電力品質の「危機」は近づいていますか？APView電力品質オンライン監視デバイスは、高調波、フリッカー、電圧低下を正確に診断します。

I. 様々な産業における電力品質監視の現状

1.1 風力発電：高調波（発電機と電力電子機器間の不一致）、電圧偏差（風力発電機の起動と停止）、小規模の孤立した電力網では周波数偏差が発生します。

1.2 太陽光発電：高調波（インバータ）、電圧変動およびフリッカー（出力電力のランダム変動）、DC 成分（インバータ）。

1.3 データセンター：高調波（スイッチング電源、UPS、周波数変換装置）。

1.4 石油化学産業: 電圧変動に対する感受性が高い、すなわち「瞬間的な電圧低下」(石油化学プラントの停止を引き起こす可能性がある)、電圧低下(大型モーターおよびモーター グループによって発生)。

1.5 冶金産業：高調波（圧延機や大型送風機の速度制御装置）、電圧変動（アーク炉）。

1.6 半導体産業：機器の高感度化。

II. 電力品質監視の需要分析

電気環境の自動化レベルの向上に伴い、整流、反転、周波数変換といったパワーエレクトロニクス技術に代表される様々な非線形負荷の割合が絶えず増加しています。加えて、不完全な制御方法や外部干渉の影響により、電力品質が低下しています。国営経済企業では、コンピュータやマイクロプロセッサで制御される多数の精密電子機器が使用されており、電力供給品質に対する敏感性が高まり、電力品質に対する要求も高まっています。そのため、電力品質の問題とその解決策は、徐々に研究のホットスポットとなっています。

「電力品質管理弁法（暫定）」は、電力品質管理において「規範的指導、予防第一、総合的対応」の原則を遵守しなければならないと指摘している。発電、供給、消費の各当事者は、プロジェクトの計画、設計、建設、運用の全プロセスを通じて、電力品質の積極的な予防・管理の概念を実施し、共同で安全な電力運用環境を維持しなければならない。

電力網の電力品質を改善するには、まず電力品質を正確に検知・分析し、電力網の電力品質レベルを測定し、さまざまな電力品質問題の原因を分析・特定して、電力品質改善の基礎を築く必要があります。

Ⅲ. APVIEWシリーズ 電力品質アナライザー

1. 監視機能 – 定常状態監視

電圧、電流、電力、電気エネルギーなどの測定、電圧偏差、電圧不平衡、電流不平衡、高調波電圧／高調波電流、次数間高調波電圧／次数間高調波電流、高調波電力、高調波位相角、全高調波歪み（THD）、高周波高調波、電圧変動・フリッカ、急激な電圧変化など。監視データは機器インターフェースに表示され、リアルタイム波形や故障波形の確認が可能です。

2. 監視機能 – 過渡監視

電圧低下イベントをキャプチャし、電圧低下の原因を特定し、電圧低下許容曲線を分析します。

短時間の中断: 電力システムにおいて、ある地点の電力周波数電圧の実効値 (RMS) が突然 0.1 pu 未満に低下し、その後 10 ミリ秒から 1 分程度の短い時間後に正常に戻る現象。

電圧低下電力系統において、ある地点における電力周波数電圧の実効値が突然 0.1 pu ～ 0.9 pu の範囲に低下し、その後 10 ms ～ 1 分間の短時間後に正常に戻る現象。

電圧上昇: 電力系統において、ある地点の電力周波数電圧の実効値が一時的に1.1pu～1.8puの範囲に上昇し、その後10ms～1分程度の短時間後に正常に戻る現象。

障害の発生時および終了時の波形や電気的パラメータなどのデータを取得することにより、等価インピーダンス法を使用してインピーダンスの変化の場所を特定および分析し、電圧低下の原因がライン側にあるかバス側にあるかを判断します。

3. モニタリング機能 – 瞬時モニタリング

電圧過渡監視および電流過渡監視。障害発生時のイベント記録と障害オシログラムは、デバイスインターフェースとWeb端末で閲覧できます。

過渡状態: 定常状態における電圧および／または電流の単発的な変化を指し、その持続時間は数サイクル未満です。一般的に、インパルス性過渡現象と振動性過渡現象という2種類の現象が含まれます。

4. 監視機能 – 障害波形

電圧偏差、周波数偏差、電圧上昇、電圧低下、短時間電圧遮断、電圧過渡。

同貿易電力システム モデルから取得された過渡波形およびイベント データに適したデータ ファイル形式です。

5. 監視機能 – 記録と保存

PQDIF データの保存、データのエクスポート、PQDIF 形式のファイルとして保存されたイベント レコード、および 2 時間以内の定常状態データの圧縮ファイル。

ストレージチップの容量は32GBに達し、監視ポイントのデータをリアルタイムで保存できます。1分間のデータ（平均値、最大値、最小値、95%確率値、二乗平均平方根値を含む）はデバイスに最大3か月間保存され、その後はFIFO（先入先出）方式で更新されます。

PQDIFデータタイプはDL/T 1608電力品質データ交換フォーマットの仕様に準拠しており、PQDIFデータは90日間保存可能です。デバイスによって記録されたPQDIFデータと障害オシログラムデータは、FTPプロトコルを介してローカルに保存できます。

6. 監視機能 – Webサーバー

定常監視、過渡監視、瞬時監視、障害オシログラフィー、適格性率統計など。

IV. 電力品質オンライン監視の応用事例

4.1 半導体産業 – 上海におけるハイエンド半導体ウェハ研究開発・製造プロジェクト

プロジェクト要件

お客様は、高品質半導体ウェハの研究開発、生産、販売、および商品・技術の輸出入を主な事業としています。電力品質オンライン監視装置の導入は、電圧の上昇／下降、電圧のフリッカー、電圧高調波／次数間高調波、電流高調波／次数間高調波などの主要パラメータの監視に重点を置いて設計されています。収集された電気パラメータデータに基づいて配電系統の電圧と電流を科学的に分析することで、よりタイムリーで正確かつ迅速な方法でリアルタイムの電力品質状態を反映できます。これにより、工場全体の安定的で信頼性の高い運用が確保され、電圧品質の問題に起因する設備の損傷や財産の損失を最小限に抑えることができます。

ソリューション構成

本プロジェクトの配電システムは、1つの開閉所と3つの10kV変電所で構成されています。各配電システムは、2回線引込・1母線接続方式を採用しています。各変電所の2回線引込線区間にはそれぞれ1台ずつAPView500電力品質オンライン監視装置が設置されており、合計8台で全回線の電力品質を監視しています。電力供給システム全体の運用とデータ収集をリアルタイムで監視するため、本プロジェクトにはAcrelEMSエンタープライズマイクログリッドエネルギー効率管理プラットフォームが導入されており、35kVから0.4kVの電力消費側までを網羅した監視を実現しています。

4.2 半導体産業 - 電子材料製造プロジェクト

半導体製造業界における主な電力品質の問題は次のとおりです。

調和の問題

ICテストステーション、PLC制御マニピュレーター、チップ製造用のウェーハ処理装置、周波数変換制御の半導体装置などは、いずれも高調波歪みの主要な発生源です。これらの高調波は、装置自体の故障を引き起こすだけでなく、電力網に逆流する高調波電流が他の回路の過熱、電子スイッチの誤動作、供給電圧の不安定化を引き起こす可能性があります。深刻な場合には、生産ラインの停止や半製品の廃棄につながることもあります。さらに、エピタキシャル装置、拡散装置、イオン注入装置などの高エネルギー装置の頻繁な負荷開閉は、電力消費環境の悪化を深刻化させます。

電圧低下と停電

現代の半導体製造装置は、電力品質の変動の影響を非常に受けやすい。従来の産業と比較して、半導体およびLCD製造プロセスは特に電圧低下の影響を受けやすい。定格値の85%～90%の振幅を持つ電圧低下がわずか16ミリ秒続くだけでも、装置のシャットダウンを引き起こす可能性がある。短時間の停電が発生した場合、負荷は通常、電源システムから完全に切断される（電圧振幅が定格値の10%を下回る）。

電圧低下と短時間停電はどちらも半導体産業の設備停止につながる可能性があります。しかし、電圧低下の発生確率は短時間停電よりも大幅に高くなっています。関連調査によると、配電系統の故障のうち電圧低下が70～80%を占め、送電系統の故障では電圧低下に起因する事故の割合が90%を超えています。