Belang van simulaties en Continuous Waveform Recording voor Power Quality

Twee belangrijke redenen om simulaties uit te voeren

• Een elektrische installatie is nog niet daadwerkelijk gebouwd, maar moet voldoen aan de regelgeving, of u wilt er zeker van zijn dat er geen problemen zoals onverwachte PQ-incidenten optreden.

• Een elektrische installatie is al gemodelleerd en bestaat fysiek. Op basis van simulaties kunnen bijvoorbeeld optimalisaties, uitbreidingen, verschillende belastingsopstellingen, veiligheidsverbeteringen worden geïdentificeerd en uitgevoerd.

Eerst maken we een gedetailleerde registratie van PQ-parameters en -verschijnselen. Door verschillende scenario’s te simuleren, op basis van deze input en zorgvuldig samengestelde en geverifieerde modellen, kunnen potentiële storingen aan het licht komen. Zo kunnen problemen preventief worden aangepakt voordat ze zich daadwerkelijk manifesteren. Dat voorkomt dure reparaties of stilstand. Alle parameters kunnen worden afgeleid uit de spannings- en stroomgolfvorm. Als we bijvoorbeeld een tien minuten durende simulatie uitvoeren en alle stroomgolfvormen invoeren, kunnen we achterhalen hoe het huidige gedrag de spanningsgolfvorm zal gaan beïnvloeden (variaties) en een ‘flicker’-waarde definiëren. Zo kunnen we een oplossing ontwerpen die in staat is om de verstoringen in de stroom tegen te gaan en de ‘flicker’ verbeteren. 

Voordelen van simuleren

Simulaties zijn essentieel voor de betrouwbare werking en de optimalisatie van installaties. Ze stellen je in staat om de installatie écht te doorgronden en ervoor te zorgen dat nieuwe toevoegingen of specifieke omstandigheden bijvoorbeeld geen ‘black-out’ veroorzaken. Zo helpt het nauwkeurig nabootsen van de manier waarop een systeem zich gedraagt bij diverse belastingen ons bijvoorbeeld begrijpen hoe elementen op elkaar inwerken onder verschillende omstandigheden. Op basis van de resultaten kan het ontwerp van systemen en beschermingsmaatregelen worden verbeterd. Ook maakt het uitvoeren van simulaties voorafgaand aan aanpassingen of uitbreidingen het mogelijk om te beoordelen hoe geplande veranderingen het totale systeem beïnvloeden. Zo kun je snel meerdere configuratie- en ontwerpmogelijkheden verkennen, wat de efficiëntie weer vergroot. Simulaties helpen er ook voor zorgen dat elektrische installaties voldoen aan de wettelijke normen voor stroomkwaliteit – niet-naleving kan leiden tot boetes of dure aanpassingen.

Uitdagingen met betrekking tot simuleren

Elektrische systemen kunnen zeer complex zijn. Simuleren van interacties tussen belastingen, apparaten en externe factoren kan tijdrovend zijn en vereist geavanceerde, kostbare software en expertise. De nauwkeurigheid waarmee componenten en systemen worden gemodelleerd, is van groot belang. Als modellen te sterk vereenvoudigd zijn of geen rekening houden met relevante, reële variabelen, zullen de resultaten het gedrag van het systeem niet nauwkeurig weerspiegelen en voorspellen. De kwaliteit van simulaties hangt ook af van gedetailleerde data uit relevante bronnen. Het verzamelen hiervan kan uitdagend zijn, met name in het geval van oudere, slecht gedocumenteerde installaties, die mogelijk foutieve verbindingen of niet-standaard apparatuur bevatten. Nauwkeurig modelleren en verifiëren van de dynamiek van een systeem vereist nauwkeurige data. Dat zorgt ervoor dat simulaties gedrag in de echte wereld correct weerspiegelen. Elk onderdeel moet exact zoals verwacht presteren, en voor het interpreteren van de resultaten moet eerst worden bevestigd dat meetresultaten niet onlogisch zijn, vanuit elektrotechnisch perspectief. Bovendien moeten besturingsmodellen voor specifieke componenten, zoals de responstijd van een batterij, nauwkeurig worden vastgelegd om betrouwbare simulatieresultaten te realiseren.

Het verzamelen van de juiste gegevens is een behoorlijke uitdaging. Je kunt informatie misschien aflezen van het typeplaatje en het testrapport van een transformator, maar sommige parameters kunnen alleen worden verkregen via een fabrieksacceptatietest die de fabrikant vóór de aankoop heeft uitgevoerd. Deze gegevens zijn vaak moeilijk – zo niet onmogelijk – op een later tijdstip te verkrijgen. Die informatie is echter onmisbaar voor bepaalde simulaties. Tot voor kort was het niet gebruikelijk om alle benodigde details op te vragen voordat een component werd aangekocht. Veel grote bedrijven erkennen nu echter het belang hiervan en zorgen ervoor dat ze alle relevante gegevens in handen krijgen voordat ze een aankoop doen.

De rol van CWR

Continuous Waveform Recording (CWR) legt real-time gegevens over het elektrische gedrag van een systeem met hoge resolutie vast. Zoals de naam aangeeft, worden gegevens doorlopend vastgelegd – niet periodiek, en niet na activatie volgend op het overschrijden van een vooraf ingestelde drempel. Traditionele simulatiemethodes vereisen geen continue golfvormopname. Gespecialiseerde apparatuur maakt het echter mogelijk om elektrische gegevens vast te leggen met een hoge sample-frequenties, wat meer complexe, nauwkeurige simulaties mogelijk maakt.

Gegevens vastgelegd met CWR zijn waardevol bij het maken en valideren van simulatiemodellen. Nauwkeurige golfvormregistraties maken het mogelijk om gesimuleerde resultaten te vergelijken met werkelijke prestaties, zodat modellen nauwkeurig aansluiten op de werkelijke omstandigheden van de elektrische installatie. Met behulp van deze modellen kunnen correctieve acties worden bepaald om PQ-problemen te verminderen, zoals aanpassingen aan apparatuur voor correctie van de arbeidsfactor of het instelleren van filters. Simulaties op basis van CWR-gegevens ondersteunen voorspellend onderhoud door patronen te identificeren die duiden op mogelijke storingen in apparatuur of PQ-degradatie. Wanneer storingen of defecten optreden, levert CWR gedetailleerde data over het precieze moment en de aard van de gebeurtenis, waardoor nabootsing en onderzoek van de onderliggende oorzaken mogelijk wordt. Real-time CWR maakt het mogelijk om modellen dynamisch bij te werken en continu veranderingen in belastingen, stroomopwekking en systeemconfiguraties weer te geven.

Dit is van groot belang voor systemen waarin omstandigheden snel veranderen, zoals installaties voor hernieuwbare energie of sterk variabele industriële belastingen. Systeemprestaties kunnen worden geoptimaliseerd door middel van verschillende configuraties, beheerstrategieën voor belastingen, of het testen van apparatuur- upgrades om de stroomkwaliteit en efficiëntie te verbeteren.

CWR biedt grote voordelen voor het optimaliseren van simulaties, maar er bestaan ook uitdagingen. Allereerst: CWR genereert werkelijk enorme hoeveelheden data. Het effectief beheren, opslaan en analyseren hiervan is een uitdaging, vooral bij grootschalige installaties. Gegevens moeten zorgvuldig worden geïnterpreteerd en mogelijk gefilterd of gecondenseerd, voordat ze bruikbaar zijn voor simulaties. Het vaststellen van de meest kritieke parameters en het afleiden van bruikbare inzichten uit golfvormopnames vereist expertise in PQ-analyse en simulatiemodellering. Het is ook belangrijk dat CWR-gegevens soepel integreren met simulatiesoftware en dat de resultaten dynamiek in de echte wereld zo nauwkeurig mogelijk weerspiegelen.

Kortom…

Simulaties zijn essentieel voor een optimale PQ in elektrische installaties, en daarmee voor een betrouwbare en efficiënte werking. Ze helpen het gedrag systemen te voorspellen, storingen voorkomen, de energie-efficiëntie te verbeteren en naleving van de regelgeving te garanderen. Uitdagingen die betrekking hebben op de nauwkeurigheid van modellen, complexiteit, en gegevensanalyse moeten zorgvuldig worden aangepakt om tot echt effectieve simulaties te komen. Als dit op de juiste manier wordt gedaan, bieden simulaties aanzienlijke voordelen, van het verkleinen van risico’s en verlagen van kosten tot het verbeteren van systeemprestaties en betrouwbaarheid.