전력 품질 "위기"가 다가오고 있습니까? APView 전력 품질 온라인 모니터링 장치는 고조파, 플리커 및 전압 강하에 대한 정확한 진단을 제공합니다!

I. 다양한 산업 분야에서의 전력 품질 모니터링 현황

1.1 풍력 발전: 고조파(발전기와 전력 전자 장치 간의 불일치), 전압 변동(풍력 터빈 발전기의 시동 및 정지), 소규모 고립형 전력망에서는 주파수 변동이 발생할 수 있습니다.

1.2 태양광 발전: 고조파(인버터); 전압 변동 및 플리커(출력 전력의 무작위 변동); 직류 성분(인버터).

1.3 데이터 센터: 고조파(스위칭 전원 공급 장치, UPS, 주파수 변환 장비).

1.4 석유화학 산업: 전압 변동에 매우 민감함, 즉 "순간적인 전압 강하"(석유화학 공장 가동 중단을 초래할 수 있음) 및 대형 모터 및 모터 그룹으로 인한 전압 강하가 발생하기 쉬움.

1.5 야금 산업: 고조파(압연기 및 대형 송풍기의 속도 제어 장치); 전압 변동(아크로).

1.6 반도체 산업: 장비의 높은 민감도.

II. 전력 품질 모니터링 수요 분석

전기 환경의 자동화 수준이 향상됨에 따라 정류, 반전, 주파수 변환 등 전력 전자 기술로 대표되는 다양한 비선형 부하의 비중이 지속적으로 증가하고 있습니다. 또한, 불완전한 제어 방식과 외부 간섭으로 인해 전력 품질이 저하되고 있습니다. 국가 경제 기업에서는 컴퓨터와 마이크로프로세서로 제어되는 정밀 전자 기기가 대량으로 사용되고 있으며, 이러한 기기들은 전력 공급 품질에 더욱 민감해지고 전력 품질에 대한 요구 사항도 높아지고 있습니다. 따라서 전력 품질 문제와 그 해결책은 점차 연구의 주요 관심사로 떠오르고 있습니다.

「전력 품질 관리 조치(잠정)」는 전력 품질 관리가 “표준 지침, 예방 우선, 종합적 처리”라는 원칙을 따라야 한다고 명시하고 있다. 발전, 공급 및 소비 당사자는 프로젝트 기획, 설계, 건설 및 운영의 전 과정에 걸쳐 전력 품질의 적극적인 예방 및 관리 개념을 구현하여 안전한 전기 운영 환경을 공동으로 유지해야 한다.

전력망의 전력 품질을 개선하기 위해서는 우선 전력 품질에 대한 정확한 검사 및 분석을 수행하고, 전력망의 전력 품질 수준을 측정하며, 다양한 전력 품질 문제의 원인을 분석 및 규명하여 전력 품질 개선을 위한 기반을 마련해야 합니다.

Ⅲ. APVIEW 시리즈 전력 품질 분석기

1. 모니터링 기능 – 정상 상태 모니터링

전압, 전류, 전력, 전기 에너지 등의 측정; 전압 편차; 전압 불균형; 전류 불균형; 고조파 전압/고조파 전류; 중간 고조파 전압/중간 고조파 전류; 고조파 전력; 고조파 위상각; 총 고조파 왜곡(THD); 고주파 고조파; 전압 변동 및 깜빡임; 급격한 전압 변화. 모니터링 데이터는 장치 인터페이스에 표시되어 실시간 파형 및 고장 파형을 확인할 수 있습니다.

2. 모니터링 기능 – 과도 현상 모니터링

전압 강하 현상을 포착하고, 전압 강하 원인을 파악하며, 강하 허용 곡선을 분석합니다.

단기 중단전력 시스템에서 특정 지점의 전력 주파수 전압의 실효값(RMS)이 갑자기 0.1 pu 미만으로 떨어졌다가 10ms에서 1분 사이의 짧은 시간 후에 정상으로 돌아오는 현상.

전압 강하전력 시스템에서 특정 지점의 전력 주파수 전압의 실효값이 갑자기 0.1 pu ~ 0.9 pu 범위로 떨어졌다가 10 ms ~ 1 min의 짧은 시간 후에 정상으로 돌아오는 현상.

전압 상승전력 시스템에서 특정 지점의 전력 주파수 전압의 실효값이 일시적으로 1.1pu~1.8pu 범위까지 상승했다가 10ms~1분 정도의 짧은 시간 후에 정상으로 돌아오는 현상.

고장 발생 및 종료 시 파형 및 전기적 매개변수와 같은 데이터를 수집함으로써, 등가 임피던스 방법을 사용하여 임피던스 변화 위치를 식별 및 분석하고 전압 강하의 원인이 선로 측인지 모선 측인지를 판단합니다.

3. 모니터링 기능 – 실시간 모니터링

전압 과도 현상 모니터링 및 전류 과도 현상 모니터링 기능을 제공합니다. 고장 발생 순간의 이벤트 기록과 고장 오실로그램을 장치 인터페이스와 웹 터미널에서 확인할 수 있습니다.

과도 상태정상 상태 조건에서 전압 및/또는 전류가 한 번만 변하는 현상을 말하며, 그 지속 시간은 몇 사이클 미만입니다. 일반적으로 임펄스형 과도 현상과 진동형 과도 현상의 두 가지 유형을 포함합니다.

4. 모니터링 기능 – 고장 파형

전압 편차, 주파수 편차, 전압 상승, 전압 강하, 단시간 전압 차단 및 전압 과도 현상.

거래이는 전력 시스템 모델에서 얻은 과도 파형 및 이벤트 데이터에 적합한 데이터 파일 형식입니다.

5. 모니터링 기능 – 기록 및 저장

PQDIF 데이터 저장, 데이터 내보내기, 이벤트 기록은 PQDIF 형식 파일로 저장되며, 정상 상태 데이터는 2시간 이내에 압축 파일로 저장됩니다.

저장 칩의 용량은 최대 32GB에 달하여 모니터링 지점 데이터를 실시간으로 저장할 수 있습니다. 1분 간격의 데이터(평균값, 최댓값, 최솟값, 95% 확률값, 제곱평균제곱근 값 포함)는 최대 3개월 동안 장치에 저장되며, 이후 선입선출(FIFO) 방식에 따라 데이터가 업데이트됩니다.

PQDIF 데이터 형식은 DL/T 1608 전력 품질 데이터 교환 형식의 사양을 준수하며, PQDIF 데이터는 90일 동안 보관할 수 있습니다. 장치에서 기록된 PQDIF 데이터와 고장 오실로그램 데이터는 FTP 프로토콜을 통해 로컬에 저장할 수 있습니다.

6. 모니터링 기능 – 웹 서버

정상상태 모니터링, 과도상태 모니터링, 순간 모니터링, 고장 오실로그래피, 합격률 통계 등

IV. 전력 품질 온라인 모니터링의 적용 사례

4.1 반도체 산업 – 상하이의 고급 반도체 웨이퍼 연구 개발 및 제조 프로젝트

프로젝트 요구사항

고객사는 고품질 반도체 웨이퍼의 연구 개발, 생산 및 판매와 상품 및 기술의 수출입을 주된 사업으로 하고 있습니다. 본 전력 품질 온라인 모니터링 장치 도입은 전압 상승/하강, 전압 플리커, 전압 고조파/중간 고조파, 전류 고조파/중간 고조파 및 기타 주요 파라미터 모니터링에 중점을 두고 설계되었습니다. 수집된 전기 파라미터 데이터를 기반으로 배전 시스템의 전압 및 전류를 과학적으로 분석함으로써 실시간 전력 품질 상태를 더욱 신속하고 정확하며 즉각적으로 파악할 수 있습니다. 이는 공장 전체의 안정적이고 신뢰할 수 있는 운영을 보장하고 전압 품질 문제로 인한 장비 손상 및 재산 손실을 최소화합니다.

솔루션 구성

본 프로젝트의 배전 시스템은 1개의 개폐소와 3개의 10kV 변전소로 구성됩니다. 각 배전 시스템은 이중 입력선로와 단일 모선로 연결 방식을 채택하고 있습니다. 각 변전소의 두 입력선로 구간에는 각각 APView500 전력 품질 온라인 모니터링 장치가 1대씩 설치되어 있으며, 총 8대의 장치가 모든 입력선로 회로의 전력 품질을 모니터링합니다. 전체 전력 공급 시스템의 운영 및 데이터 수집을 실시간으로 모니터링하기 위해, 본 프로젝트에는 AcrelEMS 엔터프라이즈 마이크로그리드 에너지 효율 관리 플랫폼이 구축되어 있으며, 35kV에서 0.4kV 전력 소비측까지 전 구간에 걸쳐 포괄적인 모니터링이 가능합니다.

4.2 반도체 산업 – 전자 재료 제조 프로젝트

반도체 제조 산업에서 주요 전력 품질 문제는 다음과 같습니다.

조화 문제

IC 테스트 스테이션, PLC 제어 로봇 팔, 칩 제조용 웨이퍼 처리 장비, 주파수 변환 제어 반도체 장비 등은 모두 고조파 왜곡의 주요 원인입니다. 이러한 고조파는 장비 자체의 오작동을 유발할 뿐만 아니라, 전력망으로 역류하는 고조파 전류는 다른 회로의 과열, 전자 스위치의 오작동, 공급 전압 불안정 등을 초래할 수 있습니다. 심각한 경우에는 생산 라인 중단 및 반제품 폐기로 이어질 수도 있습니다. 더욱이, 에피택셜 장비, 확산 장비, 이온 주입 장비 등 고에너지 장비의 잦은 부하 전환은 전력 소비 환경 악화를 더욱 심화시킵니다.

전압 강하 및 정전

최신 반도체 생산 설비는 전력 품질 변동에 매우 민감합니다. 전통적인 산업과 비교했을 때, 반도체 및 LCD 제조 공정은 특히 전압 강하에 취약합니다. 정격 전압의 85~90%에 해당하는 전압 강하가 단 16ms만 지속되어도 장비가 정지될 수 있습니다. 이러한 단시간 정전이 발생할 경우, 일반적으로 부하는 전원 공급 시스템에서 완전히 차단됩니다(전압 진폭이 정격 전압의 10% 미만으로 떨어질 때).

전압 강하와 단시간 정전은 모두 반도체 산업에서 장비 가동 중단을 초래할 수 있습니다. 그러나 전압 강하 발생 확률은 단시간 정전보다 훨씬 높습니다. 관련 조사에 따르면 전력 배전 시스템 고장의 70~80%가 전압 강하로 인한 것이며, 송전 시스템 고장의 경우 전압 강하로 인한 사고 비율은 90%를 넘습니다.