اتجاه التوافقيات والوميض في جودة الطاقة

ملخص

نظرًا لأن السلطات التنظيمية تفرض متطلبات أكثر صرامة فيما يتعلق بجودة الطاقة، ترغب المرافق بشكل متزايد في معرفة العميل الذي يفرض التوافقيات والوميض على نظام طاقة المرافق. ونتيجة لذلك، كثيرا ما نسأل ما إذا كان بإمكاننا تحديد "اتجاه" تدفق الطاقة التوافقية، وما الذي يمكن فعله بشأن الوميض.

تدفق الطاقة التوافقي

التوافقيات ، مثل الترددات الأساسية، تسبب تدفق الطاقة داخل أنظمة الطاقة. يتم تحديد القدرة عند أي تردد توافقي من خلال حاصل ضرب جذر متوسط ​​تربيع الجهد التوافقي والتيار وجيب تمام زاوية الطور بينهما. من المفاهيم الخاطئة الشائعة أنه إذا كان حمل العميل يولد توافقيات، فإن تدفق الطاقة سيكون دائمًا من العميل إلى الأداة المساعدة. ومع ذلك، فإن هذا يعتمد على زاوية الطور لخط المنفعة عند التردد التوافقي. تكون المعاوقة عند هذه الترددات شديدة التفاعل، مما يؤدي إلى الحد الأدنى من الطاقة النشطة والقدرة التفاعلية الكبيرة (VARs). يمكن أن يتسبب هذا التفاعل في عكس اتجاه تدفق الطاقة النشط في ظل ظروف معينة. يتم إعطاء القدرة عند أي توافقي بواسطة:

حيث  Vh  و  Ih  هما الجهد والتيار التوافقي rms   وزاوية الطور بينهما. غالبًا ما يُعتقد أنه إذا كان حمل العميل يخلق توافقيات، فإن اتجاه تدفق الطاقة سيكون من العميل إلى الأداة المساعدة. قد لا يكون هذا صحيحا. سواء كان هذا صحيحًا أم لا يعتمد على زاوية الطور لخط المنفعة عند التردد التوافقي. لا يمكن المبالغة في التأكيد على هذا، لأنه من المحتمل جدًا أن تكون الممانعة شديدة التفاعل عند هذه الترددات. هذا يعني أنه سيكون هناك القليل جدًا من الطاقة النشطة (ستكون في الغالب VARs)، وفي حالة وجود تفاعل بين ممانعة الخط ومقاومة حمل العميل، يمكن أن يكون تدفق الطاقة النشط في الواقع في الاتجاه الآخر. بسبب هذه التحولات الطورية الكبيرة (الناجمة عن محاثة الخط ومحاثة التسرب للمحولات) ستكون هناك طاقة نشطة قليلة نسبيًا على أي حال. لحسن الحظ، هناك طريقة أفضل.

مقادير الإشارة النسبية

هناك وسيلة أكثر فائدة لاكتشاف ما إذا كان العميل يفرض توافقيات على النظام أم لا، وهي النظر إلى الحجم النسبي للتوافقيات، كنسبة مئوية من الجهد والتيار الأساسيين. إذا كان العميل يعاني من توافقيات مفروضة عليه من قبل المنشأة، فإن المقادير النسبية للتيار التوافقي ستكون أقل من أو تساوي المقدار النسبي للجهد التوافقي. على سبيل المثال، إذا كان التوافقي للجهد الثالث 3.1% والتيار التوافقي الثالث 2.8%، فإننا نتوقع أن التيار التوافقي كان نتيجة الجهد التوافقي على خط المرافق. نظرًا لأنه من المحتمل أن يحتوي حمل العميل على بعض المكونات التفاعلية (الحثية) التي ستتسبب في زيادة الممانعة للتوافقيات (مما يجعل حمله يعمل إلى حد ما مثل مرشح التردد المنخفض)، فإننا نتوقع أن يكون التوافقي الحالي أصغر من توافقي الجهد عندما معبرا عنها في المئة.

ومع ذلك، إذا كان العكس صحيحًا - الحجم النسبي للتوافقي الحالي أكبر من التوافقي للجهد - فمن المحتمل أن حمل العميل يفرض التوافقي على المنفعة. وذلك لأن ممانعة الخط من المحتمل أن تكون أقل بكثير من ممانعة الحمل، على الرغم من أن هذا التأثير يتضاءل عند الترددات العالية كما تمت مناقشته أعلاه. من المتوقع أن يكون هذا صحيحًا خاصة عند التوافقيات السفلية، ومن الممكن جدًا، على سبيل المثال، رؤية توافقي تيار بنسبة 22% مع توافقية جهد تبلغ 3.9%. بسبب الرنين، من الممكن أن يكون للتوافقيات العرضية تأثيرات مبالغ فيها، إما لتعزيز أو تحدي الاستنتاج الذي قد تتوصل إليه حول من يفرض التوافقيات على من. لذلك، يجب عليك دائمًا النظر إلى التوافقيات كمجموعة، مع التركيز بشكل خاص على التوافقيات القليلة الأولى (عادةً تلك التوافقيات الفردية، على سبيل المثال من الثالث إلى الحادي عشر) حيث من المحتمل أن تكون تأثيرات مقاومة الخط أقل مبالغًا فيها.

هناك طريقة أكثر عملية للكشف عن التوافقيات التي يفرضها العميل وهي فحص المقادير النسبية للتوافقيات كنسبة مئوية من الجهد والتيار الأساسيين. إذا فرضت المنشأة توافقيات على العميل، فإن الحجم النسبي للتيار التوافقي سيكون أقل من أو يساوي الجهد التوافقي. على العكس من ذلك، إذا كان حمل العميل يفرض توافقيات، فإن الحجم التوافقي النسبي للتيار سوف يتجاوز توافق الجهد. تعتبر هذه الطريقة موثوقة بشكل خاص للتوافقيات ذات الترتيب الأدنى، حيث تكون تأثيرات ممانعة الخط أقل وضوحًا.

اتجاه وميض

الوميض هو تأثير التردد الأساسي. يمكن التعبير عن الاختلافات التي تسبب الوميض على شكل نطاقات جانبية (تعديل) لـ "الموجة الحاملة" أو الإشارة الأساسية. توجد ترددات هذه النطاقات الجانبية بالقرب من الموجة الحاملة، ويتم إزالتها عادة من 0.5 إلى 20 هرتز، على عكس التوافقيات، التي يمكن إزالتها بعامل 50. وهذا يعني أنه يمكن استخدام ممانعة الخط بشكل أكثر موثوقية لتحديد اتجاه الوميض ، أو بشكل أكثر دقة، ما إذا كانت الأداة تفرض جهدًا وامضًا على العميل أو أن العميل يفرض تيارات وامضة على الأداة المساعدة.

معايير IEC التي تحدد الوميض، IEC 868 والمواصفة IEC 61000-4-15 الأحدث، تحدد الوميض فقط على أنه قياس مصنوع من الجهد الكهربي. قد يكون السبب هو أن اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) كانت مهتمة في المقام الأول بالوميض باعتباره إعاقة، وتحدث التأثيرات الضارة للوميض بسبب تعديل الجهد. ويبدو أن اللجنة الانتخابية المستقلة لم تكن مهتمة بالسؤال العملي المتعلق بالمصدر الذي يأتي منه الوميض.

المرافق اللازمة لتوفير الطاقة بمستوى معين من الجودة مهتمة جدًا بهذا السؤال. بعد كل شيء، إذا تمت معاقبتهم بسبب رداءة جودة الطاقة، فيجب أن يكونوا قادرين على القيام بشيء لعلاج المشكلة.

لهذا السبب، قمنا بتضمين قياس الوميض في النموذج YTPQC-AHF و YTPQC-SVG على كل من قنوات الجهد والتيار. باتباع منطق مماثل كما هو الحال بالنسبة للتوافقيات، نتوقع أن يكون وميض التيار لحمل العميل أقل من أو تقريبًا نفس وميض الجهد إذا كان يعاني من وميض تفرضه الأداة المساعدة. سيكون وميض التيار أعلى (ربما أعلى بكثير) من ذلك الموجود على الجهد إذا كان حمل العميل يفرض وميضًا على الأداة المساعدة. ومرة أخرى، يرجع ذلك إلى أن مقاومة خط الأداة المساعدة تكون عمومًا أقل بكثير من مقاومة حمل العميل. تتناسب نسبة الوميض على الجهد إلى الوميض على التيار مع مربع الممانعات. يتم تربيعه لأن تعريف اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) للوميض ينص على أن اختلاف الجهد يخلق "إدراك وميض" يتناسب مع مربع اختلاف الجهد. على سبيل المثال، يحدد معيار IEC اختلافًا بنسبة 0.25% في الذروة عند 8.8 هرتز لتمثيل مستوى 1.0 وحدة إدراك. إذا زاد التباين إلى 0.5%، فسيقيس مقياس الوميض 4.0 وحدات إدراك.

خاتمة

يعمل YTPQC-AHF وYTPQC-SVG على تحسين مشكلات جودة الطاقة مثل التوافقيات والوميض. تتطور أحدث التقنيات بسرعة في هذا المجال، كما أن توفر الإمكانيات التي تتجاوز تلك التي تتطلبها المواصفات ذات الصلة سيمنح المستخدم حرية إضافية عند التحقيق في المشكلات. وقد تصبح بعض هذه الأساليب جزءًا من المعايير المستقبلية.