فهم معيار IEEE 519–2014 للتوافقيات

يحدد معيار IEEE 519-2014 معايير لتشويه توافقيات الجهد والتيار في تصميم النظام الكهربائي. فهو يوفر شرحًا تفصيليًا للجهد الحالي وأشكال الموجات الحالية في جميع أنحاء النظام ويحدد أهداف تشويه الشكل الموجي لمصممي النظام.

يخضع المعيار لتحديثات دورية ليتماشى مع تطورات الصناعة. منذ إنشائها في عام 1981، تمت مراجعتها عدة مرات، وكان آخر تحديث رئيسي لها هو IEEE 519-2014. تحديثات إضافية في عام 2022 (التفاصيل متاحة هنا). تتناول هذه المقالة تعريفات المصطلحات الرئيسية وتقنيات التقييم الإحصائي، مع التركيز على التغييرات المهمة التي تم إدخالها في طبعة IEEE 519-2014.

تعريفات المصطلحات الهامة في IEEE 519

لفهم أهداف هذه الوثيقة، تم تعريف المصطلحات التالية. بالنسبة للمصطلحات الأخرى غير المحددة هنا، راجع قاموس معايير IEEE عبر الإنترنت.

1. تعريفات جديدة

• الحد الأقصى لتيار حمل الطلب: القيمة الحالية المقاسة عند نقطة الاقتران المشترك (PCC)، ويتم حسابها كمتوسط ​​للتيارات المقابلة لذروة الطلب خلال الأشهر الـ 12 السابقة.
• الشق: حالة تدوم أقل من ½ دورة، حيث يعكس حجم موجة الجهد قطبيتها الطبيعية.
•  
• 
•  
• نقطة الاقتران المشترك (PCC): النقطة الموجودة في نظام إمداد الطاقة العام الأقرب إلى حمل معين حيث يمكن أيضًا توصيل الأحمال الأخرى. يقع PCC أعلى التثبيت المعني.
• 

2. إعادة تعريف التعاريف

• نسبة الدائرة القصيرة: نسبة تيار الدائرة القصيرة المتاح إلى تيار الحمل في موقع محدد، وتقاس بالأمبير.
• تشويه الطلب الإجمالي (TDD): نسبة الجذر التربيعي المتوسط ​​للمحتوى التوافقي، بما في ذلك المكونات التوافقية حتى المرتبة 50، معبرًا عنها كنسبة مئوية من تيار الطلب الأقصى. يتم استبعاد التوافقيات البينية. ويمكن إضافة ترددات أعلى حسب الحاجة.
• التشوه التوافقي الكلي (THD): نسبة الجذر التربيعي المتوسط ​​للمحتوى التوافقي، بما في ذلك المكونات التوافقية حتى الدرجة 50، معبرًا عنها كنسبة مئوية من الأساسي. يتم استبعاد التوافقيات البينية. ويمكن إضافة ترددات أعلى حسب الحاجة.
•  

3. التعريفات القديمة

• التوافقي (المكون): أحد عناصر سلسلة فورييه ذات كمية دورية، مثل التوافقي الثالث (180 هرتز) في نظام 60 هرتز.
• توافقي (مكون): مكون تردد لكمية دورية لا تمثل عددًا صحيحًا مضاعفًا لتردد تشغيل النظام (على سبيل المثال، 50 هرتز أو 60 هرتز).
• منتج تكنولوجيا المعلومات: حاصل ضرب جذر متوسط ​​مربع شدة التيار (I) بالأمبير وعامل التأثير الهاتفي (TIF).
• منتج kV-T: حاصل ضرب جذر متوسط ​​مربع الجهد (V) بالكيلو فولت وعامل التأثير الهاتفي (TIF).
• Notch depth: The average depth of the line voltage notch from the voltage sine wave.
• Notch area: The area of the line voltage notch, calculated as the product of the notch depth in volts and the width of the notch in microseconds.
• Pulse number: The number of successive non-simultaneous commutations in a converter circuit during each cycle without phase control, equal to the principal harmonic order in the direct voltage.
• Telephone influence factor (TIF): The ratio of the square root of the sum of the squares of the weighted root-mean-square values of each sine-wave component (both fundamental and harmonic) to the root-mean-square value of the entire wave.
•  

Differences with the Previous Edition

New Measurement Method and Statistical Evaluation Technique

IEEE 519-2014 introduces new measurement methods and statistical evaluation techniques to determine compliance with recommended limits.

Harmonics Measurement Methods: Adopts the 10/12 cycle gapless harmonic subgroup measurement from IEC 61000-4-7. Aggregations of 150/180 cycles (~3 sec) and 10 min are required for statistical assessments.

Very Short Time Harmonic Measurements: Assessed over a 3-second interval based on an aggregation of 15 consecutive 12 (10) cycle windows for 60 (50) Hz power systems.

• 
•  
• Short Time Harmonics Measurements: Assessed over a 10-minute interval based on an aggregation of 200 consecutive very short time values for a specific frequency component.

Statistical Evaluation

• Daily Evaluation: Calculates the 99th percentile value of very short time harmonics for comparison with recommended limits.
• Weekly Evaluation: Calculates the 95th and 99th percentile values of short time harmonics for comparison with recommended limits.
• 

IEEE 519-2014 Compliance Criteria

The suggested practice limits are applied at the point of common coupling (PCC) between the system owner or operator and system users. The PCC is often the point in the power system closest to the user where services to other users could be provided.

• Voltage Distortion Limits:
• Daily 99th percentile very short time (3 s) values should be less than 1.5 times the values given in the table below.
• Weekly 95th percentile short time (10 min) values should be less than the values given in the table below.
•  
• Table 1: Voltage distortion limits.
• 
• Current Distortion Limits:
• Daily 99th percentile very short time (3 s) harmonic currents should be less than 2.0 times the values given in the tables below.
• Weekly 99th percentile short time (10 min) harmonic currents should be less than 1.5 times the values given in the tables below.
• Weekly 95th percentile short time (10 min) harmonic currents should be less than the values given in the tables below.

Tables (IEEE 519-2014)

• الجدول 2: حدود التشوه الحالية للأنظمة ذات الجهد المقنن 120 فولت - 69 كيلو فولت.
• 
• الجدول 3: حدود التشوه الحالية للأنظمة ذات الجهد المقنن 69 كيلو فولت - 161 كيلو فولت.
• 
• الجدول 4: حدود التشوه الحالية للأنظمة ذات الجهد المقدر > 161 كيلو فولت.
• 

ملحوظات:

• وحتى التوافقيات تقتصر على 25% من الحدود التوافقية الفردية المذكورة أعلاه.
• لا يُسمح بالتشوهات الحالية التي تؤدي إلى إزاحة التيار المستمر، مثل محولات نصف الموجة.
• تقتصر جميع معدات توليد الطاقة على قيم التشوه الحالية، بغض النظر عن ISC/IL الفعلي.
• ISC: الحد الأقصى لتيار الدائرة القصيرة عند PCC.
• IL: الحد الأقصى لتيار حمل الطلب (مكون التردد الأساسي) عند PCC.