電源質(zhì)量擾動(dòng)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(zhǎng)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(wèn)題、接地問(wèn)題、開關(guān)瞬態(tài)、負(fù)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(huì)被發(fā)現(xiàn)，但會(huì)損壞昂貴的設(shè)備。在歐洲，運(yùn)營(yíng)電網(wǎng)公司提供的電能質(zhì)量由國(guó)家電網(wǎng)規(guī)范和歐洲標(biāo)準(zhǔn)(EN  50160)中規(guī)定的基準(zhǔn)參數(shù)定義。當(dāng)電源電壓畸變時(shí)，設(shè)備獲得非正弦電流，可能引起過(guò)熱、故障、過(guò)早老化等技術(shù)問(wèn)題。非正弦電流還會(huì)對(duì)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(huì)導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，增加維護(hù)，縮短使用壽命，最終造成經(jīng)濟(jì)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(shuō)明如何使機(jī)器保持更好的運(yùn)行狀態(tài)。

電能質(zhì)量擾動(dòng)起源于哪里？

圖1a是電力研究所對(duì)美國(guó)24家發(fā)電廠的配電質(zhì)量進(jìn)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(wèn)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(jì)，在25個(gè)歐盟國(guó)家中，每年因電能質(zhì)量問(wèn)題造成的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)1560億美元(1500億歐元)。

在工業(yè)環(huán)境中，啟動(dòng)和停止重載可能會(huì)導(dǎo)致電壓突然下降和上升，使電網(wǎng)電壓超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)工況。大部分設(shè)備都是設(shè)計(jì)在一定的工作條件下工作，長(zhǎng)時(shí)間的電壓驟降和升高會(huì)造成停機(jī)和工藝中斷。在當(dāng)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(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的可再生能源，如太陽(yáng)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(lái)越多，諧波將成為工業(yè)設(shè)備電能質(zhì)量問(wèn)題更常見的來(lái)源。這種電源會(huì)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(dāng)網(wǎng)絡(luò)元件過(guò)載時(shí)，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(huì)觸發(fā)保護(hù)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(fù)荷分配、接線和接地方案不當(dāng)、負(fù)荷相互作用、EMI/EMC和大無(wú)功網(wǎng)絡(luò)的切換。

電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

為了處理和管理電能質(zhì)量，必須找到可靠的監(jiān)測(cè)和報(bào)告方法。一些重要的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是IEC  61000-4-30 A和S、IEC61000-4-7諧波測(cè)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(biāo)準(zhǔn)來(lái)制定和實(shí)施規(guī)章制度。在某些情況下，如果電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不符合規(guī)范，電力公司可能會(huì)處罰客戶。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不僅在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)供電質(zhì)量建立共識(shí)，還能讓用戶相信自己有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來(lái)解決相關(guān)問(wèn)題。在電網(wǎng)中，電壓突然下降

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)在改善電網(wǎng)和機(jī)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(zhǔn)整個(gè)系統(tǒng)的基準(zhǔn)性能，有助于進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，監(jiān)測(cè)趨勢(shì)和狀態(tài)，評(píng)估網(wǎng)絡(luò)性能及其對(duì)過(guò)程設(shè)備的敏感性，降低電費(fèi)。可以在供電系統(tǒng)上安裝電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并且可以聚集其原始測(cè)量數(shù)據(jù)用于相關(guān)性分析，以幫助確定擾動(dòng)源。電源質(zhì)量監(jiān)控也可以是嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的一部分，可以實(shí)現(xiàn)更高的集成度和更精確的控制。捕捉機(jī)器獨(dú)特的電氣特性，以了解整體運(yùn)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(hù)算法和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(lái)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(yán)重失真。經(jīng)過(guò)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(zhǔn)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(guò)去，高精度電能質(zhì)量分析儀的設(shè)計(jì)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(cè)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(hào)處理器內(nèi)核，具有低漂移總增益。離散設(shè)計(jì)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(diǎn)。

減少待機(jī)過(guò)早失效或磨損，清潔電源帶來(lái)很大好處。集成AFE計(jì)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(hào)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(cè)前端ADE9000。它消除了大部分計(jì)算復(fù)雜性，并簡(jiǎn)化了實(shí)施電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需的時(shí)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(lái)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(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)緊急問(wèn)題的早期發(fā)現(xiàn)。在網(wǎng)絡(luò)中，多個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可用于識(shí)別和隔離干擾。機(jī)器診斷的數(shù)據(jù)分析、預(yù)防性維護(hù)和隔離問(wèn)題負(fù)載都是減少過(guò)程中斷、提高設(shè)備壽命和增加正常運(yùn)行時(shí)間的新方法。

標(biāo)簽

全球能源需求總量預(yù)計(jì)每年增長(zhǎng)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(dòng)也會(huì)相應(yīng)增加。現(xiàn)代商業(yè)越來(lái)越依賴清潔、可靠和不間斷的電能。通過(guò)采用新一代電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)，工業(yè)設(shè)備所有者可以期望減少機(jī)械設(shè)備的過(guò)早故障或磨損，清潔電源將帶來(lái)巨大的好處。