وبلاگ

بحث کیفیت توان که تا امروزه یکی از بحث های مهم در سیستمهای قدرت می باشد از گذشته مطرح بوده است و شرکت های برق در سرتاسر جهان از چندین دهه قبل بر روی این موضوع کار کرده اند.
در سال 1970 کیفیت برق به عنوان یکی از اهداف مهم در طراحی سیستم های قدرت صنعتی مطرح گردید،علاوه بر ایمنی،سرویس دهی با قابلیت اطمینان بالا و کم شدن هزینه های اولیه و جاری نیز از مباحثی بود که به همراه آن مهندسین برق را درگیر ساخت. تقریبا در همین زمان موضوع “کیفیت ولتاژ” در کشورهای اسکاندیناوی و در شوروی سابق مطرح گردید که هدف اصلی آنها کنترل تغییرات کم دامنه ولتاژ بود.
1-2:عوامل تاثیر گذار بر افزایش اهمیت موضوع کیفیت برق
امروزه عوامل متعددی موجب گردیده اند که بحث کیفیت توان و عرضه برق با کیفیت مناسب به مصرف کنندگان از مباحث مهم بشمار می آید که در زیر به تعدادی از آنها اشاره می شود:

• تجهیزات و دستگاه ها نسبت به اغتشاشات ولتاژ از حساسیت بیشتری بر خوردار شده اند.تجهیزات قدرت به 10 تا 20 سال گذشته بسیار حساس تر شده اند.آقای توماس کِی در سال 1978 مشکلات اغتشاشات ولتاژ روی عملکرد تجهیزات الکترونیک را مورد بحث قرار دارد. علاوه بر حساس شدن تجهیزات،شرکتها نیز بعت اتلاف وقت و کاهش درآمد در آثر مشکلات مربوط به پدیده های کیفیت توان به این مساله حساسیت بیشتری نشان می دهند. در یک شبکه ایده آل انرژی الکتریکی ،برقراری برق بصورت پیوسته یک حق اساسی برای مشترکین مورد نظر می باشد ،در نتیجه هر گونه قطعی برق با اعتراضی بیش از گذشته مواجه خواهد بود،حتی اگر باعث هیچگونه خرابی یا خسارت فیزیکی نگردد.[5]

• تجهیزات و دستگاه های مختلف به تنهایی باعث بروز اغتشاشات ولتاژ می شوند.ادوات الکترونیک قدرت مدرن نه تنها به اغتشاشات ولتاز حساس هستند بلکه خود باعث بروز اغتشاش ولتاژ می گردند.افزایش استفاده از مبدلها (از تجهیزات الکترونیکی مصرف کننده ها و کامپیوتر ها تا تجهیزات کنترل سرعت در موتورها)منجر به افزایش اغتشاشات در ولتاژ گردیده است.مساله اصلی در اینجا غیرسینوسی بودن جریان یکسو کننده ها و اینورترها می باشد. جریان ورودی این دستگاه ها علاوه بر دارا بودن فرکانس اصلی شبکه حاوی هارمونیک نیز می باشند. که به علت افزایش استفاده از آنها مشکل مهمی برای شبکه بحساب می آیند.

• افزایش نیاز برای استاندارد کردن و معیار های عملکرد:در قدیم مصرف کننده انرژی الکتریکی از دید بسیاری از شرکت های برق
• 
•  صرفا یکبار ساده به شمار می آمد، قطعی برق و اغتشاشات ولتاژ یک امر طبیعی محسوب می شد و شرکت مذکور نیز طبق خواسته خود عمل می نمود و هر مشترکی که نیاز به کیفیت و قابلیت اطمینان بالاتری داشت می بایست هزینه اضافی پرداخت کند،اما امروزه شرکت های تامین کننده برق به مصرف کننده به عنوان یک “مشتری”نگاه می کنند.الکتریسیته بصورت یک محصول با مشخصات خاص خود شناخته شده که می تواند اندازه گیری شود،پیش بینی گردد،تضمین شود،ارتقاء یابد و … که این موضوع بعلت گرایش به سمت خصوصی سازی و تغییر ساختار شبکه برق می باشد.رقابت آزاد در بازار های برق موضوع راحتی پیچیده تراز این هم می کند. در قدیم مصرف کننده قراردادی با موسسه برق محلی منعقد می ساخت و آن موسسه هم انرژی الکتریکی را با کیفیت و قابلیت خاص خود در اختیار مصرف کننده قرار می داد،اما امروزه در سیستمهای تجدید ساختار شده و با گسترش بازار برق مشترکین می توانند انرژی الکتریکی را از هر موسسه ای که متمایل باشند خریداری کنند،بنابراین موسسه ای در این راستا موفق است که بتواند برق را با کیفیت و قابلیت اطمینان بهتری به مشترکین تحویل بدهد. بنابراین بحث کیفیت توان و کاهش اثرات سوء ناشی از آن اهمیت خود را نشان می دهد.

• کیفیت توان قابل اندازه گیری است:با دسترس بودن وسایل الکترونیکی برای اندازه گیری و نمایش شکل موجها،کیفیت توان بیشتر مورد توجه قرار گرفته است.در قدیم اندازه گیری شاخصهای کیفیت توان مشکل بود و محدود به اندازه گیری مقدار موثر ولتاژ،فرکانس و قطعی های بلند مدت بود.اما امروزه با پیشرفت تکنولوزی و در اختیار بودن تجهیزات مانیتورینگ کیفیت توان،همچنین ارائه شاخصها و روش های مناسب، ارزیابی و اندازه گیری پدیده های مختلف کیفیت توان براحتی قابل انجام است.

1-3 :کیفیت توان چیست؟
از دیدگاه های مختلف تعاریف متفاوتی برای کیفیت توان بیان شده است. به عنوان نمونه یک شرکت برق کیفیت توان را بیشتر از جنبه قابلیت اطمینان مطرح می کند و یا از دید یک تولید کننده،کیفیت توان مشخصات برق عرضه شده برای کارکرد مناسب دستگاه های تولیدی می باشد.
دیکشنری انجمن بین المللی مهندسین برق در استاندارد IEEE std 1100 کیفیت توان را چنین تعریف می کند:”کیفیت توان برق دار کردن تجهیزات حساس برای عملکرد مناسب آن تجهیزات است”تعریف جامع تر که در مرجع[5]بیان شده مشکلات توان را چنین مطرح میکند:”هر مشکلی در برق عرضه شده که به صورت انحراف جریان،ولتاژ یا فرکانس بروز می کند و منجر به خرابی یا عملکرد نامناسب تجهیزات مشترکین می گردد”.
1-4 :طبقه بندی پدیده های کیفیت توان
علیرغم وجود توافقهائی در تعاریفی که برای پدیده های کیفیت توان انجام شده است،دو مورد استاندارد مرجع که بطور گسترده ای مورد استفاده هستند سری IEEE1159 و IEC-61000 می باشند که پدیده های مشهور معرفی شده توسط این استانداردها در ادامه تشریح می گردد[6و5و4]:
1-4-1 :حالتهای گذرا:
اصطلاح گذرا بطور معمول در مورد تغییرات ناگهانی در یک شکل موج سینوسی بکار می رود.کلمه ضربه برای تشزیح امواج گذرایی که توسط صاعقه بوجود می آید مورد استفاده قرار می گیرد. استاندارد IEC61000-2-5-1990 امواج گذرا را بسته به منابعی که باعث وقوع این اختلالات میگردند به دو زیر گروه تقسیم میکند:
1-4-1-1 :حالتهای گذرای ضربه ای:
حالتهای گذرای ضربه ای به تغییر ناگهانی در شرایط پایدار جریان،ولتاژ یا هر دو و با فرکانسی متفاوت با فرکانس شبکه و پلاریته یک جهتی اطلاق می شود.حالتهای گذرای ضربه ای بطور معمول با دو مشخصه”Decay Time” و “Rise Time” و همچنین محتویات طیفی آنها شناخته می شوند.شکل (1-1)موج ضربه بر روی موج سینوسی را نشان می دهد.حالتهای گذرای ضربه ای علاوه بر اثرات نامطلوبی که بر روی عایقها دارند باعث تحریک فرکانس طبیعی شبکه و بروز حالتهای گذرای نوسانی نیز می گردند.