کیفیت برق با مترهای کیفیت برق با کیفیت

با اندازه گیری های کیفیت توان ما به شما کمک می کنیم خطرات مرتبط با کیفیت ضعیف برق را شناسایی، رفع و از آن جلوگیری کنید.

اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) در موارد زیر ارزش می افزاید:

ذوب شدن عایق کابل و کابل های سوزاننده خطر کیفیت پایین برق است
ذوب شدن عایق کابل و کابل های سوزاننده خطر کیفیت پایین برق است
  • اختلالات غیرقابل توضیح و/یا خرابی تجهیزات
  • نور سوسو زدن
  • مشکلات سوئیچ، مانند جریان هجومی و/یا افت ولتاژ
  • تجهیزات بیش از حد گرم شده مانند موتورها و ترانسفورماتورها
  • ذوب عایق کابل (با ابعاد صحیح مطابق NEN1010)؛
  • توان راکتیو «جریمه» در قبض انرژی
  • کوتاه شدن عمر تجهیزات
  • به دست آوردن بینش در مورد استفاده کارآمد از ظرفیت نصب موجود.
  • … و بسیاری از موقعیت های دیگر.

اندازه گیری کیفیت برق قبل از تغییرات عمده در نصب

توصیه می شود قبل از هر گونه تغییر در تاسیسات الکتریکی خود، اندازه گیری کیفیت برق را انجام دهید. برای مثال، اندازه گیری قبل از گسترش به ترانسفورماتور بزرگتر مهم است. شاید بتوانید با کاهش آلودگی هارمونیک یا توان راکتیو با بهبود ضریب توان، ظرفیت به دست آورید. اندازه‌گیری هنگام جایگزینی تجهیزات قدیمی با تجهیزات جدید بر اساس یک اصل عملیاتی متفاوت، یا اگر می‌خواهید فن‌آوری‌ها و/یا تجهیزات جدید را در یک تأسیسات موجود/قدیمی متصل کنید، ضروری است. به عنوان مثال می‌توان به اضافه کردن یک راه‌انداز نرم (درایو فرکانس متغیر) به تجهیزات الکتریکی متصل به تاسیسات الکتریکی، جایگزینی روشنایی معمولی با روشنایی LED یا جایگزینی ماشین‌های دستی با ماشین‌های کنترل‌شده توسط کامپیوتر مستقل (رباتیک) اشاره کرد.

اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) در تدبیر انرژی سپهر

دستگاه های اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق)
دستگاه های اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق)

یکی از مهندسان ما اندازه گیری های کیفیت توان را در یک دوره از پیش تعیین شده انجام خواهد داد. به طور متوسط، مهندس ما روزانه ۴-۶ اندازه گیری را در نقاط مختلف نصب انجام می دهد. اندازه گیری ها با تجهیزات اندازه گیری پیشرفته (که طبق پروتکل تنظیم شده کالیبره شده اند) انجام می شود. این تجهیزات مقادیر اندازه گیری را طبق EN50160 و IEC61000-4-30 ثبت می کند.

همه چیز درباره کیفیت توان تعاریف، شاخص ها، استانداردها و ضرورت هانصب، اندازه گیری و مانیتورینگ کیفیت توانتجزیه و تحلیل و بررسی پارامترهای کیفیت توان

مقادیر زیر ممکن است در طول اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) ثبت شود:

  • ولتاژ و جریان (RMS، نیم چرخه، پیک و اساسی)
  • فرکانس
  • ضریب قدرت / Cos Phi
  • توان و انرژی (فعال، راکتیو، هارمونیک، ظاهری)
  • اعوجاج هارمونیک کل (THD) در ولتاژ و جریان
  • اعوجاج هارمونیک فردی (HD) در ولتاژ و جریان (تا ۵۰thharmonic)
  • فلیکر (Pst، Plt)
  • عدم تعادل ولتاژ و جریان
  • ضریب تاج ولتاژ و جریان
  • رویدادها (نشیب ها، جریان های هجومی، گذرا…)
  • اندازه گیری تغییرات ولتاژ کیفیت برق

پارامترهای کیفیت توان کدامند؟ روشهای بهبود کیفیت توان (کیفیت برق) به زبان ساده (کامل)| روشهای اساسی در تجزیه و تحلیل کیفیت توان به همراه نظریات پایه و کاربردها | چزا کیفیت برق مهم است؟ اهمیت کیفیت توان الکتریکی (کیفیت برق) در چیست؟ | ۱۱ علتهای کاهش کیفیت توان انرژی الکتریکی چیست؟

تجزیه و تحلیل و گزارش تخصصی پس از اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) بسیار مهم است

بسیار مهم است که داده‌های به‌دست‌آمده در طول اندازه‌گیری کیفیت توان به درستی تفسیر شده و به‌طور قابل اعتمادی تحلیل شوند. این نیاز به دانش و تجربه تخصصی مهندسان ما دارد. ما بالاترین سطح تخصص را تضمین می کنیم و نتایج، یافته ها و نتیجه گیری ها را در یک گزارش واضح ثبت می کنیم.

در این گزارش همچنین توصیه ها و توصیه هایی برای بهبود کیفیت برق و بهره وری انرژی ارائه می کنیم. در صورت نیاز، می‌توانیم گزارش کیفیت برق را در محل شما با شما در میان بگذاریم. این فرصتی را به شما ارائه می دهد تا پاسخ سؤالات خود را به دست آورید و ابهامات را روشن کنید و در مورد مراحل بعدی بلافاصله بحث کنید.

طیف گسترده ای از تجهیزات اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) پیشرفته

مهندسان ما به طیف گسترده ای از تجهیزات اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) پیشرفته برای انجام اندازه گیری های کیفیت توان دسترسی دارند. این به آنها اجازه می دهد تا مناسب ترین تجهیزات را برای هر اندازه گیری خاص انتخاب کنند. به عنوان مثال، هنگامی که یک تاسیسات الکتریکی شاهد افت ولتاژ است، اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) به تجهیزات متفاوتی نسبت به مواردی نیاز دارد که مهندسان ما نیاز به تمرکز بر مشکلات EMC در محدوده فرکانس بالاتر دارند.

گستره وسیع کنتورها و تنوع تجهیزات اندازه گیری امکان انجام اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) را در چندین نقطه (به طور همزمان) در داخل تاسیسات الکتریکی ممکن می سازد. در صورت نیاز، می توانیم از تجهیزات اندازه گیری برای مدت زمان طولانی تری (هفته ها یا ماه ها) استفاده کنیم.

تجهیزات اندازه گیری ما شامل:

  • انواع آنالایزرهای کیفیت توان (Fluke)
  • اسیلوسکوپ Keysight
  • بلک باکس Elspec G4500
  • دستگاه ها و تجهیزات اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق)

برای مشاهده امکانات و تجهیزات شرکت تدبیر انرژی سپهر ابنجا کلیک کنید.

یک تیم متخصص اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق) و بهبود آن

مهندسین مجرب ما متخصصین در زمینه کیفیت برق و با دانش مبتنی بر مطالعه کامل هستند. به‌علاوه، تیم فنی ما سال‌ها تجربه با اندازه‌گیری کیفیت توان در بخش‌های بسیار متنوع دارد. اینها شامل صنعت، مراکز داده، بیمارستان، زیرساخت ها (تونل ها، پل ها)، صنایع شیمیایی و پتروشیمی، دولتی و فراساحلی (قایق های تفریحی، نفت و گاز)، در هلند و فراتر از آن است. با اشتراک‌گذاری و بحث مکرر داده‌های خاص به‌دست‌آمده در طول اندازه‌گیری کیفیت توان، سطح دانش همه مهندسان ما به لطف تجربیات منحصربه‌فرد مهندسان افزایش می‌یابد.

ما دانش خود را با ارائه فرصتی به دانشجویان (فارغ‌التحصیلان دانشگاه‌های معتبر) برای تکمیل دوره کارآموزی در تدبیر انرژی سپهر به اشتراک می گذاریم و غنی می کنیم. دانشجویان مقدار زیادی دانش عملی را در تیم کارشناسان ما به دست می آورند. بینش های جدیدی که این پروژه های فارغ التحصیلی و کارآموزی ارائه می دهند نیز به تعمیق دانش تیم ما کمک می کند.

منابع: