Merenje kvaliteta elektri ne energije - japan-instrumenti.com kvaliteta elektricne... · Title:...

Copyright © HIOKI E.E. CORPORATION All Rights Reserved.

Merenje kvaliteta električne energije

HIOKI E.E. CORPORATIONJul, 2015


Indeks

1. Osnove kvaliteta električne energije

2. Osnove Analizatora kvaliteta električneenergije

3. Predstavljanje PW3198

4. Studije slučaja


Šta je kvalitet električne energije?• “Kvalitet električne energije je” opšti termin koji

predstavlja stavke koje imaju uticaj na opremukorisnika kada AC napajanje prevaziđe određenegranice.<Primeri>

–Amplituda sinus talasa napona

–Frekvencija

–Fazni ugao

–Talasni oblik

–Simetrija faza (faze)

–Harmonici


Mesto merenja kvaliteta električneenergije

Bilo koje mesto koje ima izvor napajanja


Tipični Problemi

• Nestanak napajanja

• Oštećenje opreme

• Kvarovi (neispravan rad) opreme

• Čudni zvuci/mirisi

• Prevelika toplota, vatra

• Vibracije

• Oslabljena izolacija

• Fliker na osvetljenju

Javlja se na;1.Samom mestu2.Susedstvu

Nije samo vaš problem!


Promene u napojnoj mreži

• Obnovljivi izvori energije (vetar, sunce, itd.)– Nestabilna generacija, Povezivanje na mrežu

• Porast invertere– Više šuma

• Porast potražnje– Kapacitet transformatora, itd.

• Više mesta koja zahtevaju 24h garantovani izvornapajanja– Telekomunikacije, Data centri, Bolnice, Automatizovana

proizvodnja, itd.

Više prilika za merenjekvaliteta električne energije


Svrhe merenja kvaliteta električneenergije

• Rešavanje problema– Pronalaženje uzroka problema i pronalaženje rešenja

• Periodični problem, Sporadični problem

• Dokaz kvaliteta– Dokaz dobrog kvaliteta napajanja

– Dokaz da ne postoji uticaj na drugu opremu

• Garancija izvora napajanja– Pri instaliranju mašine/opreme

• Prediktivno održavanje– Periodična provera


Osoblje za merenje kvaliteta električneenergije

• Elektrodistribucije– Rešavanje problema

– Dokaz dobrog kvaliteta

– Prediktivno održavanje

• Održavanje izvora napajanja/ preduzimači– Rešavanje problema

– Prediktivno održavanje

• Instalateri Mašina/Opreme– Osiguranje kvaiteta izvora napajanja

Dobavljači

Korisnici

Korisnici


Rešavanje problema

• Odgovornost za problem kvaliteta napajanja– Dobavljač? / Korisnik?

– Ova oprema? / Druga oprema?

Tvrdnjapostojanjaproblema

PregledIstraga Kontramere

Proveradelotvornosti Kraj

Efektno

Nema efekta• Detalji problema• Merenje kvaliteta električne energije• Provera putanje napajanja• Radni status povezane opreme• Neke skorašnje promene

Potrebno je precizno merenje.


Osnovni parametri kvaliteta energije

• Propad napona

• Preskok napona

• Prekid

• Tranzijentni prenapon (Impuls)

• Harmonici (THD, Do 50. reda, Međuharmonici)

• Udarna struja

• Frekvencija

• Fliker

• Nesimetrija (3-faze)

Napon, StrujaSnaga(P/Q/S)Integracija (Wh/varh)PotražnjaFaktor snage


Propad napona

• Trenutni pad napona– Prirodno svojstvo

– Start velikih opterećenja (udarna struja)

90% Udin


Preskok napona

• Trenutni porast napona– Grmljavina

– Zaustavljanje velikog opterećenja

– Komutacija kondenzatorske banke

110% Udin


Prekid

• Kratkotrajni prekid napajanja– Prirodno svojstvo

– Kvar na elektrodistibutivnoj mreži

– Premali kapacitet transformatora

20%-30% Udin


Tranzijentni prenapon (Impuls/Udar)

• Veoma brz impuls na talasnom obliku napona– Grmljavina

– Kvar na komutaciji

Veoma brz(μs), visok pik napona (nekoliko kV)


Harmonici

• Više frekvencijske komponente– Inverter šum

• THD: Ukupno harmonijsko izobličenje• Individualni red do 50og• Međuharmonici• Harmonici višeg reda (viši od 50og reda)

Amplituda (Određena vrednost, % fundamentala)Priliv/ Odliv


Primer smernice u Japana

• 6.6kV mreža– Naponski THD: <5% pri 6.6kV, <3% pri ekstra visokom naponu

– Strujni THD:


Harmonijski priliv i odliv

Smer UzrokNapon-Struja Harmonik

fazna razlika

Priliv Izvor→ Opterećenje Strana izvora (Opterećenje jepogođeno.)

-90º do 0º do +90º

Odliv Opterećenje→ Izvor Strana opterećenja (Opterećenjegeneriše.)

-90º do ±180º do +90º


Udarna struja

• Privremena visoka struja do stabilizacije– Startovanje velikih opterećenja (motor, itd.)

Često povezana sa naponskim propadom


Frekvencija

• Promena frekvencije– Promena ravnoteže napajanja i potrošnje

+/-0.1Hz od nominale


Fliker

• Periodična fluktuacija napona– Nestabilni sjaj rasvete

IEC61000-4-15 (Pst /Plt)


Nesimetrija (3-faze)

• Nesimetrija između 3 faze– Nesimetrično opterećenje (povezivanje 3 različita fazna

uređaja, itd.)


Obnovljivi izvori energije

• Vetar , Solarna (PV), itd.– Nestabilna proizvodnja energije

– Povezivanje na mrežu

• Zahtevi mreže– Napon

– Frekvencija

– Aktivna/Reaktivna snaga, Faktor snage

– Harmonici

– Harmonici višeg reda

Reactive power controlLag PF operation

FRT (Fault ride through)VRT (Voltage ride through)


Zahtevi za PQA analizator

• Standard o tome kako meriti kvalitet energije– IEC61000-4-30: Ed.2

– IEEE1159• Kako proračunati RMS vrednosti, Zahtevana preciznost

• Kako detektovati događaje kvaliteta energije

• Klasifikacija analizatora

– Klasa A, S i B (IEC61000-4-30 Ed.2)Klasa Upotreba

Klasa A Koristi se za precizna merenja za potvrdu kompatibilnosti sa standardom ili rešavanjerasprava.Za precizno merenje, detalji su definisani poput preciznosti časovnika, metodproračuna RMS vrednosti i metod obrade podataka , itd.

Klasa S Koristi se za opšti pregled i procenu

Klasa B Moristi se za merenje koje ne zahteva preciznost kao kod rešavanja problema, itd.

Elektrodistribucije


HIOKI analizatori

• PW3198– Klasa A sertifikovan + dodatne funkcije

– Potpuno izolovan CH4 naponski ulaz

– Specijalno brzo uzorkovanje za tranzijentni prenapon

– Događaj talasnog oblika, Harmonici višeg reda, itd.

– EN50160 režim

• 3197– Klasa S deklarisan

– Osnovni parametri

TIME PLOT + Event List + Event Waveform


PW3198 osnovne specifikacijeStavke Specifikacije

Broj kanala 4 naponska (potpuno izolovani CH4), 4 strujna (klešta ulaz)

Merni opsezi Napon: 600V AC/DC (780Vrms maks.)Struja: AC/DC, zavisno od klešta senzora (5000A maks.)

Uzorkovanje 200kHz, 2MHz za tranzijentni prenapon

IEC61000-4-30 klasa Klasa A sertifikovan

TIME PLOT interval 1s do 2h (MAX/MIN/AVG vrednosti za svaki interval period)

Snimanje događaja IN/OUT (vreme, trajanje, najgora vrednost), Talasni oblik

Harmonici Do 50. reda, IEC61000-4-7Harmonici višeg reda (do 80kHz)

Fliker IEC61000-4-15

Memorija SD kartica (2GB u sastavu kompleta , 32GB maks.)

Bezbednost CAT IV 600V

PC softver 9624-50 (dostavlja se u kompletu PW3198-90)


Glavna opciona klešta senzoriTip Model Struja Dijametar Dodatak

AC 9694 5A 15mm

9660 100A 15mm

9661 500A 46mm

9669 1000A 55mm

AC fleks CT9667-01 500/5000A 100mm BAT napajanaAC adapter opcija

CT9667-02 500/5000A 180mm

CT9667-03 500/5000A 254mm

AC/DC CT9691-90 100A 35mm BAT napajanaAC adapter opcija

CT9692-90 200A 33mm

CT9693-90 2000A 55mm

CH4 može biti drugačiji senzor od CH1 do 3.(3-faze + nula, 3-faze + DC)


Osnovne funkcije (1)

• Provera povezivanja

Povežite podijagramu.

Proveritepovezivanje pomoćuvrednosti i vektordijagrama.

Idite na “Preset”.


Osnovne funkcije(2)

• Preset (Automatska postavka za događaje i granice)

Sva merenja


Osnovne funkcije (3)

• Snimanje svih podataka na SD karticu– TIME PLOT (1s do 2h interval, MAX/MIN/AVG vrednosti)

• Napon, Struja, Snaga(P/Q/S), Faktor snage, Faktor nesimetrije,Integrisana snaga, Harmonici (THD, svaki red, među harmonici,harmonici višeg reda), K faktor, Fliker

– Događaj (IN/OUT, vreme, trajanje, najgora vrednost, talasni oblik)

• Naponski propad/preskok, Prekid, Tranzijentni prenapon,Frekvencija, Fliker, THD, Udarna struja

• Talasni oblik, RMS vrednosti (U, I, P/Q/S), Harmonici, Faktornesimetrije, itd.


Osnovni metod proračuna• Proračun pri svakih 200ms (200kHz uzorkovanje)

• Memorisanje MAX/MIN/AVG vrednosti unutarintervala


Osnovni metod detekcije događaja

• Polu-ciklus pomeraj Jedan-ciklus proračun


EVENT IN iOUT

• Snimanje događaja za IN i OUT– IN kad se događaj javi

• Vreme, Talasni oblik

– OUT kad se događaj vrati u normalu• Vreme, Talasni oblik, Trajanje, Najgora vrednost

Talasni oblik: 2 ciklusa+ 200ms + 2 ciklusa14 ciklusa pri 50Hz16 ciklusa pri 60Hz


Specijalne funkcije PW3198 (1)

• Klasa A sertifikovan = Vrhunksa klasa analizatora– IEC61000-4-30 Ed. 2



• 2MHz (0.5μs) nezavisno uzorkovanje– Samo za merenje tranzijentnog prenapona

– ±6kV pik

Precizno merenje: TrajanjeVršni napon



• 2MHz (0.5μs) nezavisno uzorkovanje– Samo za merenje tranzijentnog prenapona

– ±6kV pik

HIOKI PW3198 sa 9624-50 Analizator sa 200kHz uzorkovanjem

Vršni napon: 1.704kVTrajanje : 1.5μs

Vršni napon: +240V, -380VTrajanje : Nije izmereno

Wave Event No. 2 - - - 2014/ 12/ 15 15:26:19 942msec

15:26:20 03215:26:20 01615:26:20 00015:26:19 98415:26:19 96815:26:19 95215:26:19 93615:26:19 92015:26:19 90415:26:19 88815:26:19 87215:26:19 856

Volts

480

320

160

0

- 160

- 320

- 480

CONFIDENTIAL

Í�



• Nezavisno izolovan CH4 naponski ulaz– 3-fazno kolo + DC (PV napon/struja)



• Harmonici višeg reda– THD od 2.5kHz do 8kHz (50. harmonik od 50Hz = 2.5kHz)

Postaje sve kritičnijePorast invertera i obnovljivih izvora energije(komutacioni šum kondicionera energije)



• Slobodna promena ekrana tokom snimanja– TIME PLOT (Bilo koja stavka snimanja)

– EVENT (Lista, Talasni oblik)

– VIEW (DMM, Talasni oblik, Harmonici)



• HTTP Server Funkcija putem LANa– Daljinski monitoring/upravljanje

– Zaštita šifrom


Da li je moguće imati 100% dobru energiju?

• Ne, to je nemoguće.– Prirodno svojstvo

• Grmljavina, vetar/oluja/tornado, sneg, zemljotres,tajfun/uragan, itd.

– Životinje, Ptice, Insekti

Svrha:Provera da sva oprema radi normalno.


Osnovne procedure za rešavanje problema

• Razumevanje fenomena/problema

• Razumevanje lokacije– Kabliranje, Uzemljeje, Distribuciona putanja, Rad

opreme, Nove instalacije, Skorašnjei radovi, itd.

• Odluka o mernom mestu i periodu

• Merenje (Period: zavisno od svrhe)

• Razmatranje mogućih uzroka

• Razmatranje kontramere

• Potvrda


Tipične kontramere

• Nema definitivnih kontramera– Različito od slučaja do slučaja mada fenomen izgleda

da je isti.

• Promena– Kabliranje/putanja napajanja, uzemljenje, osigurač,

transformator, rad opreme, itd.

• Dodavanje(Uklanjanje)– Absorber udara, filter, kondenzator, relej, ispravljač,

UPS, itd.


Studije slučaja-1

• Periodični trenutni propad napona– Maloprodaja u Japanu (1-faza 2 žice, 100V utičnica)

Pad napona: Svakih13 minuta

93.25Vrms najniže(unutar ±10%)

Mogući uzrok: Periodično radeći uređaj koji troši veliku struju(laser printer, grejač, kopir mašina, itd.)

Sad nije kritično, no treba bii pažljiv pri dodavanju opreme.


Studije slučaja -2

• Propadi/preskoci napona u fabrici u jugoistočnoj Aziji– 1-faza 2 žice, 100V (fabrija Japanske kompanije)

– Izvor napajanja opreme je oštećen.

Fluktuacija napona:Između 9pm i 9am


Studije slučaja -2

• Primer propada napona

Talasni oblik napona pri EVENT IN

Talasni oblik napona pri EVENT OUT

Događaj fluktuacije napona

Uzrok: Česti propad napona tokom noćiUključivanje/isključivanje UPSaKomutacija sadrži visoki napon za veoma kratak period.


• Definisan od Information Technology IndustryCouncil, USA

ITIC kriva

Amplituda(% od Udin)

Trajanje (sekunde)

Ne toliko kritično

Kritičnije

Radite sa ovim događajima!

Propad, Preskok i Prekid


Studije slučaja -3

• Abnormalni zvuk od LED sistema rasvete– Nova zgrada upravo pred primopredaju

– 1P3W kolo (100V/50Hz)


Studije slučaja -3

• Harmonik višeg reda je očigledan iako suharmonici (THD) veoma niski.– Nema određenog izvora

– Pojačani rezonancijom (Međusobno? Kabl? Drugo?)

I Harm-H

U/I talasni oblik od taasnog događaja


Studije slučaja -4

• Komutacija na dizel napojni generator za rezervuTa osiguranje dobrog kvaliteta proizvodnje

HTTP Server Funkcija

ü Udarna strujaü Stabilnost naponaü Stabilnost frekvencijeü Harmoniciitd.


HIOKI vodič

• Više studija slučaja je dostupno u HIOKI vodiču


Naše prednosti prema konkurentima

• 2MHz specijalno uzorkovanje za tranzijentni prenaponPrecizni pik i trajanje

• Simultano merenje za sveTIME PLOT (Trend za sve stavke), Događaj sa talasnim oblikom

• IN iOUT za snimanje događajaRazumevanje kako se javio i kako je prestao

• Harmonici višeg redaMogućnost razumevanja šuma više frekvencije od 50og harmonika

• HTTP server funkcijaMogućnost pregleda mernih detalja sa udaljene lokacije

CONFIDENTIAL


Pitanje 1

• Zašti je bitno brzo 2MHz uzorkovanje zatranzijentni prenapon?

• Precizno merenje vršnog napona i trajanja za ovajbrzi fenomen

• Tranzijentni prenapon oštećuje opremu vrlo čestosvojom visokom vršnom vrednošću.

CONFIDENTIAL


Pitanje -2

• Šta se simultano meri na PW3198?

• TIME PLOT za trendove RMS vrednosti, snaga iharmonika, itd.

• Detektovani događaji sa vremenom, IN/OUT,talasnim oblikom, najgorom vrednosti i trajanjem

• Nema potrebe za razmatranjem šta treba meriti

CONFIDENTIAL


Pitanje -3

• Benefiti posedovanja EVENT IN i EVENT OUT?

• Jasno razumevanje kad se događaj javio i kad sevratio u normalu.

• Talasni oblik pokazuje detalje.

CONFIDENTIAL


Pitanje -4

• Šta su harmonici višeg reda?

• Šum više frekvencije od 50og harmonika. (niži odEMC frekvencije)

• Praznina među granicama harmonika i EMC

• Porast problema (sve više invertera)

CONFIDENTIAL


Pitanje -5

• Šta je HTTP server funkcija?

• Daljinski pregled i upravljanje sa šifra zaštitomü Pregled kvaliteta energije za mašine na lokaciji korisnikaü Pregled jedinica koje mere na više lokacija

• Moguća slobodna promena ekrana bez zaustavljanjasnimanja

CONFIDENTIAL


Odgovori konkurentima

• Kontinualni rad sa baterijskim napajanjemOzbiljnije je ako je prekid napajanja traje duže od PW3198kontinualnog rada baterijama (180 min.).

• Proračune gubitka energijeGubitak zbog lošeg kvaliteta energije ima razne aspekte i razlikuje seu svakom slučaju. Nije moguće sve to proračunati u algoritmu.

Gubitak zbog otpornosti kabla, Rezidualni guvbici snage (harmonici),

Radni metod/vremena, Period prekida proizvodnje /rada,

Oštećenje opreme, Uticaj na druga mesta, itd.

• Kapacitet memorije2GB je dovoljno za snimanje za godinu dana (sa 10min. intervalom,MAX/MIN/AVG vrednosti). Događaji se nezavisno detektuju.

CONFIDENTIAL


Zahvaljujemo vam na pažnji!

Melco Buda d.o.o.- kancelarija u Beogradu: Hadži Nikole Živkovića br.2Poslovna zgrada Iskra komerc, kancelarija 15/ II sprat

tel: 011/ 2181 609, SBB tel/faks:: 011/40-55-420e mail: [email protected] , [email protected]

www.melcobuda.co.rs , www.kyoritsu-instrumenti.com , www.termovizija.com , www.hioki-instrumenti.com

- kancelarija u Despotovcu: Saveza Boraca br.7, 35213 Despotovac, Srbijatel:035/612 916, faks:035/613 319, mob. 063/8003370

e mail: [email protected] , [email protected]

- Germany address: Quer strasse 18 Offenba

Merenje kvaliteta elektri ne energije - japan-instrumenti.com kvaliteta elektricne... · Title:...

Documents

Transcript of Merenje kvaliteta elektri ne energije - japan-instrumenti.com kvaliteta elektricne... · Title:...