نسل بعدی فناوری مانیتورینگ کیفیت توان – کمک به سلامت تجهیزات صنعتی

نسل بعدی فناوری مانیتورینگ کیفیت توان (پایش کیفیت توان الکتریکی)

توجه به فناوری مانیتورینگ کیفیت توان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بر اساس مطالعه اخیر منتشر شده توسط موسسه تحقیقاتی برق (EPRI)، تاسیسات صنعتی بزرگ در ایالات متحده سالانه بیش از ۱۰۰ میلیارد دلار به دلیل مشکلات برق از جمله تغییرات منبع تغذیه و اختلالات ولتاژ از دست می دهند. وقتی چراغ ها در خانه سوسو می زنند، آزاردهنده است. اما هنگامی که برق در یک کارخانه مختل می شود، می تواند باعث خرابی و خرابی زودهنگام تجهیزات گران قیمت شود. رویدادهای ظریف کیفیت توان اغلب از شبکه‌های حفاظتی سنتی بدون شناسایی عبور می‌کنند و به تخریب تجهیزات در طول زمان کمک می‌کنند. علاوه بر این، منبع بسیاری از اختلالات کیفیت برق، بارهای متصل به یک شبکه هستند که باعث انتشار اختلالات در تأسیسات و ساختمان‌های مجاور می‌شوند. به منظور غلبه بر چالش های کیفیت توان، نظارت بر ورودی ها و اختلالات تولید شده توسط بار و مانیتورینگ کیفیت توان ضروری است.

اگر ذینفعان از این فناوری نهایت استفاده را ببرند، زیرساخت های گران قیمت آنها از قدرت پاک و عمر طولانی سود خواهند برد.

کیفیت توان به طیف گسترده ای از تغییرات در توان الکتریکی عرضه شده به مشتریان برق اشاره دارد. این می تواند مشکلات سیم کشی، مشکلات اتصال به زمین، گذرای سوئیچینگ، تغییرات بار و نسل های هارمونیک را پوشش دهد. در برخی موارد، کیفیت پایین برق ممکن است شناسایی نشود، اما به تجهیزات گران قیمت آسیب برساند. در اروپا، کیفیت برقی که توسط اپراتور شبکه ارائه می شود، با پارامترهای مرجع تنظیم شده در کدهای شبکه ملی و استانداردهای اروپایی (EN 50160) تعریف می شود. هنگامی که ولتاژ تغذیه مختل می شود، دستگاه جریان های غیر سینوسی می کشد و می تواند مشکلات فنی زیادی مانند گرم شدن بیش از حد، خرابی و پیری زودرس ایجاد کند؛ بنابراین مانیتورینگ کیفیت توان امری اساسی است.

جریان غیر سینوسی همچنین باعث ایجاد تنش حرارتی و عایق در دستگاه های شبکه مانند ترانسفورماتورها و کابل های تغذیه می شود. کیفیت ضعیف برق در نهایت منجر به خسارات مالی ناشی از خرابی تجهیزات، افزایش فعالیت‌های تعمیر و نگهداری و طول عمر کوتاه‌تر می‌شود. در این مقاله اثرات کیفیت ضعیف توان از منظر تجهیزات صنعتی و چگونگی به حداکثر رساندن سلامت دستگاه مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت.

این موارد لزوم مانیتورینگ کیفیت توان را بیش از پیش آشکار می سازد.

برای مقابله و مدیریت کیفیت توان، باید یک روش نظارت و گزارش قابل اعتماد پیدا کرد. برخی از استانداردهای کلیدی ایجاد شده توسط صنعت عبارتند از IEC 61000-4-30 کلاس A و کلاس S، اندازه گیری هارمونیک IEC61000-4-7 و IEC61000-4-15 برای فلیکر. اکثر شرکت های برق این استانداردهای کیفیت برق را برای توسعه و اجرای مقررات اتخاذ کرده اند. در مواردی خاص، اگر استانداردهای کیفیت برق با مقررات مطابقت نداشته باشد، شرکت‌های برق ممکن است مشتری را جریمه کنند. استانداردهای صنعتی نه تنها درک مشترکی از کیفیت توان در برنامه های کاربردی دنیای واقعی ایجاد می کنند، بلکه به کاربران اطمینان می دهند که داده های دقیقی برای حل مشکلات و مسائل مربوط به رویدادها خواهند داشت. در شبکه های الکتریکی، کاهش ولتاژ، متورم شدن، سوسو زدن، تغییر در رتبه های اسمی، و اعوجاج ناشی از هارمونیک – همه حاوی اطلاعات کلیدی در مورد سلامت الکتریکی شبکه هستند. دقت اندازه گیری کلید ارائه نتایج قابل اعتماد و قابل تکرار است.

شبیه سازی پارامترهای کیفیت توان

کیفیت توان تعاریف، شاخص ها، استانداردها و ضرورت ها

اهمیت کیفیت توان الکتریکی (کیفیت برق) در چیست؟

کیفیت توان (کیفیت برق) به زبان ساده

دستگاه‌های کیفیت برق امروزی اطلاعاتی را ارائه می‌کنند که عملکرد کلی سیستم را محک می‌زند، به نگهداری پیشگیرانه کمک می‌کند، روندها و شرایط را نظارت می‌کند، عملکرد شبکه و حساسیت به تجهیزات پردازش را ارزیابی می‌کند و نرخ انرژی را بهبود می‌بخشد. شبکه ای از مانیتورهای کیفیت توان را می توان بر روی سیستم های تامین نصب کرد و داده های اندازه گیری خام آنها را می توان برای همبستگی و شناسایی منابع اختلالات جمع آوری کرد. مانیتورهای کیفیت قدرت همچنین می توانند بخشی از طراحی تجهیزات تعبیه شده برای یکپارچه سازی و کنترل دقیق تر باشند. برای درک سلامت کلی می‌توان یک امضای الکتریکی منحصربه‌فرد یک ماشین را ثبت کرد. نتیجه گیری از تجزیه و تحلیل داده ها و تشخیص ها می تواند ورودی قابل اعتمادی را برای طراحی الگوریتم ها و محصولات حفاظتی نسل بعدی برای بهبود کیفیت توان ارائه دهد.

اگر تجهیزات قبلاً در محیط کارخانه مستقر شده باشند، می توان از مشخصات کیفیت توان برای تعیین بهترین تکنیک های کاهش استفاده کرد. به عنوان مثال، پروفایل کیفیت توان یک مرکز صنعتی در هند اعوجاج قابل توجهی در شکل موج ولتاژ و جریان را نشان داد. پس از تجزیه و تحلیل گسترده، یک سیستم اصلاح ضریب توان هیبریدی در کارخانه نصب شد. با سیستم تصحیح جدید، ضریب توان از ۰٫۵- به ۰٫۹+ تغییر کرد و THD 50 درصد بهبود یافت.

در گذشته، طراحی یک تحلیلگر کیفیت توان با دقت بالا به مهارت فنی قابل توجهی نیاز داشت و اغلب با استفاده از اجزای گسسته و توسعه الگوریتم‌های اندازه‌گیری کیفیت توان سفارشی همراه بود. کلاس جدیدی از قسمت های جلویی آنالوگ با کیفیت توان (AFE) ADC های با کارایی بالا را با بهره کلی دریفت کم و یک هسته DSP ادغام می کند. این AFE یکپارچه پیچیدگی و هزینه مرتبط با رویکرد طراحی گسسته و نوشتن الگوریتم های سفارشی را کاهش می دهد.

AFE یکپارچه پارامترهای کیفیت توان مانند افت، تورم، rms، خطای توالی فاز و مقادیر ضریب توان را محاسبه و ارائه می‌کند. همچنین محتوای هارمونیک فرکانس خط را از سیگنال ورودی به دست می آورد. دستگاه‌های آنالوگ بر یک مانیتور جلویی با کیفیت قدرت در کلاس جهانی به نام ADE9000 تسلط یافته است. بیشترین پیچیدگی در محاسبات را جذب می کند و زمان و تلاش را برای پیاده سازی یک سیستم نظارت بر کیفیت توان ساده (مانیتورینگ کیفیت توان) می کند.

همانطور که دستگاه‌های منفرد در تنظیمات صنعتی متصل‌تر می‌شوند و استقرار اینترنت اشیا تسریع می‌شود، اطلاعات کیفیت انرژی از تجهیزات توزیع‌شده جمع‌آوری و به روش‌های جدید استفاده می‌شود. برای مثال، ذینفعان می توانند روندهای تاریخی را تجزیه و تحلیل کنند و امکان تشخیص زودهنگام یک مشکل در حال ظهور را فراهم کنند. در یک شبکه، داده های بلادرنگ از چندین گره می توانند برای شناسایی و جداسازی یک اختلال استفاده شوند. تجزیه و تحلیل داده ها برای تشخیص ماشین، تعمیر و نگهداری پیشگیرانه، و جداسازی بارهای مشکل، راه های جدیدی برای کاهش وقفه های فرآیند، افزایش طول عمر تجهیزات و بهبود زمان کار هستند.