پارامترهای کیفیت توان کدامند؟ شرح روشهای بهبود کیفیت توان (کیفیت برق) به زبان ساده (کامل) در شرکت تدبیر انرژی سپهر

ارائه دوره‌های آموزشی کیفیت توان

فهرست

کیفیت توان (کیفیت برق) چیست؟

کیفیت توان الکتریکی نقش مهمی در تامین برق موثر مصرف کنندگان دارد. از آنجایی که برق به یک منبع ضروری تر و با ارزش تر برای کل جهان تبدیل می شود، حفظ کیفیت آن در تمام سطوح استفاده برای کارکرد قابل اعتماد تجهیزات مهم است. کیفیت توان (کیفیت برق) بالا، به طور ایده‌آل توان برقی را ایجاد می‌کند که همیشه در دسترس است، کاملا خالص و بدون نویز است، شکل موج سینوسی دارد و همیشه در طول تلورانس‌های ولتاژ و فرکانس است.

به دلیل استفاده از بارهای غیرخطی و تجهیزات الکترونیکی قدرت در بخش های انتقال، توزیع و بهره برداری سیستم قدرت منجر به اعوجاج در شکل موج ولتاژ و جریان می شود. ما قبلاً از اعوجاج هارمونیک کل توسط کنترل فاز و کنترل یکپارچه برق AC آگاه هستیم.

امروزه شرکت‌های توزیع برق ماهیت رقابتی برای بهبود کیفیت برق با افزایش نگرانی در مورد آن برای کسب سودآوری و رضایت مشتری نشان می‌دهند.

Harmonic-Compensation- کیفیت توان- شرکت تدبیر انرژی سپهر

کیفیت توان الکتریکی یا کیفیت توان (کیفیت برق) درجه ای است که ولتاژ، فرکانس و شکل موج یک سیستم منبع تغذیه با مشخصات تعیین شده مطابقت دارد. کیفیت توان خوب را می توان به عنوان ولتاژ تغذیه ثابت که در محدوده تعیین شده باقی می ماند، فرکانس ac ثابت نزدیک به مقدار نامی، و شکل موج منحنی ولتاژ صاف (شبیه موج سینوسی) تعریف کرد. اگر برق عرضه شده به دستگاه ها یا تجهیزات کم باشد، عملکرد ضعیفی را به همراه دارد. کیفیت برق خوب باعث می شود که تجهیزات بدون تأثیر بر عملکرد یا طول عمر به درستی کار کنند.

به طور کلی، در نظر گرفتن کیفیت توان به عنوان سازگاری بین آنچه که از پریز برق خارج می شود و باری که به آن وصل می شود، مفید است. [۱] این اصطلاح برای توصیف نیروی الکتریکی که بار الکتریکی را به حرکت در می آورد استفاده می شود و توانایی بار برای عملکرد صحیح. بدون برق مناسب، یک دستگاه الکتریکی (یا بار) ممکن است خراب شود، زودرس از کار بیفتد یا اصلاً کار نکند. راه‌های زیادی وجود دارد که از طریق آن برق می‌تواند کیفیت پایینی داشته باشد و بسیاری از دلایل دیگر این قدرت بی‌کیفیت است.

کیفیت توان الکتریکی
کیفیت توان الکتریکی

استاندارد IEEE کیفیت توان الکتریکی را به عنوان “مفهوم تغذیه و اتصال زمین تجهیزات الکترونیکی حساس به روشی مناسب برای تجهیزات دارای سیستم سیم کشی دقیق و سایر تجهیزات متصل” تعریف می کند. این انحراف ولتاژ و جریان از شکل موج ایده آل یا واقعی است.

Deviation of waveforms from actual-انحراف شکل موج از واقعی
Deviation of waveforms from actual-انحراف شکل موج از واقعی

در شکل، برق عرضه شده در شبکه، امواج سینوسی خالص جریان و ولتاژ است. در حالی که توان به بار می رسد، دیگر شکل خود را به دلیل دستگاه های سوئیچینگ غیرخطی حفظ نمی کند.

همانطور که مشاهده شد، شکل آن از شکل قبلی ایده آل منحرف شد. این انحراف باعث ایجاد مشکلات شدید در تجهیزات الکتریکی مانند سوسو زدن نور، اختلال در عملکرد دستگاه های مختلف، سرعت کم موتور و غیره می شود.

با استفاده از تحلیلگرهای کیفیت توان می‌توانیم شکل موج تحریف شده را تخمین بزنیم یا آنالیز کنیم.

صنعت برق شامل تولید الکتریسیته ( تولید برق متناوب )، انتقال نیروی الکتریکی و در نهایت توزیع نیروی برق به یک کنتور برق است که در محل کاربر نهایی برق قرار دارد. سپس برق از طریق سیستم سیم کشی کاربر نهایی حرکت می کند تا زمانی که به بار برسد. پیچیدگی سیستم برای انتقال انرژی الکتریکی از نقطه تولید به نقطه مصرف همراه با تغییرات آب و هوا، تولید، تقاضا و سایر عوامل فرصت های زیادی را برای به خطر انداختن کیفیت عرضه فراهم می کند.

در حالی که “کیفیت توان” برای بسیاری واژه مناسبی است، کیفیت ولتاژ است – به جای قدرت یا جریان الکتریکی – که در واقع با این اصطلاح توصیف می شود. توان به سادگی جریان انرژی است و جریان مورد نیاز یک بار تا حد زیادی غیر قابل کنترل است.

با افزایش تقاضای انرژی از فرآیندهای صنعتی مختلف، بسیاری از بارها به طور مرتب باعث اختلال در شبکه می شوند، و انحراف از شرایط ایده آل در بسیاری از صنایع سنگین رخ می دهد. این به عنوان قدرت ضعیف قدرت یا افت کیفیت توان شناخته شده است.

تعاریف و واحدهای کیفیت توان (کیفیت برق)

Entity Unit Description
S kVA توان ظاهری. با توجه به kVA
Q kVAr توان واکنشی تنها اساسا داده شده در kVAr
P kW توان فعال. کیلو وات
Cos φ فاکتور توان
I A RMS جریان کل، شامل هارمونیکها
Iharm A RMS اعوجاج جریان کل در یک RMS
ITHD % اعوجاج هارمونیک جریان کل بر حسب %
V V ولتاژ داده شده در RMS
Vunb % عدم توازن ولتاژ بر حسب درصد
VTHD % اعوجاج هارمونیک ولتاژ کل بر حسب %
Pst فلیکر (سوسو زدن) کوتاه مدت ۱۰ دقیقه
Plt فلیکر (سوسو زدن) بلند مدت ۱۰۲ ساعت

کیفیت توان (کیفیت برق) کم، افت کیفیت توان و نحوه اجتناب از آن و افزایش کیفیت توان

قدرت و توان در هر شبکه معمولا تا حدودی افت دارد. نتیجه این افت توان می‌تواند منجر به کاهش کارایی تجهیزات، خرابی تجهیزات و تلفات انرژی و … گردد.

هفت مشکل شایع در افت کیفیت توان (کیفیت برق)

توان رآکتیو REACTIVE-POWER در افزایش کیفیت توان توان راکتیو: زاویه فاز بین جریان های جریان و ولتاژ در یک سیستم AC. استفاده شده برای توسعه میدان مغناطیسی در موتورها، عامل قدرت کم قدرت است.

The phase angle between the current and voltage waveforms in an AC system. Used to develop magnetic field in motors, causes low power factor.

هارمونیکها HARMONICS در افزایش کیفیت توان هارمونیک: چند برابر فرکانس عرضه، یعنی هارمونیک پنجم، اگر فرکانس منبع ۵۰ هرتز باشد، ۲۵۰ هرتز است. به علت بار الکتریکی قدرت مانند درایوهای متغیر سرعت و سیستم های UPS ناشی می شود.

Multiples of the supply frequency, i.e. the fifth harmonic would be 250 Hz if the supply frequency is 50 Hz. Caused by e.g. power electronic loads such as variable speed drives and UPS systems.

عدم تعادل شبکه NETWORK-UNBALANCE در افزایش کیفیت توان عدم تعادل شبکه: ولتاژ خط مختلف. ناشی از بارهای تک فاز، بارهای فاز به فاز و بارهای سه بعدی نامتعادل مثل تجهیزات جوشکاری است.

Different line voltages. Caused by single-phase loads, phase-to-phase loads and unbalanced three-phase loads like welding equipment.

گذراهاTRANSIENTSدر افزایش کیفیت توان Transients (گذراها): تغییر سریع در موج سینوسی که در هر دو موج ولتاژ و جریان اتفاق می افتد رخ می دهد. به علت سوئیچینگ دستگاه ها، شروع و توقف تجهیزات بالا.

Rapid change in the sine wave that occurs in both voltage and current waveforms. Caused by switching devices, start- and stop of high power equipment.

تغییرات ولتاژ VOLTAGE-VARIATIONS در افزایش کیفیت توان تغییرات ولتاژ: شامل dips، sags، swells، brown-outs. ولتاژ خط بالاتر یا پایین تر از ولتاژ اسمی برای یک دوره کوتاهتر است. به علت گسستگی شبکه، تغییر بارهای خازنی و بارگذاری بیش از حد رخ می دهد.

Includes dips, sags, swells, brown-outs. The line voltage is higher or lower than the nominal voltage for a shorter period. Caused by e.g. network faults, switching of capacitive loads, and excessive loading.

سوسو زدن FLICKER در افزایش کیفیت توان سوسو زدن (فلیکر): تغییرات تصادفی یا تکراری در ولتاژ. به علت آسیاب های تولید شده، عملیات EAF (کوره های قوس الکتریکی)، تجهیزات جوشکاری و شردر.

Random or repetitive variations in the voltage. Caused by e.g. mills, EAF operation (arc furnaces), welding equipment and shredders.

نوسانات OSCILLATIONS در افزایش کیفیت توان نوسانات (رزونانس): جریان انرژی الکتریکی، به عنوان مثال بین میدان مغناطیسی یک سلف و میدان الکتریکی یک خازن، دوره ای تغییر جهت می دهد.

The flow of electrical energy, e.g. between the magnetic field of an inductor and the electric field of a capacitor, changes direction periodically.

نشانه‌های افت و کاهش کیفیت توان (کیفیت برق) چیست؟

*کاهش سرعت تولید

*افزایش مصرف انرژی

*هزینه های مصرف انرژی راکتیو

*توقف تولید

*تجهیزات آسیب دیده یا خراب شده

*پرسنل بیکار، تولید متوقف شده

*طول عمر تجهیزات کاهش یافته است

*از دست دادن داده ها

مشکلات جانبی کاهش کیفیت توان (کیفیت برق)

افت کیفیت توان (کیفیت برق) علاوه بر تأثیرات مستقیم بالا، کیفیت برق ضعیف اغلب تاثیر منفی نیز بر هزینه های تجاری می گذارد. مانند:

*دوباره کاری و تکرار کارهای قبلی

*افزایش هزینه های راه اندازی

*به تعویق افتادن درامد

*کاهش جریان نقدی

*شهرت ضعیف در میان مشتریان

*از دست دادن سهم بازار

بیشتر بخوانید: کیفیت توان تعاریف، شاخص ها، استانداردها و ضرورت ها

افزایش کیفیت توان الکتریکی / افزایش کیفیت توان (کیفیت برق)

بهبود کیفیت قدرت یا بهبود کیفیت توان (کیفیت برق) باعث کاهش ریسک، افزایش بهره وری، کاهش هزینه های انجام کسب و کار و بهبود خط مشی شما می شود.

برای پشتیبانی و تصمیم گیری در مورد تسهیلات خود، دریغ نکنید با ما تماس بگیرید .

بهترین راه حل برای افزایش کیفیت پایین قدرت

یافتن علت‌های کاهش کیفیت توان و استفاده از تجهیزاتی دیجیتالی داینامیک با رویکرد فیلترینگ که عوامل کاهش کیفیت توان تجهیزات الکتریکی را از بین می‌برند.

کیفیت توان الکتریکی یا کیفیت توان (کیفیت برق) ممکن است به عنوان مجموعه ای از مقادیر پارامترها توصیف شود، مانند:تداوم سرویس (اعم از اینکه توان الکتریکی در معرض افت ولتاژ یا افزایش بیش از حد زیر یا بالاتر از یک سطح آستانه باشد که در نتیجه باعث خاموشی یا خاموشی می شود)تغییر در مقدار ولتاژ (به زیر مراجعه کنید)ولتاژها و جریان های گذرامحتوای هارمونیک در شکل موج برای برق ACاغلب مفید است که کیفیت توان (کیفیت برق) را به عنوان یک مشکل سازگاری در نظر بگیریم: آیا تجهیزات متصل به شبکه با رویدادهای روی شبکه سازگار است، و آیا توان ارائه شده توسط شبکه، از جمله رویدادها، با تجهیزات متصل سازگار است؟ مشکلات سازگاری همیشه حداقل دو راه حل دارند: در این مورد، یا برق را تمیز کنید، یا تجهیزات را سخت تر کنید.

تحمل تجهیزات پردازش داده در برابر تغییرات ولتاژ اغلب با منحنی CBEMA مشخص می شود که مدت و مقدار تغییرات ولتاژ قابل تحمل را نشان می دهد. [۳]

کیفیت توان (کیفیت برق) – پارامترهای کیفیت توان کدامند؟ شرح روشهای بهبود کیفیت توان (کیفیت برق) به زبان ساده (کامل) در شرکت تدبیر انرژی سپهر تدبیر انرژی سپهر مشاور کیفیت توان

منحنی CBEMA و کیفیت توان (کیفیت برق)

در حالت ایده‌آل، ولتاژ AC توسط برقی به صورت سینوسی با دامنه و فرکانس ارائه شده توسط استانداردهای ملی (در مورد شبکه برق ) یا مشخصات سیستم (در مورد تغذیه برقی که مستقیماً به شبکه متصل نیست) با امپدانس صفر تامین می‌شود. اهم در تمام فرکانس ها

انحرافات منبع برق و اثرات آن در کیفیت توان (کیفیت برق)

هیچ منبع برق واقعی ایده آل نیست و به طور کلی می تواند حداقل به روش های زیر منحرف شود:

نقش ولتاژ در انحراف منبع برق

تغییرات در ولتاژ پیک یا ریشه میانگین مربع (RMS) هر دو برای انواع مختلف تجهیزات مهم هستند.

هنگامی که ولتاژ RMS از ولتاژ اسمی ۱۰ تا ۸۰ درصد برای ۰٫۵ سیکل تا ۱ دقیقه بیشتر شود، این رویداد “تورم” نامیده می شود.

یک “دیپ” (در انگلیسی بریتانیایی) یا “sag” (در انگلیسی آمریکایی این دو عبارت معادل هستند) وضعیت مخالف است: ولتاژ RMS بین ۰٫۵ سیکل تا ۱ دقیقه ۱۰ تا ۹۰٪ کمتر از ولتاژ اسمی است.

تغییرات تصادفی یا تکراری در ولتاژ RMS بین ۹۰ تا ۱۱۰ درصد اسمی می تواند پدیده ای به نام ” سوسو زدن ” در تجهیزات روشنایی ایجاد کند. فلیکر تغییرات قابل مشاهده سریع سطح نور است. تعریف ویژگی‌های نوسانات ولتاژی که باعث سوسو زدن نور غیرقابل اعتراض می‌شوند موضوع تحقیقات در حال انجام بوده است.

افزایش ناگهانی و بسیار مختصر ولتاژ، که به آنها ” Spikes “، “Impals” یا “Surges” گفته می شود، معمولاً به دلیل روشن شدن بارهای القایی بزرگ یا شدیدتر توسط رعد و برق ایجاد می شود.

“کم ولتاژ” زمانی رخ می دهد که ولتاژ اسمی برای بیش از ۱ دقیقه به زیر ۹۰٪ کاهش یابد. [۴] اصطلاح “براون اوت” توصیف مناسبی برای افت ولتاژ در جایی بین قدرت کامل (نورهای روشن) و خاموشی (بدون برق – بدون نور) است. این از کاهش قابل توجه تا قابل توجه لامپ های رشته ای معمولی، در هنگام خطاهای سیستم یا بارگذاری بیش از حد و غیره ناشی می شود، زمانی که قدرت کافی برای دستیابی به روشنایی کامل در روشنایی (معمولا) خانگی در دسترس نیست. این اصطلاح رایج است که هیچ تعریف رسمی ندارد اما معمولاً برای توصیف کاهش ولتاژ سیستم توسط شرکت برق یا اپراتور سیستم برای کاهش تقاضا یا افزایش حاشیه عملیاتی سیستم استفاده می شود.

” اضافه ولتاژ ” زمانی رخ می دهد که ولتاژ اسمی بیش از ۱ دقیقه به بالای ۱۱۰ درصد برسد. [۴]

نقش فرکانس در انحراف منبع برق

تغییرات در فرکانس .

امپدانس فرکانس پایین غیر صفر (زمانی که بار قدرت بیشتری می گیرد، ولتاژ کاهش می یابد).

امپدانس فرکانس بالا غیرصفر (زمانی که یک بار مقدار زیادی جریان را می طلبد، سپس به طور ناگهانی نیاز به آن را متوقف می کند، به دلیل اندوکتانس ها در خط منبع تغذیه، ولتاژ افت یا افزایش می یابد).

تغییرات در شکل موج – معمولا به عنوان هارمونیک در فرکانس های پایین تر (معمولا کمتر از ۳ کیلوهرتز) و به عنوان اعوجاج حالت معمول یا بین هارمونیک در فرکانس های بالاتر توصیف می شود.

نقش شکل موج در انحراف منبع برق

نوسان ولتاژ و جریان به طور ایده آل از شکل تابع سینوسی یا کسینوس پیروی می کند، اما می تواند به دلیل نقص در ژنراتورها یا بارها تغییر کند.

به طور معمول، ژنراتورها باعث اعوجاج ولتاژ و بارها باعث اعوجاج جریان می شوند. این اعوجاج ها به صورت نوسانات سریعتر از فرکانس اسمی رخ می دهند و به آنها هارمونیک می گویند.

سهم نسبی هارمونیک ها در اعوجاج شکل موج ایده آل، اعوجاج هارمونیک کل (THD) نامیده می شود.

محتوای هارمونیک کم در شکل موج ایده آل است زیرا هارمونیک ها می توانند باعث ارتعاش، وزوز، اعوجاج تجهیزات و تلفات و گرمای بیش از حد در ترانسفورماتورها شوند.

هر یک از این مشکلات کیفیت توان (کیفیت برق) علت متفاوتی دارد. برخی از مشکلات نتیجه زیرساخت های مشترک است. به عنوان مثال، یک خطا در شبکه برق ممکن است باعث افت شود که بر برخی از مشتریان تأثیر می گذارد. هر چه سطح خطا بالاتر باشد، تعداد آسیب دیده بیشتر می شود. یک مشکل در سایت یک مشتری ممکن است باعث ایجاد یک گذرا شود که بر روی سایر مشتریان در همان زیرسیستم تأثیر بگذارد.

مشکلاتی مانند هارمونیک ها در محل نصب خود مشتری بوجود می آیند و ممکن است در شبکه برق منتشر شوند و سایر مشتریان را تحت تاثیر قرار دهند. مشکلات هارمونیک را می توان با ترکیبی از تمرین طراحی خوب و تجهیزات کاهش به خوبی اثبات شده حل کرد.

تهویه قدرت و بهبود کیفیت توان (کیفیت برق)

تهویه نیرو در حال تغییر قدرت برای بهبود کیفیت آن است.در صورت وجود شرایط گذرا (موقت) در خط، می توان از منبع تغذیه اضطراری (UPS) برای قطع برق اصلی استفاده کرد. با این حال، واحدهای یو پی اس ارزان‌تر، خودشان برق با کیفیت پایین ایجاد می‌کنند، شبیه به تحمیل یک موج مربعی با فرکانس بالاتر و دامنه پایین‌تر در بالای موج سینوسی. واحدهای یو پی اس با کیفیت بالا از یک توپولوژی تبدیل مضاعف استفاده می کنند که برق AC ورودی را به DC تجزیه می کند، باتری ها را شارژ می کند و سپس موج سینوسی AC را دوباره تولید می کند.
این موج سینوسی بازسازی شده از کیفیت بالاتری نسبت به تغذیه AC اصلی برخوردار است. [۵]یک تنظیم کننده ولتاژ دینامیکی (DVR) و جبران کننده سری سنکرون ایستا (SSSC) برای جبران افت ولتاژ سری استفاده می شود.یک محافظ ولتاژ یا خازن ساده یا وریستور می تواند در برابر بیشتر شرایط اضافه ولتاژ محافظت کند، در حالی که صاعقه گیر در برابر ضربه های شدید محافظت می کند.فیلترهای الکترونیکی می توانند هارمونیک ها را حذف کنند.
کیفیت توان (کیفیت برق) – پارامترهای کیفیت توان کدامند؟ شرح روشهای بهبود کیفیت توان (کیفیت برق) به زبان ساده (کامل) در شرکت تدبیر انرژی سپهر تدبیر انرژی سپهر مشاور کیفیت توان
193px-Variation_of_utility_frequency.svg

شبکه های هوشمند و کیفیت توان (کیفیت برق)

سیستم‌های مدرن از حسگرهایی به نام واحدهای اندازه‌گیری فاز (PMU) استفاده می‌کنند که در سرتاسر شبکه‌شان توزیع شده‌اند تا کیفیت توان را نظارت کنند و در برخی موارد به طور خودکار به آنها پاسخ دهند. استفاده از این شبکه‌های هوشمند از ویژگی‌های سنجش سریع و خوددرمانی خودکار ناهنجاری‌ها در شبکه، نوید به ارمغان آوردن توان با کیفیت بالاتر و زمان خاموشی کمتر را می‌دهد و در عین حال از منابع انرژی متناوب و تولید پراکنده پشتیبانی می‌کند، که در صورت عدم کنترل کیفیت برق را کاهش می‌دهد.

الگوریتم فشرده سازی کیفیت توان الکتریکی

الگوریتم فشرده سازی کیفیت توان، الگوریتمی است که در تجزیه و تحلیل کیفیت توان استفاده می شود. برای ارائه خدمات برق با کیفیت بالا، نظارت بر کیفیت سیگنال‌های الکتریکی که به عنوان کیفیت توان (PQ) در مکان‌های مختلف در امتداد شبکه برق نیز نامیده می‌شود، ضروری است . شرکت‌های برق به طور مداوم شکل موج‌ها و جریان‌ها را در مکان‌های مختلف شبکه نظارت می‌کنند تا بفهمند چه چیزی منجر به رویدادهای پیش‌بینی نشده مانند قطع برق و خاموشی می‌شود. این امر به ویژه در مکان هایی که محیط زیست و ایمنی عمومی در معرض خطر هستند (موسساتی مانند بیمارستان ها، تصفیه خانه های فاضلاب، معادن و غیره) بسیار مهم است.

چالش های کیفیت توان الکتریکی

مهندسین مترهای زیادی [۶] در اختیار دارند که قادر به خواندن و نمایش شکل موج های توان الکتریکی و محاسبه پارامترهای شکل موج هستند. این پارامترها ممکن است شامل، به عنوان مثال، جریان و ولتاژ RMS، رابطه فاز بین شکل موج یک سیگنال چند فاز، ضریب توان ، فرکانس ، اعوجاج هارمونیک کل (THD)، توان اکتیو (کیلووات)، توان راکتیو (kVAr)، توان ظاهری باشد. (kVA) و انرژی فعال (kWh)، انرژی راکتیو (kVArh) و انرژی ظاهری (kVAh) و بسیاری موارد دیگر. به منظور نظارت کافی بر رویدادهای پیش بینی نشده، ریبیرو و همکاران. [۷]توضیح می‌دهد که نمایش این پارامترها کافی نیست، بلکه می‌توان داده‌های شکل موج ولتاژ را در همه زمان‌ها ضبط کرد.

این به دلیل حجم زیادی از داده‌های درگیر غیرممکن است و باعث ایجاد آنچه “اثر بطری” شناخته می‌شود، می‌شود. به عنوان مثال، با نرخ نمونه برداری ۳۲ نمونه در هر چرخه، ۱۹۲۰ نمونه در هر ثانیه جمع آوری می شود. برای مترهای سه فاز که هم شکل موج ولتاژ و هم جریان را اندازه گیری می کنند، داده ها ۶ تا ۸ برابر بیشتر است.

راه‌حل‌های عملی‌تری که در سال‌های اخیر توسعه یافته‌اند، داده‌ها را تنها زمانی ذخیره می‌کنند که یک رویداد رخ می‌دهد (به عنوان مثال، زمانی که سطوح بالایی از هارمونیک‌های سیستم قدرت شناسایی می‌شوند) یا به طور متناوب برای ذخیره مقدار RMS سیگنال‌های الکتریکی. [۸] با این حال، این داده ها همیشه برای تعیین ماهیت دقیق مشکلات کافی نیستند.

فشرده سازی داده های خام

نیسنبلات و همکاران [۹] ایده الگوریتم فشرده سازی کیفیت توان (مشابه فشرده سازی با تلفات) را پیشنهاد می کند.روش‌هایی) که مترها را قادر می‌سازد تا شکل موج یک یا چند سیگنال قدرت را بدون توجه به اینکه رویداد مورد علاقه شناسایی شده یا نه، به طور مداوم ذخیره کنند. این الگوریتم که PQZip نامیده می‌شود، پردازنده‌ای را با حافظه‌ای که برای ذخیره‌سازی شکل موج، در شرایط توان معمولی، در مدت زمان طولانی، حداقل یک ماه، دو ماه یا حتی یک سال کافی است، قدرت می‌دهد.

فشرده سازی در زمان واقعی انجام می شود، زیرا سیگنال ها به دست می آیند. قبل از دریافت تمام داده های فشرده، تصمیم فشرده سازی را محاسبه می کند. به عنوان مثال، اگر یک پارامتر کیفیت توان (کیفیت برق) ثابت بماند، و پارامترهای مختلف کیفیت توان (کیفیت برق) در نوسان باشند، تصمیم فشرده سازی فقط آنچه را که از داده های ثابت مرتبط است حفظ می کند و تمام داده های نوسان را حفظ می کند.

سپس شکل موج سیگنال قدرت اجزای متعدد را در دوره های مختلف شکل موج تجزیه می کند. این فرآیند با فشرده سازی مقادیر حداقل برخی از این مؤلفه ها در دوره های مختلف به طور جداگانه به پایان می رسد. این الگوریتم فشرده سازی بلادرنگ که مستقل از نمونه برداری انجام می شود، از شکاف داده ها جلوگیری می کند و دارای نسبت فشرده سازی معمولی ۱۰۰۰:۱ است.

فشرده سازی داده های جمع شده

یک عملکرد معمولی یک تحلیلگر توان ، تولید آرشیو داده ها در بازه زمانی معین است. معمولاً از فاصله ۱۰ دقیقه ای یا ۱ دقیقه ای همانطور که توسط استانداردهای IEC/IEEE PQ مشخص شده است استفاده می شود. اندازه های بایگانی قابل توجهی در طول عملیات چنین ابزاری ایجاد می شود. همانطور که کراوس و همکاران. [۱۰] نسبت فشرده سازی را در چنین آرشیوهایی با استفاده از الگوریتم زنجیره ای Lempel-Ziv-Markov ، bzip یا سایر فشرده سازی های مشابه بدون تلفات نشان داده اند. الگوریتم ها می توانند قابل توجه باشند.

با استفاده از پیش‌بینی و مدل‌سازی روی سری‌های زمانی ذخیره‌شده در آرشیو کیفیت توان (کیفیت برق) واقعی، کارایی فشرده‌سازی پس از پردازش معمولاً بیشتر بهبود می‌یابد. این ترکیب از تکنیک های ساده دلالت بر صرفه جویی در هر دو ذخیره سازی داده ها و فرآیندهای اکتساب داده است.

۳ عامل اساسی در بهبود کیفیت توان (کیفیت برق)

کیفیت قدرت توسط کاربران نهایی تعیین می شود. اگر تجهیزات برق برای منبع داده شده به طور رضایت بخشی کار کند، برق با کیفیت خوب است. اگر خوب کار نکند یا کار نکند، کیفیت برق بد است. دلایل کیفیت بد برق یا مسائل مربوط به کیفیت برق در زیر مورد بحث قرار گرفته است.

۱٫ اختلالات فرکانس برق در کیفیت توان (کیفیت برق)

الف. وقتی ولتاژ کاهش می یابد و متورم می شود (Voltage sags and swells) کیفیت توان (کیفیت برق) چگونه است

کاهش یا افت ولتاژ کاهش سطوح ولتاژ از مقادیر اسمی در فرکانس توان است. از نیمی از یک سیکل تا چند ثانیه طول می کشد. ولتاژهای پایین به دلیل عوامل متعددی مانند موتورهای الکتریکی، کوره های قوس الکتریکی، مشکلات برق، سوسو زدن و غیره است.

موتورها مانند انواع مختلف موتورهای القایی در هنگام راه اندازی جریان بسیار زیادی می گیرند که منجر به افت شدید ولتاژ می شود.

نقش کاهش ولتاژ Voltage sags و بهبود کیفیت توان
نقش کاهش ولتاژ Voltage sags و بهبود کیفیت توان

همچنین کوره های قوس در ابتدا آمپرهای زیادی برای تولید دمای بالا مصرف می کنند. تاسیسات برق توسط برخی از عوامل مانند رعد و برق، تماس درختان، پرندگان و حیوانات به خطوط منبع تغذیه، عملیات سوئیچینگ، خرابی عایق ها و غیره ولتاژ را کاهش می دهند.

تورم ولتاژ به دلیل انتقال بار از یک منبع به منبع دیگر، دفع ناگهانی و بارهای اعمالی رخ می دهد. سوسو زدن یک مشکل فرکانس پایین است که عمدتا در شرایط راه اندازی یا ولتاژ پایین رخ می دهد.

نقش تورم ولتاژ Voltage swells و بهبود کیفیت توان
نقش تورم ولتاژ Voltage swells و بهبود کیفیت توان

سوسو زدن (Flickering) به دلیل ولتاژ یا فرکانس کم است که توسط چشم انسان قابل مشاهده است.

افت و تورم ولتاژ منجر به اختلال در عملکرد تجهیزات، از بین رفتن راندمان موتورها، خرابی عایق، نوسان نور، خاموش شدن رله ها و پیمانکاران و غیره می شود.

اختلالات فرکانس برق اگر در سطح منبع ایجاد شوند به راحتی قابل درمان نیستند زیرا با توان های بالا سروکار دارند. با این حال، اگر در داخل به دلیل بارها رخ دهد، می توان این موارد را با جدا کردن بارهای انتهایی از بارهای حساس کاهش داد.

ب.گذراهای الکتریکی و کیفیت توان (کیفیت برق)

نقش گذراهای الکتریکی Electrical-transients و بهبود کیفیت توان
نقش گذراهای الکتریکی Electrical-transients و بهبود کیفیت توان

گذرا اختلالات زیر چرخه ای هستند که کمتر از یک سیکل شکل موج AC طول می کشد. به دلیل پاسخ فرکانسی محدود یا سرعت نمونه برداری، تشخیص و اندازه گیری گذرا بسیار دشوار است.

اینها گاهی اوقات به عنوان اسپایک، نوسان، پالس قدرت و غیره نامیده می شوند. اینها به دلیل اختلالات جوی مانند روشنایی و شراره های خورشیدی، قطع جریان خطا، تغییر بارها، سوئیچینگ بانک های خازن، سوئیچینگ خطوط برق و غیره رخ می دهند.

برخی از دستگاه‌ها با در نظر گرفتن موارد گذرا طراحی شده‌اند، اما بیشتر دستگاه‌ها می‌توانند چند گذرا را مدیریت کنند، بستگی به شدت گذرا و عمر تجهیزات دارد. این گذراها توسط سرکوبگرهای حفاظت از نوسانات، فیلترها و سایر سرکوبگرهای گذرا همانطور که در شکل نشان داده شده است، محدود می شوند.

ج. هارمونیک ها و کیفیت توان (کیفیت برق)

ماهیت هارمونیک ولتاژ و جریان انحراف از امواج سینوسی اصلی یا خالص است. فرکانس های هارمونیک مضرب های جدایی ناپذیر فرکانس اصلی هستند و در سیستم های قدرت الکتریکی بسیار رایج هستند.

نقش هارمونیکها Harmonics و بهبود کیفیت توان
نقش هارمونیکها Harmonics و بهبود کیفیت توان

ترتیب هارمونیک ها اینها را به صورت زوج (۲، ۴، ۶، ۸، ۱۰) و فرد (۳، ۵، ۷، ۹، ۱۱) متمایز می کند. بارهای غیرخطی عمده هارمونیک های فرد تولید می کنند و هارمونیک های زوج به دلیل عملکرد ناهموار دستگاه های الکتریکی مانند جریان های مغناطیسی ترانسفورماتور حاوی اجزای هارمونیک زوج تولید می شوند.

فرکانس این هارمونیک ها به ترتیب هارمونیک ها بستگی دارد زیرا فرکانس هارمونیک دوم ۲ برابر فرکانس اصلی است. اینها به دلیل بارهای غیرخطی، کوره های قوس الکتریکی، موتورهای الکتریکی، سیستم های UPS، انواع مختلف باتری، تجهیزات جوشکاری و غیره تولید می شوند.

شکل موج اصلی توسط هارمونیک های فرد روی هم قرار می گیرد که منجر به شکل موج های اعوجاج می شود. این هارمونیک ها بر روی تجهیزات الکتریکی مختلف مانند گرم شدن بیش از حد کابل ها و تجهیزات، تداخل با خطوط ارتباطی، خطا در هنگام نشان دادن پارامترهای الکتریکی، احتمال ایجاد شرایط تشدید و غیره اثرات جدی دارند.

اینها را می توان به راحتی توسط آنالایزرهای هارمونیک اندازه گیری کرد و با استفاده از فیلترهای هارمونیک مختلف مانند انواع فعال و غیر فعال کاهش داد.

۲٫ ضریب قدرت (Power Factor) در بهبود کیفیت توان (کیفیت برق)

ضریب توان عامل اصلی دیگری است که بر کیفیت توان الکتریکی تأثیر می گذارد. ضریب توان کم باعث مشکلات متعددی مانند گرم شدن بیش از حد موتورها و روشن شدن ضعیف می شود. همچنین منجر به جریمه شدن کاربران برای برآورده کردن نیازهای الکتریکی می شود. ضریب توان نسبت توان اکتیو به توان ظاهری است و میزان مصرف توان الکتریکی را تعیین می کند.

فرض کنید اگر ضریب توان ۰٫۸ باشد، نشان می دهد که ۸۰ درصد توان مصرف شده و انرژی باقی مانده به عنوان تلفات تلف می شود. ضریب توان پایین به دلیل موتورهای القایی، عناصر قدرت ظاهری در شبکه سیستم برق و غیره است.

افزایش ضریب توان با استفاده از خازنها Power-factor-improvement-by-capacitor
افزایش و بهبود ضریب توان با استفاده از خازنها Power-factor-improvement-by-capacitor

ضریب توان کم با استفاده از دستگاه های اصلاح کننده ضریب توان مانند بانک های فیلتر خازن، کندانسور سنکرون و سایر تجهیزات جبران بهبود می یابد.

افزایش و بهبود ضریب توان با استفاده از خازن ها منجر به کاهش قبض برق می شود. در اینجا قدرت ظاهری گرفته شده از منبع تغذیه توسط خازن هایی کاهش می یابد که قدرت پیشرو در طبیعت را ارائه می دهند.

۳٫ گراندینگ (Grounding) در بهبود کیفیت توان (کیفیت برق)

کیفیت برق خوب شامل ایمنی برای لوازم خانگی و همچنین اپراتورها می شود. اتصال زمین، حفاظت از سیستم و همچنین حفاظت از تجهیزات را فراهم می کند. زمین به عنوان پتانسیل مرجع ثابت با پتانسیل دیگری عمل می کند

اگر بدنه تجهیزات به درستی به زمین متصل نشود، باعث ایجاد شوک شدید به افراد می شود. زمین سیستم از تجهیزات مختلف در برابر شرایط خطا و سایر شرایط غیرعادی که در سیستم های قدرت الکتریکی رخ می دهد محافظت می کند.

گراندینگ سیستم و تجهیزات Equipment-and-system-groundings و بهبود کیفیت توان
گراندینگ سیستم و تجهیزات Equipment-and-system-groundings و بهبود کیفیت توان

زمین مرجع سیگنال کاملاً با زمین معمولی متفاوت است زیرا هیچ حفاظتی برای تجهیزات یا افراد ایجاد نمی کند. اما لازم است برای عملکرد صحیح قطعات یا دستگاه های الکترونیکی مسیر یا مرجع کم امپدانس ارائه شود.

امیدواریم تا به حال درک روشنی از کیفیت برق و علل آن داشته باشید. از اینکه وقت ارزشمند خود را برای خواندن این مقاله صرف کردید سپاسگزاریم. لطفا نظرات و پیشنهادات خود را در مورد این مقاله در قسمت نظرات زیر بنویسید.

استانداردهای کیفیت توان الکتریکی

برای کیفیت توان (کیفیت برق) استانداردهای مختلفی تعریف شده است؛ کیفیت برق عرضه شده در استانداردهای بین المللی و مشتقات محلی آنها که توسط کشورهای مختلف پذیرفته شده است بیان شده است:EN50160 استاندارد اروپایی برای کیفیت توان است که حدود قابل قبول اعوجاج را برای پارامترهای مختلف تعیین کننده ولتاژ در برق متناوب تعیین می کند.
IEEE-519 دستورالعمل آمریکای شمالی برای سیستم های قدرت است. این دستورالعمل به عنوان “عمل توصیه شده” [۱۱] تعریف شده است و برخلاف EN50160، این دستورالعمل به اعوجاج جریان و همچنین ولتاژ اشاره دارد.IEC 61000-4-30 روش های تعریف استاندارد برای نظارت بر کیفیت توان است. ویرایش ۳ (۲۰۱۵) بر خلاف نسخه های قبلی که به اندازه گیری ولتاژ به تنهایی مربوط می شد، شامل اندازه گیری های جریان است.
منابع:
Wikipedia
elprocus

بیشتر بخوانید:

یک نظر در “پارامترهای کیفیت توان کدامند؟ شرح روشهای بهبود کیفیت توان (کیفیت برق) به زبان ساده (کامل) در شرکت تدبیر انرژی سپهر

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *