¿Se avecina una “crisis” de calidad de energía? ¡El dispositivo de monitoreo en línea de calidad de energía APView ofrece diagnósticos precisos para armónicos, fluctuaciones y caídas de voltaje!

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

1.1 Generación de energía eólica: Se producirán armónicos (desajuste entre generadores y dispositivos electrónicos de potencia); desviación de voltaje (arranque y parada de generadores de turbinas eólicas); desviación de frecuencia en redes eléctricas pequeñas y 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, SAI, equipos de conversión de frecuencia).

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

1.5 Industria metalúrgica: Armónicos (dispositivos de control de velocidad de laminadores y grandes sopladores); fluctuación de voltaje (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 tecnologías de 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 económicas nacionales se utiliza un gran número de instrumentos electrónicos de precisión controlados por ordenadores y microprocesadores, que son cada vez más sensibles a la calidad del suministro eléctrico y exigen mayores requisitos en este sentido. Por lo tanto, los problemas de calidad de la energía y sus soluciones se han convertido gradualmente en un tema de investigación prioritario.

Las Medidas para la Administración de la Calidad de la Energía (Provisionales) señalan que la administración de la calidad de la energía deberá seguir el principio de “orientación estándar, prevención ante todo y tratamiento integral”. Las partes generadoras, suministradoras y consumidoras de energía deberán implementar el concepto de prevención y control activos de la calidad de la energía durante todo el proceso de planificación, diseño, construcción y operación del proyecto, a fin de mantener conjuntamente un entorno operativo eléctrico seguro.

Para mejorar la calidad de la energía de la red eléctrica, es necesario primero 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 los diversos problemas de calidad de la energía, a fin de proporcionar una base para la mejora de la calidad de la energía.

III. ANALIZADOR DE CALIDAD DE ENERGÍA DE LA SERIE APVIEW

1. Funciones de monitorización – Monitorización en estado estacionario

Medición de voltaje, corriente, potencia, energía eléctrica, etc.; desviación de voltaje; desequilibrio de voltaje; desequilibrio de corriente; voltaje/corriente armónica; voltaje/corriente interarmónica; potencia armónica; ángulo de fase armónica; distorsión armónica total (THD); armónicos de alta frecuencia; fluctuación y parpadeo de voltaje; cambio rápido de voltaje. Los datos de monitoreo 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 monitorización – Monitorización de transitorios

Capturar eventos de caída de tensión, localizar las fuentes de caída de tensión y analizar las curvas de tolerancia a las caídas de tensión.

Interrupción de corta duraciónFenómeno en el sistema eléctrico donde el valor cuadrático medio (RMS) de la tensión de frecuencia industrial en un punto determinado cae repentinamente por debajo de 0,1 pu, y luego vuelve a la normalidad después de un breve período que oscila entre 10 ms y 1 min.

Caída de tensiónFenómeno en el sistema eléctrico donde el valor RMS de la tensión 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 un breve período de tiempo que oscila entre 10 ms y 1 min.

Aumento de voltajeFenómeno en el sistema eléctrico donde el valor RMS de la tensión de frecuencia industrial en un punto determinado aumenta temporalmente hasta un rango de 1,1 pu a 1,8 pu, y luego vuelve a la normalidad después de un breve período de tiempo que oscila entre 10 ms y 1 min.

Mediante la recuperación de datos como formas de onda y parámetros eléctricos durante la aparición y la finalización de fallas, se utiliza el método de impedancia equivalente para identificar y analizar la ubicación de las variaciones de impedancia, con el fin de determinar si la fuente de la caída de tensión se encuentra en el lado de la línea o en el lado del bus.

3. Funciones de monitorización: monitorización instantánea

Monitorización de transitorios de tensión y de corriente. Los registros de eventos y los oscilogramas de fallos en el momento de las fallas pueden visualizarse en la interfaz del dispositivo y en la terminal web.

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

4. Funciones de monitorización – Formas de onda de fallos

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 potencia.

5. Funciones de monitorización: grabación y almacenamiento

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

La capacidad del chip de almacenamiento alcanza los 32 GB, lo que permite el almacenamiento en tiempo real de los datos de los puntos de monitorización. Los datos de 1 minuto (incluidos el valor medio, el valor máximo, el valor mínimo, el valor con un intervalo de probabilidad del 95 % y el valor cuadrático medio) se pueden almacenar en el dispositivo durante un máximo de 3 meses, tras lo cual se actualizan siguiendo el principio FIFO (primero en entrar, primero en salir).

El tipo de datos PQDIF cumple con las especificaciones del formato de intercambio de datos de calidad de energía DL/T 1608, y los datos PQDIF se pueden 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

Monitorización en estado estacionario, monitorización transitoria, monitorización instantánea, oscilografía de fallos, estadísticas de tasa de cualificación, 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 de semiconductores de alta gama en Shanghái.

Requisitos del proyecto

El cliente se dedica principalmente a la I+D, producción y venta de obleas semiconductoras de alta calidad, así como a la importación y exportación de bienes y tecnologías. El despliegue de dispositivos de monitorización en línea de la calidad de la energía se centra en la monitorización de sobretensiones y caídas de tensión, fluctuaciones de tensión, armónicos e interarmónicos de tensión y corriente, y otros parámetros clave. Mediante el análisis científico de la tensión y la corriente del sistema de distribución eléctrica, basado en los datos de parámetros eléctricos recopilados, se puede reflejar el estado de la calidad de la energía en tiempo real de forma más oportuna, precisa y eficaz. Esto garantiza el funcionamiento estable y fiable de toda la planta y minimiza los daños en los equipos y las pérdidas materiales derivadas de problemas de calidad de 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 conexión de bus simple. Se ha instalado un dispositivo de monitorización en línea de la calidad de la energía APView500 en cada una de las dos secciones de línea de entrada de cada subestación, con un total de ocho dispositivos desplegados para monitorizar la calidad de la energía de todos los circuitos de línea de entrada. Para permitir la monitorización en tiempo real del funcionamiento de todo el sistema de suministro eléctrico y la adquisición de datos, el proyecto está equipado con la plataforma empresarial de gestión de eficiencia energética de microrredes AcrelEMS, que proporciona una monitorización integral desde los 35 kV hasta el lado de consumo de energía de 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, 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 los propios equipos, sino que las corrientes armónicas que se retroalimentan a la red eléctrica también pueden causar sobrecalentamiento en otros circuitos, mal funcionamiento de interruptores electrónicos e inestabilidad en la tensión de alimentación. En casos graves, incluso pueden provocar paradas en las líneas de producción y el descarte de productos semiacabados. Además, la conmutación frecuente de carga de equipos de alta energía —incluidos los equipos epitaxiales, de difusión y de implantación iónica— agrava el deterioro del entorno de consumo energético.

Caída e interrupción de tensión

Los equipos modernos de producción de semiconductores son altamente susceptibles a las fluctuaciones de la calidad de la energía. En comparación con las industrias tradicionales, los procesos de fabricación de semiconductores y pantallas LCD son particularmente sensibles a las caídas de tensión: una caída con una amplitud del 85 % al 90 % del valor nominal que dure tan solo 16 ms puede bastar para provocar la desconexión del equipo. En caso de una interrupción breve, la carga generalmente se desconecta por completo del sistema de alimentación (cuando 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 de los equipos en la industria de semiconductores. Sin embargo, la probabilidad de que ocurran caídas de tensión es significativamente mayor que la de las interrupciones breves. Diversos estudios 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 los sistemas de transmisión, la proporción de incidentes causados ​​por caídas de tensión supera el 90 %.