مقره اندازه گیری خطوط فشار متوسط هوایی

معرفی کاربردها و اهمیت مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان در شبکه توزیع فشار متوسط

١- کاربرد در اتوماسیون توزیع
٢- کاربرد در اندازه گیری کیفیت توان
٣- کاربرد در ثبت اطلاعات ولتاژ و جریان (DataLogger)
۴- کاربرد در اندازه گیری انرژی (کنتور)
۵- کاربرد در فروش انرژی در انشعابات دیماندی (مصرف کننده های سنگین)
۶- ثبات خطا در فیدر های هوایی

١- کاربرد در اتوماسیون توزیع :

اتوماسیون توزیع، شرکت های توزیع برق را قادر می سازد تا شبکه توزیع را بتوانند از راه دور مونیتور ، هماهنگ و کنترل کنند. شرکت های توزیع برقی که سیستم اتوماسیون توزیع را در محدوده تحت پوشش‌شان پیاده می کنند، به منافع زیر دست می یابند:

•  بهره اقتصادی ناشی از عملکرد شبکه توزیع در محدوده اسمی طراحی شده
  •    کاهش تلفات سیستم
  •    افزایش سود بدلیل بازگشت سریعتر سیستم به حالت عادی
  •    کاهش میزان عدم رضایت (شکایات) مشتریان (مصرف کنندگان)

منافع فوق با انجام موارد زیر قابل دستیابی است:

•  مونیتورینگ و ثبت اطلاعات الکتریکی خطوط توزیع
  •    کاهش توان راکتیو در پست ها و خطوط توزیع به منظور کنترل اتوماتیک بانک های خازنی سوییچ شونده
  •    فراهم کردن اطلاعات خطوط برای دیسپاچینگ و بهره بردار در حالت اضطراری برای سکشن کردن مناسب عیوب
  •    آشکار سازی عیوب در تجهیزات ، گذرا ها و هارمونیک های شبکه
  •    پیکربندی مجدد فیدرها به طور اتوماتیک (در اختیار داشتن اطلاعات توسط بهره‌برداران برای سکشن کردن مناسب شبکه فشارمتوسط در مواقع اضطراری

پیاده سازی اتوماسیون جامع توزیع به دلیل هزینه زیاد ناشی از سرمایه گذاری اولیه برای خرید و نصب تجهیزات مرتبط محدود می شود. بیشترین هزینه مربوط به لوازم اندازه گیری و پست مربوط به آن و نیز تجهیزات ارتباطی نظیر RTU ها می باشد. مقره های سنجش ولتاژ و جریان با استفاده از تکنولوژی جدید به عنوان جایگزینی برای ترانس های ولتاژ و جریان هزینه ای پایین تر از آنها دارد و می توان به دلیل مزایای زیر از آنها در اتوماسیون سیستم های توزیع ٢۰ و ٣٣ کیلوولت استفاده کرد:

-    کاهش حجم و وزن و قیمت
-    سهولت و سرعت در نصب و بدون نیاز به ادوات ویژه ای برای نصب. سرعت در نصب مقره های اندازه گیر ، مدت زمان خروج خط از مدار را کاهش می دهد
-    اندازه گیری همزمان ولتاژ و جریان در یک تجهیز
-    خروجی استاندارد الکترونیکی که نیاز به ترانسمیترها را برای کاربرد های مختلف حذف می کند
-    قابلیت افزودن نوع حفاظتی به نوع اندازه گیری بدون افزایش در اندازه تجهیز
-    صرفه جویی در احداث پست هوایی یا زمینی
-    جایگزینی راحت این تجهیز با مقره اتکایی خط یا پست بدون قطعه اضافی و امکان در اختیار گذاردن سیگنال هایی برای مقاصد مختلف
-    اضافه کردن سیستم اسکادا به پست های قدیمی با نصب آسان این تجهیز با هزینه کم
-    کنترل ولتاژ برای سوییچینگ بانک های خازنی یا سکشنلایزر اتوماتیک(کاهش توان راکتیو(VAR) در پستها و فیدرها با کنترل هوشمند بانک‌های خازنی)
-    اتوماتیک کردن قطع و وصل فیدر ها از راه دور با  ارسال اطلاعات مقره های اندازه گیر به مرکز دیسپاچینگ (افزایش بازده شبکه به دلیل سرعت در عادی‌سازی شبکه پس از وقوع حوادث)
-    قابلیت پیکربندی خروجی برای دراختیار گذاردن سیگنال های استاندارد ابزار دقیق

(۰-١ or١۰ V) یا سیگنال استاندارد جریان (۰-١or ۵A)  و ولتاژ (١١۰V)

امروزه سناریوهای خاص کنترل فیدرها با دریافت ۶ ولتاژ ورودی بوسیله ریکلوزرها قابل انجام است. استفاده از ۶ ترانسفورماتور ولتاژ فشارمتوسط برای مصارف بیرونی به دلیل حجم و وزن زیاد و قیمت بالا، پیاده‌سازی این سناریوها را محدود کرده‌است. با استفاده از مقره سنجش ولتاژ وجریان به دلیل وزن و قیمت و نصب راحتتر، پیاده‌سازی این سناریوها دسترس‌پذیرتر خواهند شد.

٢- کاربرد در اندازه گیری کیفیت توان :

باید بدانیم چه اتفاقاتی در شبکه برق در حال رخ دادن هستند. امروزه نیاز مبرم به اندازه گیری کیفیت می باشد تا عیب یابی ها سیستم توزیع بهتر وسریع تر و اقتصادی تر انجام شوند ؛ این فعالیت ها برای دستیابی به اهداف کاهش تلفات و افزایش بهره اقتصادی توزیع انرژی و نیز رضایت مشتریان می باشند.

عوامل ایجاد اغتشاش در برق عبارتند از: پدیده های جوی مانند صاعقه و ... ؛ خطاهای روی سیستم قدرت ماننداتصال کوتاه در پست،خط هوایی و... ؛ نوسانات سیستم قدرت ؛ خطا در تاسیسات اختصاصی مشترکین ؛ وجود بارهای خاص در کنار هم  مانند کوره های قوس،دستگاههای جوش،موتورهای با سرعت متغیر، ادوات الکترونیکی سوییچینگ و ... ؛ عملکردکلید های حفاظتی یا راه اندازی بار های سنگین تجهیزات حساس به اغتشاشات کیفیت توان نیز عبارتند از : فرآیند های صنعتی (PLC و...)؛کامپیوتر ها و تجهیزات IT؛ دستگاههای الکترونیکی (کنترل دور و ...)؛ کلید ها و رله ها؛ خازن های قدرت؛ موتور های با کنترل دور؛ دستگاههای رادیولوژی و ...؛ تجهیزات مخابرات از راه دور؛ بارهای روشنایی در مقایسه با CT,PT های نصب شونده برای اندازه گیری کیفیت توان ، مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان از محدوده کاری وسیع تری در اندازه گیری اغتشاشات هارمونیکی و دامنه موج ها برخوردارند. از مواد مورد استفاده کمتری برخوردارند و به دلیل کاهش حجم و وزن ، هزینه مربوط به تحلیل کیفیت توان خطوط را کاهش می دهد. بر خلاف CT,PT ها ، اتصال کوتاه و مدار باز در خروجی ها که در CT,PT ها خطرناکند و می توانند باعث سوختن آنها شوند یا خسارات جانی پدید آورند ؛ مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان هیچ مشکلی از نظر اتصال کوتاه یا مدار باز شدن در خروجی ندارند و علاوه بر آن به دلیل سطح ولتاژ خروجی پایین تر، ایمنی مناسبی در کار با آنها فراهم می شود.سرعت در نصب مقره های اندازه گیر ، مدت زمان خروج خط از مدار را کاهش می دهد.

به طور کلی به دلیل استفاده از هسته آهنی در ترانس های ولتاژ و جریان ، و اشباع و غیر خطی بودن رفتار هسته در محدوده وسیع ؛ خطا در اندازه گیری هارمونیکهای بالا و موج های اغتشاشی فرکانس بالا وجود دارد که هم اکنون در کشور به دلیل عدم وجود تجهیزات اندازه گیری آلترناتیو ، به وجود این خطاها آگاهی نمی یابیم. مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان با استفاده از سنسور های مدرن مشکلات اشباع و فیلتر کردن هسته CT,PT های موجود را ندارند و می توانند در تحلیل و ارزیابی کیفیت توان ، نقش مهمی را در صنعت برق کشور بر عهده گیرند. امروزه اجبار به نصب دستگاههای اندازه گیر کیفیت توان در پست های زمینی ، محدودیت بسیاری برای شرکت های برق در ارزیابی مشترکینی که اغتشاشات هارمونیکی و فرکانسی ایجاد می کنند ،به وجود آورده است. با نصب آسان و اقتصادی مقره های اندازه گیرولتاژ و جریان به صورت هوایی در نزدیکی مشترکین و نقاط دلخواه خط فشارمتوسط می توان به ارزیابی دقیق کیفیت برق پرداخت و مدیریت مناسب با آن را پیاده کرد.

 
دستگاه اندازه گیری کیفیت توان

٣- کاربرد در ثبت اطلاعات ولتاژ و جریان (Data Logger):

امروزه ثبت اطلاعات ولتاژ و جریان و توان خطوط و فیدر های فشارمتوسط برای مقاصد مدیریت جامع فنی اقتصادی و برنامه ریزی قابلیت اطمینان و توسعه بهینه شبکه ضروری می باشد. مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان با قابلیت اتصال مستقیم به ورودی دیتالاگر ها بدون نیاز به ترانسمیتر ها ، این امکان را فراهم می آورند که بتوان مطالعات و تصمیم گیری های دقیق تری را در مدیریت بار شبکه انجام داد.  این مهم در مکان هایی که امکان احداث پست زمینی یا هوایی(MOF) بدلیل محدودیت های فنی یا اقتصادی وجود ندارد ، با استفاده از مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان میسر خواهد بود. بدین ترتیب که بر روی تیر های موجود و با جایگزینی مقره های اتکایی با مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان و نصب دیتالاگر در یک تابلوی کوچک و استفاده از یک منبع تغذیه کمکی می توان به راحتی یک پایگاه ثبت اطلاعات الکتریکی خط هوایی فشارمتوسط بنا کرد. یکی از مزایای ثبت اطلاعات، به عقب انداختن عمر تجهیزات و بارگذاری آنها در مقادیر نامی طراحی‌شده‌شان است.

دیتالاگرها

۴- کاربرد در اندازه گیری انرژی (کنتور):

قرایت توان مصرفی مشترکین با استفاده از کنتور های دیجیتال ، امروزه توسط احداث پست های زمینی انجام میگیرند. در طراحی مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان این مساله لحاظ شده است که بتوان خروجی دستگاه را به کنتور الکترونیکی جهت قرائت و ثبت انرژی و نیز دیگر پارامتر های الکتریکی خط فشارمتوسط متصل نمود. همچنین در کنار مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان یک مرکز الکترونیکی اندازه گیری و مانیتورینگ طراحی شده است که میتوان اطلاعات ولتاژ و جریان عبوری از فاز های خطوط هوایی را از پایین تیر و توسط یک ریموت کنترل رادیویی قرائت کرد تا بتوان از آن در بهره برداری بهینه و امور دیسپاچینگ استفاده کرد.همچنین در مرز بین شرکت های توزیع برق توان رد و بدل شده با استفاده نصب آسان مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان قابل اندازه گیری است. حرکت کشور به سمت پیاده سازی بازار برق اهمیت این کاربرد را بیشتر نشان می دهد. مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان در نقاطی که به دلیل محدودیت های فضا ، وزن و ابعاد ؛ نمی توان پست اندازه گیری نصب کرد به آسانی قابل استفاده هستند.

کنتورهای الکترونیکی دیجیتال

۵- کاربرد در فروش انرژی در انشعابات دیماندی (مصرف کننده های سنگین):

ایده فروش انشعابات هوایی از خط هوایی فشار متوسط سالهاست که بعنوان یک نیاز در صنعت توزیع برق کشور احساس می گردید و هر شرکت توزیع فراخور توان و روشهای متداول این تقاضا را پاسخ داده و به نحوی آنرا به انجام و یا با توجه به مشکلات نصب از آن صرفنظر نموده این مهم را با (ساخت ترانس های جریان و ولتاژ  out door در فضای باز) و تجهیز پستهای زمینی به انجام می رساند.

مطابق دستورالعمل واگذاری سریع انشعاب هوایی مشترکین دیماندی در ولتاژ اولیه مصوب مدیریت توزیع توانیر عبارت است از واگذاری سریع انشعابات دیماندی برای مشتریان مصارف سنگین ( ٢٥٠ کیلو وات به بالا) که لازمه تحویل برق بصورت ولتاژ اولیه از خطوط هوایی موجود می باشد. این فرایند علاوه بر ایجاد رضایت مشترکین، مزایا و محاسن اقتصادی دیگری از جمله: قیمت تمام شده کمتر در مقایسه با احداث پست زمینی، صرفه جوئی در زمان اجرا، فضا وزمین مورد نیاز کمتر، سهولت در بهره برداری و تعمیرات و نیز امکان کاهش فاصله نقطه تحویل برق از مرکز ثقل بار ها را دارا می باشد. در این روش امکان برقراری سریع انشعاب هوایی برق مورد نظر و صدور صورتحساب و اخذ بهای انرژی به همراه نرخ دیماند مربوطه برای شرکت های توزیع در مدت زمان کوتاه میسر می گردد.مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان در هر نقطه از خط که انشعاب سنگین از آن منشعب می شود ، بدون نیاز به هر ادوات اضافی شامل تیر ، کراس آرم و ... به راحتی بر روی کراس آرم های معمول قابل نصب هستند . خروجی سه عدد مقره اندازه گیر ولتاژ و جریان ، قابل اتصال به کنتور های سه فاز الکترونیکی است و به راحتی می توان با هزینه کمتر از روش  ترانس های ولتاژ و جریان Outdoor و پست زمینی و نیز  روش استفاده از MOF ها و پست هوایی به فروش برق در انشعابات مشترکین سنگین پرداخت.

با توجه به دستورالعمل فروش انشعابات دیماندی معاونت توزیع توانیر، در روش استفاده از مقره اندازه گیر ولتاژ و جریان به دلیل عدم نیاز به تیر ، سکو و سایر متعلقات و قیمت پایین تر یک ست سه فاز مقره اندازه گیر ولتاژ و جریان نسبت به یک MOF سه فاز ،قیمت تمام شده فروش انشعاب دیماندی با استفاده از این روش پایین تر از روش پست زمینی و یا روش استفاده ازMOFو پست هوایی می باشد.

۶- ثبات خطا در فیدر های هوایی:

با طراحی ویژه مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان می توان از آنها جهت اندازه گیری و ثبت اضافه ولتاژ ها و اضافه جریان های رخ داده در خط فشار متوسط استفاده کرد . همچنین می توان با استقرار سیستم مخابراتی انتقال اطلاعات ، این خطا ها را به مرکز کنترل و مدیریت توزیع منتقل کرد. با استفاده از اندازه گیری این اطلاعات       که به عنوان رکن اول پیاده سازی مدیریت جامع فنی اقتصادی در توزیع انرژی الکتریکی می باشد می توان به حالت بهینه دست یافت . خروجی مقره های اندازه گیر ولتاژ و جریان به راحتی و بدون هر گونه طبقه واسط یا ترانسدیوسر قابل اتصال به RTU   های نصب شونده در شبکه فشار متوسط هستند. می توان مقره های اندازه گیر را در دو نوع مقره های اندازه گیر ولتاژ و مقره های اندازه گیر جریان طراحی و ساخت تا بدین ترتیب در نقاطی که نیاز به مونیتورینگ یا  ثبت خطای ولتاژی یا جریانی می باشد ؛ هزینه کمتری در مقایسه با ترانس های ولتاژ و جریان مغناطیسی صرف کرد.

٧- کاربرد در کاهش تلفات شبکه:

دانستن وضعیت فیدرهای مختلف از نظر میزان تلفاتشان، اولین اقدام برای مدیریت فنی است تا بتواند با اولویت‌بندی و بررسی‌های جامع فنی-اقتصادی به راهکارها و سناریوهایی دست‌زند تا بتوان به کاهش تلفات اقدام کرد. احداث ایستگاههایی که توجیه فنی و اقتصادی دارند و در زمان کوتاهی قابل نصبند و اطلاعات مرتبطی به بهره‌برداران می‌دهند با استفاده از مقره‌های سنجش ولتاژ و جریان قابل‌اجرا خواهد بود.