ระบบตรวจวัดคุณภาพไฟฟ้า (PQMS) วัดอะไรบ้างและคุ้มค่าตรงไหน
แรงดันไฟฟ้าตกเพียงครั้งเดียวในโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์อาจทำให้เวเฟอร์ทั้งล็อตมูลค่าหลายแสนดอลลาร์กลายเป็นของเสียได้ ฮาร์มอนิกที่หน่วงไม่ดีพออาจทำให้เครื่อง MRI หยุดทำงานกลางการสแกน อุปกรณ์ที่ตรวจจับเหตุการณ์เหล่านี้ได้ก่อนที่จะสร้างความเสียหายเป็นเม็ดเงิน หรือหลังจากเกิดความเสียหายแล้วเพื่อให้ป้องกันครั้งต่อไปได้ ล้วนเป็นส่วนหนึ่งของระบบตรวจวัดคุณภาพไฟฟ้า (PQMS)
หน้านี้อธิบายว่า PQMS วัดอะไรบ้าง มาตรฐานที่ต้องเป็นไปตามในสิงคโปร์และในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้โดยรวม รูปแบบการติดตั้งสถาปัตยกรรมระบบที่ใช้กันโดยทั่วไป และแนวทางการดำเนินงานของ EcoXplore
เหตุใดคุณภาพไฟฟ้าจึงสำคัญ
โหลดทางอุตสาหกรรมยุคใหม่มีความอ่อนไหวในแบบที่ค่าพิกัดบนเนมเพลตไม่ได้บ่งบอกไว้ ไดรฟ์ปรับความเร็วรอบดึงกระแสฮาร์มอนิก เครื่องเรียงกระแสของ UPS เปลี่ยนรูปคลื่นของแหล่งจ่าย เครื่องลิโทกราฟี เครื่องสแกน MRI และเครื่องสเต็ปเปอร์สำหรับเซมิคอนดักเตอร์มีช่วงทนต่อการรบกวน (ride-through) ที่วัดกันในระดับมิลลิวินาที
แรงดันไฟฟ้าตก 100 มิลลิวินาที ซึ่งยังอยู่ในขอบเขตของ EN 50160 อาจทำให้เครื่องสเต็ปเปอร์หยุดทำงานและทำให้เวเฟอร์ทั้งแบตช์กลายเป็นของเสียได้ ดัชนีความเชื่อถือได้ตาม IEEE 1366 นับเฉพาะการขัดข้องของไฟฟ้า แต่ไม่ได้นับความสูญเสียด้านการผลิต PQMS คือสิ่งที่บันทึกเหตุการณ์ จำแนกประเภทเทียบกับมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง และให้วิศวกรประจำอาคารสามารถสร้างภาพย้อนหลังได้ว่าอะไรที่หยุดทำงาน อะไรที่ยังทำงานต่อได้ และเพราะเหตุใด
สำหรับเจ้าของอาคารที่ต้องการขอการรับรอง BCA Green Mark การจัดการพลังงานตาม ISO 50001 หรือข้อกำหนดการเปิดเผยข้อมูลพลังงานภายใต้ระบบการรายงานด้านสภาพภูมิอากาศของ Singapore MAS ข้อมูลคุณภาพไฟฟ้าไม่ใช่เพียงสิ่งที่มีก็ดี การวัดย่อย (submetering) และบันทึก PQ เป็นส่วนหนึ่งของชุดหลักฐาน
PQMS วัดอะไรบ้าง
ปรากฏการณ์ที่ PQMS ติดตามนั้นแบ่งออกได้เป็นไม่กี่ประเภท โดยแต่ละประเภทมีวิธีการวัดที่กำหนดไว้:
| ปรากฏการณ์ | นิยาม | มาตรฐาน / วิธีการ |
|---|---|---|
| แรงดันไฟฟ้าตก (sag/dip) | แรงดัน RMS ลดลงเหลือ 10% ถึง 90% ของค่าพิกัดเป็นเวลาตั้งแต่ครึ่งรอบคลื่นจนถึงหนึ่งนาที | IEC 61000-4-30 Class A หน้าต่างวัด 10 รอบคลื่น |
| แรงดันไฟฟ้าเกิน (swell) | แรงดัน RMS เพิ่มสูงกว่า 110% ของค่าพิกัด | IEC 61000-4-30 Class A |
| ทรานเซียนต์ (แบบกระชาก / แบบแกว่ง) | การเบี่ยงเบนของแรงดันในช่วงต่ำกว่าหนึ่งรอบคลื่น มักเกิดจากการสวิตชิงหรือฟ้าผ่า | IEEE 1159 |
| ความเพี้ยนฮาร์มอนิก | การผิดเพี้ยนเป็นคาบของรูปคลื่นพื้นฐาน | IEC 61000-4-7 แสดงผลเป็น THD และขีดจำกัดรายฮาร์มอนิกตาม IEEE 519-2022 |
| แรงดันไม่สมดุล | ความแตกต่างระหว่างแรงดันแต่ละเฟส | IEC 61000-4-30 องค์ประกอบลำดับลบ |
| แสงกะพริบ (flicker) | การรับรู้ทางสายตาต่อการมอดูลเตแรงดันแบบซ้ำ ๆ | IEC 61000-4-15 |
| อินเตอร์ฮาร์มอนิก | องค์ประกอบความถี่ที่อยู่ระหว่างฮาร์มอนิกจำนวนเต็ม | IEC 61000-4-7 ภาคผนวก A |
ระดับชั้น (class) ของอุปกรณ์เป็นเรื่องสำคัญ IEC 61000-4-30 กำหนด Class A (ระดับสำหรับการเรียกเก็บค่าไฟและการตรวจสอบความสอดคล้อง) Class S (สำหรับการสำรวจเชิงสถิติและการคัดกรอง) และ Class B (สำหรับข้อมูลทั่วไป) สำหรับการรายงานความสอดคล้องที่มีผลผูกพัน Class A เป็นทางเลือกเดียวที่ปลอดภัย Class S เหมาะสำหรับการสำรวจคุณลักษณะของไซต์งาน ส่วน Class B เป็นเกรดสำหรับผู้บริโภคทั่วไป
มาตรฐานและความสอดคล้องในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
มาตรฐานอ้างอิงสำหรับงาน PQMS ในภูมิภาคนี้รวมกลุ่มอยู่รอบเอกสารสามฉบับ:
IEEE 519-2022 กำกับขีดจำกัดฮาร์มอนิก ณ จุดเชื่อมต่อร่วม (point of common coupling) ระหว่างผู้ใช้ไฟกับการไฟฟ้า ฉบับปรับปรุงปี 2022 ได้เข้มงวดขีดจำกัด TDD (total demand distortion) ขึ้นและปรับกรอบหน้าต่างการประเมินใหม่ ในสิงคโปร์ ความสอดคล้องตาม IEEE 519 ถูกอ้างอิงในการศึกษาการเชื่อมต่อโครงข่ายของ EMA สำหรับโหลดอุตสาหกรรมขนาดใหญ่
EN 50160 อธิบายคุณลักษณะของแรงดันที่โครงข่ายสาธารณะคาดว่าจะจ่ายได้ เป็นมาตรฐานอ้างอิงของยุโรปที่ทีมฝั่งการไฟฟ้ามักหยิบยกขึ้นมาเมื่อลูกค้าอ้างว่าแหล่งจ่ายไฟไม่เป็นไปตามข้อกำหนด การไฟฟ้าหลายแห่งในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ รวมถึง SP Group ในสิงคโปร์และ TNB ในมาเลเซีย ใช้ EN 50160 เป็นเกณฑ์มาตรฐานภายในแม้ในที่ที่ยังไม่ได้ประกาศใช้เป็นกฎหมาย
IEC 61000-4-30 เป็นมาตรฐานด้านวิธีการ ซึ่งระบุว่ามิเตอร์ต้องรวมผล ประทับเวลา และรายงานแต่ละเหตุการณ์อย่างไร มิเตอร์ที่อ้างว่าเป็น Class A แต่ไม่ได้ทำการตั้งค่าสถานะ (flagging) ระหว่างเกิดแรงดันตก แสดงว่ายังไม่เข้าใจมาตรฐานนี้ ผู้ซื้อควรตรวจสอบคำกล่าวอ้าง Class A โดยการขอรายงานผลการทดสอบความสอดคล้องตาม IEC 61000-4-30 ของผู้ผลิต ไม่ใช่เพียงโบรชัวร์การตลาด
สำหรับการรายงานต่อ BCA ในสิงคโปร์ ทั้ง Energy Market Authority และ BCA ต่างอ้างอิงเอกสารเหล่านี้ในคู่มือของตน Building Control Act และเกณฑ์ Green Mark NRB:2015 ต่างระบุข้อกำหนดเกี่ยวกับการวัดย่อยและข้อมูลคุณภาพพลังงานไว้ ทีมงานด้านความสอดคล้องของ EcoXplore สามารถช่วยจับคู่การติดตั้ง PQMS ของไซต์งานเข้ากับเทมเพลตรายงานเฉพาะที่จำเป็นต้องใช้สำหรับการยื่นประจำปีได้
ทางเลือกด้านสถาปัตยกรรมระบบ
การติดตั้ง PQMS แบ่งออกเป็นสามรูปแบบที่พบได้ทั่วไป ซึ่งเลือกใช้ตามขนาดของไซต์งานและความต้องการในการเชื่อมต่อระบบ:
PQMS แบบสแตนด์อโลน มิเตอร์ Class A เฉพาะตัวบนฟีดเดอร์สำคัญแต่ละจุด บันทึกข้อมูลในเครื่องและดึงผ่าน Modbus TCP เข้าสู่แพ็กเกจวิเคราะห์ข้อมูลที่ผู้จำหน่ายจัดเตรียมให้ ต้นทุนต่ำที่สุด การเชื่อมต่อระบบน้อยที่สุด เหมาะสำหรับไซต์งานเชิงพาณิชย์ขนาดเล็กหรือสำหรับการเพิ่มการมองเห็นข้อมูล PQ ในจุดที่มีปัญหาจุดเดียว
PQMS ที่บูรณาการกับ SCADA มิเตอร์ Class A ป้อนข้อมูลเข้าสู่ระบบบันทึกประวัติ (historian) ของ SCADA ที่มีอยู่ ควบคู่ไปกับสถานะเบรกเกอร์ อุณหภูมิ และ I/O อื่น ๆ เหตุการณ์ต่าง ๆ จะถูกเชื่อมโยงกับบริบทการปฏิบัติงาน (เบรกเกอร์ตัวใดที่ทริป โหลดใดที่ออนไลน์อยู่) เหมาะที่สุดสำหรับไซต์งานอุตสาหกรรมที่ใช้แพลตฟอร์ม SCADA อยู่แล้ว
PQMS ที่รวมข้อมูลบนคลาวด์ มิเตอร์ส่งข้อมูลขึ้นสู่แพลตฟอร์มคลาวด์ (MQTT หรือ API ของผู้จำหน่าย) และเข้าถึงแดชบอร์ดได้จากทุกที่ มีประโยชน์สำหรับพอร์ตโฟลิโอของไซต์งานหลายแห่งที่วิศวกรคนเดียวดูแลหลายสถานที่ พึงระวังข้อจำกัดด้านอธิปไตยของข้อมูลในมาเลเซีย เวียดนาม และอินโดนีเซีย ที่ข้อมูลซึ่งอยู่ภายใต้การกำกับดูแลต้องเก็บไว้ภายในประเทศ
ทางเลือกที่ถูกต้องไม่ใช่ตัวเลือกที่แพงที่สุด โรงงานเซมิคอนดักเตอร์ไม่จำเป็นต้องใช้คลาวด์เสมอไป ร้านค้าปลีกหลายสาขาแทบไม่จำเป็นต้องใช้ SCADA การทบทวนก่อนการติดตั้งของ EcoXplore เริ่มต้นจากคำถามที่ว่าใครเป็นผู้อ่านข้อมูลและบ่อยแค่ไหน จากนั้นจึงกำหนดขนาดของสถาปัตยกรรมลงมาจากจุดนั้น
แนวทางของ EcoXplore
EcoXplore เป็นผู้รวมระบบ (systems integrator) ที่มีสำนักงานใหญ่อยู่ในสิงคโปร์ แนวปฏิบัติด้าน PQMS ดำเนินงานบนหลักการสามประการ:
- Class A เท่านั้น มิฉะนั้นก็ไม่ต้องเสียเวลา มิเตอร์ที่ไม่สามารถผ่านการทดสอบความสอดคล้องตาม IEC 61000-4-30 จะถูกคัดออกตั้งแต่ขั้นตอนการเสนอราคา
- การรายงานโดยยึดมาตรฐานเป็นหลัก ทุกแดชบอร์ดจัดส่งพร้อมรายงานที่อ้างอิงกับ IEEE 519, EN 50160 และเทมเพลตการทดสอบเดินเครื่องของการไฟฟ้าท้องถิ่น ไม่ใช่วิดเจ็ตกราฟทั่วไป
- บูรณาการแทนการรื้อเปลี่ยน ระบบ BMS, EMS และ SCADA ที่มีอยู่จะได้รับการเสริมประสิทธิภาพ ไม่ใช่ถูกรื้อทิ้ง โดยมีแนวทางที่เน้นโปรโตคอลแบบเปิด (BACnet, Modbus TCP, OPC UA, MQTT)
ทีมงานได้รับการรับรอง BCA ME02 Workhead Grade L5, ISO 9001:2015, ISO 14001:2015 และ ISO 45001:2018 พร้อมโครงการที่ติดตั้งทั่วสิงคโปร์ ไทย มาเลเซีย อินโดนีเซีย และเวียดนาม ครอบคลุมศูนย์ข้อมูล โรงพยาบาล โรงงานยา และอาคารราชการ
ระยะเวลาและงบประมาณการติดตั้งโดยทั่วไป
ขอบเขตงาน PQMS สำหรับไซต์งานเดียวที่เป็นตัวแทนทั่วไป (มิเตอร์ Class A จำนวน 12 ถึง 20 ตัว บูรณาการกับ SCADA พร้อมช่วงทดสอบเดินเครื่องหกเดือน) ใช้เวลาตั้งแต่สิบสองสัปดาห์สำหรับการออกแบบและการจัดซื้อ ไปจนถึงอีกหกถึงสิบสัปดาห์สำหรับการติดตั้ง การทดสอบเดินเครื่อง และการตรวจรับงาน ต้นทุนฮาร์ดแวร์อยู่ที่ราว SGD 4,000 ถึง SGD 12,000 ต่อจุดมิเตอร์ Class A หนึ่งจุด ขึ้นอยู่กับขนาดฟีดเดอร์และความต้องการอุปกรณ์เสริมประเภท CT ขอบเขตงานซอฟต์แวร์และการบูรณาการระบบแตกต่างกันมากตามระบบบันทึกประวัติที่เลือกใช้ ตัวเลขงบประมาณเป็นเพียงค่าโดยประมาณและควรได้รับการยืนยันด้วยใบเสนอราคาเฉพาะของแต่ละไซต์งาน
คำถามที่พบบ่อย
PQMS เหมือนกับ EMS หรือไม่ ไม่เหมือน ระบบจัดการพลังงาน ติดตามการใช้พลังงาน (kWh, kVA, การวัดย่อย W.A.G.E.S) ส่วน PQMS ติดตามคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟ (แรงดันตก ฮาร์มอนิก ทรานเซียนต์) ทั้งสองระบบใช้ฮาร์ดแวร์ร่วมกันในกรณีที่มิเตอร์สำหรับเรียกเก็บค่าไฟวัดได้ทั้งสองอย่าง แต่การรายงานและมาตรฐานนั้นแตกต่างกัน ดูได้ที่หน้าเปรียบเทียบ EMS กับ PQMS โดยเฉพาะ
ไซต์งานที่เล็กที่สุดที่จำเป็นต้องใช้ PQMS คือขนาดใด สถานที่ใดก็ตามที่เหตุการณ์ PQ เพียงครั้งเดียวจะทำให้รายได้สะดุดได้ ซึ่งรวมถึงศูนย์ข้อมูล (ทุกขนาด) โรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ห้องสะอาดของโรงงานยา โรงพยาบาล (ห้องผ่าตัด) และสถานีออกอากาศ อาคารสำนักงานเชิงพาณิชย์ทั่วไปมักไม่จำเป็นต้องใช้
ข้อมูล PQMS บูรณาการกับ BMS ได้หรือไม่ ได้ ผ่าน BACnet/IP หรือ Modbus TCP สำหรับจุดสถานะ และผ่าน SQL หรือ OPC UA สำหรับบันทึกเหตุการณ์ รายละเอียดของการบูรณาการขึ้นอยู่กับว่าใช้ส่วนหัว (head-end) ของ BMS ตัวใด ดูรูปแบบที่ใช้กันทั่วไปได้ที่หน้าระบบบริหารจัดการอาคาร
ต้องจัดทำรายงานความสอดคล้องตาม IEEE 519 บ่อยแค่ไหน การไฟฟ้าส่วนใหญ่กำหนดให้มีการศึกษาเบื้องต้น ณ การเชื่อมโยงโครงข่าย และศึกษาซ้ำเฉพาะเมื่อโปรไฟล์โหลดเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเท่านั้น ลูกค้าอุตสาหกรรมรายใหญ่บางรายจัดทำสรุปรายไตรมาสภายในองค์กรแม้ไม่ได้มีข้อผูกพันตามสัญญา เพื่อจับการเบี่ยงเบนที่ค่อย ๆ เกิดขึ้น
อุปกรณ์ควรระบุสมรรถนะการทนต่อการรบกวน (ride-through) ไว้อย่างไร เส้นโค้ง ITIC และ CBEMA เป็นมาตรฐานอ้างอิงที่ใช้กันทั่วไปสำหรับอุปกรณ์ไอทีและอุปกรณ์กระบวนการตามลำดับ แต่ละเส้นกำหนดขอบเขตของแรงดันและระยะเวลาที่คาดว่าอุปกรณ์จะทนได้โดยไม่เกิดการรบกวน
ปรึกษาทีมวิศวกรรมของ EcoXplore
สำหรับการทบทวนไซต์งาน ข้อเสนอด้านงบประมาณ หรือการสาธิตแดชบอร์ดตัวอย่าง โปรดติดต่อทีมงาน EcoXplore โดยทั่วไปการทบทวนไซต์งานเบื้องต้นสำหรับสิงคโปร์และยะโฮร์จะแล้วเสร็จภายในสองสัปดาห์
ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ EcoXplore
เรามุ่งมั่นในการช่วยให้ธุรกิจของคุณทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและเติบโตอย่างยั่งยืนด้วยซอฟต์แวร์และบริการของเรา
ดูเพิ่มเติม
