Si avvicina una "crisi" della qualità dell'energia? Il dispositivo di monitoraggio online della qualità dell'energia APView fornisce una diagnosi precisa di armoniche, sfarfallio e cali di tensione!

I. Stato attuale del monitoraggio della qualità dell'energia in vari settori

1.1 Generazione di energia eolica: armoniche (disallineamento tra generatori e dispositivi elettronici di potenza); deviazione di tensione (avvio e arresto dei generatori delle turbine eoliche); deviazione di frequenza che si verifica nelle piccole reti elettriche isolate.

1.2 Generazione di energia solare: armoniche (inverter); fluttuazione della tensione e sfarfallio (fluttuazione casuale della potenza in uscita); componente CC (inverter).

1.3 Data Center: Armoniche (alimentatori switching, UPS, apparecchiature di conversione di frequenza).

1.4 Industria petrolchimica: elevata sensibilità alle fluttuazioni di tensione, ovvero "cali di tensione momentanei" (che possono causare l'arresto degli impianti petrolchimici); calo di tensione (causato da motori e gruppi di motori di grandi dimensioni).

1.5 Industria metallurgica: armoniche (dispositivi di controllo della velocità di laminatoi e grandi soffianti); fluttuazione di tensione (forni ad arco).

1.6 Industria dei semiconduttori: elevata sensibilità delle apparecchiature.

II. Analisi della domanda di monitoraggio della qualità dell'energia

Con il miglioramento del livello di automazione in ambito elettrico, la percentuale di vari carichi non lineari rappresentati dalla tecnologia elettronica di potenza, come la rettificazione, l'inversione e la conversione di frequenza, è in costante aumento. Inoltre, a causa di metodi di regolazione imperfetti e interferenze esterne, la qualità dell'energia elettrica è peggiorata. Un gran numero di strumenti elettronici di precisione controllati da computer e microprocessori viene utilizzato nelle imprese economiche nazionali, che sono sempre più sensibili alla qualità dell'alimentazione elettrica e impongono requisiti più elevati per la qualità dell'energia. Pertanto, i problemi di qualità dell'energia elettrica e le relative soluzioni sono gradualmente diventati un punto caldo della ricerca.

Le Misure per la Gestione della Qualità dell'Energia (Interim) sottolineano che la gestione della qualità dell'energia elettrica deve seguire il principio di "orientamento standard, prevenzione prima di tutto e trattamento completo". Le parti coinvolte nella produzione, fornitura e consumo di energia elettrica devono attuare il concetto di prevenzione e controllo attivi della qualità dell'energia elettrica durante l'intero processo di pianificazione, progettazione, costruzione e gestione del progetto, al fine di mantenere congiuntamente un ambiente di esercizio elettrico sicuro.

Per migliorare la qualità dell'energia della rete elettrica, è necessario innanzitutto effettuare un rilevamento e un'analisi accurati della qualità dell'energia, misurare il livello di qualità dell'energia della rete elettrica, analizzare e determinare le cause dei vari problemi di qualità dell'energia, in modo da fornire una base per il miglioramento della qualità dell'energia.

III. ANALIZZATORE DI QUALITÀ DELL'ENERGIA DELLA SERIE APVIEW

1. Funzioni di monitoraggio – Monitoraggio in stato stazionario

Misurazione di tensione, corrente, potenza, energia elettrica, ecc.; deviazione di tensione; squilibrio di tensione; squilibrio di corrente; tensione armonica/corrente armonica; tensione interarmonica/corrente interarmonica; potenza armonica; angolo di fase armonico; distorsione armonica totale (THD); armoniche ad alta frequenza; fluttuazione e flicker di tensione; variazione rapida della tensione. I dati di monitoraggio vengono visualizzati sull'interfaccia del dispositivo, consentendo la visualizzazione di forme d'onda in tempo reale e forme d'onda di guasto.

2. Funzioni di monitoraggio – Monitoraggio transitorio

Rilevamento degli eventi di calo di tensione, individuazione delle fonti di calo di tensione e analisi delle curve di tolleranza al calo.

Interruzione di breve durata: Un fenomeno nel sistema di alimentazione in cui il valore quadratico medio (RMS) della tensione alla frequenza di rete in un certo punto scende improvvisamente sotto 0,1 pu, per poi tornare alla normalità dopo un breve periodo di tempo che va da 10 ms a 1 min.

calo di tensione: Un fenomeno nel sistema di alimentazione in cui il valore RMS della tensione alla frequenza di rete in un certo punto scende improvvisamente nell'intervallo da 0,1 pu a 0,9 pu, per poi tornare alla normalità dopo un breve periodo di tempo che va da 10 ms a 1 min.

aumento di tensione: Un fenomeno nel sistema di alimentazione in cui il valore RMS della tensione a frequenza di rete in un certo punto aumenta temporaneamente fino a un intervallo compreso tra 1,1 pu e 1,8 pu, per poi tornare alla normalità dopo un breve periodo di tempo compreso tra 10 ms e 1 min.

Recuperando dati quali forme d'onda e parametri elettrici durante il verificarsi e la cessazione dei guasti, il metodo dell'impedenza equivalente viene utilizzato per identificare e analizzare la posizione delle mutazioni di impedenza, in modo da determinare se la fonte del calo di tensione si trova sul lato linea o sul lato bus.

3. Funzioni di monitoraggio – Monitoraggio istantaneo

Monitoraggio dei transitori di tensione e di corrente. Le registrazioni degli eventi e gli oscillogrammi dei guasti al momento del guasto possono essere visualizzati sull'interfaccia del dispositivo e sul terminale web.

Stato transitorio: Si riferisce a una singola variazione di tensione e/o corrente in condizioni stazionarie, di durata inferiore a diversi cicli. Generalmente include due tipi di fenomeni, ovvero i transitori impulsivi e i transitori oscillatori.

4. Funzioni di monitoraggio – Forme d'onda di guasto

Deviazione di tensione, deviazione di frequenza, aumento di tensione, calo di tensione, interruzione di tensione di breve durata e transitorio di tensione.

COMMERCIOè un formato di file dati adatto per forme d'onda transitorie e dati di eventi ottenuti da modelli di sistemi di alimentazione.

5. Funzioni di monitoraggio – Registrazione e archiviazione

Archiviazione dati PQDIF, esportazione dati, salvataggio record eventi come file in formato PQDIF e file compressi di dati in stato stazionario entro 2 ore.

La capacità del chip di archiviazione raggiunge i 32 GB, consentendo l'archiviazione in tempo reale dei dati dei punti di monitoraggio. I dati a 1 minuto (inclusi valore medio, valore massimo, valore minimo, valore di probabilità del 95% e valore quadratico medio) possono essere archiviati sul dispositivo fino a 3 mesi, dopodiché vengono aggiornati secondo il principio FIFO (first-in, first-out).

Il tipo di dati PQDIF è conforme alle specifiche del formato di scambio dati sulla qualità dell'alimentazione DL/T 1608 e i dati PQDIF possono essere archiviati per 90 giorni. I dati PQDIF e i dati dell'oscillogramma di errore registrati dal dispositivo possono essere salvati localmente tramite il protocollo FTP.

6. Funzioni di monitoraggio – Web Server

Monitoraggio in stato stazionario, monitoraggio transitorio, monitoraggio istantaneo, oscillografia dei guasti, statistiche sulla velocità di qualificazione, ecc.

IV. Casi applicativi del monitoraggio online della qualità dell'energia

4.1 Industria dei semiconduttori: un progetto di ricerca e sviluppo e produzione di wafer di semiconduttori di fascia alta a Shanghai

Requisiti del progetto

Il cliente è impegnato principalmente nella ricerca e sviluppo, produzione e vendita di wafer semiconduttori di alta qualità, nonché nell'importazione ed esportazione di beni e tecnologie. L'implementazione di dispositivi di monitoraggio online della qualità dell'energia è progettata per concentrarsi sul monitoraggio di picchi/buchi di tensione, sfarfallio di tensione, armoniche/interarmoniche di tensione, armoniche/interarmoniche di corrente e altri parametri chiave. Eseguendo analisi scientifiche sulla tensione e sulla corrente del sistema di distribuzione dell'energia elettrica sulla base dei dati dei parametri elettrici raccolti, lo stato della qualità dell'energia in tempo reale può essere riflesso in modo più tempestivo, accurato e reattivo. Ciò garantisce il funzionamento stabile e affidabile dell'intero impianto e riduce al minimo i danni alle apparecchiature e le perdite materiali derivanti da problemi di qualità della tensione.

Configurazione della soluzione

Il sistema di distribuzione dell'energia di questo progetto comprende 1 stazione di commutazione e 3 sottostazioni da 10 kV. Ogni sistema di distribuzione dell'energia adotta una configurazione a doppia linea di ingresso e a singolo congiuntore di sbarra. Un dispositivo di monitoraggio online della qualità dell'energia APView500 è installato in ciascuna delle due sezioni di linea di ingresso di ogni sottostazione, con un totale di 8 dispositivi impiegati per monitorare la qualità dell'energia di tutti i circuiti di linea in ingresso. Per consentire il monitoraggio in tempo reale dell'intero sistema di alimentazione e l'acquisizione dei dati, il progetto è dotato di una piattaforma di gestione dell'efficienza energetica per microreti aziendali AcrelEMS, che consente un monitoraggio a copertura completa dal lato del consumo di energia a 35 kV fino a quello a 0,4 kV.

4.2 Industria dei semiconduttori: un progetto di produzione di materiali elettronici

I principali problemi di qualità dell'energia nel settore della produzione di semiconduttori sono i seguenti:

Problemi armonici

Le stazioni di collaudo per circuiti integrati, i manipolatori controllati da PLC, le apparecchiature di lavorazione dei wafer per la fabbricazione di chip e le apparecchiature per semiconduttori a conversione di frequenza sono tutte importanti fonti di distorsione armonica. Queste armoniche non solo innescano malfunzionamenti nelle apparecchiature stesse, ma le correnti armoniche che si riversano nella rete elettrica possono anche causare surriscaldamento in altri circuiti, malfunzionamenti degli interruttori elettronici e instabilità della tensione di alimentazione. Nei casi più gravi, possono persino portare all'arresto della linea di produzione e allo scarto dei semilavorati. Inoltre, la frequente commutazione del carico delle apparecchiature ad alta energia, tra cui apparecchiature epitassiali, apparecchiature a diffusione e apparecchiature per l'impianto ionico, aggrava il deterioramento dell'ambiente di consumo energetico.

Calo di tensione e interruzione

Le moderne apparecchiature per la produzione di semiconduttori sono altamente sensibili alle fluttuazioni della qualità dell'alimentazione. Rispetto alle industrie tradizionali, i processi di produzione di semiconduttori e LCD sono particolarmente sensibili ai buchi di tensione: un buco di tensione con un'ampiezza pari all'85-90% del valore nominale della durata di soli 16 ms può essere sufficiente a causare l'arresto dell'apparecchiatura. In caso di un'interruzione di breve durata, il carico viene generalmente completamente scollegato dal sistema di alimentazione (con un'ampiezza di tensione inferiore al 10% del valore nominale).

Sia i cali di tensione che le interruzioni di breve durata possono causare tempi di fermo delle apparecchiature nel settore dei semiconduttori. Tuttavia, la probabilità di verificarsi dei cali di tensione è significativamente superiore a quella delle interruzioni di breve durata. Indagini pertinenti indicano che i cali di tensione rappresentano il 70-80% di tutti i guasti nei sistemi di distribuzione dell'energia elettrica, mentre nei guasti nei sistemi di trasmissione, la percentuale di incidenti causati dai cali di tensione supera il 90%.