برنامه مرکزی کیفیت برق هیدرو اتاوا قابلیت اطمینان دارایی را بهبود می بخشد در حالی که به طور کلی هزینه های عملیاتی و نگهداری را کاهش می دهد.

---

بسیاری از شرکت‌ها تجربه کرده‌اند که اندازه‌گیری، بازیابی و مقایسه داده‌های کیفیت توان (PQ) از دستگاه‌ها و سیستم‌های متعدد، بدون توجه به زیرساخت موجود، چقدر کار فشرده است. تأخیر و ناکارآمدی در تجزیه و تحلیل داده ها مانع از تشخیص و بررسی زودهنگام عیوب سیستم برق می شود. به نوبه خود، این خرابی ها در شکاف های بهره وری و عملکرد، خطر تعمیرات پرهزینه، جایگزینی دارایی های عمده و قطعی طولانی مدت شبکه را افزایش می دهد.

برای کاهش این مشکلات، برنامه اندازه‌گیری درآمد در منطقه سرمایه ملی کانادا به منظور نظارت بر کیفیت توان در سال ۲۰۰۲ گسترش یافت. Hydro Ottawa Ltd. شروع به ثبت آمار بلند مدت در مورد کاهش ولتاژ و اعوجاج هارمونیک در پست های توزیع کلیدی کرد.

مانیتورینگ کیفیت توان

در سال ۲۰۰۴، هیدرو اتاوا PQView را نصب کرد که یک سیستم نظارتی و تحلیل مرکزی کیفیت توان اختصاصی است. PQView داده‌های اندازه‌گیری اختلال و حالت پایدار مربوط به کیفیت توان، ویژگی‌های سایت و اطلاعات رویداد تولید شده از چندین مانیتور، رله، ضبط‌کننده و سایر ابزارها را یکپارچه می‌کند. این سیستم مجهز به ابزارهای تحلیلی و گزارش دهی خودکار، در کمک به هیدرو اتاوا برای درک بهتر، پیش بینی و پاسخگویی به تمام رویدادهای برق رخ داده در شبکه توزیع بسیار موثر بوده است.

در طی یک دوره ۱۰ ساله، Hydro Ottawa سیستم کیفیت توان خود را به بیش از ۱۲۵ مکان نظارتی، از جمله تمام باس بارهای پست ۸٫۳ کیلوولت، ۱۳٫۲ کیلوولت، ۲۷٫۶ کیلوولت و ۴۴ کیلوولت گسترش داد. این مانیتورهای کیفیت توان برای اندازه گیری ولتاژ و جریان باس در سمت ثانویه ترانسفورماتور پست نصب می شوند.

بیشتر داده ها با استفاده از ارتباطات پهن باند (اترنت) از طریق شبکه شرکتی از مانیتورها به PQView دانلود می شوند. اگرچه برخی از داده‌ها هنوز توسط مودم دانلود می‌شوند، مانیتورهای کیفیت توان از طریق اتصالات شبکه گسترده فیبر نوری برای رایانه‌های دیگر در Hydro Ottawa قابل دسترسی هستند.

محل خطای کیفیت توان

در سال ۲۰۱۴، PQView با FaultPoint، یک ماژول سیستم مکان یابی خودکار خطا (AFLS) که علل خطا، شرایط مشکل و مکان های خطا را با دقت بیشتری شناسایی می کند، تقویت شد. اعلان‌های ایمیلی توسط مرکز کنترل صادر می‌شود، که – همراه با نقشه‌های تخمینی محل خطا که در عرض پنج دقیقه به صورت آنلاین در دسترس هستند – به خدمه میدانی Hydro Ottawa امکان می‌دهد سریع‌تر از حد ممکن محل خطا را شناسایی و تجهیزات را تعمیر کنند.

ماژول AFLS استفاده از اندازه‌گیری‌های مانیتورهای کیفیت توان، مدل‌های مدار توزیع، عملیات SCADA و سیستم اطلاعات جغرافیایی هیدرو اتاوا (GIS) را در بر می‌گیرد. اندازه گیری های ثبت شده در پست های توزیع به صورت خودکار دانلود شده و در PQView گنجانده می شود. سپس از این اندازه‌گیری‌ها برای محاسبه راکتانس مدار از پست توزیع تا خطا استفاده می‌شود. محاسبات بر اساس اندازه‌گیری‌های فاز حاصل از مقادیر ولتاژ و جریان است. آنها همچنین شامل ثابت های کالیبراسیون بر اساس اندازه گیری های قبلی خطا و مکان های شناخته شده هستند.

نتیجه این محاسبات یک واکنش تخمینی نسبت به خطا (XTF) است. مقادیر XTF با مدل‌های خطی مقایسه می‌شوند که راکتانس توالی مثبت و توالی صفر بین پست‌های توزیع و ساختارهای مدار را تخمین می‌زنند. سپس مکان‌های خطای محاسبه‌شده را می‌توان با استفاده از برنامه وب PQView (PQWeb) مشاهده کرد، که امکان نمایش مکان‌های تخمینی را در نمودارهای مدار تک خطی روی نقشه‌های Esri یا مایکروسافت فراهم می‌کند.

اکثر پست های توزیع در شبکه توزیع هیدرو اتاوا با چهار باس بار فشار متوسط ​​طراحی شده اند که هر کدام چهار فیدر ولتاژ متوسط ​​را تامین می کنند. ولتاژ و جریان باس بار از هر ترانسفورماتور توزیع توسط یک واحد اشنایدر الکتریک ION کیفیت توان و درآمد سنج نظارت می شود.

اندازه‌گیری‌ها توسط نمایشگرهای کیفیت توان با استفاده از آستانه‌های ولتاژ ریشه متوسط ​​مربع (rms) بالا و پایین آغاز می‌شوند. هنگامی که کاهش ولتاژ تشخیص داده می شود (کمتر از ۹۰٪ ولتاژ نامی) یا افزایش ولتاژ (بیش از ۱۱۰٪ ولتاژ نامی)، مانیتور برای ثبت نمونه هایی از شکل موج ولتاژ و جریان، از جمله rms فعال می شود.

این اندازه‌گیری‌ها توسط PQView دانلود می‌شوند و از طریق یک مشخص‌کننده خطا عبور می‌کنند، که به دنبال نشانه‌های خطاهای دائمی، خطاهای زیر چرخه اولیه، جریان‌های هجومی ترانسفورماتور مغناطیسی، عدم تعادل فاز و موارد دیگر می‌گردد. اگر اندازه گیری خطای بیش از یک سیکل (بیشتر از ۱۶٫۶۷۷ میلی ثانیه) را نشان دهد، آنگاه مقادیر راکتانس تخمینی نسبت به خطا از نمونه های شکل موج آن استخراج می شود.

مانیتورهای کیفیت توان Hydro Ottawa به گونه‌ای پیکربندی شده‌اند که نمونه‌های شکل موج ولتاژ و جریان را با نرخ ۱۲۸ نقطه در هر سیکل ۶۰ هرتز، با معمولاً پنج سیکل پیش از راه‌اندازی و ۱۰ سیکل یا بیشتر از داده‌های پس از راه‌اندازی، ثبت کنند. مانیتورهای کیفیت توان از طریق یک اتصال اترنت پهن باند با سرور ارتباط برقرار می‌کنند، بنابراین اندازه‌گیری‌های خطا را می‌توان در عرض چند دقیقه از مانیتورها به PQView دانلود کرد.

ذخیره سازی مدل های مدار شبکه توزیع

مدل‌های مدار شبکه توزیع در پایگاه‌های اطلاعاتی Eaton Industries CYMDIST ذخیره می‌شوند که از GIS هیدرو اتاوا استخراج شده‌اند. این مدل‌ها مختصات مکانی را برای گره‌هایی که بخش‌های خطی فیدرهای توزیع ولتاژ متوسط ​​را در یک سیستم طرح‌ریزی مخروطی هم‌شکل لامبرت تشکیل می‌دهند، ارائه می‌کنند. مختصات به سیستم جهانی ژئودتیک (WGS84) تبدیل می‌شوند، بنابراین نقشه‌ها می‌توانند به صورت همپوشانی در سیستم‌های نرم‌افزاری استاندارد GIS نمایش داده شوند.

مدل های مدار شامل ویژگی های کابل زیرزمینی و هادی خط هوایی است که در بخش های مختلف مدار استفاده می شود. آنها همچنین شامل ویژگی های امپدانس توالی مثبت و توالی صفر هستند. تعداد فازها برای هر بخش مدار و همچنین اینکه فیدر ولتاژ متوسط ​​یک کابل زیرزمینی یا هادی خط هوایی است ذخیره می شود. علاوه بر این، امپدانس تجمعی برای هر کابل زیرزمینی و بخش هادی خط هوایی هر مدار ولتاژ متوسط ​​در پایگاه داده PQView ذخیره می شود.

یکپارچه سازی داده های کیفیت توان

هنگامی که داده ها از پست توزیع بارگیری می شوند، تنها چند دقیقه طول می کشد تا شکل موج ها و سایر داده ها از مانیتورهای کیفیت توان به طور خودکار در PQView ادغام شوند. اندازه گیری ها را می توان از پایگاه داده PQView پرس و جو کرد و مستقیماً با استفاده از برنامه های رایانه ای ایستگاه کاری یا به طور غیرمستقیم از طریق برنامه های کاربردی وب اینترانت تجزیه و تحلیل کرد. به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل ویژگی های ولتاژ و مشخصه های جریان توالی صفر ممکن است نشان دهنده وقوع یک خطای تک فاز باشد. سایر مشخصات ولتاژ خط را می توان بررسی کرد که نشان می دهد یک خطای دو فاز یا سه فاز رخ داده است. محتوای هارمونیک، شکل موج و مدت زمان رویداد نیز برای شناسایی رویدادها، مانند مغناطیس کردن رویدادهای هجوم جریان استفاده می شود. محتوای فعلی توالی صفر و توالی منفی برای جستجوی سایر رویدادهای اضافه جریان استفاده می شود که خطا نیستند اما در غیر این صورت برای اطلاع رسانی خودکار قابل توجه هستند.

یک اندازه گیری منفرد ممکن است به عنوان بیش از یک نوع خطا طبقه بندی شود. این بدان معنی است که FaultPoint می تواند خطاهای تک فازی را که به خطاهای چند فازی تبدیل می شوند، شناسایی کند. به عنوان مثال، سیستم می تواند شروع و پایان هر مرحله از خطا را شناسایی کند که به عنوان یک ترانسفورماتور گذرا شروع می شود اما به یک وضعیت خطا تنزل می یابد.

در اینترانت Hydro Ottawa، چندین برنامه همچنین می‌توانند به اپراتورهای سیستم و تیم‌های مهندسی مکان‌های تخمینی خطا، از جمله استفاده از تصاویر ماهواره‌ای را ارائه دهند. مکان‌های تخمینی چندگانه نیز هر زمان که یک فیدر به هم متصل باشد یا دارای مسیرهای انشعاب متعدد باشد امکان‌پذیر است.

نشانگرهای مدار خطای کیفیت توان

به عنوان بخشی از نوسازی شبکه Hydro Ottawa، نشانگرهای مدار خطا (FCIs) توسط سیستم SCADA آن نصب و بررسی شده است. وضعیت هر FCI در یک سیستم PI OSIsoft ذخیره می شود که نقش تاریخ نگار SCADA را ایفا می کند.

همانطور که هر اندازه گیری خطا دانلود، وارد و شناسایی می شود، یک پرس و جو در سیستم تاریخ نگار تکمیل می شود تا مشخص شود آیا موقعیت های قطع کننده مدار یا FCI ها تغییر وضعیت داده اند یا خیر. اگر تغییر وضعیت با ثبت خطا مرتبط باشد، اطلاعات بیشتری وجود دارد که به شما کمک می‌کند تا مشخص کنید کدام فیدر و شاخه فیدر محتمل‌ترین مکانی است که قطعی خطا را تجربه کرده است.

اپراتورهای شبکه توزیع از محل تخمینی خطاها همراه با داده های FCI برای کمک به تفسیر رویدادهایی که ممکن است در شبکه رخ دهد استفاده می کنند. این امکان واکنش سریع در بسیج خدمه تعمیر عیب را برای بازیابی سریع منابع و نظارت بر کیفیت توان فراهم می کند.

تشخیص زود هنگام خرابی در نظارت بر کیفیت توان

از سال ۲۰۱۰، Hydro Ottawa شش خرابی تعویض شیر در ترانسفورماتورهای قدرت خود را تجربه کرده است. در تمام موارد، خرابی فاجعه بار نهایی این تعویض‌کننده‌ها، و احتمالاً ترانسفورماتور، از طریق تشخیص خرابی تجهیزات اولیه در PQView جلوگیری شد.

اگرچه اختلالات جریان صفر و اعوجاج زیاد در شکل موج ولتاژ و جریان در برخی موارد مشاهده شد، Hydro Ottawa کشف کرد که سوسو زدن ولتاژ پارامتر غالبی است که برای پیش‌بینی خرابی‌های تغییر دهنده شیر استفاده می‌شود.

بیشتر بخوانید:

• کیفیت توان
• اندازه گیری کیفیت توان (اندازه گیری کیفیت برق)
• تجزیه و تحلیل کیفیت توان
• جزیره ای شدن شبکه توزیع برق
• اهمیت کیفیت توان الکتریکی

 

برای افزایش هوشیاری برای محافظت در برابر این شکل از خرابی فاجعه‌بار، Hydro Ottawa قصد دارد PQView را با یکپارچه‌سازی رله ریزپردازنده خودکار، یکپارچه‌سازی سیستم مدیریت خاموشی و گزارش‌دهی خودکار برای کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی (IEC) و مطابقت با استانداردهای IEEE تقویت کند.

مزایای سیستم مرکزی نظارت بر کیفیت توان

برای Hydro Ottawa و سایر کاربران راه‌حل‌های نظارت تمام وقت بر کیفیت توان، امکان وارد کردن داده‌های نظارت بر کیفیت توان حساس به زمان از بسیاری از منابع و در دسترس قرار دادن آن‌ها در یک سیستم نظارت و تجزیه و تحلیل مرکزی کیفیت توان مزایای زیر را ارائه می‌کند:

• حفاظت از دارایی های با ارزش. یافتن و شناسایی منبع ناهنجاری ها در سریع ترین زمان ممکن بینش ارزشمندی را در درک و پاسخ به رویدادهای شبکه توزیع فراهم می کند. ابزارها و سیستم های به خوبی یکپارچه می توانند خرابی قریب الوقوع ترانسفورماتورهای سرمایه بر، تپ چنجرها و بانک های خازن را تشخیص دهند و آنها را قادر می سازد قبل از خرابی فاجعه بار از سرویس خارج شوند و تعمیر شوند.

• کاهش قطعی و خرابی. رفع خرابی فاجعه بار قطعات اصلی می تواند تعداد و دفعات قطعی را کاهش دهد. دسترسی به‌موقع به داده‌های رویداد می‌تواند به ابزار کمک کند تا مکان خطاها را به سرعت مشخص کند، زمان لازم برای عیب‌یابی خاموشی‌ها را کاهش دهد و زمان بازیابی را بهبود بخشد.

• تعمیر و نگهداری پیشگویانه بهینه شده. توانایی شناسایی و بررسی مشکلات در عرض چند دقیقه نه تنها از آسیب جلوگیری می کند، بلکه فرسودگی و پارگی دارایی را کاهش می دهد و همچنین چرخه عمر دارایی را افزایش می دهد.

• انطباق قوی. نظارت بر شاخص‌های کیفیت توان هم مشتریان و هم ارائه‌دهندگان انرژی را قادر می‌سازد تا عملکرد را در برابر استانداردهای صنعتی، مانند IEEE، IEC و CSA اندازه‌گیری کنند و تعیین کنند که آیا اقدامات اصلاحی لازم است یا خیر.

• بهبود مستمر خدمات مشتری. نظارت تمام وقت بیشتر رویدادهای الکتریکی را که می تواند بر عرضه مشتری تأثیر بگذارد، ثبت می کند. این امر اپراتورهای سیستم را قادر می‌سازد تا با جدا کردن تعویض‌کننده‌های شیر از سرویس، به سرعت پاسخ دهند.

• آگاهی سیستم الکتریکی. مهندسان و سایرین در مورد رویدادهایی که مشتریان را تحت تأثیر قرار می دهند، اطلاعات بیشتری خواهند داشت و در نتیجه زمان و منابع مورد نیاز برای بهبود خدمات و قابلیت اطمینان را کاهش می دهند.

خلاصه نظارت بر کیفیت توان

ادغام مناسب پایگاه‌های داده و ابزارهای متعدد، کلید یک راه‌حل کاملاً بهینه و تمام‌وقت نظارت بر توان است. این ابزارها، ژنراتورها و کاربران بزرگ را با حفاظت و کنترل بهتر بر کل شبکه توزیع توانمند می کند. ثابت شده است که AFLS قابل اعتماد است و در نتیجه قابلیت اطمینان دارایی بهبود یافته است. این سیستم ارزش فوق‌العاده‌ای را از خود نشان داده است، به‌ویژه هنگام برخورد با خطاهای کابل زیرزمینی در خیابان‌های شلوغ شهر.

همانطور که اپراتورهای سیستم و مهندسان عملیات با AFLS بیشتر آشنا می شوند، هیدرو اتاوا می تواند انتظار مزایای قابل توجهی داشته باشد. یک مزیت کاهش زمان لازم برای یافتن و تعمیر عیوب است که منجر به کاهش هزینه های عملیاتی و نگهداری می شود. مزیت دیگر کاهش مدت زمان خاموشی است که در نتیجه میانگین فرکانس وقفه مشتری را کاهش می دهد.

نویسندگان

Mark Wojdan ( markwojdan@hydroottawa.com )، PE، ناظر برنامه‌های مهندسی و پروژه‌های بزرگ شرکت Hydro Ottawa Ltd. مسئولیت‌های او شامل اجرای برنامه‌های تعمیر و نگهداری برای سیستم توزیع، برنامه‌ریزی ظرفیت و اجرای سیستم توزیع از طریق بهترین شیوه‌ها در مدیریت دارایی است. . او دارای مدرک BSEE و MSEE از دانشگاه واترلو، کانادا است.

دانیل سابین ( dsabin@electrotek.com ) یک مهندس اصلی شرکت Electrotek Concepts و یک معمار نرم افزار برای سیستم های نرم افزاری PQView و FaultPoint است. او مشاور هیدرو اتاوا برای این پروژه بود. وی پیش از این مدیر پروژه و مهندس تحقیقات پژوهشگاه نیروی برق بود. سابین دارای مدرک BSEE از موسسه پلی تکنیک Worcester و مدرک MSEE از موسسه پلی تکنیک Rensselaer است. او یک مهندس حرفه ای ثبت شده، یک عضو IEEE، و رئیس فعلی کمیته انتقال و توزیع انجمن انرژی و انرژی IEEE است.

هیدرو اتاوا (Hydro Ottawa)

Hydro Ottawa سومین شرکت توزیع بزرگ در انتاریو، کانادا است که مسئول توزیع برق به مشتریان در شهر اتاوا و روستای Casselman است. طبقه مشتری عمدتاً مسکونی و تجاری است، با مقداری بار صنعتی.

این شرکت در دستگاه‌های شبکه هوشمند سرمایه‌گذاری کرده است، از جمله بازسازهای خودکار، سکشن‌الایزرهای خودکار نصب‌شده بر روی پد، تابلوی برق خودکار، کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده‌ها، نشانگرهای مدار خطا، اندازه‌گیری هوشمند مسکونی، و مانیتورهای یکپارچه درآمد و کیفیت برق.

منبع: https://www.tdworld.com/grid-innovations/asset-management-service/article/20971579/power-quality-monitoring-provides-additional-value

---