電力品質「危機」即將到來？ APView 電力品質線上監測設備可對諧波、閃爍和電壓驟降進行精確診斷！

一、各行業電能品質監測的現狀

1.1 風力發電：諧波（發電機與電力電子設備之間的不匹配）；電壓偏差（風力發電機的啟動和關閉）；頻率偏差將在小型孤立電網中發生。

1.2 太陽能發電：諧波（逆變器）；電壓波動和閃爍（輸出功率的隨機波動）；直流分量（逆變器）。

1.3 資料中心：諧波（開關電源、UPS、頻率轉換設備）。

1.4 石油化學工業：對電壓波動高度敏感，即「瞬時電壓驟降」（可能導致石油化學裝置停產）；電壓驟降（由大型馬達和馬達組引起）。

1.5 冶金工業：諧波（軋機和大型鼓風機的速度控制裝置）；電壓波動（電弧爐）。

1.6 半導體產業：設備靈敏度高。

二、電力品質監測需求分析

隨著電力環境自動化水準的提高，以整流、逆變、變頻等電力電子技術為代表的各種非線性負載的比例不斷增加。此外，由於調節方法不完善和外部幹擾等原因，電能品質下降。國民經濟企業中大量使用由電腦和微處理器控制的精密電子儀器，這些儀器對供電品質日益敏感，對電能品質提出了更高的要求。因此，電能品質問題及其解決方案逐漸成為研究熱點。

《電力品質管理辦法（暫行）》指出，電力品質管理應遵循「標準引導、預防為主、綜合治理」的原則。發電、供電和用電各方應在專案規劃、設計、建造和運作的全過程中貫徹電力品質主動預防和控制的理念，共同維護安全的用電環境。

為了提高電網的電能質量，首先需要對電能品質進行準確的檢測和分析，測量電網的電能品質水平，分析和確定各種電能品質問題的原因，從而為提高電能品質提供依據。

Ⅲ. APVIEW系列電能品質分析儀

1. 監測功能 – 穩態監測

測量電壓、電流、功率、電能等；電壓偏差；電壓不平衡；電流不平衡；諧波電壓/諧波電流；間諧波電壓/間諧波電流；諧波功率；諧波相位角；總諧波失真 (THD)；高頻諧波；電壓波動和閃爍；電壓快速變化。監測數據顯示在裝置介面上，可查看即時波形和故障波形。

2. 監測功能 – 瞬態監測

捕捉電壓驟降事件，定位電壓驟降源，分析電壓驟降容差曲線。

短時中斷：電力系統中的一種現象，即某一點的工頻電壓均方根值（RMS）突然降至 0.1 pu 以下，然後在 10 毫秒至 1 分鐘的短時間內恢復正常。

電壓驟降：電力系統中的一種現象，即某一點的工頻電壓有效值突然下降到 0.1 pu 至 0.9 pu 的範圍內，然後在 10 毫秒至 1 分鐘的短時間內恢復正常。

電壓驟升：電力系統中的一種現象，即某一點的工頻電壓有效值暫時上升到 1.1 pu 至 1.8 pu 的範圍內，然後在 10 毫秒至 1 分鐘的短時間內恢復正常。

透過檢索故障發生和終止期間的波形和電氣參數等數據，等效阻抗法用於識別和分析阻抗突變的位置，從而確定電壓驟降源是在線路側還是母線側。

3. 監測功能 – 即時監測

電壓瞬態監測和電流瞬態監測。故障發生瞬間的事件記錄和故障示波圖可在設備介面和網頁終端上查看。

瞬態：指在穩態條件下，電壓和/或電流的單次變化，持續時間少於幾個週期。它通常包括兩種現象，即脈衝瞬態和振盪瞬態。

4. 監控功能 – 故障波形

電壓偏差、頻率偏差、電壓驟升、電壓驟降、短時電壓中斷和電壓瞬變。

商品貿易網是一種適用於從電力系統模型中獲得的瞬態波形和事件資料的資料檔案格式。

5. 監控功能－記錄與存儲

PQDIF 資料儲存、資料匯出、事件記錄儲存為 PQDIF 格式文件，以及 2 小時內穩態資料的壓縮文件。

儲存晶片容量高達32GB，可實現監測點資料的即時儲存。每分鐘的資料（包括平均值、最大值、最小值、95%機率值和均方根值）可在裝置上儲存長達3個月，之後資料將按照先進先出（FIFO）原則進行更新。

PQDIF資料類型符合DL/T 1608電能品質資料交換格式規範，PQDIF資料可儲存90天。設備記錄的PQDIF資料和故障示波圖資料可透過FTP協定保存到本機。

6. 監控功能 – Web 伺服器

穩態監測、瞬態監測、瞬時監測、故障示波、合格率統計等。

四、電能品質線上監測的應用案例

4.1 半導體產業－上海高端半導體晶圓研發製造項目

項目要求

客戶主要從事高品質半導體晶圓的研發、生產和銷售，以及商品和技術的進出口業務。此部署的電能品質線上監測設備旨在重點監測電壓驟升/驟降、電壓閃爍、電壓諧波/間諧波、電流諧波/間諧波等關鍵參數。透過對採集到的電氣參數資料進行科學分析，對配電系統的電壓和電流進行即時監測，可以更及時、準確、靈敏地反映電能品質的即時狀態。這確保了整個工廠的穩定可靠運行，並最大限度地減少了電壓品質問題造成的設備損壞和財產損失。

解決方案配置

本專案配電系統包括1個開關站及3個10kV變電站。每個配電系統均採用雙進線單母線聯絡配置。每個變電站的兩條進線段各安裝一台APView500電能品質線上監測設備，共部署8台設備，用於監測所有進線迴路的電能品質。為實現整個供電系統運作的即時監測和資料擷取，本專案配備了AcrelEMS企業級微電網能源效率管理平台，實現了從35kV到0.4kV用電側的全覆蓋監測。

4.2 半導體產業－電子材料製造項目

半導體製造業的主要電能品質問題如下：

諧波問題

積體電路測試台、PLC控制的機械手臂、晶片製造晶圓加工設備、變頻控制的半導體設備都是諧波失真的主要來源。這些諧波不僅會引發設備本身的故障，而且反饋到電網的諧波電流還會導致其他電路過熱、電子開關誤動作以及供電電壓不穩定。在嚴重的情況下，甚至可能導致生產線停工和半成品報廢。此外，高能耗設備（包括外延設備、擴散設備和離子注入設備）頻繁的負載切換也會加劇電力消耗環境的惡化。

電壓驟降和中斷

現代半導體生產設備對電能品質波動極為敏感。與傳統產業相比，半導體和液晶顯示器（LCD）製造製程對電壓驟降尤為敏感：即使電壓驟降幅度達到額定值的85%至90%，持續時間僅16毫秒，也足以觸發設備關機。在短時斷電的情況下，負載通常會與電源系統完全斷開（電壓幅度降至額定值的10%以下）。

電壓驟降和短時停電都會導致半導體產業設備停機。然而，電壓驟降的發生機率遠高於短時停電。相關調查顯示，電壓驟降佔配電系統所有故障的70%至80%，而在輸電系統故障中，電壓驟降導致的事故比例超過90%。