幫助工業(yè)設備保持良好狀態(tài)，了解下ADI新一代電源質量監(jiān)控技術
[導讀]根據電力研究院(EPRI)最近發(fā)布的研究報告，由于電力問題，包括電源波動和電壓擾動，美國大型工業(yè)設施每年損失超過1000億美元。家里的電燈閃爍不定會令人煩惱。而在工廠里，電力不穩(wěn)定可能導致昂貴的設備發(fā)生故障，甚至過早報廢。細微的電源質量事件常常越過傳統保護網絡而不被察覺，造成設備...
根據電力研究院 (EPRI) 最近發(fā)布的研究報告，由于電力問題，包括電源波動和電壓擾動，美國大型工業(yè)設施每年損失超過1000億美元。家里的電燈閃爍不定會令人煩惱。而在工廠里，電力不穩(wěn)定可能導致昂貴的設備發(fā)生故障，甚至過早報廢。細微的電源質量事件常常越過傳統保護網絡而不被察覺，造成設備性能隨著時間推移而降低。此外，許多電源質量擾動的來源是多個負載連接到同一網絡，引起擾動穿越鄰近設施和建筑物。為了克服電源質量挑戰(zhàn)，有必要監(jiān)控輸入以及負載產生的擾動。電源質量監(jiān)控可為設備提供適當的保護，并且?guī)椭_定合適的管控技術來提高電源質量。
圖1. 電源質量問題的不同原因：a) 美國；b) 歐洲。
圖1a是電力研究院在全美24家電廠針對配電質量展開的研究總結。大部分(85%)電源質量事故源于電源突降或突升、諧波和接線以及接地問題。圖1b顯示了歐洲電源質量調研的結果。據估計，在歐盟25個國家中，電源質量問題造成的經濟損失每年超過1560億美元（1500億歐元）。圖2. 不同失真效應下網絡電流和電壓的可視化。
為了應對并管理電源質量，必須找到可靠的監(jiān)控和報告方法。行業(yè)制定的一些重要標準有IEC 61000-4-30 A類和S類、IEC61000-4-7諧波測量和針對閃變的IEC61000-4-15。大多數電力公司已采納這些電源質量標準來制定和實施規(guī)章制度。某些情況下，如果電源質量標準不符合規(guī)范，電力公司可能會懲罰客戶。工業(yè)標準不僅就實際應用中的電源質量建立共識，而且讓用戶確信他們有精確的數據來解決相關問題。在電力網絡中，電壓突降、突升、閃變、標稱額定值變化和諧波所致失真，全都包含關于網絡健康狀況的重要信息。高測量精度是提供可靠且可重復結果的關鍵。
利用現代電源質量器件提供的信息可以標定整體系統的基準性能，幫助開展預防性維護，監(jiān)控趨勢和狀態(tài)，評估網絡性能及其對工藝設備的敏感性，減少電費?？梢栽陔娫聪到y上安裝電源質量監(jiān)控網絡，將其原始測量數據聚合起來便可進行相關性分析，幫助確定擾動源。電源質量監(jiān)控器還可以是嵌入式設備設計的一部分，實現更高的集成度和更精密的控制。捕捉機器獨有的電氣特征可以了解整體運行狀態(tài)。從數據分析和診斷得出的結論可以為下一代保護算法和產品的設計提供可靠的信息，提高電源質量。
過去，設計高精度電源質量分析儀需要較高的技術能力，并且常常涉及使用分立器件和開發(fā)定制電源質量測量算法。新型電源質量模擬前端 (AFE) 集成了低漂移總增益的高性能ADC和DSP內核。分立式設計方法和編寫定制算法意味著復雜度和成本會很高，而集成式AFE消除了這種弊端。
結語
全球能源總需求預計每年增長約5%。電網連接設備的規(guī)模和復雜度將不斷提高，電源質量擾動隨之增加。現代商業(yè)對干凈、可靠、永遠在線的電能的依賴性越來越高。通過采用新一代電源質量監(jiān)控技術，工業(yè)設備所有者可以預期機器設備過早失效或磨損的情況會減少，干凈的電源將帶來巨大好處。
圖1. 電源質量問題的不同原因：a) 美國；b) 歐洲。
圖1a是電力研究院在全美24家電廠針對配電質量展開的研究總結。大部分(85%)電源質量事故源于電源突降或突升、諧波和接線以及接地問題。圖1b顯示了歐洲電源質量調研的結果。據估計，在歐盟25個國家中，電源質量問題造成的經濟損失每年超過1560億美元（1500億歐元）。
圖2. 不同失真效應下網絡電流和電壓的可視化。
為了應對并管理電源質量，必須找到可靠的監(jiān)控和報告方法。行業(yè)制定的一些重要標準有IEC 61000-4-30 A類和S類、IEC61000-4-7諧波測量和針對閃變的IEC61000-4-15。大多數電力公司已采納這些電源質量標準來制定和實施規(guī)章制度。某些情況下，如果電源質量標準不符合規(guī)范，電力公司可能會懲罰客戶。工業(yè)標準不僅就實際應用中的電源質量建立共識，而且讓用戶確信他們有精確的數據來解決相關問題。在電力網絡中，電壓突降、突升、閃變、標稱額定值變化和諧波所致失真，全都包含關于網絡健康狀況的重要信息。高測量精度是提供可靠且可重復結果的關鍵。
利用現代電源質量器件提供的信息可以標定整體系統的基準性能，幫助開展預防性維護，監(jiān)控趨勢和狀態(tài)，評估網絡性能及其對工藝設備的敏感性，減少電費?？梢栽陔娫聪到y上安裝電源質量監(jiān)控網絡，將其原始測量數據聚合起來便可進行相關性分析，幫助確定擾動源。電源質量監(jiān)控器還可以是嵌入式設備設計的一部分，實現更高的集成度和更精密的控制。捕捉機器獨有的電氣特征可以了解整體運行狀態(tài)。從數據分析和診斷得出的結論可以為下一代保護算法和產品的設計提供可靠的信息，提高電源質量。
過去，設計高精度電源質量分析儀需要較高的技術能力，并且常常涉及使用分立器件和開發(fā)定制電源質量測量算法。新型電源質量模擬前端 (AFE) 集成了低漂移總增益的高性能ADC和DSP內核。分立式設計方法和編寫定制算法意味著復雜度和成本會很高，而集成式AFE消除了這種弊端。
結語
全球能源總需求預計每年增長約5%。電網連接設備的規(guī)模和復雜度將不斷提高，電源質量擾動隨之增加。現代商業(yè)對干凈、可靠、永遠在線的電能的依賴性越來越高。通過采用新一代電源質量監(jiān)控技術，工業(yè)設備所有者可以預期機器設備過早失效或磨損的情況會減少，干凈的電源將帶來巨大好處。
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