Czy zbliża się „kryzys” jakości energii? Urządzenie do monitorowania jakości energii online APView zapewnia precyzyjną diagnostykę harmonicznych, migotania i spadków napięcia!

I. Aktualny stan monitorowania jakości energii w różnych gałęziach przemysłu

1.1 Generowanie energii wiatrowej: Harmoniczne (niedopasowanie między generatorami i urządzeniami elektronicznymi o dużej mocy); odchylenia napięcia (rozruch i wyłączanie generatorów turbin wiatrowych); odchylenia częstotliwości występują w małych, odizolowanych sieciach energetycznych.

1.2 Wytwarzanie energii słonecznej: harmoniczne (falowniki); wahania napięcia i migotanie (losowe wahania mocy wyjściowej); składowa stała (falowniki).

1.3 Centra danych: Harmoniczne (zasilacze impulsowe, UPS-y, urządzenia do konwersji częstotliwości).

1.4 Przemysł petrochemiczny: Duża wrażliwość na wahania napięcia, tj. „chwilowe spadki napięcia” (mogące spowodować wyłączenie zakładów petrochemicznych), spadki napięcia (spowodowane przez duże silniki i grupy silników).

1.5 Przemysł metalurgiczny: Harmoniczne (urządzenia regulujące prędkość walcowni i dużych dmuchaw); wahania napięcia (piece łukowe).

1.6 Przemysł półprzewodnikowy: Wysoka wrażliwość sprzętu.

II. Analiza zapotrzebowania na monitorowanie jakości energii elektrycznej

Wraz z rozwojem automatyzacji w środowisku elektrycznym, udział różnorodnych obciążeń nieliniowych, reprezentowanych przez technologię energoelektroniki, takich jak prostowanie, inwersja i konwersja częstotliwości, stale rośnie. Ponadto, z powodu niedoskonałych metod regulacji i zakłóceń zewnętrznych, jakość energii elektrycznej uległa pogorszeniu. W przedsiębiorstwach gospodarki narodowej, które są coraz bardziej wrażliwe na jakość zasilania i stawiają coraz wyższe wymagania w tym zakresie, stosuje się wiele precyzyjnych urządzeń elektronicznych sterowanych komputerami i mikroprocesorami. W związku z tym problemy związane z jakością energii elektrycznej i ich rozwiązania stopniowo stają się przedmiotem zainteresowania badawczego.

W tymczasowych środkach zarządzania jakością energii elektrycznej wskazano, że zarządzanie jakością energii elektrycznej powinno odbywać się zgodnie z zasadą „standardowych wytycznych, prewencji przede wszystkim i kompleksowego postępowania”. Podmioty zajmujące się wytwarzaniem, dostawą i odbiorem energii elektrycznej powinny wdrażać koncepcję aktywnego zapobiegania i kontroli jakości energii elektrycznej w całym procesie planowania, projektowania, budowy i eksploatacji projektu, aby wspólnie utrzymać bezpieczne środowisko pracy urządzeń elektrycznych.

Aby poprawić jakość energii elektrycznej w sieci elektroenergetycznej, najpierw należy przeprowadzić dokładną detekcję i analizę jakości energii elektrycznej, zmierzyć poziom jakości energii elektrycznej w sieci elektroenergetycznej, przeanalizować i określić przyczyny różnych problemów z jakością energii elektrycznej, co pozwoli na stworzenie podstaw do poprawy jakości energii elektrycznej.

III. ANALIZATOR JAKOŚCI ENERGII SERII APVIEW

1. Funkcje monitorowania – monitorowanie stanu ustalonego

Pomiar napięcia, prądu, mocy, energii elektrycznej itp.; odchylenia napięcia; asymetrii napięcia; asymetrii prądu; napięcia harmonicznego/prądu harmonicznego; napięcia interharmonicznego/prądu interharmonicznego; mocy harmonicznej; kąta fazowego harmonicznej; całkowitego zniekształcenia harmonicznego (THD); harmonicznych wysokoczęstotliwościowych; wahań i migotania napięcia; szybkich zmian napięcia. Dane monitorujące są wyświetlane na interfejsie urządzenia, umożliwiając przeglądanie przebiegów w czasie rzeczywistym oraz przebiegów usterek.

2. Funkcje monitorowania – monitorowanie przejściowe

Rejestrowanie zdarzeń spadku napięcia, lokalizowanie źródeł spadku napięcia i analiza krzywych tolerancji spadku napięcia.

Przerwa krótkotrwała:Zjawisko w systemie elektroenergetycznym, w którym wartość skuteczna napięcia o częstotliwości sieciowej w pewnym punkcie nagle spada poniżej 0,1 pu, a następnie wraca do normy po krótkim czasie od 10 ms do 1 min.

Spadek napięcia:Zjawisko w systemie elektroenergetycznym, w którym wartość skuteczna napięcia o częstotliwości sieciowej w pewnym punkcie nagle spada do zakresu od 0,1 pu do 0,9 pu, a następnie wraca do normy po krótkim czasie od 10 ms do 1 min.

Wzrost napięcia:Zjawisko w systemie elektroenergetycznym, w którym wartość skuteczna napięcia o częstotliwości sieciowej w pewnym punkcie tymczasowo wzrasta do zakresu od 1,1 pu do 1,8 pu, a następnie wraca do normy po krótkim czasie trwania od 10 ms do 1 min.

Metoda impedancji równoważnej pozwala na identyfikację i analizę lokalizacji mutacji impedancji, poprzez pobieranie danych, takich jak przebiegi i parametry elektryczne, podczas występowania i kończenia usterek, w celu ustalenia, czy źródło spadku napięcia znajduje się po stronie linii czy po stronie magistrali.

3. Funkcje monitorowania – monitorowanie natychmiastowe

Monitorowanie stanów przejściowych napięcia i prądu. Rejestry zdarzeń i oscylogramy usterek w momencie wystąpienia usterki można przeglądać na interfejsie urządzenia i terminalu internetowym.

Stan przejściowy: Odnosi się do pojedynczej zmiany napięcia i/lub prądu w warunkach ustalonych, trwającej krócej niż kilka cykli. Zasadniczo obejmuje dwa rodzaje zjawisk, a mianowicie impulsowe stany przejściowe i oscylacyjne stany przejściowe.

4. Funkcje monitorowania – przebiegi błędów

Odchylenie napięcia, odchylenie częstotliwości, wzrost napięcia, spadek napięcia, krótkotrwałe przerwy w napięciu i przepięcia.

KOMTRADŻjest formatem pliku danych odpowiednim dla przebiegów przejściowych i danych zdarzeń uzyskanych z modeli systemów energetycznych.

5. Funkcje monitorowania – rejestrowanie i przechowywanie

Przechowywanie danych PQDIF, eksport danych, zapisywanie zdarzeń w plikach w formacie PQDIF oraz kompresja plików danych stanu ustalonego w ciągu 2 godzin.

Pojemność pamięci sięga 32 GB, co umożliwia przechowywanie danych z punktów monitoringu w czasie rzeczywistym. Dane minutowe (w tym wartość średnia, wartość maksymalna, wartość minimalna, wartość prawdopodobieństwa 95% i wartość średnia kwadratowa) mogą być przechowywane na urządzeniu przez okres do 3 miesięcy, po czym są aktualizowane zgodnie z zasadą FIFO (pierwsze weszło, pierwsze wyszło).

Typ danych PQDIF jest zgodny ze specyfikacją formatu wymiany danych o jakości energii DL/T 1608, a dane PQDIF muszą być przechowywane przez 90 dni. Dane PQDIF i dane oscylogramów błędów zarejestrowane przez urządzenie można zapisać lokalnie za pomocą protokołu FTP.

6. Funkcje monitorowania – serwer WWW

Monitorowanie stanu ustalonego, monitorowanie stanów przejściowych, monitorowanie natychmiastowe, oscylografia błędów, statystyki współczynnika kwalifikacji itp.

IV. Przypadki zastosowań monitorowania jakości energii elektrycznej online

4.1 Przemysł półprzewodnikowy – projekt badawczo-rozwojowy i produkcyjny zaawansowanych płytek półprzewodnikowych w Szanghaju

Wymagania projektu

Klient zajmuje się przede wszystkim badaniami i rozwojem, produkcją i sprzedażą wysokiej jakości płytek półprzewodnikowych, a także importem i eksportem towarów i technologii. Wdrożenie urządzeń do monitorowania jakości zasilania online koncentruje się na monitorowaniu wzrostów/spadków napięcia, migotania napięcia, harmonicznych/interharmonicznych napięcia, harmonicznych/interharmonicznych prądu i innych kluczowych parametrów. Dzięki naukowej analizie napięcia i prądu w systemie dystrybucji energii, opartej na zebranych danych o parametrach elektrycznych, stan jakości zasilania w czasie rzeczywistym może być odzwierciedlany w sposób bardziej terminowy, dokładny i responsywny. Zapewnia to stabilną i niezawodną pracę całego zakładu oraz minimalizuje uszkodzenia urządzeń i straty materialne wynikające z problemów z jakością napięcia.

Konfiguracja rozwiązania

System dystrybucji energii w tym projekcie obejmuje 1 rozdzielnię i 3 podstacje 10 kV. Każdy system dystrybucji energii wykorzystuje konfigurację z dwoma liniami wejściowymi i jednym złączem szynowym. W każdej z dwóch sekcji linii wejściowych każdej podstacji zainstalowano jedno urządzenie do monitorowania jakości energii online APView500, a łącznie 8 urządzeń monitoruje jakość energii we wszystkich obwodach linii wejściowych. Aby umożliwić monitorowanie pracy całego systemu zasilania w czasie rzeczywistym i akwizycję danych, projekt wyposażono w platformę zarządzania efektywnością energetyczną AcrelEMS Enterprise Microgrid, która zapewnia pełne pokrycie monitorowania od strony zużycia energii 35 kV do 0,4 kV.

4.2 Przemysł półprzewodników – projekt produkcji materiałów elektronicznych

Główne problemy związane z jakością zasilania w przemyśle produkcji półprzewodników są następujące:

Problemy harmoniczne

Stacje testowe układów scalonych, manipulatory sterowane PLC, urządzenia do obróbki płytek półprzewodnikowych oraz urządzenia półprzewodnikowe sterowane przez konwersję częstotliwości to główne źródła zniekształceń harmonicznych. Harmoniczne te nie tylko powodują awarie samego urządzenia, ale prądy harmoniczne powracające do sieci elektroenergetycznej mogą również powodować przegrzewanie się innych obwodów, nieprawidłowe działanie przełączników elektronicznych i niestabilne napięcie zasilania. W poważnych przypadkach mogą one nawet doprowadzić do przestojów linii produkcyjnych i złomowania półproduktów. Ponadto częste przełączanie obciążenia urządzeń wysokoenergetycznych – w tym urządzeń epitaksjalnych, urządzeń dyfuzyjnych i urządzeń do implantacji jonów – pogarsza środowisko zużycia energii.

Spadki napięcia i przerwy

Nowoczesne urządzenia do produkcji półprzewodników są bardzo wrażliwe na wahania jakości zasilania. W porównaniu z tradycyjnymi gałęziami przemysłu, procesy produkcji półprzewodników i wyświetlaczy LCD są szczególnie wrażliwe na spadki napięcia: spadek napięcia o amplitudzie 85%–90% wartości znamionowej, trwający zaledwie 16 ms, może spowodować wyłączenie urządzenia. W przypadku krótkotrwałej przerwy w zasilaniu, obciążenie jest zazwyczaj całkowicie odłączane od sieci (a amplituda napięcia spada poniżej 10% wartości znamionowej).

Zarówno spadki napięcia, jak i krótkotrwałe przerwy w dostawie prądu mogą skutkować przestojami w pracy urządzeń w przemyśle półprzewodnikowym. Prawdopodobieństwo wystąpienia spadki napięcia jest jednak znacznie wyższe niż przerw krótkotrwałych. Badania wskazują, że spadki napięcia stanowią 70–80% wszystkich awarii w systemach dystrybucji energii, podczas gdy w przypadku awarii systemów przesyłowych odsetek zdarzeń spowodowanych spadkiem napięcia przekracza 90%.