Uma crise de qualidade de energia está se aproximando? O dispositivo de monitoramento online de qualidade de energia APView oferece diagnósticos precisos para harmônicos, oscilações e quedas de tensão!

I. Situação atual do monitoramento da qualidade da energia em diversos setores

1.1 Geração de Energia Eólica: Harmônicos (desajuste entre geradores e dispositivos eletrônicos de potência); desvio de tensão (partida e parada de geradores de turbinas eólicas); desvio de frequência ocorrerão em pequenas redes elétricas isoladas.

1.2 Geração de energia solar: Harmônicos (inversores); flutuação de tensão e cintilação (flutuação aleatória da potência de saída); componente CC (inversores).

1.3 Centros de dados: Harmônicos (fontes de alimentação comutadas, UPS, equipamentos de conversão de frequência).

1.4 Indústria Petroquímica: Alta sensibilidade à flutuação de tensão, ou seja, “queda momentânea de tensão” (que pode causar a paralisação de plantas petroquímicas); afundamento de tensão (causado por grandes motores e grupos de motores).

1.5 Indústria Metalúrgica: Harmônicos (dispositivos de controle de velocidade de laminadores e grandes sopradores); flutuação de tensão (fornos a arco).

1.6 Indústria de semicondutores: Alta sensibilidade dos equipamentos.

II. Análise da demanda de monitoramento da qualidade da energia

Com o aprimoramento do nível de automação no ambiente elétrico, a proporção de diversas cargas não lineares representadas por tecnologias de eletrônica de potência, como retificação, inversão e conversão de frequência, está em constante crescimento. Além disso, devido a métodos de regulação imperfeitos e interferências externas, a qualidade da energia tem diminuído. Um grande número de instrumentos eletrônicos de precisão controlados por computadores e microprocessadores é utilizado em empresas de economia nacional, os quais são cada vez mais sensíveis à qualidade do fornecimento de energia e impõem requisitos mais rigorosos para essa qualidade. Assim, os problemas de qualidade de energia e suas soluções tornaram-se gradualmente um tema de pesquisa de grande interesse.

As Medidas para a Administração da Qualidade da Energia (Provisórias) destacam que a administração da qualidade da energia deve seguir o princípio de “orientação padronizada, prevenção em primeiro lugar e tratamento abrangente”. As partes envolvidas na geração, fornecimento e consumo de energia devem implementar o conceito de prevenção e controle ativos da qualidade da energia em todo o processo de planejamento, projeto, construção e operação do projeto, de modo a manter conjuntamente um ambiente de operação elétrica seguro.

Para melhorar a qualidade da energia na rede elétrica, é necessário, em primeiro lugar, realizar uma detecção e análise precisas da qualidade da energia, medir o nível de qualidade da energia na rede, analisar e determinar as causas de vários problemas de qualidade da energia, de forma a fornecer uma base para a melhoria da qualidade da energia.

III. ANALISADOR DE QUALIDADE DE ENERGIA DA SÉRIE APVIEW

1. Funções de Monitoramento – Monitoramento em Regime Permanente

Medição de tensão, corrente, potência, energia elétrica, etc.; desvio de tensão; desequilíbrio de tensão; desequilíbrio de corrente; tensão harmônica/corrente harmônica; tensão interharmônica/corrente interharmônica; potência harmônica; ângulo de fase harmônico; distorção harmônica total (THD); harmônicos de alta frequência; flutuação e oscilação de tensão; variação rápida de tensão. Os dados de monitoramento são exibidos na interface do dispositivo, permitindo a visualização de formas de onda em tempo real e formas de onda de falha.

2. Funções de Monitoramento – Monitoramento de Transientes

Captura de eventos de afundamento de tensão, localização das fontes de afundamento de tensão e análise das curvas de tolerância ao afundamento.

Interrupção de curta duraçãoFenômeno no sistema de energia elétrica em que o valor eficaz (RMS) da tensão de frequência da rede em um determinado ponto cai repentinamente abaixo de 0,1 pu e, em seguida, retorna ao normal após um curto período que varia de 10 ms a 1 min.

Queda de tensãoFenômeno no sistema de energia elétrica em que o valor RMS da tensão de frequência da rede em um determinado ponto cai repentinamente para a faixa de 0,1 pu a 0,9 pu e, em seguida, retorna ao normal após um curto período que varia de 10 ms a 1 min.

SobretensãoFenômeno no sistema de energia elétrica em que o valor RMS da tensão de frequência da rede em um determinado ponto sobe temporariamente para a faixa de 1,1 pu a 1,8 pu e, em seguida, retorna ao normal após um curto período que varia de 10 ms a 1 min.

Ao recuperar dados como formas de onda e parâmetros elétricos durante a ocorrência e o término de faltas, o método da impedância equivalente é usado para identificar e analisar a localização das mutações de impedância, de modo a determinar se a fonte da queda de tensão está no lado da linha ou no lado da barra.

3. Funções de monitoramento – Monitoramento instantâneo

Monitoramento de transientes de tensão e de corrente. Registros de eventos e oscilogramas de falhas no momento das mesmas podem ser visualizados na interface do dispositivo e no terminal web.

Estado transitórioRefere-se a uma única variação de tensão e/ou corrente em condições de estado estacionário, com duração inferior a alguns ciclos. Geralmente inclui dois tipos de fenômenos: transientes impulsivos e transientes oscilatórios.

4. Funções de monitoramento – Formas de onda de falha

Desvio de tensão, desvio de frequência, sobretensão, queda de tensão, interrupção de tensão de curta duração e transiente de tensão.

COMTRADEÉ um formato de arquivo de dados adequado para formas de onda transitórias e dados de eventos obtidos a partir de modelos de sistemas de energia.

5. Funções de monitoramento – gravação e armazenamento

Armazenamento de dados PQDIF, exportação de dados, registros de eventos salvos como arquivos no formato PQDIF e arquivos compactados de dados em estado estacionário em até 2 horas.

A capacidade do chip de armazenamento atinge 32 GB, o que permite o armazenamento em tempo real dos dados dos pontos de monitoramento. Os dados de 1 minuto (incluindo valor médio, valor máximo, valor mínimo, valor de probabilidade de 95% e valor RMS) podem ser armazenados no dispositivo por até 3 meses, após os quais os dados são atualizados seguindo o princípio FIFO (primeiro a entrar, primeiro a sair).

O tipo de dados PQDIF está em conformidade com as especificações do formato de troca de dados de qualidade de energia DL/T 1608 e os dados PQDIF podem ser armazenados por 90 dias. Os dados PQDIF e os dados do oscilograma de falha registrados pelo dispositivo podem ser salvos localmente via protocolo FTP.

6. Funções de monitoramento – Servidor Web

Monitoramento em regime permanente, monitoramento transitório, monitoramento instantâneo, oscilografia de falhas, estatísticas da taxa de qualificação, etc.

IV. Casos de aplicação do monitoramento online da qualidade da energia

4.1 Indústria de Semicondutores – Um Projeto de P&D e Fabricação de Wafer de Semicondutores de Alta Tecnologia em Xangai

Requisitos do projeto

O cliente dedica-se principalmente à pesquisa e desenvolvimento, produção e venda de wafers semicondutores de alta qualidade, bem como à importação e exportação de bens e tecnologias. A implementação de dispositivos de monitoramento online da qualidade da energia foi projetada para monitorar picos e quedas de tensão, oscilações de tensão, harmônicos/interharmônicos de tensão, harmônicos/interharmônicos de corrente e outros parâmetros-chave. Ao realizar análises científicas da tensão e da corrente do sistema de distribuição de energia com base nos dados coletados dos parâmetros elétricos, o status da qualidade da energia em tempo real pode ser refletido de forma mais oportuna, precisa e responsiva. Isso garante a operação estável e confiável de toda a planta e minimiza danos aos equipamentos e perdas materiais decorrentes de problemas na qualidade da tensão.

Configuração da solução

O sistema de distribuição de energia deste projeto compreende 1 estação de chaveamento e 3 subestações de 10 kV. Cada sistema de distribuição adota uma configuração de duas linhas de entrada e uma única barra de interligação. Um dispositivo de monitoramento online de qualidade de energia APView500 está instalado em cada uma das duas seções de linha de entrada de cada subestação, totalizando 8 dispositivos implantados para monitorar a qualidade da energia em todos os circuitos de linha de entrada. Para permitir o monitoramento em tempo real da operação de todo o sistema de fornecimento de energia e a aquisição de dados, o projeto está equipado com a plataforma de gerenciamento de eficiência energética de microrredes corporativas AcrelEMS, que realiza o monitoramento completo desde a tensão de 35 kV até a tensão de 0,4 kV do lado do consumo de energia.

4.2 Indústria de semicondutores – Um projeto de fabricação de materiais eletrônicos

Os principais problemas de qualidade de energia na indústria de fabricação de semicondutores são os seguintes:

Problemas harmônicos

Estações de teste de circuitos integrados, manipuladores controlados por CLP, equipamentos de processamento de wafers para fabricação de chips e equipamentos semicondutores com controle de conversão de frequência são as principais fontes de distorção harmônica. Essas harmônicas não apenas causam mau funcionamento nos próprios equipamentos, mas as correntes harmônicas que retornam à rede elétrica também podem causar superaquecimento em outros circuitos, mau funcionamento de chaves eletrônicas e instabilidade na tensão de alimentação. Em casos graves, podem até levar à paralisação da linha de produção e ao descarte de produtos semiacabados. Além disso, a frequente comutação de carga de equipamentos de alta energia – incluindo equipamentos epitaxiais, de difusão e de implantação iônica – agrava a deterioração do ambiente de consumo de energia.

Queda de tensão e interrupção

Os equipamentos modernos de produção de semicondutores são altamente suscetíveis a flutuações na qualidade da energia. Comparados com as indústrias tradicionais, os processos de fabricação de semicondutores e LCDs são particularmente sensíveis a quedas de tensão: uma queda de tensão com amplitude de 85% a 90% do valor nominal, com duração de apenas 16 ms, pode ser suficiente para acionar o desligamento do equipamento. Em caso de interrupção de curta duração, a carga geralmente é completamente desconectada do sistema de alimentação (com a amplitude da tensão caindo abaixo de 10% do valor nominal).

Tanto as quedas de tensão quanto as interrupções de curta duração podem resultar em paralisação de equipamentos na indústria de semicondutores. No entanto, a probabilidade de ocorrência de quedas de tensão é significativamente maior do que a de interrupções de curta duração. Pesquisas relevantes indicam que as quedas de tensão são responsáveis ​​por 70% a 80% de todas as falhas em sistemas de distribuição de energia, enquanto em falhas em sistemas de transmissão, a proporção de incidentes causados ​​por quedas de tensão ultrapassa 90%.