Vítejte, dnes je
sobota 23.
listopad
2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky Nová proudová čidla pracující přímo na vedení umožňují sledovat nadzemní části distribuční trasy s cílem maximalizovat jejich kapacitu, předcházet přitom technickým problémům a ve výsledku zlepšit spolehlivost a také účinnost rozvodné sítě vysokého napětí VN.
Provoz přenosových soustav pracujících s velmi vysokým napětím již máme velmi dobře automatizovaný a také monitorovaný prostřednictvím systémů řízení energie či SCADA. Distribuční sítě provozované s vysokým nebo nízkým napětím se naproti tomu potýkají s docela omezeným dohledem a řízením. Proč je tomu tak? Ve většině případů stojí za potížemi při sledování spousty rozvoden vysokého napětí náklady na modernizaci a také čas, který si vyžádá jak projekt, tak též jeho realizace. Zavedení tradičního monitorování si v případě transformoven žádá komplikované postupy zahrnující vzdálené jednotky spolu s novým připojením, zajištění přenosu nebo proudové transformátory. Technici musí řešit rozpojení trasy a naplánovat přerušení dodávky proudu, které zabere nějaký čas a může být realizováno pouze v době mimo špičku. Po samotné instalaci bude nutné veškerý hardware naprogramovat a začlenit do složitého systému SCADA, což může v nejednom případě znamenat skutečné obtíže. Musí přece existovat lepší způsob!
Dálkový dohled již bude na další trase chybět. Výjimku zde tvoří pouze elektroměry zákazníka osazené v místě odběru – často pak chytrá měřidla sloužící ke čtení, monitorování a řízení. Taková zařízení však budou pouze sledovat a dále informovat o napětí, proudu, výkonu, jalovém výkonu, S či energii, spíše než aby se zaměřovala na údaje související s kvalitou napájení, např. cos φ, celkové harmonické zkreslení, nestabilitu, prudké poklesy napětí, přechodové jevy, časové průběhy, posloupnosti a tak dále. Chytré měřidlo zkrátka nesbírá mnoho dat, která s funkcí účtování zase tolik nesouvisí. Pokud tedy chceme zajistit služby s nejvyšší spolehlivostí, nevyhneme se klíčovým provozním datům spojeným se dvěma stěžejními oblastmi – transformovnami a elektrickým vedením na straně distributora.
Nejdůležitější data se v rámci distribuční sítě dotýkají místa a příčiny vzniku poruchy, resp. stavu, kdy je také vše v pořádku, okolností souvisejících s vysokou impedancí, špičkových odběrů, nakládání s obnovitelnou energií a nabíjení elektrovozidel, výpadků proudu a mnoha dalšího. Jedná se o velmi cenné informace, které současné systémy neřeší.
Rychlejší, snadnější a také levnější dohled nad zmiňovaným elektrickým vedením bude nyní možný díky novým telekomunikačním sítím internetu věcí typu NB-IoT a LPWAN. Na základě senzoru dané trasy (na prvním obrázku viz pozice č. 1) instalovaném mezi dvěma sloupy vedení vysokého napětí (bod č. 2) dokáže obsluha rozvodné sítě v reálném čase vizualizovat tok proudu a optimalizovat přitom kapacitu vedení s cílem dodat ještě více elektřiny. Bezdrátové čidlo (1) posílá data přes vysílač (3) do zabezpečené databáze v cloudu (4), příp. do provozu. Příslušná platforma pro řízení energie (5) pak může v případě potřeby regulovat, upozornit a také informovat servisní tým. Nové senzory na vodičích aktuálně využívají Rogowského cívky ART od společnosti LEM (A), se kterými lze měřit proud, v závislosti na jeho úrovni detekovat stárnoucí vedení a přerozdělit i kapacitu.
Bez možnosti dohledu nad rozvodnou sítí mohlo díky energii vyráběné z obnovitelných zdrojů a přenášené po našem vedení docházet dříve k přetížení (na obr. 2 vyznačeno červeně). S třífázově řešeným systémem čidel však lze přebytek energie v jedné větvi nasměrovat do sousedních vodičů (černá barva) a snížit přitom výkon u původního vedení na přijatelnou úroveň (modře). Ve výsledku jsme právě maximalizovali kapacitu sítě – viz obr. 2.
Senzor na vedení v distribuční síti 1 až 35 kV kromě toho provádí periodická a časově synchronizovaná měření a napomáhá tak při zisku ještě lepšího povědomí o konkrétním stavu nebo fungování obecně. Jedná se o proud, jak jeho amplitudu, tak též fázi, teplotu povrchu vodiče a také detekci poruchových stavů, takže bude možná rychlá identifikace, včetně následného avíza. Zmíněný systém čidel pro třífázová vedení umožňuje v rámci vzájemně provázané sítě distribuující energii vyvážený provoz mezi různými vodiči, a to v reálném čase.
Střídavá měření lze aktuálně provádět s Rogowského cívkou ART od společnosti LEM s děleným jádrem – viz také tabulku shrnující výhody takového řešení v porovnání se dvěma dalšími postupy při měření proudu využívanými v senzorech pro měření na vedení. Řešení ART vychází ze srovnání jako jasný vítěz. Jeden faktický rozměr „padne“ všem proudovým smyčkám a dále dostáváme též znamenité feritové jádro, vysokou přesnost, lehké provedení, bezpečný výstup v milivoltech nebo cívku odolnou vůči vodě.
Nedávný vývoj znamenal převrat v charakteristikách feritu na kmitočtu 50 Hz, resp. 60 Hz, a přinesl spoustu výhod. Tento nový typ feritu výrazně zlepšuje permeabilitu a najdeme jej i ve zmiňované Rogowského cívce ART na obr. 3.
Prvky ART tak mohou těžit z přirozených vlastností feritu a nabízí:
Výslednou citlivost vůči pozici primárního vodiče můžeme mít pod kontrolou. Nicméně poblíž vnějšího obvodu se chybám mnohdy nevyhneme. To však zase tolik neplatí pro patentově chráněnou Rogowského cívku ART vystavěnou na feritu – viz obr. 4.
Nové Rogowského cívky ART třídy 0,5 zaznamenaly obrovský posun kupředu a v sítích vysokého napětí svým malým a lehkým provedením umožňují citlivé a také flexibilní snímání proudu. Hlavní vylepšení, kterého bylo při návrhu a výrobě dosaženo, spočívá nejen ve snížení ceny, ale také menší citlivosti vůči umístění cívky okolo primárního vodiče.
Lidé prostě spotřebují více elektřiny než kdy dříve a neočekávají, že se při tom budou muset potýkat s poruchami nebo výpadky v dodávce. Díky senzorům popsaným v textu bude možné získat přehled o situaci v distribuční síti, řešit obsluhu a na běžné potíže rovněž i reagovat. Systém do postižených míst nasměruje preventivní hlídky nebo týmy údržby a umožní tak předcházet případným výpadkům v dodávkách elektřiny – ať již krátkým, či dlouhodobým. Omezí se tak četnost výpadků proudu, což se příznivě odráží též na indexech MAIFI (Momentary Average Interruption Frequency Index), resp. SAIFI (System Average Interruption Frequency Index). Oba ukazatelé slouží jako cenné nástroje pro zhodnocení výkonu a spolehlivosti. Vždyť některé státy již pracují s předpisy, na jejichž základě budou spotřebitelé za dlouhé výpadky v dodávkách elektřiny odškodňováni.
Ať již při instalaci na vedení použijeme speciální tyče, nebo ochranné rukavice, Rogowského cívky ART od společnosti LEM představují ve srovnání s těžkými a nákladnými proudovými transformátory bezpečné, snadno proveditelné, lehké, a přesto robustní řešení pro měření proudu zlepšující výsledné vlastnosti, spolehlivost a také účinnost čidel provozovaných přímo na vedení.
