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

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

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

1.2 Generazione di energia solare: armoniche (inverter); fluttuazioni di tensione e flicker (fluttuazioni casuali della potenza in uscita); componente CC (inverter).

1.3 Centri dati: 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); cali di tensione (causati da motori di grandi dimensioni e gruppi di motori).

1.5 Industria metallurgica: Armoniche (dispositivi di controllo della velocità dei laminatoi e grandi soffianti); fluttuazioni 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 nel settore elettrico, la percentuale di carichi non lineari di vario tipo, rappresentati da tecnologie di elettronica di potenza come raddrizzatori, invertitori e convertitori di frequenza, è in costante aumento. Inoltre, a causa di metodi di regolazione imperfetti e interferenze esterne, la qualità dell'energia elettrica è peggiorata. Nelle imprese economiche nazionali viene utilizzato un gran numero di strumenti elettronici di precisione controllati da computer e microprocessori, che sono sempre più sensibili alla qualità dell'alimentazione elettrica e impongono requisiti più elevati in tal senso. Pertanto, i problemi relativi alla qualità dell'energia elettrica e le relative soluzioni sono diventati gradualmente un tema di ricerca di primaria importanza.

Le Misure per la gestione della qualità dell'energia (Provvisorie) sottolineano che la gestione della qualità dell'energia deve seguire il principio di "orientamento standard, prevenzione prima di tutto e trattamento completo". I soggetti coinvolti nella produzione, fornitura e consumo di energia elettrica devono attuare il concetto di prevenzione e controllo attivo della qualità dell'energia 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 innanzitutto necessario 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 dello 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 sfarfallio della tensione; rapida variazione di 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, localizzazione delle fonti di calo di tensione e analisi delle curve di tolleranza al calo di tensione.

Interruzione di breve durata: Un fenomeno che si verifica nei sistemi di alimentazione elettrica, in cui il valore efficace (RMS) della tensione a frequenza di rete in un determinato punto scende improvvisamente al di sotto di 0,1 pu, per poi tornare alla normalità dopo un breve intervallo di tempo compreso tra 10 ms e 1 min.

Calo di tensione: Un fenomeno che si verifica nei sistemi di alimentazione elettrica, in cui il valore RMS della tensione a frequenza di rete in un determinato punto scende improvvisamente nell'intervallo compreso tra 0,1 pu e 0,9 pu, per poi tornare alla normalità dopo un breve intervallo di tempo che va da 10 ms a 1 min.

Sovratensione: Un fenomeno che si verifica nei sistemi di alimentazione elettrica, in cui il valore RMS della tensione a frequenza di rete in un determinato punto aumenta temporaneamente fino a raggiungere valori compresi tra 1,1 pu e 1,8 pu, per poi tornare alla normalità dopo un breve intervallo di tempo che va da 10 ms a 1 min.

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

3. Funzioni di monitoraggio – Monitoraggio istantaneo

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

Stato transitorioSi riferisce a una singola variazione di tensione e/o corrente in condizioni di regime stazionario, con una durata inferiore a pochi cicli. Generalmente comprende due tipi di fenomeni, ovvero transitori impulsivi e transitori oscillatori.

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

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

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

5. Funzioni di monitoraggio – Registrazione e archiviazione

Archiviazione dei dati PQDIF, esportazione dei dati, salvataggio delle registrazioni degli eventi come file in formato PQDIF e file compressi dei dati a regime entro 2 ore.

La capacità del chip di memoria raggiunge i 32 GB, consentendo l'archiviazione in tempo reale dei dati dei punti di monitoraggio. I dati relativi a intervalli di 1 minuto (inclusi valore medio, valore massimo, valore minimo, valore di probabilità al 95% e valore quadratico medio) possono essere memorizzati sul dispositivo per un massimo di 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'energia DL/T 1608 e i dati PQDIF possono essere memorizzati per 90 giorni. I dati PQDIF e i dati dell'oscillogramma di guasto registrati dal dispositivo possono essere salvati localmente tramite il protocollo FTP.

6. Funzioni di monitoraggio – Server Web

Monitoraggio in regime stazionario, monitoraggio transitorio, monitoraggio istantaneo, oscillografia dei guasti, statistiche sul tasso 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 opera principalmente nel settore della ricerca e sviluppo, produzione e vendita di wafer semiconduttori di alta qualità, nonché nell'importazione e nell'esportazione di beni e tecnologie. L'implementazione di dispositivi di monitoraggio online della qualità dell'energia è progettata per concentrarsi sul monitoraggio di sovratensioni/calorie di tensione, sfarfallio di tensione, armoniche/interarmoniche di tensione, armoniche/interarmoniche di corrente e altri parametri chiave. Attraverso un'analisi scientifica della tensione e della corrente del sistema di distribuzione dell'energia, basata sui dati dei parametri elettrici raccolti, è possibile ottenere un quadro più tempestivo, accurato e reattivo dello stato della qualità dell'energia in tempo reale. Ciò garantisce un 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. Ciascun sistema di distribuzione adotta una configurazione a doppia linea di ingresso e singolo bus di collegamento. Un dispositivo di monitoraggio online della qualità dell'energia APView500 è installato in ciascuna delle due sezioni di linea di ingresso di ogni sottostazione, per 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 del funzionamento 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 garantisce una copertura completa del monitoraggio, dal lato di consumo di 35 kV fino a 0,4 kV.

4.2 Industria dei semiconduttori – Un progetto di produzione di materiali elettronici

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

Problemi armonici

Le stazioni di test per circuiti integrati, i manipolatori controllati da PLC, le apparecchiature per la lavorazione dei wafer per la fabbricazione di chip e le apparecchiature per semiconduttori a controllo di frequenza sono tutte importanti fonti di distorsione armonica. Queste armoniche non solo provocano malfunzionamenti nelle apparecchiature stesse, ma le correnti armoniche che si ripercuotono sulla 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 delle linee di produzione e allo scarto di semilavorati. Inoltre, la frequente commutazione del carico di apparecchiature ad alta energia, tra cui apparecchiature per epitassia, diffusione e impiantazione ionica, aggrava il deterioramento del consumo energetico.

Calo di tensione e interruzione

Le moderne apparecchiature per la produzione di semiconduttori sono altamente sensibili alle fluttuazioni della qualità dell'energia elettrica. Rispetto alle industrie tradizionali, i processi di produzione di semiconduttori e LCD sono particolarmente sensibili ai cali di tensione: un calo di tensione con un'ampiezza pari all'85%-90% del valore nominale, della durata di soli 16 ms, può essere sufficiente a provocare l'arresto dell'apparecchiatura. In caso di 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 fermi macchina nell'industria dei semiconduttori. Tuttavia, la probabilità di occorrenza dei cali di tensione è significativamente più alta di quella delle interruzioni di breve durata. Studi pertinenti indicano che i cali di tensione sono responsabili del 70%-80% di tutti i guasti nei sistemi di distribuzione dell'energia, mentre nei guasti dei sistemi di trasmissione la percentuale di incidenti causati da cali di tensione supera il 90%.