Анализатори на електрически мрежи

Cъвременните мащабни електропреносни мрежи са все по-комплексно проектирани, което превръща анализа на уязвимостите им в сложна задача. С цел постигане на непрекъснатост на електрозахранването през последните години се проучват различни възможности за анализ на електропреносните мрежи.

Такива са т. нар. итеративни алгоритми с предварително зададени условия, както и инструментите за инкрементален анализ на мрежите, чрез които бързо могат да бъдат повторно симулирани и валидирани коригираните конфигурации на дадени зони от мрежовата архитектура.

Сред основните предизвикателства при проектирането на електропреносни мрежи е да се осигури оптимална надеждност и рентабилност, като същевременно стриктно се спазват ключови проектни спецификации като допустимо ниво на шум при максимално напрежение, разсейване на мощността и др.

Важно е, доколкото е възможно, да се избегне скъпото и времеемко повторно проектиране посредством виртуални симулации на електрическите вериги и поетапното физическо коригиране и оптимизиране на съответните зони от мрежата чрез метални проводници/преходници.

Ето защо през последните години фокусът на разработките в областта е насочен към все по-ефективни решения за бърза симулация на дизайна и инкрементален анализ на електропреносните мрежи.

Анализът на електро-разпределителните мрежи
бива дневен, месечен и годишен, съгласно действащите изисквания за усъвършенстване експлоатацията на мрежата. Статистическият анализ на различните категории индикатори може да отнеме месеци и дори години.

Платформите за събиране на данни за мрежата е препоръчително да са базирани на автоматизирани системи, работещи в реално време. За да е възможно иницииране и прилагане на адекватни мерки за управление и оптимизация поведението на мрежовата инфраструктура, е необходимо на дежурните диспечери да се осигури достъп в реално време до базови и оперативни индикатори за работата на мрежата.

Ежедневни анализи
Тяхната цел е да направят възможно регистрирането на проблеми и отклонения при експлоатацията и управлението на мрежата в предходния ден, откриването на причините за тях и предотвратяването на сходни събития през следващия ден, като по този начин непрекъснато се оптимизира оперативното управление на мрежата.

Ежемесечен анализ
Той включва статистически анализ на индикатори с оглед на оперативния план, статистически анализ на класове индикатори за проверка пригодността им за месечния режим на работа, задълбочено проучване на проблеми и срещани отклонения и отстраняването им през следващия месец, изготвяне на препоръки и коментари, както и непрекъснато оптимизиране на експлоатацията на базата на предварителен план.

Годишен анализ
Целта на този анализ е изготвяне на коментари и предложения към управленските звена относно планирането и техническите иновации в мрежата, главно посредством анализ на статистически индикатори, в съчетание с анализ на годишните режими на работа. Това помага при планиране на работни режими за следващата година.

Качество на електроенергията
В миналото измервателното оборудване за електропреносни мрежи е било проектирано да измерва или смущенията (анализатори на смущения), или вариациите в стационарен режим (например измерватели на напрежение, анализатори на хармоници).

С напредването на технологиите вече са налични нови прибори, способни да измерват пълния диапазон на колебанията в качеството на енергията. Новите предизвикателства включват съхраняването и извеждането на всички данни в удобна форма, която да спомага за откриването и разрешаването на различни проблеми.

Многофункционални измервателни уреди (DMM)
След изпитване целостта на електрическите проводници в мрежата често се налагат и бързи проверки на напрежението и електричеството в инсталацията. Така могат да се открият претоварвания на вериги, проблеми със свръх- или ниски напрежения, както и дисбаланс между веригите.

Тези измервания се извършват със стандартен мултимер и включват проверка на:
• напрежения между фаза и нула;
• напрежения между нула и земя;
• напрежения фаза-фаза (трифазна мрежа);
• фазови токове;
• неутрални токове.

Най-важният фактор, който се взема предвид при избор на мултимер, е методът на изчисления, който апаратът използва. Всички обикновени мултимери биват калибрирани така, че да предоставят RMS индикация (средна квадратична стойност) на измерения сигнал.

Осцилоскопи
Осцилоскопите са незаменимо средство при извършването на изпитвания в реално време. Проследяването на напрежението и кривата на тока може да даде представа за състоянието на мрежата дори и без извършването на детайлни анализи на хармониците в тези криви.

По този начин могат да се измерят стойностите на напреженията и токовете, да се открият очевидни смущения и да се регистрират големи изменения в сигналите. На пазара е достъпна широка гама от видове и модели осцилоскопи.

Цифровите осцилоскопи, които могат да съхраняват данни от измерванията в паметта на устройството, са особено ефективни, защото при измерванията на съответната крива данните могат да бъдат запазени и анализирани.

В допълнение, цифровите осцилоскопи могат да се свързват с различни устройства, включително с персонални компютри, където на данните за кривата е възможно да се направи по-задълбочен анализ с необходимия за целта софтуер.

Анализатори на смущения
Анализаторите на смущения и инструментите за мониторинг на смущения попадат в категорията прибори, разработени специално за измерване качеството на електроенергията. Обикновено те могат да измерват широк набор от системни смущения – от много кратки преходни напрежения до дългосрочни прекъсвания на подаването или спадания на напрежението.

Залагат се праговите стойности и приборът се оставя да работи, записвайки смущенията през определен период от време. Информацията обикновено се записва върху хартиена лента, но голяма част от устройствата имат възможност да запаметяват и в дисково устройство.

Тези инструменти се разпределят в две основни категории: стандартни анализатори и графични анализатори. Стандартните анализатори обобщават и описват събитията посредством специфична информация като нива и продължителност на епизоди с повишено и понижено напрежение, пренапрежения, преходни нива на напрежение и др.

Графичните анализатори запаметяват и отпечатват кривата на измерваната променлива наред с описанието, генерирано от стандартните анализатори.

Спектроанализатори и анализатори на хармоници
Днес голяма част от приборите и оборудването за онлайн мониторинг на качеството на електроенергията могат да семплират криви и да извършват FFT изчисления (чрез метода бързо преобразуване на Фурие).

Възможностите на тези прибори са разнообразни, но потребителите е необходимо да проверяват дали събраната информация е достатъчно прецизна за съответното изчисление.

Хармоничните изкривявания са постоянен феномен. В определен момент те биха могли да се характеризират с честотните спектри на напреженията и токовете. За по-точно представяне измерванията е необходимо да се правят през определен период от време и да се определят статистическите характеристики на дадения хармоник и общото смущение.

Сред основните изисквания за измерване на хармоници с цел откриване на проблем в мрежата са: възможност за едновременно измерване на напрежение и ток с цел получаване на информация за мощността на хармониците; възможност за измерване на големина и фазов ъгъл на отделни компоненти на хармоници (необходими също и за изчисление на потока на енергия).

Необходими са още: синхронизиране и често семплиране за прецизно измерване на хармониците, най-малко до 37-ия хармоник (това изискване комбинира висока честота на семплиране и интервали на семплиране при основен хармоник 60 Hz), както и възможност за характеризиране на статистическите нива на хармоничните изкривявания. Нивата на хармониците се променят при промяна на натоварването и на условията в системата).