Успостављање односе између Повер Куалити Догађаји да се одреди њихова Соурце
| Локација | Индустријско насеље — мали град, Средњи запад САД |
| Узрок | Птица (врана) улетео у расклопну опрему средњег напона — квар линија-земља |
| Мрежни утицај | Пад напона и тренутни прекиди преко неколико миља, утичући 200+ купаца |
| Праћење | Четири И-Сенсе монитора распоређена по целом крају — ГПС временски синхронизован |
| Одређивање извора | Корелација временске ознаке 4 евиденција монитора потврдила је један догађај мреже изазван комуналним услугама |
| Метода потврде | Записи о раду помоћног релеја поклапали су се са временском ознаком ГПС-а са сва четири монитора |
| Утицај на купца | Један праћени купац је доживео 13-часовно гашење процеса |
| Кључни налаз | Временски синхронизовано праћење у више тачака може приписати ПК догађаје извору компаније или корисника — решавајући најспорније питање у индустријским ПК споровима |
01 Контекст — Проблем атрибуције извора
Једно од најспорнијих и практично најважнијих питања у индустријском инжењерингу квалитета електричне енергије је варљиво једноставно: када пад напона или прекид поремети процес купца, ко га је изазвао? Одговор одређује ко сноси одговорност за догађај, ко финансира било какво ублажавање, и — у регулисаним комуналним срединама — да ли жалба на квалитет услуге има основа.
Догађаји квалитета електричне енергије могу потицати са обе стране бројила:
- Утилити-цаусед (грид догађаји) — кварови на преносним или дистрибутивним водовима, операције пребацивања, пребацивање кондензаторске банке, рад регулатора напона. Ово утиче на све потрошаче који су повезани на исти довод или подстаницу и оперативна је одговорност предузећа
- Изазван клијента (унутрашњи догађаји) — мотор се покреће, рад у лучним пећима, пребацивање кондензатора унутар постројења, услови квара на унутрашњем ожичењу. Ово је одговорност корисника и може утицати и на суседне купце повезане на исту дистрибутивну магистралу
- Суседни догађаји изазвани купцима — велико нелинеарно или повремено оптерећење на суседном постројењу (лучна пећ, велики мотор, отпорни заваривач) који пропагира сметње напона кроз заједничку дистрибутивну мрежу до других купаца
Без одговарајућег праћења — конкретно, временски синхронизовано праћење у више тачака које бележи догађај истовремено на више локација — немогуће је разликовати ова три случаја од једне тачке мерења. Један монитор на сервисном улазу у постројење бележи догађај, али не може да утврди да ли је настао узводно (корисност) или у просторијама суседног купца.
У већини јурисдикција, обавеза предузећа да обезбеди квалитет електричне енергије у одређеним границама (величина напона, треперење, секундарне фреквенције) односи се на сметње које потичу од комуналне мреже. Ако је поремећај процеса код корисника узрокован операцијама суседног купца - велика лучна пећ два довода даље, на пример — комунално предузеће може имати ограничену регулаторну обавезу да делује, иако је искуство погођеног купца идентично догађају изазваном корисношћу. Приписивање извора стога није само техничко питање: то је предуслов за доделу одговорности и одређивање исправне стратегије ублажавања.
02 Догађај — птица у разводној јединици
У индустријској четврти у малом граду на средњем западу, врана је улетела у расклопну апаратуру средњег напона на комуналној трафостаници. Контакт између птице и опреме под напоном створио је квар фаза-земља на дистрибутивном систему. Струја квара изазвала је пад напона и тренутни губитак напона у значајном делу дистрибутивне мреже — што је утицало на купце на дужини од неколико миља и више од 200 рачуни купаца.
Четири И-Сенсе монитора дистрибуирана су широм суседства као део И-Грид мреже за праћење. Сваки монитор је забележио догађај независно, са ГПС тачним временским ознакама које су омогућиле прецизну корелацију снимљених података у времену.
Појединачни квар између фазе и земље узрокован контактом птица на једној трафостаници утицао је више од 200 рачуне купаца на неколико миља дистрибутивне мреже. Ово илуструје карактеристику ширења мреже за падове напона — за разлику од прекида напајања, који су типично локализовани на неисправном доводу, падови напона се шире кроз мрежу брзином светлости, утичући на купце на суседним фидерима, па чак и на суседним трафостаницама у зависности од топологије импедансе мреже. The 200+ купци који су доживели овај догађај нису делили заједнички фидер — делили су заједнички напон сабирнице подстанице који је био смањен струјом квара.
03 Атрибуција извора — Како је праћење доказало узрок
Корак 1 — Корелација ГПС временске ознаке
Сваки И-Сенсе монитор је независно снимио догађај напона, са ГПС тачном временском ознаком. Када су четири записа била поравната на заједничкој временској оси, сва четири монитора су показала пад напона који почиње у истом тренутку — у оквиру тачности ГПС синхронизације од приближно 1 микросекунда. Овај истовремени почетак је дефинитиван потпис догађаја у мрежи: догађај који потиче из просторија било ког појединачног купца би стигао до друге три локације монитора са мерљивим кашњењем ширења, не истовремено.
Корак 2 — Анализа таласног облика
Анализа таласних облика на сва четири монитора показала је карактеристичан потпис једнолинија-земља (СЛГ) квар — најчешћи тип квара на дистрибутивним системима, што чини приближно 70–80% свих грешака у дистрибуцији. Имајте на уму да Монитор #1 снимљени напон од линије до линије док су остала три снимала напон линија-неутрал — различите конфигурације мерења су произвеле различите облике таласа из истог догађаја, што би могло изгледати недоследно без контекста временске синхронизације.
Корак 3 — Потврда услужног записа
Хипотеза да су сва четири снимка представљала један догађај изазван комуналним услугама дефинитивно је потврђена када је евиденција комуналног предузећа открила рад релеја на паралелном доводу са потпуно истом временском ознаком као и догађаји квалитета електричне енергије које су забележила сва четири монитора.. Релеј је радио да би уклонио грешку изазвану враном - рутинска заштитна операција - али је његова временска ознака пружила непобитну потврду и узрока и времена догађаја.
Догађај је био недвосмислено услужан. Квар изазван враном на расклопном уређају подстанице пропагирао је напон до свих купаца прикључених на погођену дистрибутивну мрежу. Ниједна радња корисника није изазвала или допринела догађају. Ово одређивање је било могуће само због мреже за надгледање синхронизоване са ГПС-ом са више тачака — један монитор на улазу у било коју услугу корисника би забележио пад, али га не би могао разликовати од догађаја промене оптерећења суседног корисника.
04 Утицај на купца и ублажавање
Један од четири надгледана клијента доживео је 13-часовно гашење процеса као резултат овог догађаја. Трајање искључења је несразмерно трајању електричног догађаја — сам поремећај напона је трајао само неколико циклуса. 13-часовно гашење одражава време поновног покретања и сложеност индустријског процеса корисника, не трајање догађаја квалитета електричне енергије. Ово је уобичајен образац у процесним индустријама: електрични догађај у милисекунди изазива вишесатни прекид производње.
Првобитна студија напомиње да анализа таласних облика са сва четири локације монитора показује да би комерцијално доступна опрема за ублажавање пада напона заштитила опрему корисника од овог догађаја на све четири надгледане локације. Карактеристике пада напона — дубина и трајање — биле су унутар радног оквира динамичких обнављача напона (ДВР) и беспрекидно напајање (УПС) системи пројектовани за заштиту процеса. Губитак производње од 13 сати услед пада у 3 циклуса који је а $50,000 коректор пропадања би спречио у потпуности илуструје економичност ублажавања пада напона у окружењима критичним за процес.
Импликације за праћење дизајна мреже
Студија доноси важан закључак о праћењу густине мреже. Зато што се догађаји у мрежи — узроковани грешкама у комуналној мрежи — шире кроз мрежу и доживљавају их сви купци у географском региону, није неопходно пратити сваког потрошача да би се проценило окружење квалитета електричне енергије у региону. Мрежа за праћење која покрива мали проценат купаца, ако је правилно пројектован и временски синхронизован, даје статистички репрезентативне податке за цео регион.
Овај принцип има значајне импликације на дизајн програма праћења ПК комуналних предузећа: оскудан, добро постављен, временски синхронизовани монитори могу да окарактеришу ПК понашање широм мреже далеко ефикасније од густог, некоординисана мерења у једној тачки на појединачним улазима у службу за кориснике.
05 Перспектива квалитета струје
Ова студија случаја је најјаснија могућа демонстрација зашто атрибуција извора захтева праћење мреже — не само мерење на страни корисника. Из перспективе комуналног инжењеринга, студија случаја потврђује принцип који је фундаменталан за управљање ПК дистрибуције: грид догађаји су мрежни феномени, а не појаве појединачних купаца. Врана у расклопном уређају у једној трафостаници производи пад напона 200+ локације купаца истовремено. Нема индивидуалног мерења купаца, колико год софистицирано, може идентификовати ово као појединачни догађај мреже, а не 200 одвојени догађаји.
Технологија ГПС синхронизације која се користи у систему И-Грид је кључни фактор. Без временске синхронизације тачно до нивоа микросекунде, четири записа монитора не могу бити поуздано повезани — а 60 Хз циклус напајања је приближно 16,700 микросекунде, и разликовање истовременог почетка (грид догађај) од скоро истовременог почетка (пропагирајући унутрашњи догађај) захтева много бољу резолуцију времена од нивоа циклуса.
У 30 године квалитетног рада комуналне електричне енергије, питање о атрибуцији извора - “да ли је ово наша или њихова грешка?” — је најчешће спорно питање између комуналних предузећа и индустријских купаца. Купац доживљава прекид процеса и губитак производње. Зову комуналије. Услужни програм проверава своје релејне записе. Ако ниједан релеј није радио на доводу купца, комунална служба закључује да је догађај био интерни. Купац се не слаже. Без временски синхронизованог праћења у више тачака, ниједна страна не може дефинитивно доказати свој случај. Ова студија случаја показује да технологија за дефинитивно решавање питања постоји најмање од тада 2003. Јаз је био распоређивање и координација - не технологија. Услужни програм са добро дизајнираном мрежом за праћење ПК може да реши спорове око приписивања извора за неколико минута. Без једног, спорови могу трајати годинама.
Референце
- Диван Д, Брумсикл В, Ето Ј. Нови приступ праћењу квалитета електричне енергије и поузданости електричне енергије — Илустрације у студији случаја о могућностима И-Грид-а™ Систем. Ернест Орландо Лавренце Беркелеи Натионал Лаборатори, ЛБНЛ-52048, Април 2003.
- ИЕЕЕ Стд 1159-2019. ИЕЕЕ препоручена пракса за праћење квалитета електричне енергије. ИЕЕЕ, Њујорк, НИ, 2019.
- ИЕЦ 61000-4-30:2015+АМД1:2021. Електромагнетна компатибилност — Део 4-30: Методе мерења квалитета електричне енергије. ИЕЦ, Женева.
Диван Д, Брумсикл В, Ето Ј. Нови приступ праћењу квалитета електричне енергије и поузданости електричне енергије — Илустрације у студији случаја о могућностима И-Грид-а™ Систем. Национална лабораторија Лоренса Берклија, ЛБНЛ-52048, Април 2003.
Ова студија случаја је представљена у облику сажетка и коментара у образовне сврхе. Оригинални материјал се приписује ауторима и Националној лабораторији Лоренса Берклија. Одељак ПК Перспецтиве (Одељак 5) и СВГ дијаграм су оригинални ИПКДФ уреднички садржај од Дениса Руеста, мр. (Примењено), П.Енг. (рет.). ИПКДФ не полаже право на ауторство оригиналног истраживања.