Квалитет електричне енергије у мајора У.С. Аутомобил Скупштина биља са Дуал комуналним феедове
| Фацилити | Главни амерички. фабрика за склапање аутомобила — 3,200 радници |
| Конфигурација снабдевања | Наменска трафостаница се напаја са два независна далековода |
| Систем за надзор | И-Сенсе прати на свакој далеководу — континуирано снимање таласног облика |
| Догађај | Квар од линије до линије изазван ветром на улазу у трафостаницу далековода #1 |
| Трајање саг | 4.8 циклуси (0.09 секунде) на оштећеној линији пре аутоматског преноса |
| Прекид | 9.8 секунди на линији #1 након отклањања квара — Линија #2 одржавано снабдевање у целом |
| Преостали напон током саг | 68% — изнад 50% праг за стандардне коректоре саг |
| Кључни налаз | Двоструко напајање спречило је вишесатне прекиде, али није елиминисало пад напона — што је и даље изазвало поремећаје у процесу |
01 Позадина — Стратегија Дуал Феед
За индустријске купце чији процеси не могу толерисати прекиде у снабдевању, комуналне услуге обично нуде услугу двоструког напајања: објекат се напаја са два независна далековода повезана на исту наменску трафостаницу. Под нормалним условима, оптерећење биљке се дели између две линије. Када дође до квара на једној линији, оптерећење постројења се аутоматски преноси на друго - стратегија дизајнирана да обезбеди скоро непрекидно снабдевање упркос грешкама у једној линији.
Ова студија случаја, на основу података праћења терена из великих америчких. погон за склапање аутомобила који запошљава 3,200 радници, илуструје снагу и ограниченост стратегије двоструког напајања: веома је ефикасан у спречавању дугих прекида, али не елиминише краткотрајне падове напона који и даље могу изазвати значајан застој процеса у осетљивим производним окружењима.
Догађај су снимили И-Сенсе монитори — део И-Грид-а™ систем развијен у Георгиа Тецх-у и комерцијализован од стране Софт Свитцхинг Тецхнологиес. И-Сенсе монитори бележе континуиране таласне облике напона и струје и догађаје временске ознаке са ГПС тачношћу, омогућавајући прецизну корелацију догађаја у више тачака мерења. Ова вишеструка тачка, временски синхронизован приступ праћењу је од суштинског значаја за идентификацију извора и путање ширења падова напона — могућност коју праћење у једној тачки не може да обезбеди.
02 Догађај — грешка преноса изазвана ветром
Ветар је изазвао квар од линије до линије на месту уласка далековода #1 у наменску трафостаницу. Физички след догађаја, реконструисан на основу података И-Сенсе мониторинга на обе линије, била је следећа:
- Фаза 1 — Покретање грешке: Квар од линије до линије се истовремено напаја са оба далековода. Струја квара са обе линије узрокује пад напона који се шири на све низводне сабирнице оптерећења — укључујући оптерећења постројења. Оба И-Сенсе монитора истовремено бележе пад напона, потврђујући да је прогиб настао у тачки заједничкој за обе линије (тачка улаза у трафостаницу)
- Фаза 2 — Отклањање грешке: Прекидачи се отварају да изолују оштећени преносни вод #1. Пропадање траје 4.8 циклуси (приближно 0.09 секунде) пре него што прекидачи проради
- Фаза 3 — Аутоматски пренос: Сва оптерећења постројења се преносе на далековод #2, који није био захваћен кваром. Тхе Лине #2 монитор бележи повратак на нормални напон након пропадања — без прекида на овој линији
- Фаза 4 — Продужени прекид на линији #1: Тхе Лине #1 монитор бележи потпуни прекид који траје 9.8 секунди након пропадања — линија остаје без напона док је квар уклоњен и линија се обнавља. Овај прекид не утиче на постројење јер већ ради на линији #2
03 Анализа — Шта је двоструки феед учинио, а шта није спречио
Шта је двоструко напајање спречило
Аутоматски пренос са оштећене линије #1 до здраве Линије #2 спречио оно што би иначе представљало вишечасовни прекид снабдевања - време потребно да се физички лоцира и поправи далековод оштећен ветром. За фабрику за монтажу од 3.200 радника, вишечасовни прекид представља огроман губитак производње: линије за склапање возила не могу се делимично поново покренути, делимично састављеним возилима на прузи се мора управљати, а редослед поновног покретања након потпуног гашења постројења укључује значајну сложеност и време.
Стратегија двоструког напајања у потпуности је успела у свом примарном циљу: фабрика је наставила да ради на Линији #2 током 9,8-секундног прекида на линији #1. Из перспективе континуитета снабдевања, инфраструктура је радила тачно онако како је пројектовано.
Оно што двоструко храњење није спречило
4.8-циклус (0.09-други) пад напона током квара није спречен — и проузроковао је сметње у процесу. Ово је основно ограничење стратегије двоструког напајања које инжењери постројења често не разумеју: аутоматски пренос штити од прекида, али пад напона који се јавља током интервала квара - пре него што се прекидачи отворе и пренос је завршен - не може се избећи ниједном шемом преноса. Пропадање је тренутно; трансфер траје неколико циклуса.
Модерна индустријска процесна опрема — посебно програмабилни логички контролери, променљиве фреквенције дискови, и роботика — обично има отпорност на пад напона од 8-20 циклуса у зависности од произвођача и конфигурације. Пропадање од 4,8 циклуса на 68% преостали напон може или не мора да активира осетљиву опрему у зависности од специфичних карактеристика имунитета сваког уређаја у постројењу. У фабрици за склапање аутомобила, чак и једно путовање опреме на линији може зауставити цео процес монтаже — због чега је и даље пропадање од 4,8 циклуса изазвало “неки прекиди процеса” упркос успешном аутоматском преносу.
Размак за ублажавање — коректори саг
Саг од 4,8 циклуса са 68% преостали напон је у радном опсегу комерцијално доступних коректора пада напона — динамичких обнављача напона (ДВР) или ферорезонантних трансформатора константног напона (ЦВТ) — који обично може да компензује падове до 50% преостали напон за трајање до 10–30 циклуса. Да су такви уређаји инсталирани на критичним доводима процесне опреме, прогиб од 4,8 циклуса би био невидљив за осетљива оптерећења и не би дошло до прекида процеса.
Двоструки извори напајања пружају одличну заштиту од прекида напајања, али не пружају заштиту од пада напона. Свеобухватна стратегија поузданости напона за осетљиво индустријско постројење захтева обоје: двоструки извори за решавање ризика од прекида, и опрему за ублажавање прогиба (ДВР, УПС, или контроле проласка кроз ВФД) за решавање пропадања до којег долази током интервала преноса и од других мрежних догађаја који уопште не изазивају пренос.
04 Перспектива квалитета струје
Ова студија случаја је јасан пример разлике између поузданости напајања и квалитета електричне енергије — два концепта која се често мешају, али се баве различитим начинима квара. Двоструки феед се бави поузданошћу: ризик од трајног прекида услед квара на једном путу снабдевања. Пад напона се односи на квалитет струје: краткотрајне падове напона који настају током кварова било где на прикљученој мрежи, без обзира на конфигурацију напајања.
Из перспективе комуналног инжењеринга, студија случаја дуал-феед такође илуструје вредност вишеструких тачака, временски синхронизовано праћење. Без монитора на обе линије, било би немогуће само на основу података потврдити да је прогиб настао због квара на линији #1 а не из догађаја промене оптерећења унутар постројења. Истовремени пад забележен на обе линије, и касније другачије понашање (Линија #1 прекида, Линија #2 опоравља), је дефинитиван потпис грешке преноса у тачки заједничкој за обе линије - у овом случају, тачка улаза у трафостаницу.
Приступ праћења И-Грид-а који је овде демонстриран — временски синхронизовани монитори на више тачака у мрежи — је управо архитектура праћења која одваја процену ПК на страни комуналних предузећа од процене ПК на страни објекта. Један монитор на улазу у сервис постројења би забележио пропадање, али не би могао да разликује грешку преноса комуналне услуге од унутрашње грешке у постројењу. Два синхронизована монитора, по један на сваком фееду, обезбедити недвосмислено приписивање извора. Овај принцип се скалира: добро дизајнирана комунална ПК мрежа за праћење са ГПС синхронизованим снимачима на више подстаница може да лоцира извор било каквог сметњи у оквиру одређеног фидер сегмента. То је перспектива инжењеринга квалитета електричне енергије – и то је оно што ова студија случаја показује у малом обиму.
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.
- СЕМИ Ф47-0706. Спецификација опреме за обраду полупроводника отпорност на пад напона. СЕМИ, Милпитас, ЦА, 2006.
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 4) и СВГ дијаграм су оригинални ИПКДФ уреднички садржај од Дениса Руеста, мр. (Примењено), П.Енг. (рет.). ИПКДФ не полаже право на ауторство оригиналног истраживања.