جودة الطاقة في الشبكات الجزئية: القياس والتخفيف

يجب تقييم جودة طاقة الشبكة الصغيرة بشكل منفصل أثناء التشغيل المتصل بالشبكة، وتشغيل الجزيرة، والتحولات بينهما. حدد الحد الكهربائي، والتحكم في المصدر، وتركيبات الأحمال قبل اختيار معدات القياس أو التخفيف. قم بتسجيل الجهد، والتردد، وتشويه الموجة، وعدم التوازن والأحداث ذات الصلة مع معلومات حالة التشغيل المتزامنة. الحل الذي يعمل بشكل صحيح أثناء الاتصال بمصدر خدمة قوي ليس بالضرورة مناسبًا عندما تصبح الشبكة الصغيرة جزيرة. مرشحات التوافقيات النشطة، والمعوضات التفاعلية، وواضعو المصدر لديهم وظائف مختلفة؛ يجب تحديد توافقها وتصاريح التشغيل الخاصة بها للمعدات الفعلية وكل وضع معتمد.

ابدأ بالحد والطُرُق التشغيلية

حدد واجهة المرافق، والحافلات الداخلية، والمصادر الموزعة، وتخزين الطاقة والأحمال الحرجة على مخطط الخط الأحادي المُحقق. حدد المعدات التي تتحكم في الجهد والتردد في كل وضع تشغيل. يصف مصطلح الشبكة الصغيرة ترتيب النظام؛ لكنه لا يثبت أن كل عاكس متصل يمكنه إنشاء إمداد جزيري.

قم بإعداد قائمة بالتشغيل الطبيعي المتصل بالشبكة، والتشغيل المخطط للجزيرة، وأي استجابة غير مخططة مسموح بها للجزيرة، وإعادة الاتصال. أدرج التحولات فقط حيث تكون جزءًا من تصميم النظام المعتمد. اكتب مصادر الأحمال المسموح بها في كل وضع، وحدد التركيبات التشغيلية التي لم يتم التحقق منها بعد.

مراجعة مثل فصل من فصل IntechOpen حول جودة طاقة الشبكة الصغيرة للطاقة المتجددة يمكن أن توفر خلفية عن مجموعة القضايا. استخدم الدراسة المحددة ووثائق المعدات لاتخاذ قرارات المشروع بدلاً من نسخ وحدة التحكم في الشبكة الصغيرة، أو تصنيف التعويض، أو التحسين المبلغ عنه من قبل شبكة صغيرة أخرى.

فصل الحالات المستمرة عن الأحداث

يمكن أن تصف القياسات المستمرة أو المجمعة مقدار الجهد، والتردد، والتوافقيات، وعدم التوازن خلال فترة تشغيل. تسجل الأحداث الاضطرابات مثل تغييرات الجهد والانقطاعات. كلاهما مفيد، لكن قيمة متوسطة قد تخفي حدثًا قصيرًا خلال انتقال وضع التشغيل.

حدد السؤال قبل اختيار التسجيل. إذا توقفت المعدات الحساسة أثناء الجزيرة، احصل على أدلة الأحداث المتزامنة وسجلات وحدة التحكم ذات الصلة. إذا كانت المشكلة تلوث توافقي مستمر في تركيبة حمل واحدة، احتفظ بالطيف الحالي وجهد الحافلة المقابل. لا تصف مرشح توافقي فقط لأن إنذار جودة الطاقة العام حدث.

تضمين حالة إمداد المرافق عند الاتصال. يمكن أن يدخل اضطراب في المصدر العلوي إلى الشبكة الصغيرة من خلال واجهتها، في حين أن حملًا محليًا أو مصدرًا يمكن أن يخلق مشكلة داخلية. يمكن أن تساعد القياسات على كلا الجانبين من الحد المحدد، حيثما تم الترتيب بشكل آمن ومناسب، في تمييز أصل وانتشار الحدث.

بناء مصفوفة قياس حالة التشغيل

تعرف المصفوفة الأدلة النوعية، وليست اختبارًا عالميًا أو إذنًا لعزل منشأة. يجب أن يوافق المهندسون المسؤولون على الاختبارات الآمنة، تنسيق الحماية وحدود التشغيل. لا تتجاوز الأقفال أو تفرض انتقالًا للحصول على تسجيل.

استخدم أدوات مناسبة للمطالبة بالقياس

اختر الأدوات حسب الكميات المطلوبة، التقاط الحدث، التزامن وطرق القياس الموثقة. قد يوفر مقياس لوحة عام اتجاهات تشغيل مفيدة دون أن يكون مسجل جودة طاقة مخصص. لا تستنتج تسجيل الموجة، دقة الحدث أو الامتثال للمعايير من وجود شاشة عرض أو قراءة عامل القدرة.

ال صفحة معيار IEC 61000-4-30 هو مرجع لطرق قياس جودة الطاقة. تحقق من الإصدار المطبق ووثائق الجهاز للمشروع. لا يحدد إطار قياس المعيار بمفرده كل حد قبول لنظام ميكروغريد معين.

قم بوضع الأجهزة للإجابة على سؤال الحد المحدد. قراءة عند محول التيار لا تصف تلقائيًا حافلة الأحمال الحرجة، وقد يخفي قياس الواجهة مشكلة في خط تغذية محلي. استخدم دليل وضع أجهزة قياس جودة الطاقة لتخطيط المواقع التكميلية.

احتفظ بنسبة محول التيار، وخريطة الطور، وتكوين الأسلاك، وإعدادات الجهاز، ومراجع الساعة. يمكن أن يخلق مستشعر غير مضبوط بشكل صحيح توازنًا ظاهريًا أو اتجاه طاقة مضلل. أكد سلسلة القياس قبل تعيين عطل في التحكم أو المعدات.

تشخيص مصادر التوافقيات وظروف الشبكة

يمكن للأحمال غير الخطية ومحولات الطاقة أن تساهم في التيار التوافقي. يعتمد تشويه الجهد الناتج على الشبكة وحالة التشغيل بالإضافة إلى التيار المُحقن. يمكن لترتيب مصدر الميكروغريد أن يغير تلك العلاقة عندما يعزل أو يغير التوزيع.

قارن طيف التيار وتشويه الجهد عبر حالات تمثيلية. حافظ على التيار الأساسي مع كل نسبة مئوية بحيث لا يُخدع نسبة عالية عند حمل منخفض بأنها أكبر مساهمة في التيار المطلق. سجل المصادر والأحمال النشطة وما إذا كانت المرشحات الموجودة مفعلة.

IEEE 519-2022 يصف التحكم في التوافقيات عند واجهة التوريد ونطاق الحالة الثابتة. حدد الحد المطبق ومعايير المشروع؛ لا تطبق حد واجهة المرافق بشكل عشوائي على كل خط داخلي أو تفترض أنه يغطي أداء الانتقال.

ال دليل قراءة طيف التوافقيات يساعد على تفسير الطلب، السعة، وسياق التشغيل. يكمل هذا المسح على مستوى النظام بدلاً من تحديد أي جهاز تخفيف متوافق مع مصدر معزول.

حافظ على تمييز وظائف التحكم في المصدر والمُعوض

تنتمي وظائف تشكيل الشبكة ومتابعة الشبكة إلى المصدر المعتمد وتصميم نظام التحكم. ولا ينبغي وصف مرشح التوافقيات النشط بأنه مسؤول عن إنشاء جهد الشبكة المصغرة أو ترددها، ما لم تكن وثائق المنتج المحدد تدعم هذا الدور صراحةً. وبالمثل، فإن معوّض القدرة غير الفعالة لا يوفر تلقائيًا الطاقة الفعالة اللازمة أثناء عجز المصدر.

افصل بين متطلبات تيار التوافقيات، والقدرة غير الفعالة الأساسية، وتنظيم الجهد، والاستجابة للتردد، وتوازن الطاقة. وأسند كل متطلب إلى معدات موثقة واختبار قبول محدد. فهذا يجنب شراء جهاز لأداء وظيفة معينة مع توقع أن يحل مشكلة مختلفة في النظام.

إذا كان الطلب الأساسي على القدرة غير الفعالة كبيرًا، فسجّل القدرة الفعالة والقدرة غير الفعالة والتعريفات ذات الصلة لمعامل القدرة. وإذا كان معامل القدرة الحقيقي (PF) ضعيفًا جزئيًا بسبب تشوه شكل الموجة، فإن استخدام بنك مكثفات عادي لا يعالج المشكلة تلقائيًا. تحقّق من الرنين والتداخل بين أنظمة التحكم قبل إضافة السعة أو تغيير المراحل الموجودة.

عند الحد الأدنى للحمل، قد يصبح التصحيح الثابت الذي كان مناسبًا سابقًا مفرطًا. احتفظ بإشارة القدرة غير الفعالة وحالة معدات الدعم المفعّلة. فحالة التشغيل المعتمدة عند الحمل المنخفض جزء من التصميم، وليست اختبارًا اختياريًا يمكن تأجيله إلى ما بعد التشغيل الأولي.

ال دليل تسجيل معامل القدرة على التحويل والانحراف يدعم هذا الفصل بين المتطلبات. سجّل الكميات بصورة متسقة قبل إرجاع انخفاض معامل القدرة إلى الطلب على القدرة غير الفعالة أو تيار التوافقيات.

حدّد استخدام مرشح التوافقيات النشط (AHF) لمهمة موثقة ومتوافقة فقط.

يمكن النظر في استخدام مرشح التوافقيات النشط (AHF) لمعالجة مشكلة تيار توافقيات تم قياسها، عندما تتوافق وظائف الطراز المحدد ومتطلبات توصيله مع دراسة النظام. حدّد المغذي أو قضبان التوزيع المستهدفة، ونطاق التشغيل، والأدلة المتعلقة بالتوافقيات، وحدود القبول. لا تحدد سعته اعتمادًا على قدرة المحول وحدها، ولا تستنتج أداءه من نسبة عامة للتشوه.

ال صفحة منتج مرشح التوافقيات النشط CNBYG. توفر هذه الصفحة نقطة انطلاق للاستفسار بشأن تطبيق موثق متصل بالشبكة. احصل على تقييم صريح خاص بالطراز قبل السماح بالتشغيل مع مصدر يعمل في وضع الجزيرة أو أثناء عمليات الانتقال بين الأوضاع. ولا تثبت هذه المقالة أن المنتج المعروض في الصورة معتمد لهذه الأوضاع.

لا يُظهر الرسم التوضيحي المرجعي للمنتج سوى حاوية مفصولة عن التوصيلات داخل غرفة عمل هندسية. وهو ليس مخططًا للتركيب، ولا اختبارًا للتشغيل في وضع الجزيرة، ولا دليلًا على القدرة على تشكيل الشبكة. كما أن ملصقات التحذير مبسطة؛ ويجب الالتزام بالتعليمات الفعلية للمعدات فيما يتعلق بالتركيب وظروف التشغيل.

عندما يتغير الإذن بتشغيل الجهاز حسب وضع التشغيل، يجب توثيق هذا الترتيب في تصميم التحكم والتشابك الوقائي المعتمد. لا ترتجل تعليمات التبديل استنادًا إلى مقالة في مدونة. إذ يجب أن يكون لدى وحدة التحكم بالمصدر، ومهندس الحماية، ومورّد معدات التعويض فهم مشترك للحالات المفعّلة وسلوك النظام عند حدوث الأعطال.

حوّل المسح الميداني إلى معايير قبول.

اتفق على نقاط القياس، وطرق استخدام الأجهزة، ومصفوفة التشغيل، والتفاوتات المسموح بها قبل إجراء أي تغيير في النظام. حدّد الحدود المستمدة من اتفاقية الربط بالشبكة، والمتطلبات المعمول بها، وتفاوتات الأحمال، أو وثائق المعدات. وتجنب عرض جدول عام من الأرقام على أنه صالح عالميًا لجميع الشبكات المصغرة.

استخدم حالات أساسية ونهائية قابلة للمقارنة. وسجّل توزيع المصادر، والسعة الاحتياطية المتاحة، والأحمال المفعّلة، والإعدادات، إلى جانب الجهد والتردد والتشوه والأحداث التشغيلية. وإذا اختلف الطقس أو التوليد أو مزيج الأحمال، فاشرح تأثير ذلك على المقارنة. فالنتائج الإيجابية في يوم واحد لا تُعد دليلًا مستقلًا على فعالية المعالجة.

تتطلب عمليات الانتقال أدلة خاصة بها. احتفظ بالتوقيتات المسجلة للأحداث، وسجلات وحدة التحكم بالمصدر، واستجابة الأحمال الحرجة. ولا تعتبر الانتقال إلى وضع الجزيرة أو إعادة الاتصال بالشبكة ناجحًا لمجرد أن القياسات المستمرة أثناء الاتصال بالشبكة تبدو مرضية. ويجب أن تظل الأوضاع غير المختبرة أو غير المدعومة معلّقة بوضوح أو مستبعدة من النطاق المعتمد.

يجب أن يتضمن التسليم النهائي الرسومات، وأدوار أنظمة التحكم، والأذونات الخاصة بكل وضع تشغيل، والإعدادات، ووثائق المعدات، والبيانات الخام المُصدّرة من المسح، وسجلات الأحداث، وقائمة بالظروف التي لم تخضع للاختبار. راجع الترتيب عند تغيير المصادر أو البرامج الثابتة أو إعدادات الحماية أو الأحمال الرئيسية. واحتفظ بخط الأساس السابق المعتمد لضمان إمكانية تتبع التغييرات اللاحقة.

مزيد من التعلم: مراقبة جودة الطاقة الكهربائية.

تشرح محاضرة المعهد الوطني للتكنولوجيا (NPTEL) التابع للمعهد الهندي للتكنولوجيا في دلهي، حول معايير جودة الطاقة ومراقبتها، المفاهيم العامة للقياس والتقييم. وهي مادة مرجعية داعمة للمسح، ولا تثبت صلاحية وحدة التحكم بالشبكة المصغرة، أو مخطط الانتقال بين الأوضاع، أو وضع تشغيل محدد لمرشح التوافقيات النشط (AHF).

شاهد مقطع فيديو عن جودة الطاقة: المعايير والتحليق

أسئلة متكررة

هل تثبت جودة الطاقة الجيدة أثناء الاتصال بالشبكة أن التشغيل في وضع الجزيرة سينجح؟

لا. إذ تتغير خصائص مصادر الطاقة وأدوار أنظمة التحكم وتركيبات الأحمال. لذا يجب تقييم التشغيل في وضع الجزيرة وعمليات الانتقال إليه وفقًا لمصفوفة التشغيل المعتمدة والأدلة ذات الصلة.

هل يمكن لمصفاة التوافقيات النشطة أن تشكل مصدر إمداد للميكروجريد؟

لا تفترض ذلك. تحقّق من وظائف المعدات المحددة. فالتعويض عن التيارات التوافقية وإنشاء الجهد والتردد متطلبان مختلفان.

أي حافلة يجب قياسها؟

اختر المواقع التي تجيب عن أسئلة المشروع، والتي تشمل عادةً نقطة الربط ومغذيات الأحمال الحرجة أو غير الخطية ذات الصلة. ولا يعني اختيار موقع واحد للأجهزة بالضرورة أنه يصف الشبكة المصغرة بأكملها.

ماذا يجب أن يحتوي استعلام جودة الطاقة للشبكة الصغيرة عليه؟

توفير الرسم التوضيحي المُحقق، أدوار التحكم في المصدر، أوضاع التشغيل المسموح بها، سجلات المصدر والحمل، قياسات جودة الطاقة المتزامنة، أجهزة الدعم الموجودة، توثيق النموذج ومعايير القبول.