الكهرباء والطاقة والواجهات – شرح موجز

الطاقة الفعالة

الطاقة المحوَّلة فعليًا إلى عمل أو حرارة أو ضوء. تُقاس بالكيلوواط ساعة (kWh)، وهي الكمية التي تستند إليها عمليًا كل فاتورة طاقة.

الكهرباء والطاقة

الطاقة الردّية

طاقة تتردد ذهابًا وإيابًا بين الشبكة والحمل دون أن تؤدي عملًا. تنشأ من الملفات والمكثفات، وتُقاس بـ kvarh، ويفرض المورّدون رسومًا عليها فوق حد معين.

الكهرباء والطاقة

الطاقة الظاهرية

المجموع الهندسي للطاقة الفعالة والردّية، وتُقاس بـ kVAh. وهي تحدد مدى تحميل الكابلات والمحوّلات.

الكهرباء والطاقة

القدرة الفعالة

تدفق القدرة اللحظي الذي يؤدي عملًا، بالكيلوواط (kW). وتحدد القيم القصوى للقدرة الفعالة رسوم القدرة.

الكهرباء والطاقة

القدرة الردّية

قدرة متذبذبة دون مكوّن عمل، بـ kvar. تحمّل الشبكة لكنها لا تظهر في عداد الطاقة الفعالة – ولهذا تُسجَّل بشكل منفصل.

الكهرباء والطاقة

القدرة الظاهرية

حاصل ضرب الجهد في التيار، بـ kVA. وعلى أساسها تُحدَّد أحجام المحوّلات وكابلات التغذية.

الكهرباء والطاقة

معامل القدرة

نسبة القدرة الفعالة إلى القدرة الظاهرية، ويُسمى أيضًا cos φ. معامل القدرة الضعيف يعني قدرة ردّية عالية وقد يؤدي إلى تكاليف إضافية.

الكهرباء والطاقة

cos φ

التسمية الشائعة لمعامل الإزاحة بين التيار والجهد. في الحمل المقاومي البحت يساوي 1، وفي المحركات أقل بكثير.

الكهرباء والطاقة

التوافقيات

مضاعفات تردد الشبكة، تنتجها الأحمال غير الخطية مثل مغيّرات التردد ومزوّدات الطاقة. تحمّل الموصلات وتشوّه طرق القياس البسيطة.

الكهرباء والطاقة

ذروة الحمل

أعلى قيمة للقدرة خلال فترة الفوترة، عادة كمتوسط ربع ساعة. وغالبًا ما تكون أغلى بند منفرد في فاتورة الكهرباء.

الكهرباء والطاقة

منحنى الحمل

تسلسل قيم القدرة عبر الزمن، عادة بخطوات ربع ساعة. يُظهر متى سُحبت الطاقة – وهو السؤال الذي لا تجيب عنه قراءة العداد.

الكهرباء والطاقة

الحمل الأساسي

الاستهلاك الموجود دائمًا، بما في ذلك ليلًا وفي عطلات نهاية الأسبوع. والحمل الأساسي المرتفع غالبًا ما يكون أول نتيجة لتحليل منحنى الحمل.

الكهرباء والطاقة

حمل الذروة

طلب مرتفع على القدرة لفترة قصيرة، مثلًا عند بدء تشغيل المعدات. ويمكن خفضه غالبًا بتوزيع الأحمال زمنيًا.

الكهرباء والطاقة

إدارة الأحمال

نقل الأحمال أو تقييدها عمدًا لتجنب ذروات الحمل. ويتطلب ذلك قيمًا مقاسة في الوقت شبه الفعلي.

الكهرباء والطاقة

الاستهلاك الذاتي

حصة الطاقة المولدة ذاتيًا التي تُستهلك مباشرة في الموقع بدلًا من ضخها في الشبكة. وهي كمية محورية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

الكهرباء والطاقة

تجمّع الاستهلاك الذاتي

تجمّع عدة أطراف في عقار واحد يستخدمون طاقة مولدة بشكل مشترك. ويتطلب قياسًا لكل طرف.

الكهرباء والطاقة

كهرباء المستأجرين

نموذج يسحب فيه المستأجرون الكهرباء المولدة محليًا مباشرة. ويحتاج إلى قياس قابل للفوترة لكل وحدة.

الكهرباء والطاقة

التغذية إلى الشبكة

تسليم الطاقة إلى الشبكة، مثلًا من منشأة كهروضوئية. تُقاس بشكل منفصل عن الاستهلاك وتُكافأ عادةً بشكل مختلف.

الكهرباء والطاقة

الاستهلاك

سحب الطاقة من الشبكة. يجب أن تسجل عدادات نماذج الاستهلاك الذاتي الاستهلاك والتغذية بشكل منفصل.

الكهرباء والطاقة

التعرفة

سعر للطاقة يتغير بحسب الوقت، مثل تعرفة الذروة وتعرفة خارج الذروة. والعداد ذو عدة سجلات تعرفة يسجلها بشكل منفصل.

الكهرباء والطاقة

ثابت العداد

المعامل الذي يحوّل نبضات العداد إلى وحدات طاقة، ويُعطى غالبًا بالنبضات لكل kWh. مهم في التسجيل عبر S0.

الكهرباء والطاقة

محوّلات التيار

مكوّن يخفّض التيارات العالية إلى قيمة قابلة للقياس. يجب ضبط نسبة المحوّل بشكل صحيح في العداد.

الكهرباء والطاقة

نسبة المحوّل

النسبة بين التيار الأولي والثانوي لمحوّل التيار، مثل 200/5 A. والنسبة المضبوطة خطأً تؤدي إلى خطأ قياس منهجي.

الكهرباء والطاقة

القياس المباشر

قياس دون محوّلات تيار، يتدفق فيه التيار كاملًا عبر العداد. ممكن فقط حتى تيارات معينة.

الكهرباء والطاقة

القياس في الأرباع الأربعة

تسجيل الطاقة الفعالة والردّية في الاتجاهين. شرط أساسي للمنشآت التي تسحب وتغذي في الوقت نفسه.

الكهرباء والطاقة

القياس الفرعي

قياس الاستهلاكات الجزئية بعد العداد الرئيسي، مثلًا لكل مستأجر أو آلة أو جزء من المبنى. أساس الفوترة حسب الاستهلاك.

القياس والفوترة

توزيع الكميات على أطراف ثالثة

فصل كميات الطاقة الممرّرة إلى أطراف ثالثة. مهم تنظيميًا في ألمانيا ومرتبط بمتطلبات على القياس.

القياس والفوترة

MID

التوجيه الأوروبي لأجهزة القياس. يجوز استخدام العداد المطابق لـ MID للفوترة في الاتحاد الأوروبي؛ وتشير الوحدة B+D إلى إجراء الاعتماد.

القياس والفوترة

قانون المعايرة

الإطار القانوني لأجهزة القياس في التعاملات التجارية. يجب أن تستوفي العدادات المستخدمة للفوترة متطلبات قانون المعايرة.

القياس والفوترة

PTB-A 20.1

وثيقة المتطلبات الصادرة عن المعهد الوطني الألماني للمترولوجيا (PTB) لعدادات الكهرباء. دليل على المطابقة لقانون المعايرة.

القياس والفوترة

PTB-A 50.7

متطلبات أجهزة القياس في توزيع الكميات على أطراف ثالثة وإدارة الطاقة.

القياس والفوترة

فئة الدقة

بيان انحراف القياس المسموح، مثل الفئة B للطاقة الفعالة أو الفئة 2 للطاقة الردّية. الأصغر أدق.

القياس والفوترة

ISO 50001

معيار أنظمة إدارة الطاقة. يتطلب تسجيل بيانات الطاقة وتحليلها وإعداد التقارير عنها بشكل مستمر.

القياس والفوترة

نظام إدارة الطاقة

عملية منهجية لتسجيل استخدام الطاقة وتقييمه وتحسينه. والبرمجيات جزء واحد فقط منها.

القياس والفوترة

مفهوم القياس

قرار أي الكميات تُسجَّل في أي النقاط ولأي غرض. ونادرًا ما يمكن تصحيح أخطاء مفهوم القياس لاحقًا.

القياس والفوترة

نقطة القياس

المكان في المنشأة حيث يتم القياس – بغض النظر عن الجهاز المحدد. ينبغي أن تتبع التسمية نقطة القياس لا الجهاز.

القياس والفوترة

قراءة العداد

قيمة الطاقة التراكمية للعداد. تجيب عن سؤال الكمية لا عن سؤال التوقيت.

القياس والفوترة

تحليل منحنى الحمل

تحليل قيم القدرة عبر الزمن لإظهار الذروات والحمل الأساسي والحالات غير الاعتيادية.

القياس والفوترة

كشف تكاليف الخدمات

توزيع تكاليف الاستهلاك على الوحدات. مع القياس الفرعي يستند إلى الاستهلاك الفعلي بدلًا من مفتاح المساحة.

القياس والفوترة

مخطط سانكي

مخطط تدفق تتناسب عروض أسهمه مع الكميات. يجعل تدفقات الطاقة ونسبها مفهومة من نظرة واحدة.

القياس والفوترة

M-Bus

Meter-Bus، المعيار الأوروبي للقراءة عن بُعد لعدادات الاستهلاك وفق EN 13757. خط ثنائي الأسلاك، غير حساس للقطبية، للكهرباء والمياه والغاز والحرارة.

M-Bus

EN 13757

سلسلة المعايير الخاصة باتصال عدادات الاستهلاك. يصف الجزء 2 الطبقة الفيزيائية، والجزء 3 طبقة التطبيق.

M-Bus

وحدة الحمل

تيار السكون الذي تسحبه عقدة M-Bus، نحو 1.5 mA. ومجموع كل وحدات الحمل يحدّ من عدد الأجهزة على الجهاز الرئيسي.

M-Bus

جهاز M-Bus الرئيسي (Master)

الجهاز الذي يغذي الناقل ويستعلم من العدادات. كما يتولى تحويل المستوى ومراقبة القصر.

M-Bus

محوّل المستوى

الوحدة التي توفر جهد الناقل وتحوّل مستويات الإشارة. مدمجة في EMU M-Center، وإلا فهي جهاز منفصل.

M-Bus

العنوان الأولي

عنوان M-Bus قصير من 1 إلى 250 يُضبط على الجهاز. سريع، لكنه عرضة للأخطاء إذا خُصّص مرتين.

M-Bus

العنوان الثانوي

رقم التعريف المكوّن من ثماني خانات للعداد، مقترنًا بالمصنّع والإصدار والوسيط. فريد من المصنع.

M-Bus

اكتشاف العدادات

استعلام جميع العناوين الممكنة تلقائيًا للعثور على الأجهزة الموصولة. يوفّر أيامًا في المنشآت الأكبر.

M-Bus

البرقية (Telegram)

تسلسل طلب ورد على M-Bus. يسلّم العداد سجل بياناته الكامل في الرد.

M-Bus

معدل البود

سرعة النقل بالبت في الثانية. في M-Bus تُستخدم عادةً 300 و2400 و9600 Bd، وفي الممارسة غالبًا 2400.

M-Bus

مقاومة الحلقة

المقاومة الإجمالية لخط الناقل ذهابًا وإيابًا. محدودة في M-Bus بـ 90 Ω.

M-Bus

Wireless M-Bus

النسخة اللاسلكية من M-Bus وفق EN 13757-4، واسعة الانتشار في عدادات المياه والحرارة غير الموصولة بكابل.

M-Bus

RS-485

معيار واجهة كهربائية للنقل التفاضلي عبر سلكين في نمط نصف الازدواج. مقاوم للتداخل، لكنه حساس للقطبية.

RS-485 وModbus

النقل التفاضلي

نقل الإشارة كفرق جهد بين موصلين. يصيب التداخل الموصلين بالتساوي فيلغي بعضه بعضًا.

RS-485 وModbus

نصف الازدواج

الإرسال والاستقبال عبر زوج الموصلات نفسه، لكن ليس في الوقت نفسه أبدًا.

RS-485 وModbus

مقاومة الإنهاء

مقاومة 120 Ω عند طرفي الناقل الفيزيائيين تمنع الانعكاسات. عند الطرفين فقط، لا على كل جهاز.

RS-485 وModbus

مقاومة الانحياز (Bias)

مقاومات انحياز تحدد مستوى السكون للناقل، حتى لا تفسّر أي عقدة الضجيج على أنه بيانات.

RS-485 وModbus

وحدة الحمل

مقياس الحمل لعقدة RS-485. تقليديًا يتحمل القطاع 32 وحدة حمل؛ وتسحب المشغلات الحديثة أجزاءً من ذلك.

RS-485 وModbus

التفرعة (Stub)

تفرع من الخط الرئيسي إلى جهاز. في RS-485 يجب إبقاؤه أقصر ما يمكن، لأن التفرعات تسبب انعكاسات.

RS-485 وModbus

الطوبولوجيا الخطية

توصيل متصل من طرف الناقل إلى الطرف الآخر. الطوبولوجيا الوحيدة الموصى بها لـ RS-485.

RS-485 وModbus

Modbus

بروتوكول مفتوح للاتصال بين أجهزة الأتمتة. يعمل بسجلات 16 بت ونمط الرئيسي والتابع.

RS-485 وModbus

Modbus RTU

النسخة الثنائية من Modbus عبر الخطوط التسلسلية، عادةً RS-485. تستخدم CRC16 وفترة صمت للتعرف على الإطارات.

RS-485 وModbus

Modbus TCP

Modbus عبر Ethernet، المنفذ القياسي 502. بدلًا من CRC تحمل كل برقية ترويسة MBAP؛ ويمكن لعدة عملاء القراءة في الوقت نفسه.

RS-485 وModbus

رمز الوظيفة

الرقم الذي يحدد العملية المطلوبة. للعدادات يهم أساسًا 3 (سجل الاحتفاظ) و4 (سجل الإدخال).

RS-485 وModbus

سجل الاحتفاظ (Holding Register)

سجل 16 بت قابل للقراءة والكتابة في نموذج بيانات Modbus.

RS-485 وModbus

سجل الإدخال (Input Register)

سجل 16 بت للقراءة فقط، نموذجي للقيم المقاسة.

RS-485 وModbus

CRC16

مجموع التحقق الذي يؤمّن برقيات Modbus RTU. وتُتجاهل البرقيات التالفة.

RS-485 وModbus

فترة الصمت

فاصل لا يقل عن 3.5 أزمنة حرف يحدد بداية البرقية ونهايتها في Modbus RTU.

RS-485 وModbus

TCP/IP

عائلة البروتوكولات التي تُبنى عليها شبكات Ethernet والإنترنت. أساس Modbus TCP وMQTT وBACnet IP وOPC UA.

TCP/IP والشبكات

عنوان IP

العنوان الفريد للجهاز على الشبكة. تحتاج أجهزة القياس إلى عنوان ثابت، إما ثابتًا يدويًا أو بحجز DHCP.

TCP/IP والشبكات

حجز DHCP

تخصيص عنوان IP ثابت لعنوان MAC. يجمع بين سهولة DHCP وثبات العناوين الثابتة.

TCP/IP والشبكات

عنوان MAC

العنوان المادي لواجهة الشبكة. يُستخدم للتعريف الفريد على الشبكة المحلية.

TCP/IP والشبكات

VLAN

قطاع شبكة منفصل منطقيًا على بنية مشتركة. وعادةً يحصل القياس على VLAN خاص به.

TCP/IP والشبكات

MBAP

ترويسة Modbus Application Protocol في Modbus TCP، مع رقم المعاملة ومعرّف البروتوكول والطول ومعرّف الوحدة.

TCP/IP والشبكات

معرّف الوحدة (Unit ID)

حقل في ترويسة MBAP يُعنوِن في البوابات الجهازَ التسلسلي الموجود خلفها.

TCP/IP والشبكات

المنفذ 502

المنفذ القياسي لـ Modbus TCP.

TCP/IP والشبكات

NTP

بروتوكول مزامنة الوقت. دون ساعات متزامنة لا يمكن مقارنة منحنيات الحمل من عدة أجهزة بشكل معقول.

TCP/IP والشبكات

BACnet IP

بروتوكول أتمتة المباني عبر IP. كائني التوجه: كل قيمة مقاسة كائن بحد ذاته.

TCP/IP والشبكات

BBMD

BACnet Broadcast Management Device. ينقل رسائل البث لـ BACnet عبر حدود الشبكات الفرعية.

TCP/IP والشبكات

OPC UA

معيار صناعي مستقل عن المنصات لتبادل البيانات، مع نموذج معلومات ومفهوم أمان مدمجين.

TCP/IP والشبكات

MQTT

بروتوكول نشر واشتراك خفيف لبيانات القياس عن بُعد. تنشر الأجهزة القيم، ويشترك بها المهتمون.

MQTT

وسيط MQTT (Broker)

الوسيط بين المرسلين والمستقبلين. تمر عبره كل الرسائل؛ ولا يعرف المرسل والمستقبل بعضهما بعضًا.

MQTT

النشر (Publish)

نشر رسالة تحت موضوع لدى الوسيط.

MQTT

الاشتراك (Subscribe)

الاشتراك في موضوع لتلقي الرسائل المنشورة فيه.

MQTT

الموضوع (Topic)

المسار الهرمي الذي تُنشر تحته الرسائل. تحدد البنية والتسمية مدى قابلية استخدام البيانات لاحقًا.

MQTT

الرمز الشامل (Wildcard)

رمز بديل عند الاشتراك: + لمستوى واحد تمامًا، و# لجميع المستويات التالية.

MQTT

QoS

جودة الخدمة (Quality of Service)، أي ضمان التسليم. 0 يرسل دون تأكيد، و1 يضمن تسليمًا واحدًا على الأقل، و2 تسليمًا واحدًا بالضبط.

MQTT

Retain

العلامة التي يحتفظ بها الوسيط بآخر قيمة لكل موضوع. يرى المشتركون الجدد البيانات فورًا.

MQTT

Last Will

الرسالة التي ينشرها الوسيط عند انقطاع اتصال الجهاز بشكل غير متوقع. تجعل الأعطال مرئية.

MQTT

TLS

تشفير اتصال النقل. إلزامي بمجرد أن تغادر بيانات القياس شبكتك الخاصة.

MQTT

LoRa

طريقة تعديل لاسلكي بتقنية الطيف المنتشر. تضحي بمعدل البيانات مقابل المدى ومقاومة التداخل.

LoRa وLoRaWAN

LoRaWAN

بروتوكول الشبكة فوق LoRa، مع البوابات وخادم الشبكة والتشفير وإجراء الانضمام.

LoRa وLoRaWAN

عامل الانتشار (Spreading Factor)

معامل من SF7 إلى SF12 يوازن بين المدى وزمن الإرسال. الأعلى يعني أبعد لكن أبطأ.

LoRa وLoRaWAN

EU868

نطاق التردد غير المرخّص حول 868 MHz، المستخدم لـ LoRaWAN في أوروبا.

LoRa وLoRaWAN

دورة العمل (Duty Cycle)

الحد القانوني لزمن الإرسال لكل جهاز وساعة في النطاق غير المرخّص. يحدد فترة الإرسال الممكنة.

LoRa وLoRaWAN

الفئة A

نمط التشغيل الذي يفتح فيه الجهاز نافذتي استقبال قصيرتين بعد الإرسال. الأكثر توفيرًا بين أنماط LoRaWAN.

LoRa وLoRaWAN

OTAA

Over-the-Air Activation: الانضمام بـ DevEUI وJoinEUI وAppKey مع التفاوض على مفاتيح الجلسة. الإجراء الموصى به.

LoRa وLoRaWAN

ABP

Activation by Personalisation: مفاتيح جلسة مبرمجة بشكل دائم. أبسط لكنها أقل أمانًا.

LoRa وLoRaWAN

البوابة (Gateway)

محطة الاستقبال التي تلتقط حزم LoRa وتمررها إلى خادم الشبكة. لا ترتبط الأجهزة ببوابة بشكل دائم.

LoRa وLoRaWAN

مفكّك ترميز الحمولة

الشيفرة التي تفكّك حمولة الحزمة المضغوطة إلى قيم قياس مسمّاة. بدونها تبقى البيانات غير مقروءة.

LoRa وLoRaWAN