Regulátory jalového výkonu z pohledu uživatele (2 - dokončení)

Regulátory jalového výkonu z pohledu uživatele (2 - dokončení)

Pokračování hodnocení regulátorů jalového výkonu dodávaných na tuzemský trh různými výrobci z hlediska jejich užitných vlastností.

2.6 KMB systems – Novar 214
Regulátor je vestavěn v plastové krabičce standardních rozměrů s malou zástavnou hloubkou (obr. 6). Výhrady k poněkud neobvyklému způsobu upevnění regulátoru v rozváděči příchytkou plynou hlavně z ohledu na jeho funkčnost v případě nepřesného výřezu nebo v prostředí s otřesy.

Regulátor má čelní stranu tvořenou fólií s účelným designem a českým popisem (prozrazujícím domácího výrobce regulátoru). Verze se čtrnácti výstupy má čtyřmístný číslicový displej LCD, kolem kterého je pět diod LED, indikujících duh měřené veličiny, dále je zde čtrnáct svítivých diod označujících stupně a dalších pět pro indikaci provozního stavu regulátoru, funkce jsou ovládány čtyřmi membránovými tlačítky. Štítek je doplněn popisem nejvýznamnějších nastavovacích parametrů a alarmových stavů, což po předchozím seznámení s návodem dovoluje pohodlně a bez dalšího nahlížení do uživatelské příručky pracovat s regulátorem. Regulátor se připojuje třemi násuvnými lištami se šroubovými svorkami, přičemž lišta s proudovým okruhem se zajišťuje proti náhodnému vysunutí šroubky.

Regulátor má oddělené měřicí napětí, kromě výstupu stupňů také alarmový kontakt a vstup zadání druhého tarifu. Měřicí napětí může být fázové i sdružené o velikosti 100 až 690 V – pro některé aplikace by byl vhodný širší rozsah už od 57 V.

Připojení regulátoru je zcela standardní. Po jeho prvním zapnutí v případě, že připojení měřicího napětí odpovídá předem nastavenému (fáze – nula) a není použit transformátor proudu se sekundární stranou jmenovité hodnoty 1 A, není nutné nic nastavovat ani ovládat. Jestliže jsou všechny signály v pořádku, regulátor automaticky rozpozná připojení a seznámí obsluhu s jeho výsledkem. Potom začne automatické rozpoznávání proudu stupňů, přičemž počet pokusů je závislý na stavu sítě; s každým jeho průběžným výsledkem je obsluha rovněž obeznámena. Proces rozpoznávání připojení a stupňů je naprogramován velmi promyšleně a lze předpokládat, že i při dosti rozkolísaném jalovém výkonu sítě a malých kompenzačních stupních bude úspěšně dokončen. Není-li třeba přestavovat parametry regulace, je tak zcela bez zásahu obsluhy nejnutnější zprovoznění regulátoru hotovo.

Účelné je naprogramovat některé další parametry, proces programování je relativně jednoduchý a přístup do něj lze zablokovat heslem. Samostatně lze naprogramovat požadovaný účiník, dobu regulace v oblasti podkompenzování i překompenzování, funkci druhého tarifu, převod měřicího transformátoru proudu. Pouze pokud není předvoleno jeho automatické rozpoznání, je třeba ručně navolit způsob připojení napětí vzhledem k proudu (celkem dvanáct možností). Jestliže není navoleno automatické rozpoznávání stupňů, je nutné ručně nastavit váhu stupňů, hodnotu nejmenšího kompenzačního stupně a jejich celkový počet. Při nastavení váhy není třeba dodržovat standardní poměry, ale váhu je možné libovolně modifikovat (pozor ale na to, aby váhy byly v technicky rozumné konfiguraci). Dále lze číst nastavené proudy stupňů, které mohou být při provozu regulátoru buď automaticky nebo ručně upravovány. Libovolný stupeň lze deklarovat jako trvale zapnutý nebo trvale vypnutý. Regulátor rovněž může obsluhovat určitý počet stupňů s tlumivkou, což je vhodné pro sítě, které jsou překompenzované – zahájení procesu regulace tlumivkami je vázáno na dosažení určité hodnoty účiníku, která je nastavitelná.

Velmi pestré jsou možnosti funkce alarmu. Ten může vyvolávat podproud, nadproud, chyba kompenzace, ztráta měřicího napětí, harmonické zkreslení (proudu přívodu), překročení počtu sepnutí jednotlivých stupňů, zpětné napájení a chyba stupně. U každé z těchto poruch lze naprogramovat signalizaci, u většiny i akci (vypnutí po určité době). Pro alarm harmonických a počet sepnutí je nutné naprogramovat limitní hodnoty. Proud přívodu nemusí být přesným kritériem ovlivnění sítě harmonickými, zejména při jeho malých hodnotách. Tato nevýhoda je částečně vyloučena dolním ohraničením velikosti proudu, kdy je alarm při překročení mezí harmonických vyvoláván.

Během regulace je měřena okamžitá hodnota účiníku odběru, proudu přívodu (pomocí vnořeného menu jeho činná a jalová složka) a koeficient zkreslení proudu harmonickými (pomocí vnořeného menu liché harmonické proudu v řádech od 3. do 17.).

Regulátor se vyrábí i v šestistupňové verzi a obě verze lze vybavit rozhraním RS-232 či RS-485. Listování v menu programování i měření je relativně jednoduché a přehledné a zvládnout obsluhu regulátoru lze bez problému. Orientaci v obsluze ulehčuje také odborně a přehledně sestavený návod. Regulátor má většinu funkcí, které se u obdobných regulátorů vyskytují, k nejvyššímu standardu mu chybí snad jen měření napětí a funkce z něho odvozené (hlídání jeho mezí a harmonických). Programové vybavení regulátoru je koncipováno natolik promyšleně, že ve většině případů stačí regulátor zapojit, zapnout a vše ostatní se děje automaticky.

Jde tedy o regulátor velmi zdařilý, vyhovující pro naprostou většinu i nejnáročnějších aplikací, a přitom uživatelsky přívětivý.

2.7 VISHAY – ESTAmat PFC12
Regulátor je rovněž vestavěn v plastovém pouzdře standardních rozměrů s malou zástavnou hloubkou, která je ještě zmenšena umístěním připojovacích svorkovnic na bočních plochách skříňky (obr. 7). Upevnění regulátoru v rozváděči je velmi jednoduché a praktické – plechovými příchytkami.

Regulátor má klasickou fóliovou čelní stranu s německo-anglickým textem, existuje však i varianta česko-anglická. Verze s dvanácti výstupy má čtyřmístný číslicový displej LCD poněkud menších rozměrů, u kterého jsou dvě diody LED pro indikaci druhu měřené veličiny (k indikaci ostatních měřených hodnot jsou použity diody stupňů), dále je zde dvanáct svítivých diod stupňů a šest pro indikaci provozního stavu regulátoru; funkce jsou ovládány třemi membránovými tlačítky.

Regulátor se připojuje násuvnou lištou se šroubovými svorkami, která se zajišťuje proti náhodnému vysunutí šroubky. Pro dvanáctistupňovou verzi je ještě doplněna jedna přídavná lišta výstupů a dále existuje ještě lišta pro sběrnici RS-232.

Regulátor má rovněž odděleno pomocné a měřicí napětí, kromě výstupu stupňů má také alarmový kontakt. Měřicí napětí může být fázové i sdružené o jmenovité velikosti 57 až 690 V, což je ideálně široký rozsah.

Po zapojení regulátoru je jeho oživování velmi jednoduché. Vyhovují-li předem nastavené hodnoty, tj. zejména měření napětí fáze – nula, přejde regulátor do režimu automatického rozpoznávání připojení, při kterém je rozpoznáno a korigováno libovolné připojení signálů napětí a proudu. Jestliže je rozpoznání korektní (pět pokusů se stejným výsledkem), přejde regulátor do režimu rozpoznávání stupňů (tři pokusy). Stupně se rozpoznávají po každém opětovném zapnutí regulátoru, připojení se rozpoznává pouze poprvé a při dalších zapnutích jen na zásah obsluhy. Jestliže se libovolná fáze rozpoznávání neuskuteční korektně, např. pro velké kolísání jalového výkonu sítě a relativně malé velikosti stupňů, po určité době se opakuje, návod však doporučuje přejít na ruční nastavení – regulátor je tedy nutné správně připojit a nastavit váhy stupňů, jejich počet a velikost nejmenšího z nich.

Základní ovládání regulátoru se uskutečňuje z menu. Lze v něm nastavit nebo číst regulační parametry, měřené hodnoty a regulační stavy regulátoru a je indikováno svítivými diodami. Základním provozním módem (režimem) je automatická regulace, při níž je zobrazována aktuální hodnota účiníku. Lze přejít do režimu ručního ovládání, do kterého se regulátor vrátí i po výpadku napětí, přičemž zachová konfiguraci stupňů. V módu proud je zobrazována velikost proudu přívodu (je-li nastaven převod transformátoru, tak ve skutečné hodnotě), a to jeho efektivní hodnota či první harmonická. Dále lze v širokých mezích nastavit žádanou hodnotu účiníku a velikost doby regulace, popř. dobu regulace závislou na zátěži. V dalším módu lze číst nastavenou nebo změřenou velikost proudu každého stupně a počet jejich sepnutí. V posledním módu lze měřit harmonické proudu (liché od řádu 3 do řádu 17).

V nabídce nastavení (vstup do něj je vázán na stisknutí všech tlačítek) je možné nastavit druh inicializace, druh měřicího napětí a způsob jeho připojení, spínací program a hodnotu C/k (poměr velikosti kapacitního proudu jednoho stupně k převodu transformátoru proudu v přívodu), počet stupňů, blokovací dobu opětovného zapnutí, samostatně spínací a vypínací dobu, spínání v kruhu (týká se všech stupňů se stejnou váhou) nebo v řadě. Libovolné stupně lze navolit jako pevné a je možné zablokovat funkci tlačítek proti nekvalifikovanému přestavení parametrů. Programovat lze i poruchové funkce: vysokou teplotu, zvýšený podíl jednotlivých harmonických proudu, zvýšené celkové zkreslení proudu, podkompenzování, výpadek měřicího napětí a proudu, hodnotu nadproudu, zpětnou dodávku energie do sítě (ta však není na závadu korektní regulaci). U těchto poruch se může naprogramovat hlášení poruchovým kontaktem a zásah, tj. vypnutí kondenzátorů (u všech stavů však ne obojí). Vypnutí je pro některé poruchy okamžité, pro jiné po určité nastavitelné době a pro některé postupné odpínání stupňů do odeznění poruchy. Mezní hodnoty teploty, zkreslení proudu a harmonických lze naprogramovat, po skončení programování je možné volit změnu parametrů, vrácení k původnímu nebo standardnímu nastavení.

Během činnosti používá regulátor optimalizované spínání – přednostně užívá velké stupně a předem určenou potřebnou změnu výkonu uskuteční v jedné operaci.

Regulátor se vyznačuje velkou univerzálností a množstvím funkcí. Oživování, nastavování parametrů i vlastní používání jsou však velmi přehledné, přestože pro nastavování je třeba mít k ruce návod, který je k dispozici v kvalitním českém překladu. Při manipulaci s tlačítky je nutné respektovat takt procesoru, na což si však obsluha celkem rychle zvykne. Harmonické jsou vyhodnocovány z proudu přívodu, což má již popsané nevýhody. Po provozních zkušenostech bylo upuštěno od vypínání stupňů od překročení jednotlivých harmonických a rovněž byla modifikována indikace chyby stupně.

Během využívání regulátoru se projevily některé chyby, zejména programového vybavení (např. v procesu inicializace), které byly výrobcem průběžně odstraňovány. V současné době lze regulátor hodnotit kladně pro jeho univerzálnost, snadnost obsluhy a rozumný kompromis ohledně množství funkcí a složitosti.

2.8 Frako – EMR 1100

Regulátor má dvanáct stupňů a je zabudován v plastové krabičce s klasickou čelní stranou (obr. 8), s poněkud větší vestavnou hloubkou. Ta však dále není zvětšována připojením, neboť to je zabudováno na dolní stěně. V panelu se regulátor připevňuje šroubovými příchytkami ovládanými z čelní stěny.

Fóliové průčelí obsahuje čtyřapůlmístný displej LCD, dvanáct diod LED pro indikaci stupňů, šest pro indikaci provozních stavů a čtyři membránová tlačítka (text je německý). Regulátor se připojuje čtyřmi svorkovnicovými lištami, standardně je dodáváno připojení speciální dvoudrátovou sběrnicí.

Z hlediska připojení je regulátor velmi univerzální. V podstatě může mít zcela samostatné napětí pomocné (230 i 400 V), měřicí (v rozsahu 100 až 660 V), pro ovládání stykačů a pro alarmový výstup. Měřicí napětí může být fázové i sdružené, uživateli může chybět jen napětí jmenovité velikosti 57 V. Regulátor dovoluje přepínat dvě hodnoty účiníku vnějším kontaktem.

Obsluha i nastavování regulátoru jsou relativně jednoduché. Jestliže není naprogramován jinak, po zapnutí pomocného napětí se automaticky rozpoznává připojení i stupně, regulátor předem nevyžaduje správné předvolení použití fázového nebo sdruženého měřicího napětí, což je v principu dalším zjednodušením obsluhy regulátoru.

Během běžného regulačního procesu zobrazuje regulátor hodnotu účiníku, charakter je odlišen znaménkem. Klávesami lze navolit měření proudu (jalového, činného nebo zdánlivého), je-li nastaven převod transformátoru proudu, je zobrazena přepočtená hodnota proudu (ze signalizace na panelu není na první pohled zřejmé, který druh proudu je aktuálně měřen). Dále lze klávesou volit také měření harmonických napětí, a to 5., 7., 11. nebo 13., hodnota je v procentech.

Při automatickém provozu regulátor údajně přizpůsobuje zpoždění spínání četnosti změn zatížení a tím omezuje opotřebení stykačů. Algoritmus této funkce však není blíže specifikován. Regulátor umožňuje zvolit ruční provoz a při něm i libovolnou kombinaci stupňů. Při ztrátě ovládacího napětí a jeho opětovného obnovení však z tohoto režimu vystoupí, což se jeví jako nevýhodné.

Do nastavovacího módu lze vstoupit jen po omezenou dobu od zapnutí regulátoru, což je ochrana proti nežádoucí změně nastavení. Vlastní nastavování parametrů je relativně přehledné, je k němu však zapotřebí návod – veškeré parametry, tj. běžné (např. žádaný účiník nebo čas regulace) i složitější, se nastavují v jedné programovací úrovni.

Programováním je možné určit dvě hodnoty účiníku a dobu zpoždění v obou režimech, volit automatické rozpoznávání připojení vstupů i jednotlivých stupňů. V případě ručního nastavení lze volit váhu, citlivost i počet použitých stupňů, navolit až tři pevné stupně. Volit lze dobu blokování opětovného zapnutí, převod měření proudu i napětí, naprogramovat je možné kruhové nebo lineární spínání stupňů. Z ochranných funkcí lze zvolit meze jednotlivých harmonických napětí (což je výhodnější než meze harmonických proudu), limitní hodnotu zkreslení proudu, počet sepnutí stykače do alarmu a alarm při nedodržení účiníku.

Regulátor má i funkci, kterou nemají regulátory jiných výrobců: posun regulačního pásma a jeho ohraničení. Princip je takovýto: regulační pásmo je obecně pásmo kolem regulační čáry, které je ohraničeno čárami zapnutí a vypnutí kondenzátorového stupně. Výrobce tohoto regulátoru jej definuje rozsahem ±0,65 % výkonu nejmenšího regulačního stupně. Regulační křivka je v programu regulátoru již standardně zalomena tak, že v pásmu zpětného napájení (dodávka činného výkonu do sítě) je položena žádaná hodnota účiníku na hodnotu 1. Regulátor umožňuje naprogramovat paralelní posun regulačního pásma o nastavenou hodnotu do indukční nebo kapacitní oblasti. Dále je možné pevnou hodnotou naprogramovat ohraničení pásma, např. na hranici kapacitní a indukční oblasti. Tyto dvě nastavení dovolují např. optimalizovat regulační pásmo tak, aby při větších činných výkonech představovala nastavená hodnota účiníku hranici připojení stupně, v oblasti nízkého činného výkonu je pak pásmo omezeno na indukční oblast a je tak vyloučeno trvalé překompenzování. S tímto nastavením jako standardním jsou také regulátory dodávány. Tyto funkce lze nezávisle nastavovat pro obě žádané hodnoty účiníku.

Z poruchových funkcí je volitelný alarm nedodržení žádané hodnoty účiníku, který je doplněn výpočtem přebývajícího nebo chybějícího jalového výkonu, dále alarm převýšení meze zkreslení proudu, který nepůsobí odpojení a je nevýhodný tím, že je měřen proud přívodu, nikoliv proud kondenzátorů. Poplach překročení jednotlivých harmonických napětí je pouze hlášen, nezpůsobuje odpojení. Při výpadku měřicího napětí jsou stupně odpojeny a je signalizován alarm, rovněž alarm chybějící kapacity během rozpoznávání je pouze signalizován. Při výpadku proudu se regulátor pokouší odpojovat stupně, poruchu však nehlásí. Porucha je hlášena na dálku beznapěťovým kontaktem.

Lze shrnout, že regulátor je vybaven mnoha potřebnými funkcemi, a přesto jej lze dosti jednoduše a přehledně ovládat a nastavovat. Funkce odpínání stupňů při poruše je poněkud zjednodušena. Velmi přínosná a mezi výrobci regulátorů asi ojedinělá je funkce ovlivnění tvaru spínacího pásma – zejména vzhledem k podmínkám našich distribučních energetických firem (penalizace překompenzování).

2.9 Siemens Simeas C

V kapitole 2.1 o regulátoru Janitza bylo řečeno, že má neobvyklý vzhled. To platí i pro regulátor Siemens, který se mu v tomto směru v mnohém podobá, což je dáno konstrukcí regulátoru používajícího displeje LCD (obr. 9).

Regulátor má standardní čelní stěnu a velmi malou zástavnou hloubku. Jednoduchý čelní panel obsahuje velký jednoúčelový displej LCD a dvě tlačítka. Součástí displeje je kromě vícemístného číselného zobrazovače také řada speciálních pomocných znaků a symbolů, což umožňuje na čelní straně regulátoru vynechat všechny další signalizační prvky. Zajímavé jsou grafické funkce displeje – připojené stupně jsou zobrazovány v jednopólovém schématu, amplitudy harmonických napětí a proudu jsou znázorněny v podobě sloupcových grafů.

Regulátor je šestistupňový a připojuje se svorkovnicí se šroubovými svorkami, které nejsou násuvné. Přístroj lze připojit na sběrnici RS-232 (v tomto případě je toto připojení důležitější než u ostatních regulátorů). Toto připojení je poněkud neobvyklé a zajímavé: s využitím optického rozhraní zabudovaného v zadní stěně regulátoru, ke kterému se zvenku přikládá magneticky přidržovaná optická sonda. Je to vlastně stejný systém, který je u některých elektronických elektroměrů používán pro odečty naměřených hodnot. Po uživateli vyžaduje pořídit si příslušnou sondu (je-li počítáno s trvalým připojením, zdá se takové řešení dosti komplikované; přínosnější by bylo použít toto řešení pro občasnou kontrolu a nastavování řady regulátorů – v tom případě by asi bylo praktičtější, aby rozhraní bylo na čelním panelu a při jeho použití se nemusel otevírat rozváděč).

Jestliže je regulátor správně připojen, je jeho uvedení do provozu velmi jednoduché – po prvním zapnutí i při každém opětovném zapnutí pomocného napětí automaticky rozpozná stupně. Vyhovuje-li standardní nastavení, není nutné dělat nic dalšího, snad jen nastavit převod transformátoru proudu, aby měření byla korektní.

Během provozu může být regulátor v takovýchto režimech:

v režimu zobrazování, kdy je možné tlačítky volit zobrazení hodnoty účiníku, měření proudu, napětí, činného, zdánlivého a jalového výkonu, odchylky jalového výkonu od hodnoty odpovídající nastavenému účiníku, jalového výkonu zapnutých stupňů kompenzace, 5. 7. a 11. harmonické napětí či proudu;

v režimu ručním, kdy je možné ručně připínat a odpínat stupně;

v režimu nastavovacím, kdy je možné nastavovat obě žádané hodnoty účiníku a převod měřicího transformátoru proudu;

v režimu poruchových hlášení, kdy lze podle hlášení regulátoru rozlišit typ poruchy (ne však bez návodu).

Během inicializace může nastat interní porucha přístroje, výpadek měřicího napětí, odchylka frekvence, nízké měřicí napětí, chybějící nebo malý kompenzační výkon či chybějící stupně. Při provozu mohou vzniknout poruchy odchylky frekvence, poklesu síťového či měřicího napětí (regulátor se odstavuje) nebo výpadek proudu, překompenzování nebo podkompenzování, překročení určených procentních hodnot jednotlivých harmonických napětí či proudu, výpadek výkonu stupně. Některé poruchy tohoto typu způsobují vypnutí stupňů, jiné jsou jen hlášeny na displeji a poruchovým kontaktem.

Mezi jednotlivými režimy se přepíná stisknutím obou tlačítek současně, v rámci módu se lze pohybovat pomocí tlačítka + nebo –. Ovládání je jednoduché, je však zřejmé, že takto lze nastavit jen nejzákladnější parametry. Některé parametry inicializace je možné přestavit ještě při zapnutí regulátoru (rozeznání směru výkonu, rozpoznávání stupňů po každém výpadku, rozpoznání sledu fází, chování regulátoru při malé zátěži – zabránění překompenzování). Při potřebě nastavit ostatní parametry odlišně od standardních hodnot, je možné tak učinit přes rozhraní RS-232 – jde o čas regulace při překompenzování a podkompenzování a čas blokování opětovného zapnutí. Regulátor má však funkci, která automaticky prodlužuje čas zapnutí při překročení počtu 60 sepnutí stupně za hodinu.

Jde o regulátor zajímavé koncepce, který na první pohled prozrazuje vyšší standard. Jeho obsluha je jednoduchá. Regulátor velmi přehledně měří spoustu užitečných parametrů. Univerzálnost jeho použití je omezená, nemá zcela propracovaný systém chování při poruše. Některé funkce, např. sledování počtu sepnutí, zcela chybí. Mnoho možností užití, např. pro měření, nabízí použité rozhraní. Aby je však bylo možné využít, je zapotřebí speciální sonda a je nutné zakoupit si program. Český návod na obsluhu regulátoru nebyl k dispozici.

3. Závěr

V předchozích kapitolách jsou popsány některé uživatelské vlastnosti regulátorů jalového výkonu. Jistě by bylo potřebné doplnit údaje o jejich objektivních technických parametrech, jako je přesnost, citlivost (tedy prahový proud, při němž jsou schopny měřit hodnotu účiníku), velikost nejmenšího kondenzátorového stupně, který jsou schopny bezchybně obsluhovat, citlivost pro automatické rozpoznání připojení i pro verifikaci jednotlivých stupňů, spolehlivost a přesnost rozpoznávacích algoritmů, přesnost měření harmonických a dalších parametrů atd. Tyto údaje v technických podkladech regulátorů však často chybějí nebo jsou obtížně srovnatelné a jejich experimentální stanovení není jednoduché, proto jsou uvedená hodnocení subjektivní.

Co lze vyvozovat z uvedených pohledů na moderní regulátory jalového výkonu?

Aniž bylo účelem posuzovat kvalitu jednotlivých typů, udělal si autor, pochopitelně ze svého hlediska nečinícího si nárok na stoprocentní objektivitu a neomylnost, názor na uživatelské přednosti a nedostatky jednotlivých typů. Jiný uživatel, který vychází z jiných požadavků a osobních preferencí, může mít náhled poněkud odlišný – i přes tuto skutečnost pro něj mohou být zprostředkované zkušenosti užitečné.

Poděkování:
Autor děkuje jednotlivým dovozcům, prodejcům a uživatelům za zapůjčení přístrojů a poskytnutí dokumentace.