随着国家及各地政府围绕着“双碳”目标达成的一系列实施规划及措施的发布，我国已经进入了构建以新型环保能源为主体的新型电力系统的关键阶段。面对分布式能源和清洁能源的大量并网使用，在此之上，现代信息技术的进步又推动着我国芯片、半导体、精密制造等行业冲刺发展，多重因素叠加下，电能质量将面对诸多新挑战。一方面，用电负荷日趋复杂化和多样化，具有非线性，谐波丰富，冲击性和不平衡特征的负荷影响着供电电网；另一方面，用户对供电可靠性的要求越来越高，芯片制造、数据中心、医疗设施等多个行业领域都对电能质量提出高要求。
电能质量问题的具体体现往往是供电中断、电压骤降和谐波污染等，一旦发生则会使各方面的业务发展受到极其严重的影响。例如在工业领域，由于电能质量问题造成非正常停机的经济损失可以达到该工厂百分之四左右的年营业额；谐波、电压暂降可能对制造设备、UPW、HVAC、过程冷却水等系统造成巨大的损耗和危险，造成的生产损失可高达百万美元……而在建筑领域，我们备受困扰的很多电气问题，往往也是由于电能质量引起，诸如：变压器及电缆N线过电流、过热，而三相负荷并非严重不平衡；断路器无故跳闸；PLC通讯或过程控制器工作受干扰；突然断电或电压波动；变压器噪音不正常偏大；功率因数低，电费帐单高……
对于电能质量问题，现代电力系统总结的概念是：“任何出现的电压、电流以及频率偏移导致的用户设备损坏或运行不正常的电能问题”。究其问题本源是因为，对于理想状态下的电力系统，电能是以恒定频率和幅度的三相正弦电压供电，而对于实际状态下的电力系统，由于负荷的变化及非线性，三相电压的频率、幅度以及相位差不能保持恒定，电压波形不再是单一正弦波。
施耐德电气构建的质量优化闭环——“监测-分析-治理”
面对电能质量难题，数字化及物联网技术的出现使电能质量管理变得更为“主动”，可将问题扼杀于摇篮，避免事故损失：电气系统中的设备之间互联互通，并通过传感器技术，可全面准确地监测系统各层面的关键数据；强大的数据传输、存储及计算技术，使得本地数据进行云端分析十分便捷；有了监测数据的分析结果，便可预判问题进而采取防范措施。这便是全球能源管理与自动化领域数字化转型专家施耐德电气实现主动式电能质量管理的逻辑，运用数字化技术构建全面覆盖“监测-分析-治理”的数字化配电解决方案，通过层层把控，最终形成电能质量的闭环式保障。
1. 监测：监测作为电能质量控制的初始环节，仪器仪表对各项参数测试的准确性以及测量方法直接关系到数据的准确有效性。施耐德电气拥有包括EcoStruxure™ Panel Server新一代物联网网关、PowerLogic™ Thermal Tag无线温度传感器、PowerLogic™ PowerTag、POI站控专家等产品在内的电能质量监测产品线，可以监测并记录配电系统及其关键回路上的主要电气参数，包含：功率、电压、电流、频率；功率因数、谐波和电压/电流畸变率；瞬态、闪变、三相不均衡以及电压跌落和失电，从而评估其用电效率、系统可靠性和危险程度。通过PO电力监控系统实时运行监测、电能质量表捕捉电能质量事件、PME+PQA模块实现电能质量事件监测，完成电能质量事件的捕捉、归类、评级，共同作用下能够监测并记录配电系统及其关键回路上的主要电气参数，为下一步分析环节提供真正有价值的信息。
2. 分析：基于监测所得信息，数据平台以及领域专家需要协同配合提供分析，才能发现问题并找到原因。施耐德电气能够借助PO电力监控系统针对报警事件进行分析；PME电能管理系统提供专业的电能质量分析及影响报告，专家再据此分析给出预防性维护建议；PA电力顾问实现数据质量和电力健康的分析，预测系统电能质量问题，提高能源使用效率，以专业技术实现主动运维。通过报告和分析，可以确定真正影响电能质量的问题，电能质量专家再据此提出建议，为添加治理设备指明方向，从而为用户提供优化电能质量水平，提高电源可用性、系统可靠性、供电连续性的切实可行方案报告，以此作为电能质量治理的有力支撑。
3. 治理：治理是最后落地实施的硬件环节，治理设备的性能及质量直接关系着问题能否得以解决，高适配性及低故障率是基本要点。施耐德电气会在PA电力顾问电能治理分析、电气容量分析、功率因数分析的基础上，依据分析结果添加合适的治理设备，保证配电系统安全运行和企业精益生产。通过安装VCK静态无功补偿、PCS+/PCSn有源滤波、PQE动态无功补偿、DVR/DVRS动态电压补偿等合适的治理设备，化解包括谐波、电压暂降和三相电压不平衡等电能质量问题，保证核心精密设备在电压波动或者暂降时的正常、稳定运行。
电能质量闭环方案为电气系统保驾护航
“监测、分析、治理”三个环节周而复始形成闭环，能够避免配电系统故障，提升电力系统健康水平，实现电能质量优化，为电气系统的安全可靠运行保驾护航。高效、统一地管理系统设备、系统与其产生的海量数据，并通过安全有效的数据分析可以及时发现潜在电力隐患，提升电力供应的稳定性、可持续性，从而降低能源成本。具体而言，施耐德电气打造的电能质量闭环方案能够为用户实现以下价值：
1. 对故障的预测和及时处置：电能质量闭环中的软硬件设备可以实时监测电力系统中的各项参数，帮助项目运维团队全方位地了解整个项目的配电系统运行状态，满足他们对系统运行参数的实时监控需求。借助分析系统，运维人员可以事先了解系统潜在风险，提前做好系统防护，避免意外停机。而若有事件发生，也能够及时确定配电系统故障位置及成因，快速治理质量问题，最大程度缩短宕机时间。此外，分析系统也能进行全面追溯，获取警报优先级、故障事件发生序列，进而更加准确、高效的复盘故障成因，并在日后的的运营管理中对特定配电系统点位进行更有针对性的重点维护和巡检，以避免故障再次发生。
2. 电能质量优化：包括电压、电流以及频率偏移等在内的一系列电能质量问题，可能会造成设备损坏、设备使用寿命缩短和设备意外停机等严重后果。借助电能质量分析工具，运维人员可以全面了解配电系统内已经存在和可能出现的电能质量问题，并针对具体问题的原因对症下药，通过无功补偿、谐波治理、稳压治理，改善电气系统的性能：功率因数、谐波、三相平衡及电压稳定，保障电力系统的稳定运行，而这也是电能质量管理的最终落脚点。
3. 远程智能控制：搭载先进数字化技术的传感器、电能质量仪表等具备互联互通功能的底层配电产品，不但能够对配电系统的用电数据进行精准测量，还能够直接，或者通过网关间接将这些数据上传至云端，为远程管理提供重要的数据支撑。而管理人员则能够借由邮件、手机应用程序或者PC端软件消息推送的方式，及时对故障进行查看、分析和定位。同时，结合远程控制系统等边缘控制软件，运维人员可以不必前往设施现场，通过智能终端即可对配电设施下达控制、操作指令。
施耐德电气构建的电能质量闭环，通过监测、分析、治理三个环节，充分顺应了电负荷日趋复杂化和多样化的行业发展方向，助力芯片、半导体、精密制造等电力敏感型行业应对电能质量难题。
在全社会新型电力系统构建和高精尖产业发展的道路上，施耐德电气将始终把客户需求作为技术创新和产品研发的核心驱动力之一。借助自身在电力和天然气等公用事业、石油化工、能源、医院等行业关键能源供应及使用场所，为客户提供优质电能质量优化产品及解决方案过程中所积累的丰富实践经验，全面推动各行各业电能质量整体水平提升和电能质量优化，同时，凭借品牌首创的“绿色能源管理”理念，为我国的各行各业能源使用效率提升和“双碳”目标的实现提供赋能和助力。
