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    施耐德電氣以創新數字化解決方案,推動電能質量提升
    時間:2021-12-16 中國電力電工網

       隨著國家及各地政府圍繞著“雙碳”目標達成的一系列實施規劃及措施的發布,我國已經進入了構建以新型環保能源為主體的新型電力系統的關鍵階段。面對分布式能源和清潔能源的大量并網使用,在此之上,現代信息技術的進步又推動著我國芯片、半導體、精密制造等行業沖刺發展,多重因素疊加下,電能質量將面對諸多新挑戰。一方面,用電負荷日趨復雜化和多樣化,具有非線性,諧波豐富,沖擊性和不平衡特征的負荷影響著供電電網;另一方面,用戶對供電可靠性的要求越來越高,芯片制造、數據中心、醫療設施等多個行業領域都對電能質量提出高要求。

       電能質量問題的具體體現往往是供電中斷、電壓驟降和諧波污染等,一旦發生則會使各方面的業務發展受到極其嚴重的影響。例如在工業領域,由于電能質量問題造成非正常停機的經濟損失可以達到該工廠百分之四左右的年營業額;諧波、電壓暫降可能對制造設備、UPW、HVAC、過程冷卻水等系統造成巨大的損耗和危險,造成的生產損失可高達百萬美元……而在建筑領域,我們備受困擾的很多電氣問題,往往也是由于電能質量引起,諸如:變壓器及電纜N線過電流、過熱,而三相負荷并非嚴重不平衡;斷路器無故跳閘;PLC通訊或過程控制器工作受干擾;突然斷電或電壓波動;變壓器噪音不正常偏大;功率因數低,電費帳單高……

       對于電能質量問題,現代電力系統總結的概念是:“任何出現的電壓、電流以及頻率偏移導致的用戶設備損壞或運行不正常的電能問題”。究其問題本源是因為,對于理想狀態下的電力系統,電能是以恒定頻率和幅度的三相正弦電壓供電,而對于實際狀態下的電力系統,由于負荷的變化及非線性,三相電壓的頻率、幅度以及相位差不能保持恒定,電壓波形不再是單一正弦波。

    施耐德電氣構建的質量優化閉環——“監測-分析-治理”

       面對電能質量難題,數字化及物聯網技術的出現使電能質量管理變得更為“主動”,可將問題扼殺于搖籃,避免事故損失:電氣系統中的設備之間互聯互通,并通過傳感器技術,可全面準確地監測系統各層面的關鍵數據;強大的數據傳輸、存儲及計算技術,使得本地數據進行云端分析十分便捷;有了監測數據的分析結果,便可預判問題進而采取防范措施。這便是全球能源管理與自動化領域數字化轉型專家施耐德電氣實現主動式電能質量管理的邏輯,運用數字化技術構建全面覆蓋“監測-分析-治理”的數字化配電解決方案,通過層層把控,最終形成電能質量的閉環式保障。

    施耐德電氣以創新數字化解決方案,推動電能質量提升
    1. 監測:
    監測作為電能質量控制的初始環節,儀器儀表對各項參數測試的準確性以及測量方法直接關系到數據的準確有效性。施耐德電氣擁有包括EcoStruxure™ Panel Server新一代物聯網網關、PowerLogic™ Thermal Tag無線溫度傳感器、PowerLogic™ PowerTag、POI站控專家等產品在內的電能質量監測產品線,可以監測并記錄配電系統及其關鍵回路上的主要電氣參數,包含:功率、電壓、電流、頻率;功率因數、諧波和電壓/電流畸變率;瞬態、閃變、三相不均衡以及電壓跌落和失電,從而評估其用電效率、系統可靠性和危險程度。通過PO電力監控系統實時運行監測、電能質量表捕捉電能質量事件、PME+PQA模塊實現電能質量事件監測,完成電能質量事件的捕捉、歸類、評級,共同作用下能夠監測并記錄配電系統及其關鍵回路上的主要電氣參數,為下一步分析環節提供真正有價值的信息。

    2. 分析:基于監測所得信息,數據平臺以及領域專家需要協同配合提供分析,才能發現問題并找到原因。施耐德電氣能夠借助PO電力監控系統針對報警事件進行分析;PME電能管理系統提供專業的電能質量分析及影響報告,專家再據此分析給出預防性維護建議;PA電力顧問實現數據質量和電力健康的分析,預測系統電能質量問題,提高能源使用效率,以專業技術實現主動運維。通過報告和分析,可以確定真正影響電能質量的問題,電能質量專家再據此提出建議,為添加治理設備指明方向,從而為用戶提供優化電能質量水平,提高電源可用性、系統可靠性、供電連續性的切實可行方案報告,以此作為電能質量治理的有力支撐。

    3. 治理:治理是最后落地實施的硬件環節,治理設備的性能及質量直接關系著問題能否得以解決,高適配性及低故障率是基本要點。施耐德電氣會在PA電力顧問電能治理分析、電氣容量分析、功率因數分析的基礎上,依據分析結果添加合適的治理設備,保證配電系統安全運行和企業精益生產。通過安裝VCK靜態無功補償、PCS+/PCSn有源濾波、PQE動態無功補償、DVR/DVRS動態電壓補償等合適的治理設備,化解包括諧波、電壓暫降和三相電壓不平衡等電能質量問題,保證核心精密設備在電壓波動或者暫降時的正常、穩定運行。

    電能質量閉環方案為電氣系統保駕護航

       “監測、分析、治理”三個環節周而復始形成閉環,能夠避免配電系統故障,提升電力系統健康水平,實現電能質量優化,為電氣系統的安全可靠運行保駕護航。高效、統一地管理系統設備、系統與其產生的海量數據,并通過安全有效的數據分析可以及時發現潛在電力隱患,提升電力供應的穩定性、可持續性,從而降低能源成本。具體而言,施耐德電氣打造的電能質量閉環方案能夠為用戶實現以下價值:

    1. 對故障的預測和及時處置:電能質量閉環中的軟硬件設備可以實時監測電力系統中的各項參數,幫助項目運維團隊全方位地了解整個項目的配電系統運行狀態,滿足他們對系統運行參數的實時監控需求。借助分析系統,運維人員可以事先了解系統潛在風險,提前做好系統防護,避免意外停機。而若有事件發生,也能夠及時確定配電系統故障位置及成因,快速治理質量問題,最大程度縮短宕機時間。此外,分析系統也能進行全面追溯,獲取警報優先級、故障事件發生序列,進而更加準確、高效的復盤故障成因,并在日后的的運營管理中對特定配電系統點位進行更有針對性的重點維護和巡檢,以避免故障再次發生。

    2. 電能質量優化:包括電壓、電流以及頻率偏移等在內的一系列電能質量問題,可能會造成設備損壞、設備使用壽命縮短和設備意外停機等嚴重后果。借助電能質量分析工具,運維人員可以全面了解配電系統內已經存在和可能出現的電能質量問題,并針對具體問題的原因對癥下藥,通過無功補償、諧波治理、穩壓治理,改善電氣系統的性能:功率因數、諧波、三相平衡及電壓穩定,保障電力系統的穩定運行,而這也是電能質量管理的最終落腳點。

    3. 遠程智能控制:搭載先進數字化技術的傳感器、電能質量儀表等具備互聯互通功能的底層配電產品,不但能夠對配電系統的用電數據進行精準測量,還能夠直接,或者通過網關間接將這些數據上傳至云端,為遠程管理提供重要的數據支撐。而管理人員則能夠借由郵件、手機應用程序或者PC端軟件消息推送的方式,及時對故障進行查看、分析和定位。同時,結合遠程控制系統等邊緣控制軟件,運維人員可以不必前往設施現場,通過智能終端即可對配電設施下達控制、操作指令。

       施耐德電氣構建的電能質量閉環,通過監測、分析、治理三個環節,充分順應了電負荷日趨復雜化和多樣化的行業發展方向,助力芯片、半導體、精密制造等電力敏感型行業應對電能質量難題。

       在全社會新型電力系統構建和高精尖產業發展的道路上,施耐德電氣將始終把客戶需求作為技術創新和產品研發的核心驅動力之一。借助自身在電力和天然氣等公用事業、石油化工、能源、醫院等行業關鍵能源供應及使用場所,為客戶提供優質電能質量優化產品及解決方案過程中所積累的豐富實踐經驗,全面推動各行各業電能質量整體水平提升和電能質量優化,同時,憑借品牌首創的“綠色能源管理”理念,為我國的各行各業能源使用效率提升和“雙碳”目標的實現提供賦能和助力。

     

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