幫助工業(yè)設(shè)備保持良好狀態(tài)，了解下ADI新一代電源質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)
[導(dǎo)讀]根據(jù)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(shè)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(dǎo)致昂貴的設(shè)備發(fā)生故障，甚至過早報廢。細(xì)微的電源質(zhì)量事件常常越過傳統(tǒng)保護網(wǎng)絡(luò)而不被察覺，造成設(shè)備...
根據(jù)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(shè)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(dǎo)致昂貴的設(shè)備發(fā)生故障，甚至過早報廢。細(xì)微的電源質(zhì)量事件常常越過傳統(tǒng)保護網(wǎng)絡(luò)而不被察覺，造成設(shè)備性能隨著時間推移而降低。此外，許多電源質(zhì)量擾動的來源是多個負(fù)載連接到同一網(wǎng)絡(luò)，引起擾動穿越鄰近設(shè)施和建筑物。為了克服電源質(zhì)量挑戰(zhàn)，有必要監(jiān)控輸入以及負(fù)載產(chǎn)生的擾動。電源質(zhì)量監(jiān)控可為設(shè)備提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo，并且?guī)椭_定合適的管控技術(shù)來提高電源質(zhì)量。
圖1. 電源質(zhì)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(zhì)量展開的研究總結(jié)。大部分(85%)電源質(zhì)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(zhì)量調(diào)研的結(jié)果。據(jù)估計，在歐盟25個國家中，電源質(zhì)量問題造成的經(jīng)濟損失每年超過1560億美元（1500億歐元）。圖2. 不同失真效應(yīng)下網(wǎng)絡(luò)電流和電壓的可視化。
為了應(yīng)對并管理電源質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)電力公司已采納這些電源質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來制定和實施規(guī)章制度。某些情況下，如果電源質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不符合規(guī)范，電力公司可能會懲罰客戶。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不僅就實際應(yīng)用中的電源質(zhì)量建立共識，而且讓用戶確信他們有精確的數(shù)據(jù)來解決相關(guān)問題。在電力網(wǎng)絡(luò)中，電壓突降、突升、閃變、標(biāo)稱額定值變化和諧波所致失真，全都包含關(guān)于網(wǎng)絡(luò)健康狀況的重要信息。高測量精度是提供可靠且可重復(fù)結(jié)果的關(guān)鍵。
利用現(xiàn)代電源質(zhì)量器件提供的信息可以標(biāo)定整體系統(tǒng)的基準(zhǔn)性能，幫助開展預(yù)防性維護，監(jiān)控趨勢和狀態(tài)，評估網(wǎng)絡(luò)性能及其對工藝設(shè)備的敏感性，減少電費。可以在電源系統(tǒng)上安裝電源質(zhì)量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，將其原始測量數(shù)據(jù)聚合起來便可進行相關(guān)性分析，幫助確定擾動源。電源質(zhì)量監(jiān)控器還可以是嵌入式設(shè)備設(shè)計的一部分，實現(xiàn)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(shù)據(jù)分析和診斷得出的結(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，提高電源質(zhì)量。
過去，設(shè)計高精度電源質(zhì)量分析儀需要較高的技術(shù)能力，并且常常涉及使用分立器件和開發(fā)定制電源質(zhì)量測量算法。新型電源質(zhì)量模擬前端 (AFE) 集成了低漂移總增益的高性能ADC和DSP內(nèi)核。分立式設(shè)計方法和編寫定制算法意味著復(fù)雜度和成本會很高，而集成式AFE消除了這種弊端。
結(jié)語
全球能源總需求預(yù)計每年增長約5%。電網(wǎng)連接設(shè)備的規(guī)模和復(fù)雜度將不斷提高，電源質(zhì)量擾動隨之增加。現(xiàn)代商業(yè)對干凈、可靠、永遠(yuǎn)在線的電能的依賴性越來越高。通過采用新一代電源質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)，工業(yè)設(shè)備所有者可以預(yù)期機器設(shè)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(zhì)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(zhì)量展開的研究總結(jié)。大部分(85%)電源質(zhì)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(zhì)量調(diào)研的結(jié)果。據(jù)估計，在歐盟25個國家中，電源質(zhì)量問題造成的經(jīng)濟損失每年超過1560億美元（1500億歐元）。
圖2. 不同失真效應(yīng)下網(wǎng)絡(luò)電流和電壓的可視化。
為了應(yīng)對并管理電源質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)電力公司已采納這些電源質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來制定和實施規(guī)章制度。某些情況下，如果電源質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不符合規(guī)范，電力公司可能會懲罰客戶。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不僅就實際應(yīng)用中的電源質(zhì)量建立共識，而且讓用戶確信他們有精確的數(shù)據(jù)來解決相關(guān)問題。在電力網(wǎng)絡(luò)中，電壓突降、突升、閃變、標(biāo)稱額定值變化和諧波所致失真，全都包含關(guān)于網(wǎng)絡(luò)健康狀況的重要信息。高測量精度是提供可靠且可重復(fù)結(jié)果的關(guān)鍵。
利用現(xiàn)代電源質(zhì)量器件提供的信息可以標(biāo)定整體系統(tǒng)的基準(zhǔn)性能，幫助開展預(yù)防性維護，監(jiān)控趨勢和狀態(tài)，評估網(wǎng)絡(luò)性能及其對工藝設(shè)備的敏感性，減少電費。可以在電源系統(tǒng)上安裝電源質(zhì)量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，將其原始測量數(shù)據(jù)聚合起來便可進行相關(guān)性分析，幫助確定擾動源。電源質(zhì)量監(jiān)控器還可以是嵌入式設(shè)備設(shè)計的一部分，實現(xiàn)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(shù)據(jù)分析和診斷得出的結(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，提高電源質(zhì)量。
過去，設(shè)計高精度電源質(zhì)量分析儀需要較高的技術(shù)能力，并且常常涉及使用分立器件和開發(fā)定制電源質(zhì)量測量算法。新型電源質(zhì)量模擬前端 (AFE) 集成了低漂移總增益的高性能ADC和DSP內(nèi)核。分立式設(shè)計方法和編寫定制算法意味著復(fù)雜度和成本會很高，而集成式AFE消除了這種弊端。
結(jié)語
全球能源總需求預(yù)計每年增長約5%。電網(wǎng)連接設(shè)備的規(guī)模和復(fù)雜度將不斷提高，電源質(zhì)量擾動隨之增加。現(xiàn)代商業(yè)對干凈、可靠、永遠(yuǎn)在線的電能的依賴性越來越高。通過采用新一代電源質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)，工業(yè)設(shè)備所有者可以預(yù)期機器設(shè)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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