MONITORIZAREA CALITATII ENERGIEI

MONITORIZAREA CALITATII ENERGIEI

Monitorizarea calitatii energiei reprezinta procesul de culegere, analiza si traducere a datelor brute de masurare in informatii utile. Procesul de culegere de date se realizeaza, deobicei, prin masurari continue de tensiune si curent, intr-o perioada de timp prelungita. Procesul de analiza si interpretare a datelor s-a realizat, in mod traditional, manual, prin progrese recente in prelucrarea semnalelor iar domeniile inteligentei artificiale au facut posibile proiectarea si implementarea sistemelor inteligente pentru analiza si traducerea automata a datelor in informatii utile, cu minimum de interventie umana.

Programele de monitorizare a calitatii energiei sunt adesea actionate de cererea de a imbunatati performanta calitatii energiei, la nivel de sistem. Multi consumatori industriali si comerciali detin echipamente care sunt sensibile la perturbatiile energiei si deci, este mai important sa intelegem ce inseamna calitatea energiei care se furnizeaza. Exemple de astfel de instalatii includ retelele de calculatoare si instalatiile de telecomunicatii, instalatiile de fabricare a semiconductorilor si pieselor electronice si centrele de prelucrare a datelor financiare.

Prin urmare, in ultimul deceniu, multe companii ale autoritatii din domeniul energiei, au implementat programe de monitorizare a calitatii energiei.

In acest capitol, sunt descrise diverse teme referitoare la monitorizarea calitatii energiei. Capitolul 1 detaliaza obiectivele si procedurile pentru realizarea operatiei de monitorizare. Capitolul 2 ofera o descriere a diferitelor aparate de monitorizare a calitatii energiei, impreuna cu functiile lor caracteristice. Capitolul 3 descrie metodele de evaluare a datelor despre calitatea energiei. Capitolul 4 detaliaza aplicatiile sistemelor inteligente de analiza si traducere automata a datelor brute de masurare a calitatii energiei. Capitolul 5 revede standardele referitoare la monitorizarea calitatii energiei.

Aspecte referitoare la monitorizare

Inainte de a porni activitatea de monitorizare a calitatii energiei, trebuie sa se defineasca clar, obiectivele monitorizarii. Obiectivele monitorizarii determina adesea, alegerea echipamentelor de monitorizare, pragurile de declansare, metodele de achizitionare si stocare a datelor si cerintele pentru analizarea si traducerea datelor.

Monitorizare pentru caracterizarea performantei sistemului. Aceasta este cea mai generala cerinta. Un producator de energie poate gasi acest obiectiv important, daca are nevoie sa inteleaga performanta sistemului sau si apoi, sa adapteze aceasta performanta la cerintele consumatorilor. Caracterizarea sistemului reprezinta o abordare proactiva fata de monitorizarea calitatii energiei.

Prin intelegerea performantei normale a calitatii energiei unui sistem, un furnizor de energie poate identifica rapid problemele si poate oferi informatii consumatorilor de energie pentru a-i ajuta sa-si adapteze caracteristicile echipamentelor sensibile la caracteristicile reale ale calitatii energiei.

Monitorizare pentru caracterizarea problemelor specifice. Multe sectoare de exploatare a calitatii energiei sau manageri de centrale rezolva problemele prin realizarea unei monitorizari pe termen scurt, in locurile specifice ale consumatorilor, sau la sarcini grele. Acesta reprezinta un mod reactiv de monitorizare a calitatii energiei, dar care identifica frecvent cauza incompatibilitatii echipamentelor, ceea ce reprezinta prima etapa spre o solutie.

Monitorizare ca parte a unei exploatari imbunatatite a calitatii energiei. Multi producatori de energie iau in considerare, in momentul actual,.servicii suplimentare pe care sa le ofere consumatorilor. Unul din aceste servicii ar fi oferirea de nivele diferentiate ale calitatii energiei pentru a corespunde cerintelor consumatorilor specifici. Un furnizor si un consumator de energie pot realiza impreuna acest obiectiv, prin modificarea retelei electrice sau prin instalarea echipamentelor in locurile consumatorului. In oricare caz, monitorizarea este esentiala pentru stabilirea reperelor necesare unui serviciu diferentiat si pentru verificarea daca compania de energie isi indeplineste nivelele contractate de calitate a energiei.

Monitorizare ca parte a mentenantei predictive sau de moment. Datele despre calitatea energiei, culese in timp, pot fi analizate pentru a oferi informatii referitoare la performanta echipamentelor specifice. De exemplu. Un defect de arc electric care se repeta, provenit de la un cablu subteran, poate semnifica o defectiune urmatoare a cablului sau reaprinderi repetate ale dispozitivului de comutare a condensatorului pot semnifica o defectiune care se intampla la nivelul acestui aparat. Se poate comanda imediat mentenanta echipamentelor pentru a evita defectiuni catastrofale care ar afecta negativ, in ultima instanta, performanta generala a calitatii energiei.

Programul de monitorizare trebuie sa fie conceput pe baza obiectivelor corespunzatoare si trebuie sa puna la dispozitie informatiile, intr-o forma convenabila si imediat. Cea mai cuprinzatoare abordare de monitorizare va fi un sistem de monitorizare, permanent instalat, prevazut cu culegere automata de informatii despre regimuri statice ale calitatii energiei, utilizarea energiei si perturbatii.

Monitorizare ca parte a unei expertize de santier a instalatiei

Expertizele de santier se realizeaza pentru evaluarea problemelor de calitate a energiei si a performntei echipamentelor din intreaga instalatie. Expertiza va include examinarea problemelor conexiunilor electrice si a legaturilor la priza de pa,ant, conexiunilor echipamentelor si caracteristicilor tensiunii si curentului din intreaga instalatie. Monitorizarea calitatii energiei inpreuna cu scanarile in infrarosu si inspectiile vizuale reprezinta o parte importanta din expertiza generala.

Expertiza initiala trebuie sa fie conceputa pentru a obtine cat mai multe informatii despre instalatia consumatorului. Aceste informatii sunt importante, in special atunci cand se intentioneaza ca obiectivul monitorizarii sa indrepte problemele specifice ale calitatiii energiei. Informatiile sunt rezumate aici de fata.

1. Felul problemelor (pierdere de date, declansari in zona de receptie a perturbatiilor, defectarea elementelor componente, disfunctii ale sistemului de comanda-control)
2. Caracteristicile echipamentelor sensibile care se confrunta cu probleme (informatii despre conceptia echipamentului sau cel putin informatii ale ghidului de aplicatie)
3. Orele la care apar problemele
4. Probleme care coincid sau operatii cunoscute (ex. Comutarea condensatorului) care apar simultan
5. Surse posibile de variatii ale calitatii energiei din interiorul instalatiei (pornirea motorului, comutarea condensatorului, functionarea echipamentelor electronice de energie, echipamente de producere a arcului electric, etc)
6. Echipamente exitente de conditionare a energiei, in folosinta
7. Date despre reteaua electrica (scheme monofilare, dimensiuni si impedante ale transformatoarelor, informatii despre sarcina, informatii despre condensator, date despre cabluri, etc)

O data ce s-au obtinut aceste date, in urma discutiilor cu consumatorul, trebuie sa se realizeze o expertiza de santier pentru verificarea schemelor monofilare, datelor despre reteaua electrica, integritartea conexiunilor electrice si a legaturilor la pamant, nivelelor de sarcina si a caracteristicilor de baza ale calitatii energiei.

1.2. Determinarea obiectivului de monitorizat

Calitatea energiei cuprinde o varietate mare de regimuri care influenteaza reteaua electrica. Perturbatii importante pot varia de la impulsuri de frecventa foarte inalta, cauzate de lovituri de trasnet sau intreruperi de curent, in timpul intreruperilor circuitului pana la supratensiuni de lunga durata, cauzate de o problema a unui comutator de regim. Limita regimurilor care trebuie caracterizate creaza provocari, atat din punctul de vedere al specificatiilor performantei echipamentelor de monitorizare, cat si din punctul de vedere al cerintelor de culegere de date. Capitolul 2 prezinta detaliat diverse categorii ale variatiilor de calitate a energiei, impreuna cu metode de caracterizare a variatiilor si cauzele caracteristice ale perturbatiilor.

Metodele pentru caracterizarea calitatii curentului alternativ sunt importante pentru cerintele de monitorizare. De exemplu, caracterizarea majoritatii curentilor tranzitorii necesita analizarea inaltei frecvente a formei actuale de semnal. Sagetile de tensiune se pot caracteriza cu un grafic de tensiune rms fata de timp. Intreruperile se definesc, pur si simplu, prin durata de timp. Monitorizarea pentru caracterizarea nivelelor de deformare a armonicelor si variatiilor normale de tensiune, necesita o analiza (esantionare) statica cu analiza rezultatelor tendintelor, in timp.

Monitorizarea extensiva a tuturor tipurilor diferite de variatii ale calitatii energiei, in multe locuri, poate fi destul de costisitoare, din punct de vedere hardware, cheltuieli de comunicatii, management de date si pregatirea rapoartelor. Deci, prioritatile pentru monitorizare trebuie sa se determine pe baza obiectivelor efortului. Proiectele pentru performanta sistemului de repere trebuie sa implice un efort de monitorizare completa. Proiectele concepute pentru evaluarea conformitatii cu standardul EEEI 519-1992 pentru nivelele deformarii armonicelor pot cere numai monitorizarea statica a nivelelor armonicelor. Alte proiecte, concentrate pe probleme industriale specifice pot solicita numai monitorizarea variatiilor rms, cum sunt sagetile de tensiune.

1.3. Alegerea locurilor de monitorizare

Evident, am dori sa monitorizam regimurile in toate locurile din intreaga retea, virtual vorbind, pentru a intelege pe deplin calitatea globala a energiei. Totusi, acest fel de monitorizare poate fi prohibitiv de scumpa si exista provocari la nivelul managementului, analizei si interpretarii de date. Din fericire, nu este necesar deobicei, sa se faca masuratori in toate locurile posibile, deoarece se pot utiliza masuratorile luate din cateva locuri strategice, pentru a determina caracteristicile retelei globale. Astfel. Este foarte important sa se selecteze atent, locurile de monitorizare, pe baza obiectivelor de monitorizare.

Deoarece primul obiectiv era caracterizarea calitatii energiei la fiderii de distributie primari, monitorizarea s-a facut in circuitele actuale de alimentare. S-a localizat un aparat de monitorizare in apropierea statiei si s-au selectat la intamplare, doua locuri suplimentare (Vedeti Fig. 1). Prin alegerea la intamplare, a locurilor la distanta, rezultatele generale ale proiectului au reprezentat, in general, calitatea energiei in fiderii de distributie. Totusi, nu ar fi realist sa consideram ca cele trei locuri alese, au caracterizat in totalitate, calitatea energiei, in fiderii individuali implicati.

Atunci cand un proiect de monitorizare implica caracterizarea problemelor specifice calitatii energiei, cu care se confrunta, in prezent, consumatorii, in reteaua de distributie, locurile de monitorizare ar trebui sa fie in locurile de la intrarea in serviciul de exploatare al consumatorului, deoarece acesta include si efectul transformatoarelor coboratoare de tensiune, care alimenteaza consumatorul. Culegerea de date. la intrarea in serviciul de exploatare, poate caracteriza de asemenea, variatiile curentului de sarcina si nivelele de deformare a armonicelor la consumator. Monitorizarea, in locurile de la intrarea in serviciul de exploatare al consumatorului, are in plus avantajul costurilor reduse ale convertorului (transformatorului de masura). In plus. Aceasta ofera indicatii despre originea perturbatiilor, adica partea companiei sau consumatorului din contor.

Un al aspect important al locului de monitorizare, atunci cand se caracterizeaza problemele specifice ale calitatii energiei, il reprezinta amplasarea aparatelor de monitorizare, cat mai aproape posibil, de echipamentele afectate de variatiile de calitate a energiei. Este important ca aparatul de monitorizare sa vada aceleasi variatii pe care le vad si echipamentele sensibile. Curentii tranzitorii de inalta frecventa pot fi semnificativ de diferiti, in special, daca exista o separare importanta intre aparatul de monitorizare si echipamentele afectate.

Statie de Ditributie Relee de anclansare rapida

de legatura

Locuri de

Monitorizare

Fixat

Fig. 1 Schema de monitorizare tipica pentru un fider de distributie.

O abordare de compromis este monitorizarea in statie si in locurile selectate de la intrarea in serviciul de exploatare al consumatorului. Statia este importanta deoarece reprezinta punctul PCC pentru majoritatea variatiilor de tensiune rms.

Sageata de tensiune pe care o sufera statia, in momentul unui defect (scurt-circuit) la fider, se resimte de catre toti consumatorii, la alti fideri alimentati de aceeasi bara din statie. Sensibilitatea echipamentelor consumatorului si locul in fider determina, laolalta, locurile de la intrarea in serviciul de exploatare pentru monitorizare. De exemplu, este foarte bine sa avem un loc imediat in aval de fiecare dispozitiv de protectie de pe fider. Fig. 2 ilustreaza conceptul unui sistem de monitorizare care are la baza monitorizarea in statii si in locurile consumatorului. De asemenea, ilustreaza modul in care este utilizat Internetul pentru a avea acces la informatii (Capitol 1.4).

Optiuni pentru echipamente de monitorizare permanenta

a calitatii energiei

Sistemele de monitorizare permanenta a calitatii energiei, cum este sistemul ilustrat in Fig. 2, trebuie sa profite de varietatea mare de echipamente care au capacitatea de a inregistra informatii despre calitatea energiei. Unele din categoriile de echipamente care pot fi inglobate in sistemul general de monitorizare, includ urmatoarele:

Inregistratoare digitale de defect (IDD). Acestea pot fi deja puse in practica, in multe statii. Producatorii acestor IDD nu isi concep aparatele in mod specific, numai pentru monitorizarea calitatii energiei. Totusi, un aparat IDD va declansa in mod caracteristic, evenimente de scurt circuit si va inregistra formele de semnal de tensiune si curent care caracterizeaza acel eveniment. Acest lucru le face valoroase pentru caracterizarea perturbatiilor rms, cum sunt sagetile de tensiune, in timpul defectelor din reteaua electrica. Apaeatele IDD asigura captarea periodica a formei de semnal, pentru calcularea nivelelor de deformare a armonicelor.

Statie de distributie

Transmisie

Sistem monitorizare

Consumator

Sistem monitorizare

Statie

Sistem monitorizare Serviciu Informatic

Calitate Energie

Consumator

Colectare date Web Internet

Retea locala

Baza de date

Monitorizare

Management baza de date

Analiza date locale    Intranet corporatie

Fiabilitate

Calitate Energie

Performanta

Analiza de date

Figura 2. ilustrarea conceptului de moniotorizare a calitatii energiei din retea, care monitorizeaza in statie

si in locurile selectate de la consumatori    

Relee inteligente si alte DEI (dispozitive electronice inteligente) Multe tipuri de echipamente din statie au capacitatea de a fi un dispozitiv electronic inteligent (DEI), avand si capacitatea de monitorizare. Producatorii de astfel de dispozitive, cum sunt releele si releele de anclansare rapida care monitorizeaza oricum, curentul, mai adauga si capacitatea de inregistrare a perturbatiilor, facand disponibile informatiile pentru un controler al sistemului de monitorizare general. Aceste dispozitive se pot amplasa pe circuitele fiderului, ca si in statie.

Inregistratori de tensiune. Furnizorii de energie utilizeaza o varietate de inregistratori de tensiune pentru a monitoriza variatiile tensiunii statice in retelele de distributie. Intalnim modele din ce in ce mai complicate, complet capabile de a caracteriza sagetile de tensiune momentane si chiar nivelele de deformare a armonicelor. In mod caracteristic, inregistratorul de tensiune asigura o tendinta de a da tensiunea maxima, minima si medie in cadrul unei ferestre de analiza specificate, (de ex. 2 s). Cu acest tip de analiza (esantionare), anregistratorul poate caracteriza corespunzator, o magnitudine a sagetii de tensiune. Totusi, acesta nu va asigura durata cu o rezolutie mai mica de 2 s.

Aparate de monitorizare incorporate in instalatie. In prezent, este un lucru obisnuit ca sistemele de monitorizare din instalatiile industriale, sa aiba unele proprietati pentru calitatea energiei. Aceste aparate de monitorizare, in special acelea amplasate la intrarea in serviciul de exploatare, pot fi utilizate ca parte a unui program de monitorizare al companiei. Aceste proprietati includ, deobicei, captarea formei de semnal pentru evaluarea nivelelor de deformare a armonicelor, profilelor de tensiune pentru variatii rms statice si captari ale formei de semnal declansat pentru regimul sagetii de tensiune. Nu este un lucru obisnuit ca aceste aparate sa aiba proprietati de monitorizare a curentilor tranzitorii.

Aparate de monitorizare a calitatii energiei cu destinatie speciala.

Aparatele de monitorizare realizate, au for concepute anume pentru masurarea intregii game de variatii ale calitatii energiei. Acest aparat caracterizeaza monitorizarea tensiunii si curentului in toate trei fazele, plus neutru. Un tablou de 14 bit de la analog+la+digital A/D asigura o viteza de analiza de 256 puncte pe ciclu, pentru tensiune si de 128 puncte pe ciclu, pentru curent. Aceasta viteza mare de analiza a permis detectarea armonicelor tensiunii, inalte cat a 100-a armonica si armonicelor curentului, inalte cat a 50-a armonica. Majoritatea aparatelor destinate calitatii energiei pot inregistra atat date deblocate cat si date analizate (esantionate). Deblocarea trebuie sa se bazeze pe praguri rms pentru variatii rms si pe forma de semnal pentru variatii ale curenului tranzitoriu. Monitorizarea simultana a tensiunii si a curentului, impreuna cu deblocarea tuturor canalelor, in timpul unor perturbatii, este o proprietate importanta a acestor aparate. Aparatele de monitorizare a calitatii energiei s-au dovedit corespunzatoare pentru statii, localizari fideri si locuri de la intrarea in serviciul de exploatare al consumatorului.

6 Contoare de productie. Contoarele de monitorizare monitorizeaza oricum, tensiunea si curentul, asa incat pare logic sa ofere alternative pentru o monitorizare mai avansata, care sa includa si inregistrarea informatiilor despre calitatea energiei. In mod virtual, toti producatorii de contoare de productie se misca in aceasta directie, iar informatiile provenite de la aceste contoare, pot fi inglobate intr-un sistem general, de monitorizare a calitatii energiei.

1.5 Conexiuni ale aparatului de monitorizare a perturbatiilor

Experienta recomandata este de a asigura energia electrica de intrare in aparatul de monitorizare, de la un circuit diferit de circuitul care se va monitoriza. Unii producatori includ filtre de intrare si / sau descarcatori de tensiune in alimentarile lor de energie care pot modifica datele despre perturbatii, daca aparatul de monitorizare este alimentat cu energie din acelasi circuit care se monitorizeaza.

Un aspect important este legarea la pamant a aparatului de monitorizare a perturbatiilor. Acest aparat va avea o conexiune la pamant pentru semnalul care trebuie monitorizat si o conexiune la pamant pentru alimentarea cu energie a aparatului. Aceste doua prize se vor conecta la suportul aparatului. Din motive de siguranta, ambele borne ale acestor prize trebuie conectate la priza de pamant. Totusi, aceasta are potentialul de a crea bucle de legare la pamant, daca sunt implicate circuite diferite.

Pe primul plan se situeaza siguranta. Prin urmare, ambele prize trebuie sa fie conectate, ori de cate ori exista dubiul in legatura cu acest lucru. Daca buclele prizelor de legare la pamant pot reprezenta o problema importanta, cum ar fi curentii tranzitorii care ar afecta aparatele, sau ar anula masuratorile, s-ar putea sa alimentam aparatul din acelasi circuit care se monitorizeaza (verificati sa va asigurati ca nu exista nici un fel de conditionare a semnalului in alimentarea cu energie). In mod alternativ, este posibil sa se conecteze doar o singura priza (semnal de monitorizat) si sa se amplaseze aparatul pe o saltea izolatoare. Trebuie sa se ia masuri de siguranta corespunzatoare, cum ar fi utilizarea manusilor izolatoare la actionarea aparatului, daca aparatul poate sa creasca potentialul, cu privire la referintele altor aparate si prize de legare la pamant, cu care operatorul poate fi veni in contact.

Reglarea pragurilor aparatului de monitorizare

Aparatele de monitorizare a perturbatiilor sunt concepute pentru detectarea regimurilor care sunt anormale. Prin urmare, este necesar sa se defineasca limita regimurilor care se pot considera normale. Unele aparate de monitorizare a perturbatiilor au pre-selectat pragurile (defecte) care se pot utiliza ca punct de plecare.

Cea mai buna abordare pentru selectarea pragurilor este adaptarea lor la specificatiile echipamentelor care sunt afectate. Acest lucru nu este intotdeauna posibil, din cauza lipsei de specificatii sau ghiduri de aplicatie. O abordare alternativa este reglarea foarte ferma a pragurilor, pe o perioada de timp (culegeti multe date despre perturbatii) si apoi, utilizati datele culese pentru selectarea pragurilor corespunzatoare, in scopul unei monitorizari de lungi durata.

Unele sisteme de monitorizare anunta avantajul de a nu avea nici un fel de reglaje si nici praguri de relat. Desigur, trebuie sa existe praguri, deoarece nici un aparat de monitorizare (pana in prezent) nu are capacitate de memorare suficienta pentru a salva oricare ciclu unic din tensiunile si curentii care se monitorizeaza. Pragurile, in aceste cazuri, se fixeaza fundamental, la nivelul aparatelor iar algoritmii se pot regla intern, pe baza perturbatiilor care se inregistreaza. Acest tip de sistem este convenabil pentru utilizator, deoarece reglajul este simplu, dar reprezinta totusi, un compromis deoarece pierdeti proprietatea de a schimba pragurile, in conditii specifice, intr-un loc anume.

Cantitati si durata de masurat

Uneori, atunci cand caracterizam perturbatiile sistemului, este suficient sa monitorizam numai semnale de tensiune. De exemplu, tensiunile ofera informatii despre calitatea energiei care se livreaza unei instalatii si caracterizeaza curentii tranzitorii si sagetile de tensiune care pot afecta echipamentele consumatorului. Totusi, exista o cantitate enorma de informatii la curentii asociati cu aceste perturbatii, care pot ajuta la determinarea cauzei care a afectat sau nu, echipamentele. De asemenea, sunt necesare masuratori ale curentilor, daca armonicele reprezinta o preocupare, deoarece curentii caracterizeaza injectia de armonice de la un consumator, in reteaua electrica.

Masuratorile curentilor se utilizeaza pentru caracterizarea producerii de armonice in retea, de catre sarcini nelineare. Masuratorile la sarcini individuale, sunt valoroase pentru determinarea acestor caracteristici ale producerii armonicelor. Masuratorile curentilor, in circuiotele fider sau la intrarea in serviciul de exploatare, caracterizeaza grupe de sarcini, sau intreaga instalatie, ca sursa de armonice. Masuratorile cureniilor in reteaua de distributie, se pot utiliza pentru caracterizarea grupelor de consumatori sau un intreg fider.

Masuratorile tensiunii ajuta la caracterizarea raspunsului retelei la curentii cu generare de armonice. Conditiile de rezonanta vor fi indicate de deformarea tensiunii cu armonice inalte, la frecvente specifice. Pentru a determina caracteristicile raspunsului frecventei din retea din masuratori, trebuie sa se masoare simultan tensiunile si curentii. Pentru a masura fluxul de energie al armonicelor, trebuie analizate (esantionate) simultan, toate cele trei faze.

Durata actiunii de monitorizare depinde de obiectivele monitorizarii. De exemplu, daca obiectivul este rezolvarea problemelor care sunt cauzate de sageti de tensiune, pe durata defectelor la distanta, din reteaua companiei, poate fi necesara monitorizarea pe o durata indelungata, din cauza ca defectele de retea sunt probabil, rare. Daca problema implica comutarea condensatorului, este posibila caracterizarea regimurilor pe o durata de cateva zile. Problemele de deformare a armonicelor si problemele de flicker trebuie caracterizate pe o durata de cel putin 1 saptamana, pentru a avea o imagine despre modul in care se modifica sarcina si modul in care variatiile retelei pot afecta aceste nivele. Durata monitorizarii devine mai putin o problema, deoarece tendinta generala este sa se utilizeze sisteme de monitorizare permanenta a calitatii energiei, profitand de varietatea mare a echipamentelor care pot furniza informatii, ca parte a sistemului.

1.8 Aflarea sursei unei perturbatii

Prima etapa in identificarea sursei unei perturbatii este corelarea formei de semnal a perturbatiei cu cauzele posibile, asa cum se subliniaza in Capitolul 2. O data stabilita categoria cauzei (ex. comutarea sarcinii, comutarea condensatorului, regimul de defect la distanta, functionarea releului de anclansare rapida), identificarea devine simpla. Urmatoarele linii directoare generale pot fi de ajutor:

Variatiile de tensiune la frecventa inalta se vor limita la locurile din apropierea sursei de perturbatii. Circuitele electrice de joasa tensiune (600 V si mai joasa) amortizeaza adesea foarte rapid, componentele frecventei inalte, datorita rezistentei circuitului, astfel incat aceste componente de frecventa sa apara numai cand aparatul de monitorizare este amplasat in apropierea sursei de perturbatii.

Intreruperile de energie electrica, din apropierea locului de monitorizare,vor cauza o schimbare foarte brusca de tensiune. Intreruperile de energie, la distanta de locul de monitorizare, vor avea drept rezultat o deteriorare a tensiunii, datorita energiei stocate in echipamentele rotative ti in condensatori.

Nivelele cele mai inalte de deformare a tensiunii armonicelor vor apare in apropierea condensatorilor care sunt cauza problemelor de rezonanta. In aceste cazuri, dfoar o singura frecventa va domina, deobicei, spectrul armonicelor tensiunii.

2.9. Contoare de Flicker

Transformarea rapida Fourier. O alta metoda care s-a utilizat pentru masurarea flicker-ului este luarea unor esantioane brute din formele de semnal actuale ale tensiuni si aplicarea unei operatii de transformare rapida Fourier la semnalul demodulat (numai semnal flicker) pentru extragerea unor frecvente si magnitudini diverse, din date. Aceste date s-ar compara apoi, cu o curba a flicker-ului. Desi este asemanatoare cu utilizareagraficelor benzilor de rms, aceasta metoda cuantifica mai precis datele masurate, datorita marimii si frecventei flickerului care se cunosc.. Implementarea acestei metode este asociata cu cuantificarea nivelelor flicker-ului, atunci cand sarcina generatoare de flicker contine semnale multiple de flicker. Unele aparate compenseaza acest lucru prin raportare doar a frecventei dominante si rebutarea restului.

Contoare pentru flicker. Din cauza complexitatii cuantificarii nivelelor de flicker, care se bazeaza pe perceptia umana, cea mai exhaustiva abordare a masurarii flicker-ului este utilizarea contoarelor pentru flicker. Un contor de flicker este de fapt, un dispozitiv care demoduleaza semnalul de flicker, il cantareste in conformitate cu curbele de flicker stabilite si realizeaza analiza statistica a datelor procesate.

In general, aceste contoare se pot imparti in trei compartimente. In primul compartiment, forma semnalului de intrare este demodulata, indepartand astfel semnalul suport. Ca urmare a demodulatorului, se produc conditii de deformare a cc si de frecventa mai inalta (benzi laterale). Al doilea compartiment indeparteaza aceste conditii nedorite, cu ajutorul filtrelor, lasand doar semnalul (flickerul) ramas care se moduleaza. Al doilea compartiment consta de asemenea, din filtre care cantaresc semnalul care se moduleaza, in conformitate cu specificatiile contorului. Ultimul compartiment contine, deobicei, o analiza statistica a flickerului masurat.

Metoda cea mai determinata pentru a face acest lucru, este descrisa in Standardul CEI 61000-4-15. Cotorul CEI pentru flicker contine cinci unitati (blocuri) care sunt indicate in Fig. 11.18.

Unitatea 1 reprezinta un adaptor pentru tensiunea de intrare care scaleaza valoarea tensiunii de intrare rms, de jumatate ciclu la un nivel de referinta intern. Acest lucru va permite sa se faca masurarea flicker-urului mai degraba pe baza unui raport procentual decat sa depinda de nivelul tensiunii suport, de intrare.

Unitatea 2 este pur si simplu un demodulator ridicator la putere care ridica la patrat semnalul de intrare pentru a separa fluctuatia tensiunii (semnal modulator) din semnalul de tensiune principal (semnal suport), simuland astfel comportamentul unei lampi incandescente.

Unitatea 3 contine filtre multiple care ajuta la filtrarea in afara, a frecventelor nedorite, provenite de la demodulator si de asemenea, ajuta la cantarirea semnalului de intrare, in conformitate cu raspunsul de baza de la lampa incandescenta. Functia de baza de transfer pentru filtrul de cantarire este

H (s) =

Unitate 1    Unitate 2 Unitate 3 Unitate 4 Unitate 5 Multiplicator convertor A/D

Detector si ridicare la viteza

Reglaj amplificare Demodulator cu patrat analiza ≥ 50 Hz

Ridicare la patrat    Programare

Adaptor tensiune multiplicator Filtre de cantarire Ridicare perioade de observ.

Intrare    la patrat scurte si lungi

Si atenuare    Evaluare

Generator semnal statistica nivel flicker

pentru verificare

calbrare    Afisare Contor RMS si inreg.

Dispozitiv    integrator

Rezultat 1 Rezultat 2 ridicator la 1 min. rezultate

Indicare tensiune     Fluctuatie patrat si date

Rms jumatate ciclu    tensiune cantarita

Rezultat 3 Rezultat 4 Rezultat

Selectare gama    Integrare 5

Termen scurt    inregist.

Figura 11.18 Scheme de contor CEI pentru flicker

(Vedeti Standardul CEI 61000-4-15 pentru o descriere a variabilelor, utilizate mai sus).

Unitatea 4 contine un multiplicator electronic de ridicare la patrat si un filtru mediu mobil. Semnalul de tensiune este ridicat la patrat pentru a sublinia raspunsul nelinear al creierului, in timp ce filtrul mediu mobil aproximeaza semnalul pentru a stimula efectul de stocare pe termen scurt, al creierului. Rezultatul acestei unitati se estimeaza a fi nivelul spontan al flicker-ului. Un nivel de 1 in rezultatul acestei unitati, corespunde unui flicker perceptibil.

Unitatea 5 consta intr-o analiza statistica al nivelului spontan al flicker-ului.

Rezultatul unitatii 4 se imparte in clase corespunzatoare, creand astfel o histograma. Se creaza o functie de probabilitate a densitatii, bazata pe fiecare clasa, iar din aceasta se poate forma o functie cumulativa de distributie.

Evaluarea nivelului de flicker se poate imparti in doua categorii, pe termen scurt si pe termen lung. Evaluarea pe termen scurt a gravitatii flicker-ului PST se bazeaza pe o perioada de observatie de 10 min. Aceasta perioada are la baza estimarea perturbatiilor, cu ajutorul unui ciclu scurt de regim sau a perturbatiilor care produc fluctuatii continue. Se poate afla PST cu ajutorul ecuatiei

PST

Unde procentele P P1s, P3s, P10s si P50 s reprezinta nivele de flicker care sunt depasite 0,1, 1,0, 3,0, 10,0 si respectiv 50,0% din timp. Aceste valori sunt luate din curba de distributie cumulativa, discutata anterior. O perioada PST din 1.0 in rezultatul unitatii 5 reprezinta limita critica a flicker-ului.

In cazurile unde ciclul regimului este lung sau variabil, cum este la cuptoarele cu arc sau perturbatiile din retea, care sunt cauzate de sarcini multiple care actioneaza simultan, apare nevoia unei evaluari pe termen lung a gravitatii flicker-ului. Prin urmare, gravitatea flicker-ului pe termen lung PST deriva din PST

folosind ecuatia

PST

unde N reprezinta numarul de citiri ale PST si este determinat de ciclul de regim al sarcinii generatoare de flicker. Scopul este captarea unui ciclu de regim al sarcinii fluctuante. Daca nu se cunoaste ciclul regimului, numarul recomandat de citiri PST este 12 (fereastra de 2 ore masuratori).

Avantajul utilizarii unei cantitati unice, ca PST, pentru caracterizarea flicker-ului, este ca aceasta ofera o baza pentru aplicarea contractelor si descrierea nivelelor flicker-ului, intr-un mod mai simplu. Figura 11.19 ilustreaza nivelele PST, masurate la un cuptor cu arc, intr-o perioada de 24 ore. Regimurile amestecate se pot identifica, cand cuptorul era in functiune, cu ajutorul nivelelor inalte PST. Observati ca nivelele PST, mai mari de 1,0 sunt deobicei, considerate nivelele care ar duce la consumatori, constienti de licarirea luminilor.

Figura 11.19 Variatiile flicker-ului in punctul PCC, la un cuptor cu arc, caracteriaat de nivelele Pst, timp de 24 ore (1 martie 2001) (observati ca exista o valoare Pst la fiecare 10 min.)

Cerinte pentru convertor (transformator de masura)

Monitorizarea calitatii energiei la retelele electrice necesita adesea transformatoare de masura, pentru a obtine nivele acceptabile ale semnalelor de tensiune si curent. Monitorizarea tensiunii, in retelele secundare, se poate realiza deobicei, cu ajutorul conexiunilor dar chiar si aceste locatii necesita transformatoare de curent (TC) pentru semnalul de curent.

Multe aparate de monitorizare a calitatii energiei sunt concepute pentru tensiuni de intrare, de pana la 600 V rms si semnale se intrare curent, de pana la 5 A rms. Transformatoarele de masura pentru tensiune si curent, trebuie selectate pentru a asigura aceste nivele de semnal.

Sunt doua probleme importante la selectarea transformatoarelor de masura:

1. Nivele de semnal Nivelele de semnal trebuie sa utilizeze scala completa a aparatului fara deformarea sau taierea semnalului dorit.
2. Raspunsul frecventei. Este deosebit de important pentru monitorizarea deformarii curentilor tranzitorii si a armonicelor, acolo unde semnalele de inalta frecventa sunt deosebit de importante.

Vom discuta acum, aceste probleme si aspectele privind instalarea transformatoarelor de masura.

Nivele de semnal. Trebuie acordata atentie la dimensionarea transformatoarelor de masura pentru tensiune (TT) iar TC sunt necesare pentru a profita de rezolutia deplina a aparatului, fara scurtarea semnalului masurat. Dimensionarea necorespunzatoare poate duce la deteriorarea transformatorului de masura sau a aparatului de monitorizare.

Aparatele digitale de monitorizare includ si utilizarea convertoarelor de semnal analog-la-digital (A/D). Aceste tablouri A/D transforma semnalul analog, primit de aparate, de la transformatoarele de masura, in semnal digital, pentru a-l procesa. In scopul obtinerii celei mai exacte reprezentari a semnalului care se monitorizeaza, este important sa utilizam cat mai mult posibil, din limita deplina a tabloului A/D. Nivelul de zgomot al unui tablou A/D standard, este aproximativ 33% din scala completa a valorii in biti (5 biti dintr-un tablou A/D de 16 biti). Deci, in general, semnalul care este valoarea de intrare la aparat nu trebuie sa fie niciodata mai mic de o optime din valoarea scalei complete, astfel incat sa depaseaaca bine nivelul de zgomot al tabloului A/D. Acest lucru se poate realiza prin selectarea transformatoarelor de masura corespunzatoare.

Transformatoare de masura pentru tensiune. TT-rile trebuie dimensionate pentru a impiedica perturbatiile masurate de la inducerea saturatiei in TT. In privinta curentilor tranzitorii, acesta necesita in general, ca punctul de saturatie de pe curba de saturatie a ransformatorului de masura, sa fie cel putin 200% din tensiunea nominala a retelei.

Transformatoare de masura pentru curent. Selectarea transformatorului de masura pentru curenti este mai dificila. Curentul, in oricare retea, se modifica mai des si cu o magnitudine mai mare decat tensiunea. Cea mai mare parte a producatorilor de aparate de masura pentru calitatea energiei, furnizeaza TC impreuna cu echipamentele lor. Aceste TC se prezinta intr-o gama larga de dimensiuni care se adapteaza diferitelor nivele de sarcina. TC sunt deobicei, calibrate la curentul continuu de sarcina, maxim. Calibrarea corespunzatoare a TC si raportul de spire depind de obiectivul masuratorii. Daca defectul (scurt-circuit) sau curentii de magnetizare reprezinta o problema, TC trebuie sa fie dimensionat in limita de la 20 la 30 ori curentul normal de sarcina. Acest lucru va avea drept rezultat o rezolutie joasa a curentilor de sarcina si la incapacitatea de a caracteriza exact armonicele curentilor de sarcina.

Daca caracterizarea armonicelor si a sarcinii sunt importante, TC trebuie selectate pentru a caracteriza cu precizie, curentii de sarcina. Acest lucru va permite evaluarea raspunsului sarcinii la variatiile de tensiune din retea si calcularea exacta a armonicelor curentilor de sarcina.