電力品質の「危機」が迫っているのか？APView電力品質オンライン監視装置は、高調波、フリッカー、電圧低下を正確に診断します！

I. 各種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整合)、電圧変動 (風力タービン発電機の起動と停止)、周波数変動が小規模な独立電力系統で発生します。

1.2 太陽光発電：高調波（インバータ）、電圧変動とフリッカー（出力電力のランダムな変動）、直流成分（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度が高い。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）や電圧低下（大型モーターやモーター群によって引き起こされる）など。

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

1.6 半導体産業：装置の感度が高い。

II. 電力品質監視の需要分析

電気環境における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よって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る。さらに、不完全な制御方法や外部干渉により、電力品質は低下している。国家経済企業では、コンピュータやマイクロプロセッサによって制御される多数の精密電子機器が使用されており、これらの機器は電力供給品質に対する感度が高まり、より高い電力品質要求を突きつけている。そのため、電力品質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る。

電力品質管理措置（暫定）は、電力品質管理は「標準指導、予防第一、総合的対策」の原則に従うべきであると指摘している。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、運用の全過程において、電力品質の積極的な予防と管理の概念を実施し、安全な電力運用環境を共同で維持しなければならない。

電力系統の電力品質を向上させるためには、まず電力品質の正確な検出と分析を行い、電力系統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、電力品質改善のための基礎を提供する必要がある。

Ⅲ．APVIEWシリーズ電力品質アナライザー

1. モニタリング機能 – 定常状態モニタリング

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、中間高調波電圧／中間高調波電流、高調波電力、高調波位相角、全高調波歪み（THD）、高周波高調波、電圧変動およびフリッカー、急激な電圧変化の測定。監視データはデバイスインターフェースに表示され、リアルタイム波形および故障波形を確認できます。

2. 監視機能 – 過渡監視

電圧低下事象の捕捉、電圧低下源の特定、および電圧低下許容曲線の分析。

短時間中断: 電力系統において、ある地点における商用周波数電圧の実効値 (RMS) が突然 0.1 pu を下回り、その後 10 ms から 1 分程度の短時間で正常値に戻る現象。

電圧降下: 電力系統において、ある地点で商用周波数電圧の実効値が突然0.1 puから0.9 puの範囲まで低下し、その後10 msから1分程度の短時間で正常値に戻る現象。

電圧上昇電力系統において、ある地点における商用周波数電圧の実効値が一時的に1.1 puから1.8 puの範囲まで上昇し、その後10 msから1分程度の短時間で正常値に戻る現象。

故障の発生時および終息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用いてインピーダンス変化の位置を特定・分析し、電圧低下の原因が送電線側か母線側かを判断する。

3. 監視機能 – 瞬間監視

電圧過渡現象監視および電流過渡現象監視。障害発生時のイベント記録および障害オシログラムは、デバイスインターフェースおよびウェブ端末で確認できます。

過渡状態定常状態における電圧および／または電流の単一の変化を指し、その持続時間は数サイクル未満である。一般的に、インパルス過渡現象と振動過渡現象の2種類の現象が含まれる。

4. 監視機能 – 断層波形

電圧偏差、周波数偏差、電圧上昇、電圧低下、短時間電圧遮断、および電圧過渡現象。

コムトレードこれは、電力系統モデルから得られる過渡波形や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データストレージ、データエクスポート、PQDIF形式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、監視ポイントデータのリアルタイム保存を実現します。1分ごとのデータ（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、デバイス上に最大3ヶ月間保存でき、その後は先入れ先出し（FIFO）方式でデータが更新されます。

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データおよび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

定常状態監視、過渡状態監視、瞬間監視、故障オシログラフィー、認定率統計など。

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ーの研究開発および製造プロジェクト

プロジェクト要件

顧客は主に高品質半導体ウェハーの研究開発、製造、販売、および商品・技術の輸出入に従事しています。電力品質オンライン監視装置の導入は、電圧の急上昇・急降下、電圧のちらつき、電圧高調波・中間高調波、電流高調波・中間高調波などの主要パラメータの監視に重点を置いています。収集した電気パラメータデータに基づいて配電システムの電圧と電流を科学的に分析することで、リアルタイムの電力品質状態をより迅速かつ正確に、そして迅速に把握できます。これにより、工場全体の安定かつ信頼性の高い運用が確保され、電圧品質問題に起因する機器の損傷や物的損害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、二重入力線と単一母線接続の構成を採用しています。各変電所の2つの入力線セクションそれぞれに、電力品質オンライン監視装置APView500が1台ずつ設置されており、合計8台の装置がすべての入力線回路の電力品質を監視するために配備されています。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に、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問題は以下のとおりです。

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、チップ製造用ウェハ処理装置、周波数変換制御半導体製造装置などは、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、装置自体の誤動作を引き起こすだけでなく、電力系統に逆流する高調波電流によって、他の回路の過熱、電子スイッチの誤動作、電源電圧の不安定化なども引き起こす可能性があります。深刻な場合、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切り替えは、電力消費環境の悪化を一層深刻化させます。

電圧低下と停電

最新の半導体製造装置は、電力品質の変動に非常に敏感です。従来の産業と比較して、半導体および液晶ディスプレイの製造プロセスは、電圧低下に特に敏感です。定格値の85%～90%の振幅を持つ電圧低下がわずか16ms続くだけでも、装置のシャットダウンを引き起こすのに十分です。短時間の停電の場合、負荷は通常、電源システムから完全に切り離されます（電圧振幅が定格値の10%未満に低下します）。

電圧低下と短時間停電はどちらも半導体産業における機器のダウンタイムにつながる可能性がある。しかし、電圧低下の発生確率は短時間停電よりも著しく高い。関連調査によると、配電系統の故障の70～80%は電圧低下によるものであり、送電系統の故障では電圧低下が原因となる事故の割合が90%を超えている。