محللات جودة الطاقة وPQ: نظرة عامة

يمكن أن تؤدي جودة الطاقة الرديئة - مثل انخفاض/ارتفاع الجهد، والتذبذبات العابرة، والتوافقيات، والتذبذب - إلى إتلاف المعدات، والتسبب في توقفها عن العمل، وتقليل كفاءتها. تُعرّف مجموعة متنوعة من المعايير الدولية (IEC وIEEE) هذه الاضطرابات حاليًا بحيث يمكن قياسها وتقييمها باستمرار. أجهزة تحليل جودة الطاقة (PQAs) هي أجهزة متخصصة تقوم بأخذ عينات من الجهد والتيار في آنٍ واحد لتشخيص هذه المشكلات. من خلال التقاط أشكال الموجات وحساب معلمات مثل التشويه التوافقي الكلي (THD)، والتذبذب (Pst/Plt)، وعدم التوازن، ومعامل القدرة، تساعد أجهزة تحليل جودة الطاقة المهندسين على تحديد مشاكل نظام الطاقة بدقة والتحقق من توافقها مع رموز الشبكة أو المعيار EN 50160. عمليًا، تتراوح أجهزة تحليل جودة الطاقة من أجهزة تسجيل محمولة يستخدمها المهندسون الميدانيون إلى أجهزة تحليل طاقة مختبرية. يقدم هذا الدليل مفاهيم ومواصفات PQA الرئيسية، ثم يقارن نماذج PQA الرئيسية (مع التركيز على عروض Hioki) لمساعدة المشترين على اختيار جهاز التحليل المناسب.

معايير ومعايير جودة الطاقة الرئيسية

تقيس اختبارات جودة الجهد (PQAs) طيفًا واسعًا من المعلمات. تشمل أحداث الجهد الشائعة انخفاضات الجهد (انخفاضات الجهد المؤقتة) والانتفاخات (الارتفاعات المؤقتة). وفقًا للمعيار IEC 61000-4-30، يُعد انخفاض الجهد انخفاضًا في متوسط ​​جذر متوسط ​​التربيع (RMS) أقل من 90% تقريبًا من القيمة الاسمية، ويستمر من 0.5 دورة إلى بضع ثوانٍ، بينما يكون الانتفاخ أعلى من 110% تقريبًا. تُصنف الانقطاعات (الجهد القريب من الصفر) على أنها أعطال؛ على سبيل المثال، تُعرّف IEC الانقطاعات بأنها انخفاض في الجهد أقل من 10% من القيمة الاسمية. تشمل الاضطرابات العابرة ارتفاعات الجهد السريعة (نبضات نبضية أو متذبذبة) الناتجة عن البرق أو التبديل. التوافقيات هي تشوهات جيبية عند مضاعفات صحيحة للتردد الأساسي؛ وتُقاس التوافقيات بواسطة التشوه التوافقي الكلي (THD) أو ترتيبات التوافقيات الفردية (يحدد المعيار IEC 61000-4-7 حتى الترتيب الخمسين أو أعلى). الوميض هو التذبذب المرئي في سطوع المصباح الناتج عن تغير الجهد؛ ويُقاس كميًا بمؤشري الوميض قصير وطويل المدى (Pst وPlt) وفقًا للمعيار IEC 61000-4-15. تشمل المعلمات الأخرى عدم التوازن (اختلال توازن الجهد/التيار بين الأطوار)، وتغير التردد، وإزاحة التيار المستمر، والقيم المتعلقة بالطاقة (الطاقة النشطة، والتفاعلية، والطاقة الظاهرية، ومعامل القدرة، إلخ).

تلتزم أجهزة تحليل جودة الإشارة (PQ) بالمعايير الدولية لضمان دقتها. يُعرّف المعيار IEC 61000-4-30 (الطبعة 3) فئات القياس (A، S، B) ويحدد الخوارزميات ودقة معلمات جودة الإشارة. على سبيل المثال، يُلزم المعيار بقياس دقيق للانخفاضات، والانتفاخات، والانقطاعات، والتذبذبات، والتوافقيات، والتوافقيات البينية. تُلبي أجهزة الفئة A أقصى درجات التحمل؛ وتتوافق سلسلتا Fluke 435-II/437-II وDranetz HDPQ تمامًا مع الفئة A. أما الفئة S (مُرضية) فهي أكثر مرونة؛ وينتمي جهاز CW500 من Yokogawa إلى الفئة S. أما الفئة B فهي أقل صرامة (على سبيل المثال، ينتمي جهاز Chauvin Arnoux Qualistar إلى الفئة B). يوفر معيار IEEE Std. 1159 تعريفات متسقة لأحداث جودة الإشارة، ولكنه لا يُحدد طرق القياس؛ فهو يُكمل مصطلحات IEC. (في الممارسة العملية، يوصى باستخدام الفئة A لعمليات تدقيق جودة الطاقة المهنية، بينما قد تكون الفئة B/S كافية لتسجيل الطاقة العامة.) بشكل عام، تضمن IEC 61000-4-30 "أن تتطابق نتائج القياس من أجهزة تحليل مختلفة"، وهو أمر بالغ الأهمية لمقارنة البيانات.

مبادئ القياس

تقيس أجهزة تحليل جودة النبضات (PQAs) جميع الأطوار الثلاثة (والمحايدة) عن طريق أخذ عينات من أشكال موجات الجهد والتيار. وتستخدم عادةً محولات تناظرية/رقمية عالية السرعة ومعالجة الإشارات الرقمية (DFT/FFT) لحساب قيم RMS والقدرة والأطياف التوافقية. أما في الحسابات الجيبية، فتُستخدم طرق قياس RMS الحقيقية ومجموع المتجهات لحساب القدرة الفعالة/التفاعلية. في وجود التوافقيات، تستخدم العديد من أجهزة التحليل خوارزميات متقدمة (DFT متوافقة مع المعيار IEC 61000-4-7) لضمان دقة ترتيب التوافقيات. تُلتقط النبضات العابرة عبر مخازن مؤقتة عالية السرعة: غالبًا ما تأخذ أجهزة تحليل جودة النبضات الحديثة عينات بمئات الكيلوعينات في الثانية (أو أعلى) لتسجيل الأحداث النبضية.

مثال: تلتقط سلسلة Fluke 435-II/437-II عينات بسرعة 200 كيلو سيمز/ثانية لكل قناة، ويمكنها تسجيل نبضات عابرة تصل مدتها إلى 5 ميكروثانية. يلتقط جهاز Dranetz HDPQ (Visa Plus) 512 عينة لكل دورة (حوالي 30 كيلو سيمز/ثانية عند تردد 60 هرتز)، ويمكنه التقاط نبضات عابرة تصل مدتها إلى 1 ميكروثانية. يوفر جهاز Hioki PW8001 (محلل طاقة مختبري) عينات تصل إلى 15 ميجاهرتز (للقياسات المختبرية). في المقابل، قد تلتقط أجهزة التسجيل الأبسط عينات بتردد بضع مئات من الهيرتز فقط (ما يكفي لالتقاط تغيرات الجذر التربيعي المتوسط).

عند اختيار PQA، تتضمن المواصفات المهمة ما يلي:

• القنوات: تحتوي معظم الأجهزة المحمولة على أربع قنوات إدخال (ثلاث مراحل + محايد)، بالإضافة إلى قنوات تيار مستمر اختيارية. بعض الوحدات المتقدمة تسمح بالتوسعة أو ربط وحدات متعددة بشكل متسلسل لما يصل إلى 8 قنوات أو أكثر.

• نطاق الجهد/التيار: تتحمل الأجهزة المحمولة عادةً تيارًا يصل إلى 600-1000 فولت تيار متردد، وتستخدم مستشعرات تثبيت أو مستشعرات Rogowski لقياس التيارات (حتى آلاف الأمبير). أجهزة تحليل Fluke مُصنّفة بـ 600 فولت من الفئة الرابعة/1000 فولت من الفئة الثالثة؛ بينما يقيس جهاز Hioki PW3360 تيارًا يتراوح بين 90 و780 فولت تيار متردد (حتى 1400 فولت ذروة). تختلف مشابك التيار: على سبيل المثال، يدعم مستشعر Hioki المرن CT9667 تيارًا يصل إلى 5 كيلو أمبير (دقة ±2.0%).

• الدقة: تُعبَّر عنها بنسبة مئوية من القراءة + نسبة مئوية من النطاق. عادةً ما تتراوح دقة أجهزة التحليل الميداني بين ٠.٥٪ و١٪ (قوة)؛ بينما تحقق أجهزة التحليل المختبرية المتطورة، مثل جهازي PW3390/PW8001 من Hioki، دقة تتراوح بين ٠.٠١٪ و٠.٠٥٪. غالبًا ما تكون الدقة مضمونة لمدة عام واحد.

• أخذ العينات/الأحداث العابرة: يُحدد هذا أسرع حدث يُمكنك رؤيته. Fluke (200 كيلو سيمنز/ثانية، 5 ميكروثانية)، Dranetz (512 عينة/دورة، 1 ميكروثانية)، Yokogawa CW500 (الفئة S، المواصفات الدقيقة غير مُعلنة، ولكنها تُسجل أحداثًا قصيرة). أجهزة تحليل المختبر (Hioki PW8001) تأخذ عينات تصل إلى 15 ميجاهرتز.

• التوافقيات: تعرض معظم أجهزة التحليل التوافقيات حتى المرتبة الخمسين. يلتقط جهازا Fluke 435-II و437-II 50 توافقية. يدعم جهاز Hioki PW3360-21 الترتيب الأربعين. تحلل وحدات مختبر Hioki (PW3390/PW8001) حتى الترتيب المئتين إلى الخمسمائة. يعالج جهاز Dranetz Visa حتى الترتيب 127 (الجهد).

• الوميض: تحسب العديد من أجهزة تحليل جودة المنتج (PQAs) الوميض قصير المدى (Pst) والوميض طويل المدى (Plt) وفقًا للمعيار IEC 61000-4-15. على سبيل المثال، يُبلغ جهاز Hioki PW3360 عن Pst/Plt، بينما يُصنّف جهاز Hioki PW8001 ضمن الفئة F2 من معايير IEC للوميض. كما يحسب جهاز Qualistar من Chauvin الوميض قصير المدى (Pst/Plt).

• الاتصال: تُتيح أجهزة التحليل الحديثة إخراج البيانات عبر USB، وبطاقة SD، وشبكة إيثرنت، أو الاتصال اللاسلكي. على سبيل المثال، يحتوي جهاز Hioki PW3360 على منفذ LAN 100BASE-TX، وUSB 2.0، وفتحة SD/SDHC، ومحول بلوتوث اختياري. أما أجهزة Dranetz، فتحتوي على منفذ إيثرنت، وUSB، وشبكة واي فاي/بلوتوث اختيارية للوصول عن بُعد. أما جهاز Yokogawa CW500، فيحتوي على منفذ USB، وبطاقة SD، وبلوتوث اختياري. كما يُعد دعم البرامج (انظر أدناه) أمرًا أساسيًا.

فيما يلي مقارنة نموذجية بين نماذج PQA التمثيلية (المحمولة والمقعد) من Hioki والمنافسين:

نموذج	القنوات (V,I)	نطاق الجهد	النطاق الحالي	أخذ العينات/العابر	دقة الطاقة	التوافقيات	وميض (Pst/Plt)	فئة IEC	الاتصال	السعر التقريبي
هيوكي PW3360-21	3 فولت + نيوتن، 3 فولت (مشبك)	90–780 فولت تيار متردد (حتى 1400 فولت ذروة)	حتى 5 كيلو أمبير (مع مشبك مرن)	متوسط ​​(rms، الأحداث >ms) [1]	±0.3% من القراءة + المستشعر	إلى الترتيب الأربعين	نعم (باست، بلت)	– (IEC الفئة S‡)	شبكة LAN، USB، SD/SDHC، BT اختياري	~1.5–4 آلاف دولار (مجموعة)
هيوكي PW3390	4 فولت، 4 أمبير (مشبك/BNC)	حتى 1500 فولت (تيار مستمر - 200 كيلوهرتز)	حتى 4000 أمبير تيار متردد/مستمر	عرض النطاق الترددي 200 كيلو هرتز (تناظري)	±0.04% من القراءة +0.05% rng	حتى 200 (وضع IEC)	نعم (IEC 61000-4-15، F1)	- (محلل طاقة المختبر)	شبكة LAN، USB، بلوتوث (عبر LR8410)	~12 ألف دولار
هيوكي PW8001	3 فولت (قابلة للتوسعة إلى 8 وحدات، 32 فولت)	6–1500 فولت تيار مستمر (نطاق عريض)	حتى 50 كيلو أمبير (مع مجسات خاصة)	2.5–15 ميجا بايت/ثانية (حسب وحدة الإدخال)	≈±0.01–0.02% (50/60 هرتز)	حتى 500 (نطاق عريض)	نعم (IEC 61000-4-15، F2)	- (محلل مختبري)	LAN، USB، GPIB (مقعد)	~12 ألف دولار
فلوك 435-II	4 فولت + نيوتن، 4 فولت (مجسات مرنة)	600 فولت (الفئة الرابعة)، 1000 فولت (الفئة الثالثة)	0.5–2000 أمبير (مشابك مرنة)	200 كيلو سيمنز/ثانية (لكل قناة) (التقاط 5 ميكروثانية)	~0.5–1% (طاقة) [2]	إلى رقم 50 (رقم 40 في قائمة THD)	نعم (Pst فقط)	الفئة أ	USB، بطاقة SD	~7 آلاف دولار (مع 4 مجسات)
فلوك 437-II	4 فولت + نيوتن، 4 فولت (مرن)	600 فولت (الفئة الرابعة)، 1000 فولت (الفئة الثالثة)	0.5–2000 أمبير (مشابك مرنة)	200 كيلو سيمنز/ثانية (لكل قناة) (التقاط 5 ميكروثانية)	~0.2–0.5% (دقة أفضل)	إلى 50 (يشمل وضع 400 هرتز)	نعم (Pst فقط)	الفئة أ	USB، بطاقة SD	~8 آلاف دولار (مع 4 مجسات)
درانيتز HDPQ فيزا بلس	4 فولت، 4 أمبير	1000 فولت (الفئة الثالثة)، 600 فولت (الفئة الرابعة)	3 أمبير - 1000 أمبير (مرن)	512 عينة/دورة (التقاط 1 ميكروثانية)	0.1–0.2% (نموذجي) [3]	V حتى 127، I حتى 63	نعم (IEC 61000-4-15)	الصف أ (الطبعة 3)	إيثرنت، USB، واي فاي/بلوتوث	~5.4–6.3 ألف دولار
شوفين أرنو كاليفورنيا 8436	5 فولت، 4 أمبير	1000 فولت (الفئة الثالثة)، 600 فولت (الفئة الرابعة)	حتى 100 أمبير (مسبار قياسي)	(أخذ العينات RMS، لا يوجد التقاط فائق السرعة)	≈0.5% (الفئة ب) [4]	حتى الخمسين	نعم (باست، بلت)	الفئة ب	USB، برنامج الكمبيوتر الشخصي (WIFI اختياري)	~5000 جنيه إسترليني
يوكوجاوا CW500	3 فولت، 4 فولت (مشبك)	300 فولت (الفئة الرابعة)، 600 فولت (الفئة الثالثة)	0.1 أمبير - 5 كيلو أمبير (مستشعرات المشبك)	(معدل أخذ العينات غير متوفر؛ يسجل الأحداث ≥ مللي ثانية)	~1% (الجهد) [5]	حتى الخمسين	نعم (باست، بلت)	الفئة S	USB، بطاقة SD، BT اختياري	~4-6 آلاف دولار (تقديريًا)

ملاحظات: أرقام الدقة خاصة بالجهاز فقط (باستثناء خطأ المستشعر). الأسعار تقريبية (بالدولار الأمريكي) للوحدات الأساسية (قبل الخيارات أو المجسات). يشير "العينة/الحدث العابر" إلى أعلى عينة داخلية أو أقصر حدث تم التقاطه؛ العديد من أجهزة التسجيل لا تلتقط التغيرات العابرة للدورة الفرعية. تشير فئة IEC إلى مستوى توافق الجهاز وفقًا للمعيار IEC 61000-4-30. قد تختلف إمكانية الاتصال باختلاف الطراز/الخيارات.

أجهزة تحليل جودة الطاقة من هيوكي

تقدم شركة Hioki أجهزة تسجيل بيانات محمولة ومحللات عالية الدقة. PW3360-21 هو جهاز تسجيل بيانات طاقة مدمج يعمل بمشبك (غالبًا ما يكون مرفقًا مع مشابك تيار) مصمم للاستخدام الميداني. يقيس هذا الجهاز دوائر ثلاثية الطور بأربعة أسلاك (مع ما يصل إلى ثلاث دوائر أحادية الطور في آن واحد) في نطاق 90-780 فولت. دقته الأساسية هي ±0.3% من القراءة، بالإضافة إلى خطأ مستشعر المشبك، مما يجعله منافسًا لأجهزة تسجيل بيانات PQ متوسطة المدى الأخرى. يُبلغ PW3360-21 عن مقاييس PQ الرئيسية: الجهد/التيار RMS، والقدرة الفعالة/التفاعلية، والتشويه التوافقي الكلي (THD) والتوافقيات الفردية (حتى الدرجة الأربعين)، والوميض (Pst/Plt)، وعدم التوازن، وحتى اندفاع المحرك (أكثر من 10 دقائق). يُسجل البيانات في الذاكرة الداخلية، ويوفر مخرجات من شبكة LAN وUSB وبطاقة SD للتنزيل. تجدر الإشارة إلى أن PW3360-21 يدعم مجموعة واسعة من مشابك Hioki (حتى 5 كيلو أمبير). تشمل التطبيقات عمليات تدقيق الطاقة، ومسح الأحمال، واستكشاف أخطاء PQ متوسطة التعقيد وإصلاحها.

لتحقيق دقة عالية في المختبر، يُعدّ جهازا PW3390 و PW8001 من Hioki محللي طاقة فعّالين. PW3390 هو وحدة اختبار بأربع قنوات، بتردد تيار مستمر - 200 كيلوهرتز، تدعم اختبارات العاكسات/المحركات. يحقق دقة قراءة تبلغ ±0.04%، ويمكنه دمج التيار/الطاقة حتى 20 كيلوهرتز، مما يجعله مثاليًا لاختبارات السيارات والعاكسات (مثل اختبارات بطاريات WLTP). يدعم الجهاز مدخلات تفاضلية، وحتى وحدات إدخال تيار مستمر اختيارية. توفر Hioki وحدة بلوتوث (LR8410) لنقل البيانات من PW3390 إلى مسجلات بيانات متنقلة. PW8001 هو محلل ثلاثي الأطوار عالي الجودة (قابل للتوسعة إلى 8 وحدات إدخال، 32 قناة) يغطي تيارًا مستمرًا حتى 5 ميجاهرتز. تبلغ دقته ≈0.01–0.02% عند تردد 50/60 هرتز، ويتوافق تمامًا مع معايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) (يقيس التوافقيات حتى الدرجة 200، مع الوميض وفقًا للمعيار IEC 61000-4-15 الفئة F2). تتجاوز هذه النماذج المختبرية الاستخدام الميداني النموذجي، لكنها رائدة في مجال الدقة في مجال البحث والتطوير.

منتجات المنافسين

فلوك: سلسلة 430 من فلوك (مثل 435-II و437-II) هي أجهزة تحليل جودة الطاقة المحمولة العريقة. تتميز بدقة من الفئة A مع مدخل رباعي القنوات (ثلاث مراحل + محايد) عبر مجسات تيار مرنة. يقيس الطرازان 435-II/437-II تيارًا يتراوح بين 10 و1000 فولت تيار متردد وتيارات تصل إلى 2000 أمبير (مع مجسات مرنة). تشمل الميزات الرئيسية أخذ عينات بسرعة 200 كيلو سيمنز/ثانية (دقة 5 ميكروثانية)، والتقاط شكل الموجة، وحاسبة لفقدان الطاقة تُحسب تكاليف الخسائر بالدولار. يضيف الطراز 437-II قياسًا بتردد 400 هرتز ودعمًا لمشبك التيار المستمر. تسجل أجهزة تحليل فلوك أشكال موجة الأحداث بتردد 100/120 دورة، وتكتشف الأحداث تلقائيًا، وتتوافق مع معايير السلامة حتى 600 فولت من الفئة الرابعة/1000 فولت من الفئة الثالثة. في عام 2020، قدمت شركة Fluke سلسلة 1770 (1773/1775/1777) كخلفاء، مع ذاكرة أعلى ووظائف موسعة، ولكن طرازات 430-II تظل شائعة في هذا المجال.

درانيتز (سلسلة HDPQ): تشتهر درانيتز في قطاع المرافق/الصناعات. تتوافق سلسلة HDPQ (فيزا بلس، جايد بلس، إكسبلورر بلس، إلخ) مع معايير IEC الفئة أ (الإصدار 3). توفر جميع الطُرز من 4 إلى 8 قنوات (فولت/فولت) وتأخذ عينات بمعدل 512 عينة/دورة لكل قناة. يلتقط فيزا بلس (الطراز الأعلى) التذبذبات العابرة حتى 1 ميكروثانية؛ بينما تلتقط الطُرز الأخرى حتى 32 ميكروثانية. تبلغ دقة الجهد ~0.2% والتيار ~0.1-0.2% (حسب المستشعرات). تسجل وحدات HDPQ مئات المتغيرات: ظواهر الترهل/الانتفاخ، والتذبذبات العابرة (±32 ميكروثانية)، والتوافقيات حتى الدرجة 127، والطاقة، والوميض، والمقاييس المتقدمة (مقاييس الطاقة IEEE 1459). تدعم هذه الكاميرات وحدات تصوير مقطعي محوسب قابلة للتبديل السريع، واتصال إيثرنت/واي فاي، وبرنامج Dran-View 7 لإعداد التقارير. يتراوح سعر Dranetz HDPQ Visa Plus بين 5400 و6300 دولار أمريكي، شاملاً الملحقات الأساسية.

شوفان أرنو (سلسلة كواليستار): تُستخدم سلسلة كواليستار+ من شوفان أرنو (الطرازات CA8331/8333/8336 وCA8436) على نطاق واسع في أوروبا. وهي أجهزة أبسط، وأجهزة IEC من الفئة B. على سبيل المثال، يوفر CA8436 مدخلات 5 فولت و4 فولت (للطور الثلاثي + ني)، وتردد تشغيل 50-60 هرتز، وموصلات IP67 متينة. يعرض شكل الموجة، وقيمة RMS لنصف الدورة، وقيمة PQD للطاقة، وTHD (الرتبة 50)، والوميض (Pst، Plt)، وتدفق الطاقة (حتى 10 دقائق). تتميز وحدات كواليستار بسهولة الاستخدام (شاشة TFT كبيرة، وقوائم موجهة)، وتقاريرها مطابقة لمعيار IEC 61000-4-30 من الفئة B. يتوفر أيضًا طراز CA 8136 جديد (غير مذكور هنا). تبلغ تكلفة أجهزة تحليل Qualistar عادة ما بين 4 إلى 6 آلاف جنيه إسترليني (على سبيل المثال CA8436 ~ 5000 جنيه إسترليني) ويتم بيعها مع المشابك وحقائب الحمل.

يوكوجاوا CW500: جهاز CW500 هو جهاز يوكوجاوا المحمول لقياس جودة الطاقة (الفئة S من IEC). يوفر 3 قنوات جهد + 4 قنوات تيار (ومدخلين تيار مستمر). يلتقط CW500 حالات الترهل/الانتفاخ، والتذبذبات العابرة، وتيار الاندفاع، والتوافقيات، والتذبذب، وعدم التوازن. يكتب البيانات على بطاقة SD، ويمكنه إرسال قراءات آنية عبر USB أو بلوتوث. تتضمن يوكوجاوا برنامج "CW500 Viewer" للكمبيوتر الشخصي لعرض البيانات وإصدار التقارير عنها تلقائيًا. صُمم CW500 للاستخدام في الصيانة العامة (مثل فحص خرج نظام UPS أو المولدات) بدلاً من التحليل عالي الدقة. تم تصنيف أمانه ضمن الفئة III بجهد 600 فولت/الفئة IV بجهد 300 فولت. (أجهزة التحليل المعملية الرئيسية من يوكوجاوا هي سلسلة WT/WT5000، والتي تتجاوز نطاق أجهزة تحليل جودة الطاقة المحمولة).

حالات الاستخدام حسب الصناعة

تُستخدم اختبارات جودة الطاقة (PQAs) في مختلف القطاعات. تستخدمها شركات المرافق للتحقق من توافقها مع معيار الشبكة (EN50160)، ورصد الاضطرابات واسعة النطاق، واستكشاف أخطاء محطات التوزيع الفرعية وإصلاحها. يستخدم المستخدمون الصناعيون (مصانع التصنيع) اختبارات جودة الطاقة لتحليل بدء تشغيل المحركات، وتقليل التوافقيات الصادرة عن المحركات، ومنع تعطل المعدات - على سبيل المثال، تحديد عطل في محرك تردد متغير (VFD) يتسبب في تعطل مزعج. تستخدم المباني التجارية ومراكز البيانات اختبارات جودة الطاقة (PQAs) أثناء عمليات تدقيق الطاقة للكشف عن المحولات كبيرة الحجم، أو ضعف معامل القدرة، أو مشاكل وميض الإضاءة. تُولّد محطات شحن السيارات الكهربائية توافقيات وتقلبات سريعة في الأحمال؛ ويستخدم المهندسون اختبارات جودة الطاقة (PQAs) لضمان الامتثال لمعيار IEEE-519 ولتصميم المرشحات. تُدخل مصادر الطاقة المتجددة (الشمسية/الرياح) التباين وحقن التيار المستمر؛ وتساعد اختبارات جودة الطاقة (PQAs) في اختبار جودة خرج العاكسات ومساهمتها في الوميض. في كل حالة، تختلف الأداة الموصى بها: غالبًا ما تستخدم المسوحات الميدانية وعمليات تدقيق الطاقة أجهزة تسجيل سهلة النشر (على سبيل المثال أجهزة تسجيل مثبتة مثل Hioki PW3360 أو Fluke 1740)، في حين تتطلب عمليات استكشاف الأخطاء وإصلاحها التفصيلية أجهزة تحليل قادرة على التعامل مع الأحداث العابرة من الفئة A (Fluke 437-II، Dranetz HDPQ، Hioki PW3390).

تحليل البرمجيات والبيانات

تُعد البرامج القوية ضرورية لمعالجة بيانات PQA اللاحقة. توفر شركة Dranetz برنامج Dran-View 7 لتحليل البيانات وإعداد التقارير. تقدم شركة Fluke برنامج PowerLog/Energy Analyze للكمبيوتر وتطبيقات الجوال (Fluke Connect) لتحديد اتجاهات البيانات وحساب تكاليف الطاقة. توفر شركة Hioki أدوات مساعدة مجانية للكمبيوتر: على سبيل المثال، يوفر موقع Hioki الإلكتروني تطبيق "إعدادات وتنزيل PW3360" وأداة رسم بياني في Excel. تتضمن مجموعة CW500 من Yokogawa برنامج CW500 Viewer لإنشاء الرسوم البيانية والتقارير تلقائيًا. تدعم معظم مجموعات PQA أيضًا تصدير البيانات بتنسيق CSV أو تنسيقات متخصصة. تتيح هذه الأدوات عادةً إنشاء تقارير مخصصة (وفقًا لمعيار EN 50160 أو IEEE 1159) وتكبير/تصغير الأشكال الموجية. يمكن للمستخدمين المتقدمين دمج البيانات في SCADA أو MATLAB عبر واجهات برمجة التطبيقات.

التوصيات حسب نوع المستخدم

• مهندسو الميدان/الاختبار: يحتاجون إلى أجهزة تحليل متينة ومتعددة الاستخدامات مع خاصية التقاط الأحداث. أفضل الخيارات: Fluke 1770/437-II (الفئة A، مشابك مرنة)، Dranetz HDPQ Xplorer Plus، Hioki PW3360-21 (خفيف الوزن). تُسهّل طُرز البلوتوث/الواي فاي نقل البيانات.

• مُصنِّعو الألواح/التشغيل: غالبًا ما يتطلبون قياسات سريعة. أفضل الخيارات: شوفين أرنو كواليستار (سهل الإعداد)، يوكوجاوا CW500 (واجهة مستخدم سهلة الاستخدام)، هيوكي PW3360 (فحص مُثبّت لكل ساق من أرجل اللوحة). تُتيح هذه الأجهزة التحقق السريع من التوصيلات والتوافقيات واندفاع التيار.

• مراجعو الطاقة: التركيز على التسجيل طويل الأمد ومقاييس الطاقة. أفضل الخيارات: Hioki PW3360 (سعة تسجيل 9000 نقطة)، سلسلة Fluke 1740، مسجلات الطاقة Dranetz. التركيز على حسابات الطاقة المدمجة وبرنامج DataView لفوترة استهلاك الكيلوواط/ساعة.

• فرق الصيانة: ابحث عن تشخيصات دقيقة. أفضل الخيارات: أجهزة تحليل من الفئة A مثل Fluke 437-II أو Dranetz HDPQ Visa Plus لرصد النبضات العابرة القصيرة. جهاز Hioki PW3390 (لاختبارات المحركات) أو المناظير المحمولة للأحداث التذبذبية. يُنصح أيضًا باستخدام أجهزة تحليل جودة الطاقة بشكل دوري أثناء عمليات الصيانة الشاملة.

• المرافق/محطات التوزيع: استخدم أجهزة مراقبة دائمة (مثل Dranetz Xplorer-400 وInfoSupply PM670، إلخ) بالإضافة إلى أجهزة تحليل جودة الطاقة المحمولة. لإجراء الاختبارات في الموقع، يمكن استخدام وحدات محمولة من الفئة A (Dranetz وFluke) وأجهزة تحليل مختبرية (Hioki PW8001).

التسعير والضمان والدعم

تتفاوت أسعار أجهزة تسجيل الإشارات (PQAs) بشكل كبير. تبدأ أسعار أجهزة تسجيل الإشارات الأساسية ذات المشبك من 1 إلى 2000 دولار أمريكي، بينما تتراوح أسعار أجهزة التحليل كاملة الميزات بين 5 و10 آلاف دولار أمريكي. على سبيل المثال، يبلغ سعر جهاز تسجيل الإشارات PW3360-20 من Hioki حوالي 1400 دولار أمريكي (بدون توافقيات)، بينما يبلغ سعر طقم PW3360-21 مع مستشعرات مرنة 1000 أمبير حوالي 3700 دولار أمريكي. تتراوح أسعار أطقم Fluke 435-II (4 مشابك مرنة + علبة) عادةً بين 6 و8 آلاف دولار أمريكي، بينما يتراوح سعر جهاز Dranetz HDPQ Visa Plus بين 5.4 و6.3 ألف دولار أمريكي. يبلغ سعر جهاز Chauvin CA 8436 حوالي 5000 جنيه إسترليني (≈ 6500 دولار أمريكي). يبلغ سعر أجهزة تحليل العدادات من Hioki (PW3390 وPW8001) حوالي 12 ألف دولار أمريكي لكل جهاز.

عادةً ما تكون مدة الضمان من سنة إلى ثلاث سنوات. يُذكر أن شركة Dranetz تُقدم ضمانًا لمدة ثلاث سنوات على أجهزتها. غالبًا ما تُقدم Fluke وHioki تغطية لمدة ثلاث سنوات للوحدة الرئيسية (مع تغطية لمدة سنة إلى سنتين للملحقات/المعايرة). ينبغي على المشترين أيضًا تحديد ميزانية للمعايرة (عادةً سنوية) والملحقات (مثل المجسات، وأجهزة استشعار درجة الحرارة، وغيرها). يختلف دعم ما بعد البيع باختلاف الشركة المصنعة: فلك وHioki لديهما شبكات عالمية، وDranetz مقرها الولايات المتحدة، وChauvin Arnoux قوية في أوروبا، بينما تُقدم Yokogawa خدماتها في جميع أنحاء العالم. عادةً ما تكون تحديثات البرامج مجانية للمالكين الحاليين.

تقدم كل علامة تجارية نظامًا بيئيًا مختلفًا (مجموعات برامج، وحدات اختيارية، تدريب). ينبغي مراعاة سهولة الاستخدام والإنتاجية عند تحديد التكلفة الإجمالية للملكية: على سبيل المثال، يُمكن لجهاز تحليل مزود بواجهة كمبيوتر سهلة الاستخدام (مثل عارض CW500 من Yokogawa أو تطبيق iOS من Hioki) توفير وقت المهندس في إعداد التقارير. وأخيرًا، يجب مراعاة شهادات السلامة : جميع الطُرز المذكورة أعلاه تتوافق مع تصنيفات السلامة IEC 61010 وتصنيفات CAT ذات الصلة (على سبيل المثال، جهاز Fluke 435 هو CAT IV 600 V/CAT III 1000 V، وجهاز CW500 هو CAT III 600 V/CAT IV 300 V) لضمان الاستخدام الميداني الآمن.