بعد 140 عامًا من اختراعه.. كيف أصبح عداد الكهرباء ذكيًّا؟
التطور التقني دفع الدول إلى التحول نحو العدادات الذكية
محمد فرج
- شهدت صناعة عدادات الكهرباء تطورًا سريعًا وملحوظًا من ناحية الشكل والحجم والوزن ودرجة الدقة
- اتجهت العديد من الدول إلى الاعتماد على عدادات الكهرباء الذكية نظرًا إلى المزايا العديدة التي تتمتع بها
- يساعد العداد الذكي في القضاء على الشكاوى من زيادة الاستهلاك بسبب بعض القراءات الوهمية للكشافين
- العداد الذكي هو جهاز إلكتروني رقمي لقياس استهلاك الطاقة الكهربائية طبقًا لأحدث المعايير والمواصفات العالمية
رحلة طويلة وشاقة حتى أصبح عداد الكهرباء ذكيًا في معظم دول العالم، حيث تُعد الشبكات الذكية هي الأمل المنتظر والحلم الواعد في العصر الحاضر لنقل الطاقة الكهربائية وتوزيعها واستهلاكها، فهي التي تزيد موثوقية وكفاءة إجراءات الأمن والسلامة المهنية في الشبكات الكهربائية.
يعرف عداد الكهرباء بأنه عبارة عن جهاز يقيس كمية الطاقة الكهربائية المستخدمة من قبل المستهلكين.
وتركب شركات الكهرباء هذه العدادات لدى كل مشترك مثل المنازل والمصانع والمباني الإدارية والحكومية.
وتتنوع هذه العدادات، فإما أن تكون أحادية وإما ثلاثية الوجه، اعتمادًا على طبيعة الأحمال والقدرة الكهربائية المتعاقد عليها.
كذلك يمكن أن تُوصل مباشرة على الشبكة الكهربائية أو توصل من خلال محولات مساعدة (محولات تيار أو محولات جهد).
وشهدت صناعة عدادات الكهرباء تطورًا سريعًا وملحوظًا من ناحية الشكل والحجم والوزن ودرجة الدقة والوظائف والمميزات.
وظهرت آلاف العدادات وتطورت ابتداءً من العدادات الكهروميكانيكية التقليدية وصولاً إلى عدادات الكهرباء الذكية.
واتجهت العديد من الدول العربية والأوروبية إلى الاعتماد على عدادات الكهرباء الذكية، نظرًا إلى المزايا العديدة التي تتمتع بها.
صناعة العدادات الكهربائية
مرت صناعة عدادات الكهرباء بمراحل أساسية تتضمن عداد الكهرباء الميكانيكي، والعداد الإلكتروني، والعداد مسبق الدفع، ثم العداد الذكي.
في العداد الميكانيكي تُسجّل قراءة استهلاك الكهرباء بطريقة يدوية، وتكون تعرفة الشرائح متدرجة، أما العداد الإلكتروني فيُحدث البرامج الثابتة للعمليات الحسابية، إضافة تسجيل قراءة الاستهلاك بطريقة يدوية، وهو يحدد التعرفة وقت الاستخدام.
في العداد مسبق الدفع، يعتمد على بطاقات لشحن الرصيد نظير استهلاك الكهرباء، وذلك لتلافي مشكلات ارتفاع قيمة بعض الفواتير، وشحن الرصيد طبقًا للاستهلاك الفعلي، ولا يحتاج إلى كشاف لقراءة الاستهلاك أو محصل، لا سيما أن القيمة تدفع مقدمًا.
أما العداد الذكي فيتم التحكم به عن بعد، وتُسجل قراءة استهلاك الكهرباء به عن بعد أيضًا، وتعرفة الكهرباء به متغيرة، ويظهر بيانات الوقت الحقيقي على شاشة العداد، ويراقب جودة الخدمة، ويتم عبره تحديث البرامج الثابتة للعمليات عن بعد.
تقنية العداد الذكي
تقيس العدادات الذكية وتسجل كمية الكهرباء المستهلكة بدقة عالية جدًا لأحمال المنشأة السكنية أو المباني في أوقات مختلفة من اليوم والأسبوع.
وتقدّم معلومات شاملة على شاشة كريستال سائل واسعة المدى، وتسمح بالوصول إليها عن بعد عبر أنواع مختلفة من منافذ الاتصالات، بالإضافة إلى أنها توصل بسهولة لنظام إسكادا.
وتستخدم العدادات الذكية شبكة اتصالات لتزويد شركات توزيع الكهرباء بقراءات دورية تكرارية (مرتان يوميًا أو أكثر).
وتتميز العدادات بخاصية قياس الطاقة الكهربائية في اتجاهين، وبذلك تسمح للمشتركين الذين لديهم أنظمة طاقة متجددة -مثل ألواح الطاقة الشمسية- بالحصول على رصيد من الطاقة الكهربائية التي يغذون بها الشبكة.
ويحفظ العداد هذه القياسات على ذاكرة مدمجة به، ومن ثم يرسلها إلى شركة الكهرباء -مرة واحدة في اليوم على الأقل- ما يفيد بتحديدٍ أدق لاستهلاك مشتركي الكهرباء، ويفيد -أيضًا- بمراقبة نمط الاستهلاك.
والعدادات الذكية ترسل وتستقبل المعلومات والأوامر من وإلى المركز الرئيس (شركة الكهرباء)، وتبرز أهمية هذه العدادات في كونها جزءًا من متطلبات الشبكة الذكية.
كما تتمتع العدادات الذكية بقدرتها على قطع الكهرباء عن المستخدم وقت الحاجة، وتوجد أنواع مختلفة من العدادات الذكية "الرقمية"، ولكن جميعها لها الوظائف الأساسية نفسها، ومنها: أحادي الوجه، وثلاثي الوجه لأربعة أسلاك، وثلاثي الوجه لثلاثة أسلاك، التي تقيس التيار مباشرة أو من خلال محولات تيار أو محولات جهد.
خصائص عدادات الكهرباء الذكية
العداد الذكي هو جهاز إلكتروني رقمي لقياس استهلاك الطاقة الكهربائية طبقًا لأحدث المعايير والمواصفات العالمية. ويسمح بتبادل الأوامر والرسائل مع النظام عبر شبكة الاتصالات للشبكة الذكية ومكوناتها.
وشبكة الاتصالات تعني جميع معدات الاتصالات، والعمليات والمكونات التي تسمح بالاتصال عن بعد بين العدادات الذكية وبرمجيات غرفة التحكم المركزية للنظام.
وتتكامل وتتوافق بروتوكولات ومكونات وحدات الاتصالات للعدادات الذكية مع باقي مكونات وبروتوكولات الشبكة الذكية.
وتتميز بخفض المدة الزمنية بين قراءة العداد وإصدار الفواتير، وكذلك تقليص سرقات الكهرباء "الفقد غير الفني"، وزيادة درجة دقة العداد وتحليل وتحديد أسرع لأداء الشبكة، وتحقيق السيولة المالية لشركات الكهرباء.
ويتميز -أيضًا- بأن لديه القدرة للحصول على تقارير فنية على المحولات، وتشمل أحمال المحول، وأقصى حمل ومعامل القدرة، ويُستفاد من هذه البيانات في تخطيط الشبكة وتقليل الانقطاعات وإدارة الأحمال.
ويساعد العداد الذكي في القضاء على الشكاوى من زيادة الاستهلاك، بسبب بعض القراءات الوهمية للكشافين، ويمكن للمشترك -أو من ينوب عنه- الشحن في أي وقت من مراكز الشحن المخصصة ومن خلال الهاتف المحمول قبل الاستهلاك أو بعده.
العداد الذكي يساعد في معرفة قيمة الفاتورة
يقيس العداد الذكي ويسجل الكهرباء المستخدمة كل مدة زمنية محددة، وتنقل البيانات إلى شركة الكهرباء التابع لها.
ومن البيانات المسجلة تصدر الفاتورة الشهرية للكهرباء وتكون البيانات متاحة للمشترك.
ويمكن للمشترك مراقبة الكهرباء المستخدمة في مسكنه، التي تساعده على إدارة وتقليل استهلاكه.
مكونات عداد الكهرباء الذكي
يتكون العداد من مكان وصلة واجهة بصرية الأشعة، وزر ضغط تشغيل "أزرق"، واستعادة "برتقالي"، إضافة إلى غطاء الزر، ومسمار تثبيت غطاء العداد، ومسمار تثبيت غطاء الأطراف.
ويضم -أيضًا- شاشة الكريستال السائل، والبيانات الفنية للعداد، وتفسير البيانات المعروضة على شاشات الكريستال السائل، مسمار ختم غطاء العداد، وغطاء إغلاق أطراف توصيلات العداد.
ويوجد 14 متغيرًا تظهر على الشاشة الرقمية وتضم، الاستهلاك "ك .و. س" لدورة الفاتورة الحالية، وتعرفة الكهرباء، واستهلاك آخر شهر، والرصيد الدائن بالجنيه المصري، والتاريخ والوقت.
كما يوضح قيمة الجهد اللحظي لكل وجه، وقيمة معامل القدرة لكل وجه، وقيمة التيار اللحظي لكل وجه، وأقصى حمل بالكيلوواط/ساعة، وحد التحميل ونسبة محولات التيار.
الانتقال إلى الشبكات الذكية ومكوناتها
تتكون الشبكة الذكية من 5 أجزاء، تضم أنظمة للاتصالات، والتحكمات الآلية، وأجهزة قياس دقيقة، والعدادات الذكية، وتخزين الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة.
وتعمل التحكمات الآلية على اكتشاف أي اضطراب أو مشكلات مفاجئة قد تتعرض لها الشبكة الكهربائية، وتحديد مكانها بانتقائية ودقة عالية، وخلال مدد قصيرة جدًا، لتُعالج دون أن يؤثر ذلك على أداء الشبكة.
أما أنظمة الاتصالات المتقدمة فإنه يجري استخدام أنظمة اتصالات متكاملة بغرض جمع المعلومات والبيانات وتحليلها، وذلك لضمان التحكم الكامل بأجزاء الشبكة ومراقبتها لتحقيق العمل والأمن والاستقرار.
وحول أجهزة القياس الدقيقة، فإنها تعمل على قياس المتغيرات المختلفة على كل مكونات الشبكة وإمدادها إلى مركز التحكم، بهدف التوازن والتوافق بين الطلب والإمداد، تفاديًا لأى فصل غير متوقع.
أما حول تخزين الطاقة من المصادر المتجددة، فلأنّ الإنتاج من الطاقة المتجددة متغير وغير ثابت، فلا بد من الاحتياج إلى عملية تخزين الطاقة المنتجة، لحين استخدامها بشكل موثوق بحيث يخفف من العبء المتزايد على الشبكة العامة خاصة في أوقات ذروة الحمل.
وتعتمد العدادات الذكية على قياس الاستهلاك والمتغيرات الكهربائية وتزود مراكز التحكم بهذه القياسات والمتغيرات، كما أن لديها القدرة على فصل ووصل الأجهزة الكهربائية بشكل يُسهم في الحد من الاستهلاك الزائد.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضا..
