مراحل محاسبات پروفایل بار

مراحل محاسبات پروفایل بار:

هر دو روش مذکور، سه گام اصلی مشابه دارند که البته جزئیات آن ها با هم متفاوت است:

• گام اول: تهیه فهرست بارها.
• گام دوم: تشکیل پروفایل بار.
• گام سوم: محاسبه بار طراحی و تقاضای انرژی طراحی.

در ادامه، هر یک از این گام ها را بررسی می کنیم.

گام اول: تهیه فهرست بارها:
اولین گام، تهیه فهرستی از بارهای موجود است. در این مرحله، به جای آنکه هر یک از بارها را در یکی از سه کارکرد پیوسته، تناوبی و آماده به کار دسته بندی کنیم، فرض می کنیم همه آن ها به طور پیوسته کار می کنند.

در روش خودگردانی، دوره زمانی مربوطه، خودگردان نامیده می شود و تعداد ساعت هایی است که طی وقفه در عملکرد منبع اصلی توان، لازم است بار تغذیه شود. ممکن است لازم باشد برخی بارها طی وقفه های کوتاه کار کنند، در حالی که برخی سیستم های مهم و حیاتی، تا چند روز روشن بمانند.

در روش پروفایل 24 ساعته، دوره زمانی مربوطه، به صورت زمان های روشن و خاموش نمایش داده می شود. این خاموش و روشن ها، زمانی هایی در روز (بر حسب دقیقه یا ساعت) هستند که انتظار می رود بار روشن، سپس خاموش شود.

برای بارهایی که به طور پیوسته کار می کنند، زمان های روشن و خاموش شدن، به ترتیب، 0:00 و 23:59 است. اگر باری در یک روز بیش از یک بار روشن یا خاموش شود، باید به تعداد دفعات خاموش یا روشن شدن، آن را در فهرست بارها گنجاند.

محاسبه ولت-آمپر بار مصرفی:
در این محاسبه، می خواهیم توان ظاهری مصرف شده بارها (بر حسب ولت-آمپر) را به دست آوریم. برای هر بار، توان ظاهری به صورت زیر محاسبه می شود:

که در آن، Sl توان ظاهری مصرف شده (VA)، Pl توان حقیقی مصرف شده بار (W)، cosϕ ضریب توان بار (pu) و
η بازدهی بار است.

جداول زیر، به ترتیب دو نمونه فهرست بار را برای روش های خودگردانی و پروفایل 24 ساعته نشان می دهند:

جدول 1: فهرست بارها در روش خودگردانی

جدول 2: فهرست بارها در روش پروفایل 24 ساعته

گام دوم: تشکیل پروفایل بار:
پروفایل بار، از فهرست بار تشکیل می شود و اساساً نموداری است که توزیع بار در زمان را نشان می دهد. در ادامه، تشکیل پروفایل بار را با یک مثال ساده توضیح می دهیم. فرض کنید بارهای زیر با استفاده از روش خودگردانی شناسایی شده اند:

پروفایل بار، با چینش مستطیل های انرژی روی یکدیگر ساخته می شود. یک مستطیل انرژی، باری بر حسب VA به عنوان ارتفاع و عرضی معادل با زمان خودگردانی دارد.

برای مثال، اتاقک DCS، دارای یک مستطیل انرژی است که ارتفاع آن 200 ولت-آمپر و عرض آن 4 ساعت است. پروفایل بار ابتدا با چینش عریض ترین مستطیل ها (در این مثال، اتاقک مخابرات) ایجاد می شود.

در روش 24 ساعته، مستطیل های انرژی با زمان هایی که به بار انرژی داده می شود تشکیل می شوند؛ یعنی اختلاف زمانی بین زمان های روشن و خاموش شدن بار.

گام سوم: محاسبه بار طراحی و تقاضای انرژی:
ابتدا درباره بار طراحی بحث می کنیم.

بار طراحی:
بار طراحی، باری است که باید مقدار نامی آن برای هر دستگاه تبدیل، توزیع و حفاظت جریان، مانند یکسوساز، اینورتر، کابل، فیوز، مدارشکن و… مقدار نامی آن تعیین شود. طراحی را می توان به صورت زیر محاسبه کرد:

که در آن، Sd توان ظاهری بار طراحی (VA)، Sp توان ظاهری بار پیک که از پروفایل بار به دست می آید، kg احتمال رشد بار در آینده (%) و kc حاشیه طراحی (%) است.

توجه به افزایش بار احتمالی در آینده (بین 5 تا 20 درصد)، امری متداول است. اگر افزایش بار در آینده متصور نباشد، از احتمال چشم پوشی می شود.

حاشیه طراحی نیز برای در نظر گرفتن هرگونه بی دقتی یا اشتباه بالقوه در تخمین بارها، عملکرد در شرایط غیربهینه به دلیل نگهداری نامناسب و… اعمال می شود. حاشیه طراحی را معمولاً بین 10 تا 15 درصد در نظر می گیرند. البته این مقدار به شرایط مصرف کننده نیز بستگی دارد.

به عنوان یک مثال ساده، فرض می کنیم توان ظاهری بار پیک برابر با640VA باشد. با توجه به احتمال افزایش 10 درصدی بار در آینده و نیز حاشیه طراحی 10 درصد، بار طراحی برابر است با:

تقاضای انرژی طراحی:
از تقاضای انرژی طراحی، برای تعیین اندازه ادوات ذخیره انرژی استفاده می شود.

با توجه به پروفایل بار، می توان انرژی کل (بر حسب VAh) را با محاسبه ناحیه زیر منحنی پروفایل بار (یعنی انتگرال گیری از توان لحظه ای نسبت به زمان در مدت خودگردانی یا یک دوره 24 ساعته) محاسبه کرد. تقاضای بار طراحی (یا VAh طراحی)، با معادله زیر قابل محاسبه است:

که در آن، Ed تقاضای انرژی طراحی (بر حسب VAh)، Et انرژی بار کل یا همان سطح زیر پروفایل بار (بر حسب درصد)، kg احتمال رشد بار در آینده (%) وkc حاشیه طراحی (%) است.

با توجه به مثال ساده قبل، کل انرژی پروفایل بار، 2680VAh است. با در نظر گرفتن احتمال افزایش 10 درصدی بار در آینده و نیز حاشیه طراحی 10 درصد، تقاضای انرژی طراحی برابر است با: