Dreigt er een stroomkwaliteitscrisis? Het APView Power Quality online monitoringsapparaat levert nauwkeurige diagnoses voor harmonischen, flikkering en spanningsdalingen!

I. Huidige status van stroomkwaliteitsmonitoring in diverse industrieën

1.1 Windenergieopwekking: Harmonischen (mismatch tussen generatoren en vermogenselektronica); spanningsafwijking (opstarten en uitschakelen van windturbines); frequentieafwijking zullen optreden in kleine, geïsoleerde elektriciteitsnetten.

1.2 Zonne-energieopwekking: Harmonischen (omvormers); spanningsschommelingen en flikkering (willekeurige schommelingen van het uitgangsvermogen); DC-component (omvormers).

1.3 Datacenters: Harmonischen (schakelende voedingen, UPS, frequentieomzettingsapparatuur).

1.4 Petrochemische industrie: Hoge gevoeligheid voor spanningsschommelingen, d.w.z. "kortstondige spanningsdalingen" (die kunnen leiden tot het stilleggen van petrochemische installaties); spanningsdips (veroorzaakt door grote motoren en motorgroepen).

1.5 Metallurgische industrie: Harmonischen (snelheidsregelingsapparaten van walserijen en grote ventilatoren); spanningsschommelingen (vlamboogovens).

1.6 Halfgeleiderindustrie: Hoge gevoeligheid van apparatuur.

II. Vraaganalyse van stroomkwaliteitsmonitoring

Door de toenemende automatisering in de elektrische sector neemt het aandeel van diverse niet-lineaire belastingen die door vermogenselektronica worden aangestuurd, zoals gelijkrichting, omzetting en frequentieomzetting, voortdurend toe. Daarnaast is de stroomkwaliteit door onvolmaakte regelmethoden en externe storingen achteruitgegaan. Grote aantallen precisie-elektronica, aangestuurd door computers en microprocessoren, worden gebruikt in nationale bedrijven. Deze instrumenten zijn steeds gevoeliger voor de kwaliteit van de stroomvoorziening en stellen hogere eisen aan de stroomkwaliteit. Daardoor zijn problemen met de stroomkwaliteit en de oplossingen daarvoor geleidelijk aan een belangrijk onderzoeksthema geworden.

De 'Tijdelijke Maatregelen voor het Beheer van Stroomkwaliteit' stelt dat het beheer van de stroomkwaliteit het principe van 'standaardrichtlijnen, preventie eerst en integrale aanpak' moet volgen. Partijen die elektriciteit opwekken, leveren en afnemen, moeten het concept van actieve preventie en beheersing van de stroomkwaliteit gedurende het gehele proces van projectplanning, -ontwerp, -bouw en -exploitatie toepassen, om zo gezamenlijk een veilige elektriciteitsomgeving te waarborgen.

Om de stroomkwaliteit van het elektriciteitsnet te verbeteren, is het allereerst nodig om de stroomkwaliteit nauwkeurig te meten en te analyseren, het kwaliteitsniveau van het net te bepalen, de oorzaken van diverse problemen met de stroomkwaliteit te analyseren en vast te stellen, en zo een basis te leggen voor de verbetering van de stroomkwaliteit.

III. APVIEW SERIE STROOMKWALITEITSANALYZER

1. Bewakingsfuncties – Stationaire bewaking

Meting van spanning, stroom, vermogen, elektrische energie, enz.; spanningsafwijking; spanningsonbalans; stroomonbalans; harmonische spanning/harmonische stroom; interharmonische spanning/interharmonische stroom; harmonisch vermogen; harmonische fasehoek; totale harmonische vervorming (THD); hoogfrequente harmonischen; spanningsschommelingen en -flikkeringen; snelle spanningsveranderingen. De meetgegevens worden weergegeven op de interface van het apparaat, waardoor realtime golfvormen en foutgolfvormen kunnen worden bekeken.

2. Monitoringfuncties – Transiënte monitoring

Het vastleggen van spanningsdalingen, het lokaliseren van de bronnen van spanningsdalingen en het analyseren van tolerantiecurves voor spanningsdalingen.

Korte onderbreking: Een fenomeen in het elektriciteitsnet waarbij de effectieve waarde (RMS) van de netfrequentiespanning op een bepaald punt plotseling onder de 0,1 pu zakt en vervolgens na een korte periode van 10 ms tot 1 min weer terugkeert naar de normale waarde.

SpanningsdipEen fenomeen in het elektriciteitsnet waarbij de RMS-waarde van de netfrequentiespanning op een bepaald punt plotseling daalt tot een waarde tussen 0,1 pu en 0,9 pu, en vervolgens na een korte periode van 10 ms tot 1 min weer terugkeert naar de normale waarde.

SpanningspiekEen fenomeen in het elektriciteitsnet waarbij de RMS-waarde van de netfrequentiespanning op een bepaald punt tijdelijk stijgt tot een waarde tussen 1,1 pu en 1,8 pu, en vervolgens na een korte periode van 10 ms tot 1 min weer terugkeert naar normaal.

Door gegevens zoals golfvormen en elektrische parameters te verzamelen tijdens het ontstaan ​​en het einde van storingen, wordt de equivalente impedantiemethode gebruikt om de locatie van impedantieveranderingen te identificeren en te analyseren, zodat kan worden bepaald of de bron van de spanningsdip zich aan de lijnzijde of de buszijde bevindt.

3. Bewakingsfuncties – Directe bewaking

Spannings- en stroomtransiënten worden bewaakt. Gebeurtenisregistraties en foutoscillogrammen op het moment van de storing kunnen worden bekeken op de apparaatinterface en de webterminal.

Transiënte toestandDit verwijst naar een enkele verandering van spanning en/of stroom onder stationaire omstandigheden, met een duur van minder dan enkele cycli. Het omvat over het algemeen twee soorten verschijnselen, namelijk impulsieve transiënten en oscillerende transiënten.

4. Monitoringfuncties – Foutgolfvormen

Spanningsafwijking, frequentieafwijking, spanningspiek, spanningsdip, kortstondige spanningsonderbreking en spanningstransiënt.

COMTRADEis een gegevensbestandsformaat dat geschikt is voor transiënte golfvormen en gebeurtenisgegevens verkregen uit modellen van energiesystemen.

5. Monitoringfuncties – Registratie en opslag

Opslag van PQDIF-gegevens, gegevensexport, gebeurtenisregistraties opgeslagen als PQDIF-bestanden en gecomprimeerde bestanden met steady-state-gegevens binnen 2 uur.

De opslagcapaciteit van de chip bedraagt ​​32 GB, waardoor realtime opslag van meetpuntgegevens mogelijk is. De gegevens (inclusief gemiddelde waarde, maximumwaarde, minimumwaarde, 95%-waarschijnlijkheidswaarde en wortelgemiddelde kwadraatwaarde) kunnen tot 3 maanden op het apparaat worden opgeslagen, waarna de gegevens volgens het first-in, first-out (FIFO)-principe worden bijgewerkt.

Het PQDIF-datatype voldoet aan de specificaties van het DL/T 1608 Power Quality Data Exchange Format, en PQDIF-gegevens moeten 90 dagen bewaard kunnen worden. De door het apparaat geregistreerde PQDIF-gegevens en foutoscillogramgegevens kunnen lokaal worden opgeslagen via het FTP-protocol.

6. Monitoringfuncties – Webserver

Stationaire monitoring, transiënte monitoring, momentane monitoring, foutoscillografie, statistieken over kwalificatiepercentages, enz.

IV. Toepassingsvoorbeelden van online monitoring van de stroomkwaliteit

4.1 Halfgeleiderindustrie – Een hoogwaardig R&D- en productieproject voor halfgeleiderwafels in Shanghai

Projectvereisten

De klant houdt zich voornamelijk bezig met onderzoek en ontwikkeling, productie en verkoop van hoogwaardige halfgeleiderwafers, evenals met de import en export van goederen en technologieën. De inzet van online stroomkwaliteitsmonitoringapparatuur is gericht op het monitoren van spanningspieken/dalingen, spanningsflikkering, spanningsharmonischen/interharmonischen, stroomharmonischen/interharmonischen en andere belangrijke parameters. Door middel van wetenschappelijke analyses van de spanning en stroom in het stroomdistributiesysteem op basis van de verzamelde elektrische parametergegevens, kan de realtime status van de stroomkwaliteit sneller, nauwkeuriger en responsiever worden weergegeven. Dit garandeert een stabiele en betrouwbare werking van de gehele installatie en minimaliseert schade aan apparatuur en materiële verliezen als gevolg van problemen met de spanningskwaliteit.

Oplossingsconfiguratie

Het stroomdistributiesysteem van dit project bestaat uit 1 schakelstation en 3 10 kV-onderstations. Elk stroomdistributiesysteem maakt gebruik van een configuratie met twee inkomende lijnen en één buskoppeling. Bij elk van de twee inkomende lijnsecties van elk onderstation is een APView500 online stroomkwaliteitsmonitor geïnstalleerd, waardoor in totaal 8 apparaten zijn ingezet om de stroomkwaliteit van alle inkomende lijncircuits te bewaken. Om realtime monitoring van de werking van het gehele stroomvoorzieningssysteem en dataverzameling mogelijk te maken, is het project uitgerust met een AcrelEMS enterprise microgrid energie-efficiëntiebeheerplatform, dat volledige dekking biedt voor monitoring van het stroomverbruik van 35 kV tot 0,4 kV.

4.2 Halfgeleiderindustrie – Een project voor de productie van elektronische materialen

De belangrijkste problemen met de stroomkwaliteit in de halfgeleiderindustrie zijn als volgt:

Harmonische problemen

IC-teststations, PLC-gestuurde manipulatoren, waferverwerkingsapparatuur voor chipfabricage en frequentieomzettingsgestuurde halfgeleiderapparatuur zijn allemaal belangrijke bronnen van harmonische vervorming. Deze harmonischen veroorzaken niet alleen storingen in de apparatuur zelf, maar de harmonische stromen die terugvloeien naar het elektriciteitsnet kunnen ook oververhitting in andere circuits, storingen in elektronische schakelaars en een instabiele voedingsspanning veroorzaken. In ernstige gevallen kunnen ze zelfs leiden tot productiestops en het afkeuren van halffabrikaten. Bovendien verergert het frequent schakelen van de belasting van apparatuur met een hoog energieverbruik – waaronder epitaxiale apparatuur, diffusieapparatuur en ionenimplantatieapparatuur – de verslechtering van de energieomgeving.

Spanningsdip en -onderbreking

Moderne halfgeleiderproductieapparatuur is zeer gevoelig voor schommelingen in de stroomkwaliteit. In vergelijking met traditionele industrieën zijn halfgeleider- en lcd-productieprocessen bijzonder gevoelig voor spanningsdalingen: een spanningsdaling met een amplitude van 85%–90% van de nominale waarde die slechts 16 ms duurt, kan al voldoende zijn om apparatuur uit te schakelen. Bij een kortdurende onderbreking wordt de belasting doorgaans volledig losgekoppeld van het voedingsnet (waarbij de spanningsamplitude onder de 10% van de nominale waarde daalt).

Zowel spanningsdalingen als kortstondige stroomonderbrekingen kunnen leiden tot uitval van apparatuur in de halfgeleiderindustrie. De kans op spanningsdalingen is echter aanzienlijk groter dan die op kortstondige stroomonderbrekingen. Uit onderzoek blijkt dat spanningsdalingen verantwoordelijk zijn voor 70%–80% van alle storingen in het elektriciteitsdistributienet, terwijl dit percentage bij storingen in het transmissienet zelfs boven de 90% ligt.