|
Rejestrator jakości energii elektrycznej w urządzeniach Ex-BEL
W systemie Ex-BEL moduł do kontroli jakości energii korzysta z pomiarów zmiennoprądowych wprowadzonych do zabezpieczenia lub telemechaniki, całej infrastruktury komunikacyjnej oraz Systemów Dyspozytorskich wykorzystywanych do nadzoru nad stacjami energetycznymi. W rezultacie koszty wprowadzenia tej funkcji są wielokrotnie mniejsze oraz uzyskuje się szereg efektów dodatkowych.
Wybrane parametry jakościowe (zapady o określonych parametrach, przekroczenia THD, przepięcia itp.) mogą tworzyć zdarzenia przekazywane poprzez system nadzoru do punku dyspozytorskiego, gdzie są rejestrowane oraz mogą na wydzielonym terminalu generować alarmy. Zdarzenia te mogą również wyzwalać wbudowany w moduły Ex-BEL rejestrator zakłóceń, co pozwala na szczegółową analizę przyczyn powodujących naruszenie parametrów jakościowych. Ze względu na niski koszt opcji rejestratora jakości energii oraz wygodę transportu danych można wykorzystać tę funkcję w znacznie szerszym zakresie niż przy tradycyjnym podejściu. Rejestracja jakości energii jest prowadzona zgodnie z normą PN-EN 50160.
Rejestracji podlega: częstotliwość, wartość skuteczna, kształt przebiegu czasowego, symetria napięć trójfazowych, harmoniczne (1 do 16) oraz THD, przy czym rejestrowane są wszystkie wbudowane kanały analogowe, częstotliwość oraz ewentualnie kanały "wyliczane" jak np. asymetria. Rejestrowane są również zdarzenia związane z zapadami napięcia, przepięciami, wahaniami napięcia oraz przerwami w zasilaniu.
Na wyświetlaczu dostępne są zapamiętane minimalne, maksymalne oraz średnie wartości każdego rejestrowanego parametru.
Na rys. 1 przykładowo pokazane są ekrany zabezpieczenia Ex-BEL z modułem pomiaru jakości energii pokazujące bieżące dane o jakości energii: przebieg czasowy napięcia fazy L1 z uwidocznionym i zarejestrowanym zapadem napięcia oraz rozkład harmonicznych dla UL1.
|
 
|
|
Rys. 1. Przebieg czasowy i zawartość harmonicznych |
Urządzenie może zapamiętać do 1008 okresów pomiarowych z maksymalnym czasem uśredniania do 10 min co odpowiada tygodniowemu okresowi rejestracji. Dane są zawsze zapisywane w lokalnej pamięci modułu a jeżeli jest aktywny kanał łączności telemechaniki są automatycznie transportowane na wskazany serwer systemu WindEx. Mogą być również niezależnie pobierane przez kanał inżynierski. Struktura systemu oraz konfiguracja przepływu danych są pokazane na rys.2.
|
|
|
Rys. 2. Struktura automatycznego
systemu transportu zarejestrowanych danych |
Pierwotnym źródłem informacji są w tym przypadku obwody wtórne pól średniego napięcia. W zależności od możliwości i potrzeb w moduł rejestratora mogą być wyposażone wszystkie pola SN lub tylko pola funkcyjne (transformator, pomiar napięcia itp.) oraz wybrane pola liniowe. Przy takim podejściu, w stosunku do alternatywy polegającej na montażu niezależnych rejestratorów, następuje redukcja kosztów w zakresie sprzętu, kosztów instalacji oraz serwisu i eksploatacji. Oprócz podstawowej funkcji automatyki zabezpieczeniowej terminale pól Ex-BEL w sposób ciągły analizują dane pochodzące z obwodów wtórnych pola. Rejestrator pracuje w trybie ciągłym, to znaczy, że dane z każdego z kanałów są zbierane bez przerw co gwarantuje wysoką wiarygodność danych. Zarejestrowane dane tworzą odrębne pakiety dla każdego kanału i okresu uśredniania. Są one następnie transmitowane poprzez istniejącą infrastrukturę systemu telemechaniki; koncentrator na stacji energetycznej, Rejonową Dyspozycję Ruchu (RDR) do Zakładowej Dyspozycji Ruchu (ZDR). Wszystkie dane są gromadzone na serwerze w ZDR. Tworzy się tam strukturę katalogów odpowiadającą hierarchii zarządzanej sieci, to znaczy:
Zakład => Rejon => GPZ => Pole => Rejestrator Zakłóceń, Rejestrator Jak. Energii => Rok => Miesiąc.
Na rys.3. pokazany jest panel diagnostyczny komunikacji. Można na nim dla każdego pola w rozdzielni ocenić status przesyłanych danych i ich kompletność.
|
|
|
Rys. 3.Konfiguracja przepływu
danych w systemie rejestracji |
W tej samej strukturze i przy pomocy tych samych narzędzi są przesyłane rejestracje z wbudowanych w terminale typu BEL rejestratorów zakłóceń. Oznacza to, że na te elementy nie potrzebne są już żadne dodatkowe nakłady sprzętowe i programowe. W rezultacie wszystkie rejestracje są automatycznie gromadzone w odpowiednich katalogach, skąd mogą być pobierane do przeglądarek. Struktura katalogów jest pokazana na rys.4. ; podział na odpowiednie katalogi uwzględnia strukturę terytorialną sieci oraz podział czasowy na miesiące i lata co znacznie ułatwia przeprowadzanie analiz.
 |
Rys. 4.Struktura katalogów
rejestratora jakości energii |
Przy dużej ilości urządzeń zainstalowanych na obiektach energetycznych tylko przy wykorzystaniu tego typu rozwiązań użytkownik jest w stanie zapewnić kompletność i spójność danych. Przy obecnych pojemnościach pamięci dyskowych w komputerach dysponujemy więc obszernymi, wiarygodnymi oraz kompletnymi rejestracjami danych bieżących i historycznych. Ponieważ terminale BEL są bardzo dokładnie synchronizowane w zakresie czasu to wszystkie rejestracje zarówno zakłóceń jak i jakości energii mogą być bardzo precyzyjnie porównywane pomiędzy różnymi, nawet odległymi obiektami.
Fakt automatycznego przesłania danych z urządzenia obiektowego do serwera nie oznacza natychmiastowego usunięcia danych z pamięci rejestratora na obiekcie. Są one przechowywane w buforze cyklicznym o tygodniowym zakresie pamiętania. Również przerwa w łączności krótsza niż tydzień nie prowadzi do utraty danych. Po odtworzeniu łączności brakujące dane zostaną automatycznie pobrane. Ze względu na pakietowy charakter transmisji, przesyłanie rejestratorów zakłóceń i jakości energii nie degraduje podstawowych właściwości kanału telemechaniki.
Niezależnie od drogi transmisji poprzez kanał telemechaniki, rejestracje są dostępne poprzez odrębny kanał inżynierski co może być użyteczne w miejscach gdzie nie jest możliwe zapewnienie łącz trwałych. Łącze to może być utworzone jako komutowane lub przy pomocy usługi GPRS którą koncentrator obiektowy Ex-MST2 jest w stanie wykorzystywać bezpośrednio.
Będąca opcjonalnym elementem systemu Ex-WindEx przeglądarka rejestratora energii oprócz podstawowych funkcji prezentacji posiada również wiele funkcji analitycznych. Umożliwia to szybką ocenę danych. Niezależnie od tego dane zgromadzone na serwerze mogą być pobierane do innych pakietów programowych jak np. Microsoft Excel. Rys. 5. pokazuje przebiegi zarejestrowane w cyklu tygodniowym dla wybranych parametrów pola SN.
 |
Rys. 5.Przebieg wartości skutecznych
i THD w układzie tygodniowym |
Na wykresach widać wyraźnie dobową i tygodniową zależność generowanego poziomu harmonicznych. Na rys.6. pokazane są 95% wartości współczynnika THD na uporządkowanym wykresie zgromadzonych próbek.
 |
| Rys. 6. Uporządkowane wartości THD |
Z kolei rys.7. zawiera porównanie pomierzonych i dopuszczalnych (zgodnie z normą) 95 procentowych wartości dla wszystkich harmonicznych.
 |
Rys. 7. Porównanie wartości harmonicznych
z wartościami dopuszczalnymi |
Na rys.8. widoczne są względne wartości wszystkich harmonicznych dla wszystkich faz w zobrazowaniu trójwymiarowym.
 |
Rys. 8. Zarejestrowany w okresie uśredniania
rozkład harmonicznych napięcia
dla wszystkich faz (do 16 harmonicznej) |
Kompleksowa informacja analityczna jest zawarta na rys.9., gdzie w tabeli jest uwidoczniony raport tygodniowy podsumowujący ocenę jakości ze wskazaniem parametrów (kolor czerwony) które są naruszane.
 |
Rys. 9. Raport tygodniowy
z analizy harmonicznych |
Widać więc, że zaproponowana metoda pomiaru jakości energii umożliwia realizację tego zadania w sposób efektywny ekonomicznie i technicznie oraz z dużym stopniem wiarygodności, dając jednocześnie możliwość bieżącej reakcji operatora systemu na zagrożenia związane z naruszeniem wybranych parametrów jakościowych. | 
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
