電源質(zhì)量擾動源于何處

如果利益相關(guān)者充分利用這些技術(shù)，他們昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施將受益于清潔電源，并具有更長的使用壽命。電能質(zhì)量是指提供給客戶的電能的各種變化，涉及接線問題、接地問題、開關(guān)瞬態(tài)、負載變化和諧波產(chǎn)生。在某些情況下，供電質(zhì)量差可能不會被發(fā)現(xiàn)，但會損壞昂貴的設(shè)備。在歐洲，運營電網(wǎng)公司提供的電能質(zhì)量由國家電網(wǎng)規(guī)范和歐洲標準(EN  50160)中規(guī)定的基準參數(shù)定義。當電源電壓畸變時，設(shè)備獲得非正弦電流，可能引起過熱、故障、過早老化等技術(shù)問題。非正弦電流還會對變壓器和饋電電纜等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備造成熱和絕緣應(yīng)力。供電不良會導(dǎo)致設(shè)備停機，增加維護，縮短使用壽命，最終造成經(jīng)濟損失。本文將從工業(yè)設(shè)備的角度分析電能質(zhì)量差的影響，并說明如何使機器保持更好的運行狀態(tài)。

電能質(zhì)量擾動起源于哪里？

圖1a是電力研究所對美國24家發(fā)電廠的配電質(zhì)量進行的研究總結(jié)。大多數(shù)(85%)電能質(zhì)量事故是由電源突然下降或上升、諧波、接線和接地問題引起的。圖1b顯示了歐洲電能質(zhì)量調(diào)查的結(jié)果。據(jù)估計，在25個歐盟國家中，每年因電能質(zhì)量問題造成的經(jīng)濟損失超過1560億美元(1500億歐元)。

在工業(yè)環(huán)境中，啟動和停止重載可能會導(dǎo)致電壓突然下降和上升，使電網(wǎng)電壓超過標準工況。大部分設(shè)備都是設(shè)計在一定的工作條件下工作，長時間的電壓驟降和升高會造成停機和工藝中斷。在當今的商業(yè)環(huán)境下，許多公司正在考慮安裝或已經(jīng)安裝了當?shù)禺a(chǎn)生的可再生能源，如太陽能和風(fēng)力發(fā)電。在許多情況下，分布式電源使得電力設(shè)施需要開關(guān)電源。隨著電力電子和開關(guān)電源的使用越來越多，諧波將成為工業(yè)設(shè)備電能質(zhì)量問題更常見的來源。這種電源會將諧波注入電線，降低供電質(zhì)量，從而影響連接到供電網(wǎng)絡(luò)的任何東西，包括變壓器和電纜。當網(wǎng)絡(luò)元件過載時，設(shè)備管理人員可以經(jīng)常觀察到諧波電流的影響。在某些情況下，網(wǎng)絡(luò)組件總損耗增加0.1%到0.5%可能會觸發(fā)保護設(shè)備。導(dǎo)致電能質(zhì)量差的其他因素包括：各相位差的負荷分配、接線和接地方案不當、負荷相互作用、EMI/EMC和大無功網(wǎng)絡(luò)的切換。

電能質(zhì)量標準

為了處理和管理電能質(zhì)量，必須找到可靠的監(jiān)測和報告方法。一些重要的行業(yè)標準是IEC  61000-4-30 A和S、IEC61000-4-7諧波測量和IEC61000-4-15閃爍。大多數(shù)電力公司都采用這些電能質(zhì)量標準來制定和實施規(guī)章制度。在某些情況下，如果電能質(zhì)量標準不符合規(guī)范，電力公司可能會處罰客戶。行業(yè)標準不僅在實際應(yīng)用中對供電質(zhì)量建立共識，還能讓用戶相信自己有準確的數(shù)據(jù)來解決相關(guān)問題。在電網(wǎng)中，電壓突然下降

電能質(zhì)量監(jiān)測在改善電網(wǎng)和機器狀態(tài)中的應(yīng)用

利用現(xiàn)代電能質(zhì)量裝置提供的信息，可以校準整個系統(tǒng)的基準性能，有助于進行預(yù)防性維護，監(jiān)測趨勢和狀態(tài)，評估網(wǎng)絡(luò)性能及其對過程設(shè)備的敏感性，降低電費?？梢栽诠╇娤到y(tǒng)上安裝電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，并且可以聚集其原始測量數(shù)據(jù)用于相關(guān)性分析，以幫助確定擾動源。電源質(zhì)量監(jiān)控也可以是嵌入式設(shè)備設(shè)計的一部分，可以實現(xiàn)更高的集成度和更精確的控制。捕捉機器獨特的電氣特性，以了解整體運行狀態(tài)。數(shù)據(jù)分析和診斷的結(jié)論可以為下一代保護算法和產(chǎn)品的設(shè)計提供可靠的信息，提高供電質(zhì)量。

如果設(shè)備已經(jīng)部署在工廠環(huán)境中，則可以使用電能質(zhì)量曲線來確定更好的控制技術(shù)。例如，印度一家工業(yè)設(shè)施的電能質(zhì)量曲線顯示，電壓和電流波形嚴重失真。經(jīng)過充分分析，工廠安裝了混合功率因數(shù)校正系統(tǒng)。使用新的校準系統(tǒng)，功率因數(shù)從0.5變?yōu)?.9，總諧波失真提高了50%。

現(xiàn)代電能質(zhì)量分析儀

過去，高精度電能質(zhì)量分析儀的設(shè)計需要很高的技術(shù)能力，往往涉及分立器件的使用和定制電能質(zhì)量測量算法的開發(fā)。新的電源質(zhì)量模擬前端(AFE)集成了高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理器內(nèi)核，具有低漂移總增益。離散設(shè)計方法和編寫定制算法意味著高復(fù)雜性和高成本，集成AFE消除了這一缺點。

減少待機過早失效或磨損，清潔電源帶來很大好處。集成AFE計算并提供電能質(zhì)量參數(shù)，如突然下降、突然上升、均方根、相序誤差和功率因數(shù)值。它還從輸入信號中獲得線路頻率諧波分量。ADI公司開發(fā)了全球領(lǐng)先的電能質(zhì)量監(jiān)測前端ADE9000。它消除了大部分計算復(fù)雜性，并簡化了實施電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)所需的時間和精力。

隨著工業(yè)環(huán)境中各種設(shè)備的日益互聯(lián)以及物聯(lián)網(wǎng)部署的加速，來自分布式設(shè)備的電能質(zhì)量信息將以新的方式被收集和利用。例如，利益相關(guān)者可以分析歷史趨勢，實現(xiàn)對緊急問題的早期發(fā)現(xiàn)。在網(wǎng)絡(luò)中，多個節(jié)點的實時數(shù)據(jù)可用于識別和隔離干擾。機器診斷的數(shù)據(jù)分析、預(yù)防性維護和隔離問題負載都是減少過程中斷、提高設(shè)備壽命和增加正常運行時間的新方法。

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全球能源需求總量預(yù)計每年增長5%左右。電網(wǎng)接入設(shè)備的規(guī)模和復(fù)雜程度將不斷增加，電能質(zhì)量擾動也會相應(yīng)增加?，F(xiàn)代商業(yè)越來越依賴清潔、可靠和不間斷的電能。通過采用新一代電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)，工業(yè)設(shè)備所有者可以期望減少機械設(shè)備的過早故障或磨損，清潔電源將帶來巨大的好處。