Pomiar jakości energii elektrycznej w 5 krokach

Jakość energii elektrycznej to zbiór parametrów opisujących właściwości procesu dostarczania energii do użytkownika w normalnych warunkach pracy, określających ciągłość zasilania oraz charakteryzujących napięcia zasilające.

Niska jakość energii elektrycznej przekłada się na zwiększenie strat związanych z dystrybucją energii elektrycznej oraz z przetwarzaniem jej na energię mechaniczną w silnikach elektrycznych. Harmoniczne oraz asymetria sieci powodują generowanie dodatkowych pól elektromagnetycznych, osłabiających główne pole wytwarzania przez harmoniczną podstawową.

Spadek efektywności dystrybucji i przetwarzania energii elektrycznej to dodatkowe koszty związane z eksploatacją systemów elektroenergetycznych. Warto więc dokonywać dokładnej analizy zjawisk występujących w zakładowych sieciach elektroenergetycznych, które mogą dać podstawę do optymalizacji zużycia energii elektrycznej.

Krok 1: Dobór odpowiedniego analizatora sieci

W zależności od problemu, którego chcemy zdiagnozować, możemy wybrać następujące rozwiązania przyrządów służących analizę jakości energii elektrycznej:

• Jednokanałowy rejestrator napięcia – migotanie oświetlenia, samoczynnie wyłączające/załączające się urządzenia.
• Miernik cęgowy z funkcją podglądu parametrów jakości energii elektrycznej – szybka weryfikacja zawartości wyższych harmonicznych, poglądowa ocena zużycia energii elektrycznej, pomiar zapadu napięcia podczas rozruchu urządzeń o dużej mocy.
• Rejestrator energii elektrycznej – pomiar zużycia energii elektrycznej w przeliczeniu na ilość wyprodukowanych detali, pomiar emisji wyższych harmonicznych przez odbiorniki
• Analizator jakości energii elektrycznej – rozwiązania spraw spornych z dostawcą energii elektrycznej, pomiar przepięć i stanów nieustalonych, pomiar efektywności przetwarzania energii elektrycznej w przekształtnikach AC/DC
• Rejestrator parametrów jakości energii elektrycznej:
 
W przypadku gdy dokonujemy pomiarów jakości energii elektrycznej na własny użytek wystarczy, że wykorzystamy analizator sieci w klasie S. Przyrządy w klasie tej możemy również wykorzystywać wówczas, gdy dokonujemy pomiarów pod kątem standardu IEE 519, który definiuje limity wyższych harmonicznych generowanych przez odbiorniki energii eklektycznej.

Jeśli zaś pomiaru dokonujemy tak, aby rozwiązać sprawę sporną z dostawcą energii elektrycznej wówczas musimy posłużyć się narzędziem w klasie A, czyli zgodnego z normą EN61000. Urządzenia tego rodzaju najczęściej mają możliwość implementowania limitów związanych z wartościami danych paramentów napięcia i prądu zgodnie z normą EN50160. Wiele przyrządów umożliwia również wprowadzenie własnych limitów, które wprowadzać możemy bezpośrednio w analizatorze lub w oprogramowaniu konfiguracyjnym.

Kiedy dokonujemy analizy parametrów w miejscu pomiaru, warto zastanowić się nad zakupem analizatora z dużym i czytelnym wyświetlaczem, natomiast w przypadku gdy zależy nam na bardzo szybkim pomiarze, który nie wymaga instalowania wielu sąd prądowych i napięciowych warto pochylić się nad cęgowym miernikiem z funkcją analizatora.

Krok 2: Konfiguracja pomiarów

W drugim kroku bezpośrednio w analizatorze lub w programie służącym do konfiguracji pomiarów należy wprowadzić, lub zweryfikować to, co następujące:

• Datę oraz godzinę – w przypadku analizatorów z dodatkową anteną GPS, czas synchronizowany jest automatycznie z sygnałem satelitarnym
• Typ sond prądowych
• Przekładnię przekładnika prądowego i/lub napięciowego, jeśli przez takie odbywa się pomiar
• Topologie sieci
• Normę, pod której kątem będą analizowane parametry sieci elektroenergetycznej
• Interwał pomiarowy
• Czas trwania pomiarów
• Dostępna pojemność pamięci wewnętrznej, lub zewnętrznej

Szczególnie warto pamiętać o ustawieniu właściwej daty i godziny. Jej błędne ustawienia spowodują ogromną trudność w analizowaniu danych i korelowaniu ich z potencjalnymi zdarzeniami w sieci elektroenergetycznej.

Krok 3: Instalacja analizatora

Podczas instalacji należy pamiętać o zachowaniu odpowiedniego kierunku instalacji cewek Rogowskiego, jeśli takie są wykorzystywane. Ich założenie na kabel lub szynoprzewodów spowoduje w kierunku przeciwnym do przepływu prądu od źródła do obciążenia, spowoduje interpretację zwrotu energii do sieci.

Jeśli pomiary dokonywane są w rozdzielnicy z aparatami modułowymi, warto rozważyć zastosowanie dodatkowych sond magnetycznych, które mocowane są na śrubach.

Kolejnym przydatnym akcesorium są paski magnetyczne, którymi można zamocować przyrząd pomiarowy na drzwiach rozdzielnicy.

Jeśli dysponujemy przyrządem, który ma możliwość zasilenia go z sond pomiarowych, wówczas możemy zapomnieć o konieczności zastosowania dodatkowego zasilacza. Jeśli jednak nie posiadamy takiej opcji, warto zweryfikować czy zasilacz funkcjonuje w sposób poprawny.

W ostatnim kroku instalacji analizatora warto pamiętać o blokadzie interfejsu analizatora, tak aby rejestracja nie została zaburzona przez osoby postronne. W niektórych rozwiązaniach istnieje możliwość tylko i wyłącznie wygaszenia ekranu, choć istnieją również rozwiązania dające możliwość blokady kodem pin lub hasłem.

Krok 4: Zgrywanie danych

Zgrywanie danych często staje się poważnym problemem ze względu na problemy ze sterownikami komputera. Niejednokrotnie przez tego rodzaju problemy można poświęcić wiele godzin. Na samym wstępie warto przemyśleć zatem alternatywną metodę do klasycznego połączenia z komputerem poprzez kabel USB.

Do innych metod należy możliwość kopiowania danych z karty SD z funkcjonalnością WiFi. Taką kartę można zakupić w wielu sklepach z elektroniką użytkową a ich cena, nie odbiega znacząco od standardowych kart pamięci.

Tego typu karta pracuje w trybie Hot Spot-u, a co za tym idzie należy się połączyć z nią poprzez wybór odpowiedniej sieci WiFi na komputerze.
Inną metodą jest podłączenie pamięci USB do analizatora jeśli istnieje taka możliwość. Jest to bardzo wygodna metoda bowiem znakomita większość pendrive wykrywana, jest przez komputer w trybie plug&play.
 
Do największych technologicznych nowinek w aspekcie rejestracji danych należy bezpośrednie ich przesyłanie do chmury danych. Wymaga to oczywiście podłączenia analizatora do Internetu. Odczyt danych możliwy jest często w przypadku tego typu rozwiązań poprzez smartphone, tablet lub przez zalogowanie się do panelu internetowego.

Krok 5: Analiza danych i raportowanie

To ostatni, choć najważniejszy krok. Jest to zarazem najbardziej pracochłonna czynność szczególnie w przypadku analizowania danych zarejestrowanych w długim okresie. Dokonanie, jakiegokolwiek błędu w poprzednich krokach może bardzo negatywnie przełożyć się finalny rezultat związany z analizą danych.

W przypadku badań na zgodność z normą EN50160 wielu producentów oferuje funkcjonalność pozwalającą na generację raportu z co najmniej tygodniowego okresu pomiarów.