Dr. ing. Constantin Moldoveanu, Ing. Virgil Brezoianu, Drd. Ing. A urelian Vasile ,

1. Dr. ing. Constantin Moldoveanu, Ing. Virgil Brezoianu, Drd. Ing. Aurelian Vasile, Drd. Ing. Victor Ursianu, Drd. Ing. Marius Avramescu SC Nova Industrial SA, Bucuresti, ROMANIA. *E-mail : office@novaindustrialsa.ro NOVA QA - echipament inteligent pentru masurareain clasa A si monitorizarea on-line a calitatii energiei electrice

2. CUPRINS 1. INTRODUCERE 2. CARACTERISTICI ECHIPAMENT NOVA-QA 3. ARHITECTURA SOFTWARE NOVA-QA 4. CONCLUZII

3. Introducere • Companiile energetice din intreaga lume au in topul prioritatilor cresterea eficientei energetice, accelerarea productiei de energie regenerabila si dezvoltarea tehnologiilor de tip Smart Grid (asa numitele “retele inteligente”). • Una din promisiunile Smart Grid-ului este o calitate crescuta a energiei • Monitorizarea in clasa A este esentiala pentru introducerea Smart Grid in Romania • Clasa A elimina presupunerile din masurarea calitatii energiei si este standardul acceptat pentru compararea rezultatelor masuratorilor si rezolvarea disputelor legate de calitatea energiei • Calitatea energiei acopera doua grupuri de neregularitati in retelele electrice: variatii si evenimente • Variatiile importante (EN 50160) sunt: variatiile lente de tensiune, armonicile, flicker si nesimetrie • Evenimente importante sunt variatiile rapide de tensiune, dips, swells si intreruperi.

4. Introducere (2) • Managementul sistemului de distributie este bazat in principal pe informatia adunata de la fluxurile de energie de catre sisteme integrate de monitorizare. • Un numar de operatori de retele au propus ca retelele inteligente ale viitorului sa contina: • Monitorizarea retelei pentru a imbunatati fiabilitatea, • Monitorizarea echipamentelor pentru a imbunatati mentenanta, • Monitorizarea produsului (energie) pentru a imbunatati calitatea energiei. • Retelele inteligente de tip Smart Grid pot furniza energie electrica folosind tehnologia digitala si pot, de asemenea, sa integreze energia provenita din surse regenerabile. In plus, consumatorii vor avea posibilitatea de a reduce consumul in timpul orelor cu consum maxim, adaptand cantitatea luata din retea la nevoile personale. • In discutiile continue despre retelele inteligente, calitatea energiei trebuie sa devina un aspect important si nu trebuie neglijata. • O calitate adecvata a energiei garanteaza compatibilitatea intre toate echipamentele conectate la retea

5. NOVA INDUSTRIAL SA a dezvoltat un nou aparat de evaluare a calitatii energiei si este testat inRomania si in curs de a fi certificat la un laborator de specialitate din strainatate. Acest aparat de ultima generatie a fost denumit Nova-QA, echipament inteligent pentru masurarea in clasa A a calitatii energiei.

6. Caracteristici echipament NOVA-QA • Echipamentul NOVA QA este destinat masurarii in clasa A sirespectiv monitorizarii parametrilor si fenomenelor electrice, ce definesc in contextul actual calitatea energiei respectand standardului IEC 61000,in vigoare, permite: • masurarea si inregistrarea valorii efective si a valorii maxime a tensiunii pe fiecare faza; • masurarea si inregistrarea valorii efective a curentului pe fiecare faza; • determinarea si inregistrarea nesimetriilor/dezechilibrelor de tensiune si curent pentru sistemul trifazat; • masurarea si inregistrarea factorului de putere; • masurarea si inregistrarea frecventei; • determinarea si inregistrarea puterii active, reactive, aparente si deformante;

7. Caracteristici echipament NOVA-QA • determinarea si inregistrarea armonicelor si interarmonicelor de tensiune si de curent, a factorului de distorsiune armonica; • masurarea si inregistrarea intreruperilor de scurta si respectiv lunga durata; • masurarea si inregistrarea golurilor de tensiune; • masurarea si inregistrarea supratensiunilor temporare de frecventa industriala şi a fenomenelor tranzitorii; • masurarea si inregistrarea fluctuatiilor de tensiune (nivelul de flicker); • analize si raportari conform standardelor sau/si cerintelor utilizatorilor. Reteaua de monitorizare Nova-QA

8. Arhitectura software Nova-QA • Pentru a facilita achizitia si prelucrarea semnalelor, s-a dezvoltat pachetul software Nova-QA. • S-a folosit in acest scop limbajul de programare C# si mediul integrat de dezvoltare Microsoft Visual Studio .NET 2010 ce permite lucrul cu aparatul Nova-QA atat local la nivelul LPU cat si pe orice statie de lucru aflata in aceeasi retea LAN cu aparatul Nova-QA • Pachetul Software cu o arhitectura server/client contine doua aplicatii principale: • Nova-QA Server – aplicatie destinata a fi rulata pe LPU-ul integrat in aparat si care are ca principal obiectiv achizitia si stocarea datelor masurate • Nova-QA Client – aplicatie destinata a fi rulata pe orice statie de lucru, inclusiv pe LPU-ul central, permitand preluarea la distanta a datelor masurate

9. NOVA-QA Server • Aplicatie complexa realizata cu ajutorul tehnologiei .NET • Achizitioneaza datele brute pe care sistemul de achizitie bazat pe controller-ul ATXmega le furnizeaza • Datele primare achizitionate de la convertoarele interne ale microcontroller-ului sunt impachetate in frame-uri ethernet de tip TCP si sunt trimise in LAN catre un IP setabil care va apartine LPU-ului integrat • Achizitia datelor de la convertoarele interne se realizeaza sincron cu frontul crescator al undei de tensiune cu ajutorul unei bucle PLL, iar esantionarea se face sincronizata cu un divizor al frecventei buclei PLL • Transmisia de date se realizeaza la fiecare sfert de perioada a undei sinusoidale de tensiune (5ms), datele de la cele sase marimi (trei curenti si trei tensiuni) achizitionate, impachetate in frame-ul TCP ocupa tot spatiul disponibil unui pachet de date TCP (1500B)

10. NOVA-QA Server • La primirea echivalentului a 10 perioade in pachete TCP (40 de pachete), toate cele sase unde sunt refacute si este pornit un fir suplimentar de proces pentru a prelucra aceste unde si a obtine valorile parametrilor urmariti • Firul secundar de proces pornit de server va reconstrui undele de curenti si de tensiuni si va aplica o analiza spectrala cu ajutorul unui algoritm optimizatde calcul Fourrier numit si FFTW (Fastest Fourrier Transform in the West) • Pe langa analiza spectrala, server-ul calculeaza valorile RMS pe fiecare semialternanta a fiecarei unde captate, valori pe care ulterior le va folosi intr-un complex model matematic-statistic de evaluare a nivelului de flicker. • Cu ajutorul acestor valori RMS calculate se verifica si se inregistreaza evenimentele de tip dip swell si intreruperi • Aparatul Nova-QA este dotat cu doua interfete LAN, una pentru a asculta pachetele venite de la sistemul de achizitie si una de rezerva, si poate fi conectat in reteaua LAN a beneficiarului, comandarea aparatului si vizualizarea datelor fiind facute de la distanta. Aici intervine cealalta parte componenta a pachetului software Nova-QA.

11. NOVA-QA Client • Aceasta aplicatie permite pornirea, oprirea sau programarea unei masuratori de la distanta, atata timp cat este indeplinita conditia obligatorie ca statia pe care se ruleaza aplicatia client si aparatul Nova-QA sa se afle in aceeasi retea LAN si sa aiba IP-uri accesibile reciproc. • Aplicatia dispune de doua tipuri de functii: functii on-line (ce se efectueaza in momentul in care o masuratoare este in desfasurare), si functii off-line ( ce se efectueaza atunci cand aparatul se afla intr-o stare de stand-by). • Functia off-line principala pe care o poate realiza aplicatia Nova-QA Client este centralizarea datelor de la mai multe aparate similare instalate in locatii diferite dar conectate in aceeasi retea LAN si vizualizarea datelor comparativ de la aceste aparate, fiind posibile numeroase interpretari si explicari a fenomenelor ce apar, datele fiind inregistrate simultan.

12. NOVA-QA Client • Functiile on-line repeta oarecum functionalitatile grafice ale aplicatiei server, clientul interogand la minim 1 secunda, maxim setabil de catre utilizator, serverul si afisand formele de unda, amplitudinile armonicilor, diagramele fazoriale si valorile pentru toti parametrii masurati. • Exista si posibilitatea de vizualizare a variatiei in timp a uneia sau a mai multor marimi, graficul fiind unul dinamic, modificandu-se la fiecare nou set de date primit de la server cu adaugarea acelor valori pe grafic, observandu-se astfel trend-ul marimii/marimilor alese. • Pachetul software precum si echipamentul NOVA QA poate fi usor parametrizat conform cerintelor specifice ale utilizatorului si poate de asemenea fi usor dezvoltat/upgradat conform unor noi cerinte tehnice.

13. NOVA-QA Client • Printre functiile pachetului software se mai numara pe scurt: • achizitia, agregarea, stocarea si procesarea datelor de la mai multe monitoare de calitatea energiei • parametrizare centralizata a valorilor masurate • agregarea datelor la nivel de aparat si la nivel central • sincronizarea ceasurilor aparatelor cu un punct central (conform IEC 61000-4-30) • transmisii securizate ale datelor intre aparate si punctul central • acces securizat pe nivele bazat pe nume deutilizatori si parole • interfata cu utilizatorul complexa intuitiva si usor de folosit

14. Avantaje NOVA-QA • Echipamentul NOVA-QA poate fi usor customizat conform cerintelor beneficiarului • Centralizarea datelor de la mai multe aparate similare instalate in locatii diferite si vizualizarea datelor comparativ de la aceste aparate, fiind posibile numeroase interpretari si explicari a fenomenelor ce apar, datele fiind inregistrate simultan • Interfete prietenoase si foarte intuitive ale aplicatiilor software NOVA-QA

15. Integrarea NOVA-QA intr-o retea de monitorizare a calitatii energiei

16. Concluzii • Gestiunea eficienta a energiei reprezinta o directie de actiune de importanta semnificativa in atingerea tintelor politicii nationale in domeniul eficientei energetice, iar calitatea energiei electrice, prin legatura de tip intrinsec cu economia de energie, o componenta de prim rang a acesteia. • Investitiile sunt de cele mai multe ori de o anvergura financiara redusa, ceea ce inseamna ca furnizorilor de energie electrica si in egala masura, companiilor de servicii energetice le revine rolul de a finanta si implementa astfel de proiecte. • Noua tehnologie asociata cu Smart Grid ofera oportunitatea de a imbunatati calitatea si fiabilitatea resimtita de catre clienti, in domeniul energetic. Noile dezvoltari necesita noi abordari si perspective de catre toate partile implicate in proces (operatori de retea, fabricanti de echipamente, clienti, asociatii de standardizare si altii).