Кіріспе

Электр қуатының сапасы – электрмен жабдықтау жүйесінің кернеуі, жиілігі және толқын пішінінің белгіленген талаптарға сәйкес келу дәрежесі. Жақсы қуат сапасы – бұл белгіленген шекте ішінде сақталатын тұрақты кернеу, номиналды мәніне жақын тұрақты айнымалы ток жиілігі және тегіс кернеу қисығы (синус толқынына ұқсас). Жалпы алғанда, қуат сапасын электр розеткасынан келетін және оған қосылған жүктеме арасындағы үйлесімділік деп қарастыру орынды. Бұл термин электр жүктемесін қоздыратын электр қуатын және жүктеменің дұрыс жұмыс істеу қабілетін сипаттау үшін қолданылады. Тиісті қуат болмаса, электр құрылғысы (немесе жүктеме) бұзылуы, мерзімінен бұрын істен шығуы немесе мүлдем жұмыс істемеуі мүмкін. Электр қуатының нашар болуының көптеген жолдары мен себептері бар. Электр энергетикасы электр энергиясын өндіруден (айнымалы ток), электр энергиясын беруден және соңғы пайдаланушының үй-жайында орналасқан электр есептегішке электр энергиясын таратудан тұрады. Электр энергиясы содан кейін ақырғы пайдаланушының сымдалу жүйесі арқылы жүктемеге жетеді. Электр энергиясын өндіріс орнынан тұтыну орнына жеткізу жүйесінің күрделілігі, сондай-ақ ауа райының, өндірістің, сұраныстың және басқа да факторлардың өзгеруі, қуатты ұсыну сапасының нашарлауына көптеген мүмкіндіктер тудырады. "Қуат сапасы" – көптеген адамдар үшін ыңғайлы термин болғанымен, бұл терминнің мәні кернеудің сапасы, қуат немесе электр тогы емес. Қуат – энергия ағынының көрсеткіші, ал жүктеме талап ететін ток көбінесе бақыланбайды.

Кіріспе

Электр қуатының сапасы параметрлердің жиынтығы ретінде сипатталуы мүмкін, мысалы:

Қызмет көрсету үзділігі (электр қуаты кернеудің белгілі бір шектен төмендеуіне немесе одан жоғарылауына ұшыраса, осылайша тоқ үзілісі немесе кернеудің төмендеуі тудырады)
Кернеу шамасының өзгеруі (төменде қараңыз)
Қысқа мерзімді кернеулер мен токтар
Айнымалы ток қуатының толқын пішіндеріндегі гармоникалық құрауы

Көбінесе қуат сапасын үйлесімділік мәселесі ретінде қарастыру тиімді: желіге қосылған жабдық желідегі өзгерістермен үйлесімді ме, ал желі арқылы берілетін қуат, осы өзгерістерді қоса алғанда, қосылған жабдықпен үйлесімді ме? Үйлесімсіздік мәселелерінің әрқашан кем дегенде екі шешімі болады: осы жағдайда, қуатты тазарту немесе жабдықтың төзімділігін арттыру. Деректерді өңдеу жабдықтарының кернеудің өзгеруіне төзімділігі көбінесе CBEMA қисығымен сипатталады, ол төзімділік деңгейіндегі кернеудің өзгеруінің ұзақтығы мен шамасын көрсетеді. Идеалды жағдайда, айнымалы ток кернеуі ұлттық стандарттарға (желілік кернеу үшін) немесе жүйелік талаптарға (желіге тікелей қосылмаған қуат көзі үшін) сәйкес амплитудасы мен жиілігі бар синусоидалық түрде ұсынылуы тиіс, ал барлық жиіліктердегі кедерісі нөл Ом болуы керек.

Кернеу

Пик немесе түбір орташа квадрат (RMS) кернеуінің өзгеруі әртүрлі жабдықтар үшін маңызды. RMS кернеуі 0,5 циклден 1 минутқа дейін номиналды кернеуден 10-80% артық болған кезде бұл құбылыс "көтерілу" деп аталады. "Дип" (британ тілінде) немесе "саг" (американ тілінде, екі термин де мағынасы бірдей) – кері жағдай: RMS кернеуі 0,5 циклден 1 минутқа дейін номиналды кернеуден 10-90% төмен. Номиналды кернеудің 90-110% аралығындағы кездейсоқ немесе қайталанатын өзгерулері жарықтандыру жабдықтарында "жыпылықтау" деп аталатын құбылысты тудыруы мүмкін. Жыпылықтау – жарық деңгейінің жылдам, көзге көрінетін өзгеруі. Жағымсыз жарық жыпылықтауын тудыратын кернеудің ауытқу сипаттамаларын анықтау бойынша зерттеулер жалғасуда. Кернеудің кенеттен, өте қысқа мерзімге өсуі, "шың", "импульс" немесе "толқын" деп аталады, әдетте үлкен индуктивтік жүктемелерді қосудан немесе одан да күшті – молниядан туындайды. "Төмен кернеу" номиналды кернеудің 1 минуттан астам уақытқа 90% төмен түскен кезде пайда болады. "Браунаут" термині толық қуатта (жарқын жарық) және қуаттың толық жоқтығында (жарық жоқ) арасындағы кернеудің төмендеуін сипаттайды. Бұл жүйелік ақаулар немесе жүктеме кезінде, әдетте тұрмыстық жарықта толық жарықтыққа жеткілікті қуат болмағанда, кәдімгі шамдардың айқын немесе айтарлықтай күңгірттенуінен туындайды. Бұл термин ресми анықтамасы жоқ, бірақ көбінесе пайдалы құралдардың немесе жүйе операторының жүйелік кернеуді төмендетуін, сұранысты азайту немесе жүйелік жұмыс шегін арттыру мақсатымен сипаттау үшін қолданылады. "Артық кернеу" номиналды кернеудің 1 минуттан астам уақытқа 110% жоғары көтерілген кезде пайда болады. Динамикалық кернеу реттегіші (DVR) және статикалық синхронды сериялық компенсаторы (SSSC) сериялық кернеудің төмендеуін өтеу үшін қолданылады. Толқыннан қорғағыш, қарапайым конденсатор немесе варистор көптеген артық кернеу жағдайларынан қорғай алады, ал молниядан қорғағыш – күшті шыңдардан қорғайды. Электрондық сүзгілер гармоникаларды жояды.

Ақылды желілер мен электр энергиясының сапасы

Қазіргі заманғы жүйелер электр қуатының сапасын бақылау үшін және кейбір жағдайларда оған автоматты түрде ден қою үшін желі бойына орналасқан фазерлік өлшеу бірліктері (PMU) деп аталатын сенсорларды пайдаланады. Мұндай ақылды желілердің жылдам сезіну және желідегі аномалияларды автоматты түрде жою мүмкіндіктері электр қуатының сапасын арттырып, тоқтау уақытын азайтуға мүмкіндік береді, сонымен қатар үздіріссіз қуат көздерінен және таратылған генерациядан қуат алуды қолдайды, оларды бақыламаған жағдайда қуат сапасы нашарлауы мүмкін.

Сығу алгоритмі

Қуат сапасының сығылу алгоритмі – қуат сапасын талдау үшін қолданылатын алгоритм. Жоғары сапалы электр қуатын қамтамасыз ету үшін электр желісінің әртүрлі нүктелерінде электр сигналдарының сапасын, яғни қуат сапасын (ҚС) бақылау маңызды. Электрмен жабдықтаушы мекемелер электр желісінің түрлі бөлімдеріндегі толқын формаларын және тоқтарды үнемі мұқият бақылайды, соның нәтижесінде электр қуатының үзілуі, қараңғылық сияқты күтпеген жағдайлардың себептерін анықтау үшін. Бұл, әсіресе, қоршаған орта мен адамдардың қауіпсіздігіне қауіп төндіретін объектілерде (мысалы, ауруханалар, сарқынды суды тазарту станциялары, кендер және т.б.) өте маңызды.

Шикі деректерді сығыстыру

Нисенблат және тағы басқалар қуат сапасын қысып тастау алгоритмін ұсынады (жоғалтулы қысыру әдістеріне ұқсас), бұл өлшегіштерге бір немесе бірнеше қуат сигналдарының толқын пішінін, қызықты оқиға анықталған-анықталмаған десе де, үздіксіз сақтауға мүмкіндік береді. PQZip деп аталатын бұл алгоритм процессорды толқын пішінін сақтауға жеткілікті жадпен қамтамасыз етеді, бұл қалыпты қуат жағдайында кем дегенде бір ай, екі ай немесе тіпті бір жыл бойына ұзақ мерзімді сақтауға мүмкіндік береді. Қысыру сигналдар алынған кезде нақты уақытта жүзеге асырылады; ол барлық қысылған деректер алынғанға дейін қысыру туралы шешімді есептейді. Мысалы, егер бір параметр тұрақты болып қала берсе, ал қалғандары өзгерсе, қысыру туралы шешім тұрақты деректерден тек қана маңызды ақпаратты сақтайды және барлық өзгерістерді сақтайды. Содан кейін ол қуат сигналының толқын пішінін әртүрлі кезеңдерде көптеген компоненттерге бөліп талдайды. Ол процесті осы компоненттердің кем дегенде бірінің әртүрлі кезеңдердегі мәндерін жеке-жеке қысып аяқтайды. Бұл нақты уақыттағы қысыру алгоритмі, сынақтан тәуелсіз орындалады, деректердегі үзілістердің пайда болуын болдырмайды және әдетте 1000:1 қысу коэффициентіне ие.

Жиынтық деректерді сығыстыру

Қуат анализаторының әдеттегі функциясы – белгілі бір уақыт аралығында жинақталған деректер архивін жасау. Көбінесе 10 минуттық немесе 1 минуттық аралықтар IEC/IEEE PQ стандарттарында көрсетілгендей қолданылады. Мұндай құралдың жұмыс істеу кезінде үлкен көлемдегі архивтер құрылады. Краус және авторлар тобы көрсеткендей, Lempel–Ziv–Markov тізбекті алгоритмін, bzip немесе басқа да ұқсас жоғалтусыз сығылу алгоритмдерін пайдалану арқылы мұндай архивтерді сығу қатынасын едәуір арттыруға болады. Шын қуат сапасы архивінде сақталған уақыт қатарын болжау және модельдеу арқылы өңдеуден кейінгі сығылу тиімділігі одан әрі жақсартылады. Бұл қарапайым техникалардың үйлесімі деректерді сақтау және деректерді жинау процесінде үнемдеуге мүмкіндік береді.