Adakah "Krisis" Kualiti Kuasa Semakin Hampir? Peranti Pemantauan Kualiti Kuasa Dalam Talian APView Memberikan Diagnostik Tepat untuk Harmonik, Kelipan dan Voltan Sags!

I. Status Semasa Pemantauan Kualiti Kuasa dalam Pelbagai Industri

1.1 Penjanaan Kuasa Angin: Harmonik (ketidakpadanan antara penjana dan peranti elektronik kuasa); sisihan voltan (penghidupan dan penutupan penjana turbin angin); sisihan frekuensi akan berlaku dalam grid kuasa terpencil yang kecil.

1.2 Penjanaan Kuasa Suria: Harmonik (penyongsang); turun naik voltan dan kerlipan (turun naik kuasa output secara rawak); komponen DC (penyongsang).

1.3 Pusat Data: Harmonik (bekalan kuasa pensuisan, UPS, peralatan penukaran frekuensi).

1.4 Industri Petrokimia: Kepekaan tinggi terhadap turun naik voltan, iaitu, “penurunan voltan seketika” (yang boleh menyebabkan penutupan loji petrokimia); penurunan voltan (disebabkan oleh motor besar dan kumpulan motor).

1.5 Industri Metalurgi: Harmonik (peranti kawalan kelajuan kilang penggelek dan peniup besar); turun naik voltan (relau arka).

1.6 Industri Semikonduktor: Kepekaan peralatan yang tinggi.

II. Analisis Permintaan Pemantauan Kualiti Kuasa

Dengan peningkatan tahap automasi dalam persekitaran elektrik, perkadaran pelbagai beban tak linear yang diwakili oleh teknologi elektronik kuasa, seperti rektifikasi, penyongsangan dan penukaran frekuensi, sentiasa meningkat. Di samping itu, disebabkan oleh kaedah pengawalaturan yang tidak sempurna dan gangguan luaran, kualiti kuasa telah menurun. Sebilangan besar instrumen elektronik ketepatan yang dikawal oleh komputer dan mikropemproses digunakan dalam perusahaan ekonomi negara, yang semakin sensitif terhadap kualiti bekalan kuasa dan mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk kualiti kuasa. Oleh itu, masalah kualiti kuasa dan penyelesaiannya secara beransur-ansur menjadi tumpuan penyelidikan.

Langkah-langkah Pentadbiran Kualiti Kuasa (Interim) menunjukkan bahawa pentadbiran kualiti kuasa hendaklah mengikut prinsip "panduan standard, pencegahan didahulukan dan rawatan komprehensif". Pihak penjanaan, pembekalan dan penggunaan kuasa hendaklah melaksanakan konsep pencegahan dan kawalan aktif kualiti kuasa sepanjang keseluruhan proses perancangan, reka bentuk, pembinaan dan operasi projek, bagi mengekalkan persekitaran operasi elektrik yang selamat bersama-sama.

Untuk meningkatkan kualiti kuasa grid kuasa, adalah perlu untuk menjalankan pengesanan dan analisis kualiti kuasa yang tepat terlebih dahulu, mengukur tahap kualiti kuasa grid kuasa, menganalisis dan menentukan punca pelbagai masalah kualiti kuasa, supaya dapat menyediakan asas untuk penambahbaikan kualiti kuasa.

Ⅲ. PENGANALIS KUALITI KUASA SIRI APVIEW

1. Fungsi Pemantauan – Pemantauan Keadaan Mantap

Pengukuran voltan, arus, kuasa, tenaga elektrik, dsb.; sisihan voltan; ketidakseimbangan voltan; ketidakseimbangan arus; voltan harmonik/arus harmonik; voltan antara harmonik/arus antara harmonik; kuasa harmonik; sudut fasa harmonik; herotan harmonik keseluruhan (THD); harmonik frekuensi tinggi; turun naik dan kerlipan voltan; perubahan voltan yang pantas. Data pemantauan dipaparkan pada antara muka peranti, membolehkan paparan bentuk gelombang masa nyata dan bentuk gelombang kerosakan.

2. Fungsi Pemantauan – Pemantauan Sementara

Menangkap peristiwa kendur voltan, mencari sumber kendur voltan dan menganalisis lengkung toleransi kendur.

Gangguan Masa Pendek: Satu fenomena dalam sistem kuasa di mana nilai punca-purata-kuasa dua (RMS) bagi voltan frekuensi kuasa pada titik tertentu tiba-tiba jatuh di bawah 0.1 pu, dan kemudian kembali normal selepas tempoh yang singkat antara 10 ms hingga 1 minit.

Voltan Sag: Satu fenomena dalam sistem kuasa di mana nilai RMS voltan frekuensi kuasa pada titik tertentu tiba-tiba jatuh ke julat 0.1 pu hingga 0.9 pu, dan kemudian kembali normal selepas tempoh yang singkat antara 10 ms hingga 1 minit.

Voltan Membengkak: Satu fenomena dalam sistem kuasa di mana nilai RMS voltan frekuensi kuasa pada titik tertentu meningkat sementara kepada julat 1.1 pu hingga 1.8 pu, dan kemudian kembali normal selepas tempoh yang singkat antara 10 ms hingga 1 minit.

Dengan mendapatkan data seperti bentuk gelombang dan parameter elektrik semasa berlakunya dan penamatan kerosakan, kaedah impedans setara digunakan untuk mengenal pasti dan menganalisis lokasi mutasi impedans, bagi menentukan sama ada sumber voltan menurun berada di bahagian talian atau bahagian bas.

3. Fungsi Pemantauan – Pemantauan Segera

Pemantauan transien voltan dan pemantauan transien arus. Rekod peristiwa dan osilosgram ralat pada masa ralat boleh dilihat pada antara muka peranti dan terminal web.

Negeri SementaraMerujuk kepada satu perubahan voltan dan/atau arus di bawah keadaan keadaan mantap, dengan tempoh kurang daripada beberapa kitaran. Ia secara amnya merangkumi dua jenis fenomena, iaitu transien impulsif dan transien berayun.

4. Fungsi Pemantauan – Bentuk Gelombang Kerosakan

Sisihan voltan, sisihan frekuensi, pembengkakan voltan, kendur voltan, gangguan voltan masa pendek dan transien voltan.

COMTRADEialah format fail data yang sesuai untuk bentuk gelombang sementara dan data peristiwa yang diperoleh daripada model sistem kuasa.

5. Fungsi Pemantauan – Rakaman dan Penyimpanan

Penyimpanan data PQDIF, eksport data, rekod peristiwa disimpan sebagai fail format PQDIF dan fail data keadaan mantap yang dimampatkan dalam masa 2 jam.

Kapasiti cip storan mencapai 32 GB, yang membolehkan penyimpanan data titik pemantauan secara masa nyata. Data 1 minit (termasuk nilai min, nilai maksimum, nilai minimum, nilai kebarangkalian 95% dan nilai punca-purata-kuasa dua) boleh disimpan pada peranti sehingga 3 bulan, selepas itu data dikemas kini mengikut prinsip masuk dahulu, keluar dahulu (FIFO).

Jenis data PQDIF mematuhi spesifikasi Format Pertukaran Data Kualiti Kuasa DL/T 1608, dan data PQDIF hendaklah disimpan selama 90 hari. Data PQDIF dan data osiloskop ralat yang direkodkan oleh peranti boleh disimpan secara setempat melalui protokol FTP.

6. Fungsi Pemantauan – Pelayan Web

Pemantauan keadaan stabil, pemantauan sementara, pemantauan serta-merta, osiloskopi kerosakan, statistik kadar kelayakan, dsb.

IV. Kes Aplikasi Pemantauan Kualiti Kuasa Dalam Talian

4.1 Industri Semikonduktor – Projek R&D dan Pembuatan Wafer Semikonduktor Bertaraf Tinggi di Shanghai

Keperluan Projek

Pelanggan terutamanya terlibat dalam R&D, pengeluaran dan penjualan wafer semikonduktor berkualiti tinggi, serta import dan eksport barangan dan teknologi. Penggunaan peranti pemantauan kualiti kuasa dalam talian direka bentuk untuk memberi tumpuan kepada pemantauan pembengkakan/kenduran voltan, kerlipan voltan, harmonik/antara harmonik voltan, harmonik/antara harmonik arus dan parameter utama lain. Dengan menjalankan analisis saintifik ke atas voltan dan arus sistem pengagihan kuasa berdasarkan data parameter elektrik yang dikumpul, status kualiti kuasa masa nyata dapat dicerminkan dengan cara yang lebih tepat pada masanya, tepat dan responsif. Ini memastikan operasi keseluruhan loji yang stabil dan andal dan meminimumkan kerosakan peralatan dan kehilangan harta benda yang timbul daripada masalah kualiti voltan.

Konfigurasi Penyelesaian

Sistem pengagihan kuasa projek ini terdiri daripada 1 stesen pensuisan dan 3 pencawang 10kV. Setiap sistem pengagihan kuasa menggunakan konfigurasi dwi-talian masuk dan satu bas. Satu peranti pemantauan kualiti kuasa dalam talian APView500 dipasang pada setiap dua bahagian talian masuk setiap pencawang, dengan sejumlah 8 peranti digunakan untuk memantau kualiti kuasa semua litar talian masuk. Untuk membolehkan pemantauan masa nyata keseluruhan operasi sistem bekalan kuasa dan pemerolehan data, projek ini dilengkapi dengan platform pengurusan kecekapan tenaga mikrogrid perusahaan AcrelEMS, yang mencapai pemantauan liputan penuh dari 35kV hingga ke bahagian penggunaan kuasa 0.4kV.

4.2 Industri Semikonduktor – Projek Pembuatan Bahan Elektronik

Isu-isu kualiti kuasa utama dalam industri pembuatan semikonduktor adalah seperti berikut:

Masalah Harmonik

Stesen ujian IC, manipulator terkawal PLC, peralatan pemprosesan wafer untuk fabrikasi cip dan peralatan semikonduktor terkawal penukaran frekuensi merupakan sumber utama herotan harmonik. Harmonik ini bukan sahaja mencetuskan kerosakan pada peralatan itu sendiri, tetapi arus harmonik yang menyalurkan balik ke grid kuasa juga boleh menyebabkan terlalu panas dalam litar lain, salah operasi suis elektronik dan voltan bekalan yang tidak stabil. Dalam kes yang teruk, ia juga boleh menyebabkan penutupan barisan pengeluaran dan pelupusan produk separa siap. Tambahan pula, penukaran beban peralatan bertenaga tinggi yang kerap – termasuk peralatan epitaksi, peralatan resapan dan peralatan implantasi ion – memburukkan lagi kemerosotan persekitaran penggunaan kuasa.

Kemerosotan dan Gangguan Voltan

Peralatan pengeluaran semikonduktor moden sangat mudah terdedah kepada turun naik kualiti kuasa. Berbanding dengan industri tradisional, proses pembuatan semikonduktor dan LCD amat sensitif terhadap penurunan voltan: penurunan voltan dengan amplitud 85%–90% daripada nilai undian yang hanya bertahan selama 16ms sudah memadai untuk mencetuskan penutupan peralatan. Sekiranya berlaku gangguan jangka pendek, beban secara amnya terputus sepenuhnya daripada sistem bekalan kuasa (dengan amplitud voltan menurun di bawah 10% daripada nilai undian).

Kedua-dua voltan turun naik dan gangguan jangka pendek boleh mengakibatkan masa henti peralatan untuk industri semikonduktor. Walau bagaimanapun, kebarangkalian berlakunya voltan turun naik adalah jauh lebih tinggi daripada gangguan jangka pendek. Tinjauan yang berkaitan menunjukkan bahawa voltan turun naik menyumbang 70%–80% daripada semua kerosakan sistem pengagihan kuasa, manakala dalam kerosakan sistem penghantaran, kadar insiden yang disebabkan oleh voltan turun naik melebihi 90%.