電力品質アナライザ

電力品質とは何ですか?

電力品質とは、機器に供給される電力の安定性と一貫性のことです。これには電圧，周波数，波形特性など、電気機器が効率的かつ確実に動作するためのさまざまなパラメータが含まれます。電力品質が高いということは、電力供給に中断，変動，歪みがないことを意味し、そうでなければ機器の誤動作、効率の低下、あるいは損傷につながる可能性があります。

なぜ電力品質アナライザが必要なのか？

電力品質アナライザ（PQA）は、電力品質の評価と維持に不可欠なツールです。PQAが重要な理由は以下の通りです。

• 電力問題の特定：PQAは、機器の性能に悪影響を及ぼす可能性のある電圧降下，電圧上昇，過渡現象，高調波などの電力障害の検出に役立ちます。
• 機器の損傷防止：PQAは、電力品質を監視することで、電力状態不良による繊細な電子機器の損傷を防ぎ、機器の寿命を延ばすことができます。
• エネルギー効率の改善：電力品質の解析は電力システムの非効率や損失を特定するのに役立ち、全体的なエネルギー効率を改善するための是正措置を講じられます。
• コンプライアンスの確保：多くの業界では、特定の電力品質規格に準拠する必要があります。PQAは、電力システムがこれらの規制要件を満たしていることを確認し、潜在的な罰金や罰則を回避します。
• 信頼性とパフォーマンスの向上：安定した電力品質は、産業プロセス，データセンタ，医療施設，その他の重要なインフラストラクチャの信頼性の高い運用に不可欠です。PQAは、これらのシステムの性能と信頼性の維持に役立ちます。
• データに基づく意思決定：PQAは、電力品質に関する詳細なデータと洞察を提供し、電力システムの保守，アップグレード，最適化に関する情報に基づいた意思決定を可能にします。

つまり電力品質アナライザは、電気システムの完全性と効率を維持し，機器を保護し，規制コンプライアンスを確保するために不可欠です。これらは現代の電力管理とシステムの信頼性において重要な役割を果たしています。DEWESoftの電源品質アナライザは上記のすべてのステップで使用でき、現在の市場で最も柔軟な電源品質解析ソリューションを提供します。

DEWESoft電力品質アナライザ（PQA）のご紹介

DEWESoftは堅牢なハードウェアプラットフォームとハイエンドのシグナルコンディショニング、そして堅牢なソフトウェア機能を組み合わせ、高性能な電力品質アナライザ (PQA) を開発しました。この機器は電力品質解析を行うエンジニアに全く新しい可能性をもたらします。

DEWESoftの電力品質アナライザは、IEC 61000-4-30 クラス A 規格​​に従って、これらすべてのパラメータを計測できます。従来の電力品質アナライザと比較して、より詳細な解析（生データの保存，障害時の動作，追加パラメータの計算など）を行うことが可能です。

主な特徴

• 総合的なパワーパラメータの計算
  • P，Q，S，PF，cos phiなど、100以上の電力パラメータを計算
  • 生データの完全記録機能
• 高度な解析ツール
  • オシロスコープ，FFT，高調波解析機能を統合
  • リアルタイムおよび後処理計算オプション
• マルチドメイン計測
  • 振動，温度，ひずみ，荷重，GPS/GNSS位置データ，CANバス，XCP/CCP，ビデオなど、さまざまな領域のデータを計測
  • 更新レートに関係なく、すべてのパラメーターが完全に同期していることを確認
• 比類のない汎用性
  • これほど幅広い種類のデータを、電力品質計測と完全に同期して計測できるPQAは多くはありません

この構造化されたフォーマットは主要な機能と利点を強調し、情報を明確で理解しやすくします。

高度なデータ解析

DEWESoftの電力品質アナライザは、電力ロガーやエネルギーロガー、その他いくつかの計測機器を1つのデバイスに統合した、非常に柔軟性の高いDAQソリューションです。 これは計測プロセスにとってさまざまな利点があります。

• データの同期： 同期されたデータは互換性があり、比較が容易になります。
• データのロギング：生データは常に保存されるため、後処理中にいつでも詳細な解析を行うことができます。
• 使いやすさ：直感的なソフトウェアにより、計測および解析のタスクが簡素化され、使いこなすのがとても簡単です。
• 費用対効果：通常は複数の機器を必要とする電力パラメータの計測と解析が、
  1台の計測器で可能なため、スペース，時間，コストを節約できます。

総合的な計測機能

DEWESoftの電力品質アナライザは、いくつかの機能を組み合わせて、高度なデータ解析機能を提供します。

• 最大 150 kHz の高調波とTHD
• インターハーモニクスと高周波数
• フリッカ，フリッカ放出，RVC
• FFT，ウォータフォールFFT
• スコープとベクトルスコープ
• 拡張対称コンポーネント
• 電力，効率，エネルギー，周期値，高調波の電力計算

電力品質規格の概要

当社の電力品質メータは、さまざまな電力品質規格のすべての要件を満たしており、幅広いテスト用途に使用できます。以下の表は、国際的な電力品質規格をまとめたものです。

FFT高調波解析

高調波は基本周波数 (50 Hz など) の整数倍であり、電圧と電流の波形に歪みを引き起こします。非正弦波負荷によって生じるこれらの歪みは、電気機器やデバイスの動作や寿命に悪影響を及ぼす可能性があります。

モーターおよび発電機への影響

• 加熱の増加：高調波周波数は鉄と銅の損失を引き起こし、過度の加熱につながります。
• トルクの問題：高調波は脈動やトルク低下の原因となります。
• 機械的な問題：機械的な振動や高い可聴ノイズを発生させ、シャフト，断熱材，機械部品の老化を早め，効率を低下させます。

トランスフォーマへの影響

• 電流の高調波：銅と浮遊磁束の損失を増加させます。
• 電圧の高調波：鉄損を増加させます。
• 周波数の依存性：損失は周波数に正比例するため、周波数が高いほど高調波が大きくなります。
• その他の問題：高調波により振動が発生し、ノイズが増加する可能性があります。

一般的な電気機器への影響

• 効率と寿命の低下
• 加熱の増加
• 故障または予測できない動作

つまり高調波は、さまざまな電気機器やデバイスにおいて、効率の低下，加熱の増加，潜在的な誤動作などの重大な問題を引き起こす可能性があります。これらの高調波を理解して解析することは、最適な性能と寿命を維持するために非常に重要です。

高調波，インターハーモニクス，THD

DEWESoft の電力品質計は、電圧，電流，さらに有効電力と無効電力の高調波を最大3000次まで計測できます。すべての計算はIEC 61000-4-7規格に準拠しています。

高調波次数計算のためのサイドバンドとハーフバンドの数を定義できます。より高い周波数成分は、200 Hzから150 kHz帯域までグループ化できます。

このシステムは、電圧と電流の全高調波歪み（THD）を3000次まで計算し、インターハーモニクスも考慮して包括的な解析機能を提供します。

これらの強力な高調波計算機能により、あらゆる種類の電気機器やデバイスの解析が可能になります。

高調波の計算

• U，I，P，Q，インピーダンス
• DC成分を含む高調波数の個別設定（例：20 kHzサンプリングレート = 200高調波@50 Hz）
• 最大3000次までの高調波（@50 Hz）
• 高調波用の可変サイドバンドおよびハーフサイドバンド
• 200 Hz帯域で最大150 kHzまでの高周波数
• インターハーモニクス，グループまたは単一値
• EN 61000-4-7に準拠
• 実際の周波数に補正して計算
• THD，THD偶数，THD奇数
• 各パラメータのトリガ
• バックグラウンド高調波の減算

フルFFT解析

DEWESoftの電力品質アナライザは、高調波解析に加えて、完全な周波数ベースのFFT解析を提供します。この機能により、スペクトル全体にわたる包括的な周波数解析が可能になります。FFTパターンに基づいて解析をトリガし、以下のような定義可能な各種フィルタを適用できます。

• ハニング
• ハミング
• フラットトップ
• 矩形

など

2Dおよび3D FFTウォータフォール解析

FFTおよび高調波FFT解析に加えて、電力品質アナライザは2Dおよび3D FFTウォータフォール解析オプションも提供します。

このタイプのデータの視覚化は、可変ドライブの解析に特に有効です。たとえばインバータの起動を見ると、周波数が増加するにつれて高調波のサイドバンドがどのように発生するかがはっきりとわかります。画像は、0～150 Hzのトラクションドライブのインバータの立ち上がりを示しています。

FFTウォータフォールの表示は、線形または対数，2Dまたは3Dで表示でき、高調波の次数または周波数で並べ替えることができます。

フリッカおよびフリッカ発光試験

フリッカを理解する

フリッカとは、2つの定常状態間のRMS電圧の変動（繰り返し変動）を表す用語です。電球の点滅はフリッカの影響が大きいことを示します。特に短絡抵抗の低い送電網でよく発生し、電圧に影響を与える負荷（ヒートポンプ，圧延機など）の頻繁な接続と切断によって引き起こされます。

高レベルのフリッカは心理的な刺激として認識され、人体に有害な場合もあります。

DEWESoftの電力品質アナライザによる
フリッカ計測

DEWESoftの電力品質アナライザは、以下を含む包括的なフリッカ計測機能を提供します。

• IEC 61000-4-15規格に準拠したすべてのフリッカパラメータの計測
• IEC 61400-21規格に準拠したフリッカ放射計算により、風力発電所やその他の発電ユニットによって引き起こされるグリッドへのフリッカ放射の評価が可能
• 柔軟な間隔を持つPST (短期フリッカ強度)とPLT (長期フリッカ強度)
• 個別の再計算間隔
• Pinst (瞬間ちらつき)，dU(電圧偏差)，dUmax(最大電圧偏差)，dUduration(電圧偏差の持続時間) などのパラメータを計測

急激な電圧変化（RVC）

急速電圧変化（RVC）は、フリッカ規格の補足として追加されたパラメータです。収録＆解析ソフトウェアDewesoftXは、IEC 61000-4-15規格に従ってこれらのパラメータを計算します。

RVCは、2つの定常状態間の電圧振幅がある時間間隔で3%以上変化する電圧変動を指します。これらの電圧変化は、次のようなさまざまなパラメータを用いて後処理で解析できます。

• 電圧変化の深さ
• du, dmax, dU時間
• 定常状態偏差

など

アンバランスと対称コンポーネント

バランスの取れたシステムでは、電圧と電流の間に120°の位相シフトがあり、電圧と電流はそれぞれ同じ振幅を持ちます。アンバランスは、3相システムに不均等な負荷がかかり、位相と大きさの相関関係がなくなると発生します。

アンバランスシステムを解析するには、対称コンポーネント計算方法が使用されます。この方法では、元のアンバランス3相電力システムを3 つのコンポーネントに分割します。

• 正シーケンス：元のシステムと同じ方向に回転
• 負シーケンス：反対方向に回転
• ゼロシーケンス：位相シフトのないシステム

アンバランスシステムは、次のようないくつかの問題を引き起こす可能性があります。

• 中性線の電流の流れ
• 電気部品の過熱
• 機械的ストレス
• 振動とトルク脈動の増加
• 電力品質の低下
• エネルギー損失

DEWESoftのパワーアナライザは、アンバランスシステムを総合的に解析するために50以上のパラメータを計測できます。これらのパラメータには、電圧，電流，有効電力，無効電力，皮相電力，高調波などのさまざまな計算が含まれます。

周波数偏差

DEWESoftのパワーアナライザは、開発段階の発電ユニットの周波数モニタリングや周波数動作のテストに最適です。

公共送電網における基本周波数からの高周波偏差は、深刻な結果を招く可能性があります。周波数の過度の低下や上昇は、電力システム全体が崩壊して停電が発生する可能性があります。

電力網の周波数偏差は、発電所や大きな負荷の接続や切断によって引き起こされます。送電網が動作する公称周波数からずれると、送電網は不安定になります。周波数が高すぎる場合、電力供給過多により送電網内の電力が過剰になります。周波数が低すぎると、電力供給不足のために送電網に供給される電力が少なくなります。

風力や太陽光などの再生可能エネルギーが普及するにつれ、送電網の安定性はこれまで以上に危険にさらされています。これは風が常に一定の速度で吹くとは限らず、太陽エネルギーが雲や影、放射強度の変動に影響を受けるためです。このため、送電網に電力を供給する周波数に急激な偏差が生じます。