¿Se avecina una crisis de calidad eléctrica? El dispositivo de monitoreo en línea APView de calidad eléctrica ofrece diagnósticos precisos de armónicos, flicker y caídas de tensión.

I. Estado actual del monitoreo de la calidad de la energía en diversas industrias

1.1 Generación de energía eólica: Armónicos (desajuste entre generadores y dispositivos electrónicos de potencia); desviación de voltaje (arranque y apagado de generadores de turbinas eólicas); desviación de frecuencia ocurrirá en pequeñas redes eléctricas aisladas.

1.2 Generación de energía solar: Armónicos (inversores); fluctuación de voltaje y parpadeo (fluctuación aleatoria de la potencia de salida); componente de CC (inversores).

1.3 Centros de Datos: Armónicos (fuentes de alimentación conmutadas, UPS, equipos de conversión de frecuencia).

1.4 Industria petroquímica: Alta sensibilidad a fluctuaciones de voltaje, es decir, “caídas momentáneas de voltaje” (que pueden causar el apagado de plantas petroquímicas); caídas de voltaje (causadas por grandes motores y grupos de motores).

1.5 Industria metalúrgica: Armónicos (dispositivos de control de velocidad de trenes de laminación y grandes sopladores); fluctuación de tensión (hornos de arco).

1.6 Industria de semiconductores: Alta sensibilidad de los equipos.

II. Análisis de la demanda de monitoreo de la calidad de la energía

Con la mejora del nivel de automatización en el entorno eléctrico, la proporción de diversas cargas no lineales representadas por la tecnología electrónica de potencia, como la rectificación, la inversión y la conversión de frecuencia, aumenta constantemente. Además, debido a métodos de regulación imperfectos e interferencias externas, la calidad de la energía ha disminuido. En las empresas nacionales se utiliza una gran cantidad de instrumentos electrónicos de precisión controlados por computadoras y microprocesadores, que son cada vez más sensibles a la calidad del suministro eléctrico y exigen mayores requisitos de calidad. Por lo tanto, los problemas de calidad de la energía y sus soluciones se han convertido gradualmente en un foco de investigación.

Las Medidas para la Administración de la Calidad de la Energía Eléctrica (Provisionales) establecen que la administración de la calidad de la energía eléctrica se regirá por el principio de "orientación estándar, prevención prioritaria y tratamiento integral". Las partes generadoras, suministradoras y consumidoras de energía eléctrica implementarán el concepto de prevención y control activos de la calidad de la energía eléctrica durante todo el proceso de planificación, diseño, construcción y operación del proyecto, a fin de mantener conjuntamente un entorno de operación eléctrica seguro.

Para mejorar la calidad de la energía de la red eléctrica, primero es necesario realizar una detección y un análisis precisos de la calidad de la energía, medir el nivel de calidad de la energía de la red eléctrica, analizar y determinar las causas de varios problemas de calidad de la energía, a fin de proporcionar una base para la mejora de la calidad de la energía.

3. ANALIZADOR DE CALIDAD DE ENERGÍA SERIE APVIEW

1. Funciones de monitoreo: monitoreo de estado estable

Medición de tensión, corriente, potencia, energía eléctrica, etc.; desviación de tensión; desequilibrio de tensión; desequilibrio de corriente; tensión armónica/corriente armónica; tensión interarmónica/corriente interarmónica; potencia armónica; ángulo de fase armónico; distorsión armónica total (THD); armónicos de alta frecuencia; fluctuación y parpadeo de tensión; cambio rápido de tensión. Los datos de monitorización se muestran en la interfaz del dispositivo, lo que permite visualizar formas de onda en tiempo real y formas de onda de falla.

2. Funciones de monitoreo – Monitoreo transitorio

Captura de eventos de caída de tensión, localización de fuentes de caída de tensión y análisis de curvas de tolerancia a caídas de tensión.

Interrupción de corta duración:Un fenómeno en el sistema de energía donde el valor cuadrático medio (RMS) del voltaje de frecuencia industrial en un punto determinado cae repentinamente por debajo de 0,1 pu, y luego vuelve a la normalidad después de una corta duración que varía entre 10 ms y 1 min.

Caída de tensión:Un fenómeno en el sistema de energía donde el valor RMS del voltaje de frecuencia industrial en un punto determinado cae repentinamente al rango de 0,1 pu a 0,9 pu, y luego vuelve a la normalidad después de una corta duración que va de 10 ms a 1 min.

Aumento de voltaje:Un fenómeno en el sistema de energía donde el valor RMS del voltaje de frecuencia industrial en un punto determinado aumenta temporalmente al rango de 1,1 pu a 1,8 pu, y luego vuelve a la normalidad después de una corta duración que varía de 10 ms a 1 min.

Al recuperar datos como formas de onda y parámetros eléctricos durante la aparición y terminación de fallas, se utiliza el método de impedancia equivalente para identificar y analizar la ubicación de las mutaciones de impedancia, a fin de determinar si la fuente de caída de voltaje está en el lado de la línea o en el lado del bus.

3. Funciones de Monitoreo – Monitoreo Instantáneo

Monitoreo de transitorios de tensión y corriente. Los registros de eventos y los oscilogramas de fallas se pueden consultar en la interfaz del dispositivo y en la terminal web.

Estado transitorioSe refiere a un cambio único de tensión o corriente en estado estacionario, con una duración inferior a varios ciclos. Generalmente incluye dos tipos de fenómenos: transitorios impulsivos y transitorios oscilatorios.

4. Funciones de monitoreo: formas de onda de falla

Desviación de voltaje, desviación de frecuencia, aumento de voltaje, caída de voltaje, interrupción de voltaje de corta duración y transitorio de voltaje.

COMERCIOEs un formato de archivo de datos adecuado para formas de onda transitorias y datos de eventos obtenidos de modelos de sistemas de energía.

5. Funciones de monitoreo: grabación y almacenamiento

Almacenamiento de datos PQDIF, exportación de datos, registros de eventos guardados como archivos en formato PQDIF y archivos comprimidos de datos de estado estable en 2 horas.

La capacidad del chip de almacenamiento alcanza los 32 GB, lo que permite almacenar en tiempo real los datos de los puntos de monitoreo. Los datos de un minuto (incluyendo el valor medio, el valor máximo, el valor mínimo, el valor de probabilidad del 95 % y el valor de la media cuadrática) se pueden almacenar en el dispositivo hasta por 3 meses, tras los cuales se actualizan según el principio de "primero en entrar, primero en salir" (FIFO).

El tipo de datos PQDIF cumple con las especificaciones del Formato de Intercambio de Datos de Calidad de Energía DL/T 1608 y se puede almacenar durante 90 días. Los datos PQDIF y los datos del oscilograma de fallas registrados por el dispositivo se pueden guardar localmente mediante el protocolo FTP.

6. Funciones de monitorización – Servidor web

Monitoreo de estado estable, monitoreo transitorio, monitoreo instantáneo, oscilografía de fallas, estadísticas de tasa de calificación, etc.

IV. Casos de aplicación del monitoreo en línea de la calidad de la energía

4.1 Industria de semiconductores: un proyecto de I+D y fabricación de obleas semiconductoras de alta gama en Shanghái

Requisitos del proyecto

El cliente se dedica principalmente a la I+D, la producción y la venta de obleas semiconductoras de alta calidad, así como a la importación y exportación de bienes y tecnologías. La implementación de dispositivos de monitorización en línea de la calidad de la energía está diseñada para supervisar las subidas y bajadas de tensión, el flicker de tensión, los armónicos e interarmónicos de tensión, los armónicos e interarmónicos de corriente y otros parámetros clave. Mediante el análisis científico de la tensión y la corriente del sistema de distribución eléctrica, basado en los datos recopilados de los parámetros eléctricos, se puede visualizar el estado de la calidad de la energía en tiempo real de forma más oportuna, precisa y ágil. Esto garantiza el funcionamiento estable y fiable de toda la planta y minimiza los daños a los equipos y las pérdidas materiales derivadas de problemas de calidad de la tensión.

Configuración de la solución

El sistema de distribución eléctrica de este proyecto consta de una estación de conmutación y tres subestaciones de 10 kV. Cada sistema de distribución eléctrica adopta una configuración de doble línea de entrada y una sola barra de enlace. Se instaló un dispositivo de monitoreo en línea de calidad de energía APView500 en cada una de las dos secciones de línea de entrada de cada subestación, con un total de ocho dispositivos desplegados para monitorear la calidad de energía de todos los circuitos de línea de entrada. Para permitir el monitoreo en tiempo real de todo el funcionamiento del sistema de suministro eléctrico y la adquisición de datos, el proyecto está equipado con una plataforma empresarial AcrelEMS de gestión de eficiencia energética de microrredes, que logra un monitoreo de cobertura total desde el lado de consumo de energía de 35 kV hasta 0,4 kV.

4.2 Industria de semiconductores: un proyecto de fabricación de materiales electrónicos

Los principales problemas de calidad de la energía en la industria de fabricación de semiconductores son los siguientes:

Problemas armónicos

Las estaciones de prueba de circuitos integrados (CI), los manipuladores controlados por PLC, los equipos de procesamiento de obleas para la fabricación de chips y los equipos de semiconductores controlados por conversión de frecuencia son fuentes importantes de distorsión armónica. Estos armónicos no solo provocan fallos en el propio equipo, sino que las corrientes armónicas que retroalimentan a la red eléctrica también pueden causar sobrecalentamiento en otros circuitos, mal funcionamiento de interruptores electrónicos y una tensión de alimentación inestable. En casos graves, pueden incluso provocar paradas de la línea de producción y el descarte de productos semiacabados. Además, la frecuente conmutación de carga de equipos de alta energía, como los equipos epitaxiales, los de difusión y los de implantación de iones, agrava el deterioro del entorno de consumo energético.

Caída de tensión e interrupción

Los equipos modernos de producción de semiconductores son muy susceptibles a las fluctuaciones en la calidad de la energía. En comparación con las industrias tradicionales, los procesos de fabricación de semiconductores y LCD son particularmente sensibles a las caídas de tensión: una caída de tensión con una amplitud del 85% al ​​90% del valor nominal, que dura tan solo 16 ms, puede ser suficiente para provocar el apagado del equipo. En caso de una interrupción breve, la carga generalmente se desconecta completamente del sistema de alimentación (la amplitud de la tensión cae por debajo del 10% del valor nominal).

Tanto las caídas de tensión como las interrupciones breves pueden provocar tiempos de inactividad en los equipos de la industria de semiconductores. Sin embargo, la probabilidad de que se produzcan caídas de tensión es significativamente mayor que la de las interrupciones breves. Estudios relevantes indican que las caídas de tensión representan entre el 70 % y el 80 % de todas las fallas en los sistemas de distribución eléctrica, mientras que en las fallas de los sistemas de transmisión, la proporción de incidentes causados ​​por caídas de tensión supera el 90 %.