電能品質分析解決方案

消除對電能品質的猜測

電能品質（Power Quality）往往被低估，卻是現代生活的基石，確保從家用電器到關鍵基礎設施的穩定運行，穩定的電能品質不僅能夠直接影響設備的運行與能源成本，更能間接帶來一系列效益，包括：延長設備壽命、減少維護需求、提升生產效率，並降低能源浪費；良好的電能品質可減少因電壓波動、諧波干擾或瞬態事件導致的設備故障與停機，確保生產流程順暢，提升產品品質，同時降低無功功率損耗，提高能源使用效率；此外，穩定的電能品質能確保 IT 設備與資料中心的可靠運行，避免因電壓不穩定導致的資料遺失或系統中斷，進而提高企業營運的連續性與服務可用性。

為了確保電氣系統的穩定運行，電能品質分析儀（Power Quality Analyzers，PQAs）是至關重要的工具，這些設備透過精確量測和監測電能品質，提供資料驅動的洞察，消除不確定性；它們能夠協助診斷電壓驟降、浪湧、諧波及瞬態問題，從而優化設備性能、降低能源成本，並提升系統的可靠性與整體營運效率；維持良好的電能品質不僅有助於提升企業競爭力，也確保符合國際電能品質標準，減少罰款與法規風險，進一步強化企業的永續發展與市場信譽。

電能品質的穩定，為企業創造更高價值

穩定的電能品質不僅能直接降低維護與能源成本，還能透過以下 7 大間接效益 為企業帶來 競爭優勢：
 

• 減少設備損壞與維護成本
• 提高生產效率與產品良率
• 確保 IT 及資料中心穩定運行
• 降低能源浪費，提高能源效率
• 避免法規罰款，降低違規風險
• 提升 ESG 績效與企業永續發展
• 強化品牌信譽，提升客戶滿意度

對於任何 高度依賴電力的產業，如 製造業、資料中心、醫療設備、金融機構，投資 電能品質管理 是不可忽視的關鍵策略，長期而言能帶來 可觀的 ROI（投資報酬率）。
 

電能品質分析解決方案在工業場景中的關鍵應用與優勢

由於工業環境具有獨特的挑戰，電能品質分析儀（PQAs） 在維持可靠與高效運作方面相當的重要，這在電氣系統複雜、負載高且敏感設備密集的環境中特別適用。
 

PQAs 的主要作用包括：

1. 監測與故障排除

PQAs 可檢測多種電能品質問題，包括電壓驟降（Voltage Dips）、浪湧（Surges）、諧波（Harmonics）、瞬態（Transients）及頻率變化（Frequency Variations）等，透過分析電能品質資料，工程師可以找出設備故障、停機及能源損耗的根本原因。

2. 符合標準與法規要求

許多行業需遵循嚴格的電能品質標準與法規，例如 IEC 61000-4-30、IEEE 519、IEEE 1159 及 EN 50160，PQAs 在確保符合這些要求方面發揮關鍵作用，從而避免因違規而產生的高額罰款與處罰。

3. 特殊工業應用

PQAs 並不限於單一應用領域，而是可廣泛應用於各種產業，例如：

• 製造業：監測電能品質可確保產品品質、預防設備故障並降低能源成本。
• 資料中心：穩定的電能品質有助於防止資料丟失、系統停機及設備損壞。
• 公用事業：監測電網供電品質，識別並解決可能影響服務可靠性的問題。

4. 預測性維護（Predictive Maintenance）

透過分析電能品質資料，電力系統工程師可在設備故障發生前識別潛在問題，從而減少停機時間及維護成本。
 

電能品質的關鍵參數

電能品質指的是影響設備與系統性能的電力供應特性，以下列出主要參數及相關標準：
 

參數（Parameters）

• 電壓（Voltage）
• 電流（Current）
• 頻率（Frequency）
• 功率（Power）
• 諧波（Harmonics）
• 總諧波失真（THD, Total Harmonic Distortion）
• 對稱分量（Symmetrical Components）
• 功率因數（Power Factor）
• 電壓驟降、升高與中斷（Voltage Dips, Swells, and Interruptions）

標準（Standards）

IEC 61000-4-30
國際電工委員會（IEC）制定的 IEC 61000-4-30 標準，定義了交流電力系統中電能品質參數的量測方法和結果解釋，該標準目的在於確保不同設備和系統之間的量測結果具有可比較性和一致性；其中涵蓋了電壓、頻率、諧波、閃變等參數的量測方法，並將量測設備分為 A 類和 S 類，以滿足不同的精度需求。

EN 50160
EN 50160 是歐洲標準化委員會（CENELEC）制定的標準，描述了公用電網在正常運行條件下，向用戶供電的電壓特性；該標準規定了電壓幅度、頻率、波動、閃變、諧波含量和三相電壓不平衡度等參數的允許範圍和時間百分比要求，以確保供電品質滿足用戶需求。

IEEE 519 和 IEEE 1159

• IEEE 519：由美國電氣電子工程師學會（IEEE）制定，該標準針對電力系統中的電壓和電流諧波失真，提供了限制和指導原則；其目的是控制諧波水平，確保電力系統的可靠性和設備的正常運行。
• IEEE 1159：該標準提供了關於電能品質事件的監測和解釋指南，包括電壓驟降、驟升、瞬態、閃變等；它為電能品質問題的識別和分類提供了統一的框架，有助於工程師和技術人員進行診斷和改進。

國家電網標準（National Limits / Grid Codes）
各國根據自身電力系統的特性和需求，制定了相應的電能品質國家標準或電網規範（Grid Codes），這些標準通常涵蓋供電頻率、電壓偏差、諧波含量、三相不平衡度等指標，目的在於確保電力系統的穩定性和供電品質；例如，在臺灣電能品質的標準主要由經濟部標準檢驗局所制定，並以中華民國國家標準（CNS）的形式發布，其中，CNS 15382 是關鍵標準之一，規範了公用電網供電端的電力特性，包括低壓、中壓和高壓系統的電壓、頻率、諧波等參數的允許範圍和量測方法。

了解並遵守這些標準，有助於維持電力系統的穩定性，確保設備的可靠運行，並滿足用戶對電能品質的要求。

典型電能品質監測系統架構

• 電壓與電流感測器（Voltage and Current Sensors）
  量測系統中的電壓與電流水平，提供原始資料以進行分析。
• 電能品質分析儀（Power Quality Analyzers）
  固定安裝於變電站，擷取電壓與電流訊號，計算 均方根（RMS）值、功率、諧波等 重要參數。
• 網路（Network）
  連接電能品質分析儀至中央伺服器，通訊可為近乎即時（即時資料）或週期性（歷史資料下載）。
• 中央伺服器（Central Server）
  收集所有電能品質資料並儲存至資料庫，進行統計分析與產生標準化報告，同時監測現場 PQAs 狀態。
• 操作控制台（Operator Console）
  可為桌面應用程式或網頁應用程式，負責人員可視覺化分析資料，依據選定的參數、時間範圍、個別分析儀等進行圖表或表格檢視。

如何選擇合適的 PQA？

選擇最佳 PQA 需評估多個關鍵因素，包括尺寸、靈活性、量測範圍、取樣率、通道數、準確度、功能、法規符合性及成本。
 

• 現場測試：
  建議選擇便攜式分析儀（Portable Analyzer），適用於短期診斷與多地點測試，具備輕巧設計、內建電池與快速資料記錄功能，方便工程師即時分析電能品質問題。
• 工業固定應用：
  選擇工業級、靈活型設備，適用於長期監測，通常安裝於變電站、工廠或資料中心，具備高耐用性與遠端監控功能，可即時傳輸資料，確保電力系統穩定運行。
• 量測範圍：
  確保設備能夠涵蓋所需的電壓、電流與頻率範圍，適用於低壓、中壓及高壓系統，以滿足不同應用場景，如工業電力網、商業大樓或電力供應商的監測需求。
• 取樣率（Sampling Rate）：
  選擇高取樣率的設備，以精準捕捉電壓驟降、浪湧、閃變等快速瞬態事件，確保不遺漏短暫但可能影響設備運行的異常變化。
• 通道數（Channels）：
  根據需求選擇適當的通道數，例如三相電力系統通常需要至少 3 個電壓通道與 3 個電流通道，而更複雜的系統可能需要 6 通道以上，以同步監測多個測試點。
• 準確度（Accuracy）：
  選擇符合國際標準（如 IEC 61000-4-30 Class A）的設備，以確保量測資料的高精度和可比性，避免因誤差導致錯誤判斷。
• 功能需求：
  根據應用需求確保設備具備諧波分析、瞬態分析、功率因數量測、電壓波動監測等功能，適用於識別設備異常、優化電力系統效率及符合法規要求。
• 資料記錄與通訊：
  設備應具備大容量資料存儲，並支援USB、Wi-Fi、Ethernet、MODBUS、IEC 61850 等通訊方式，以便遠端監測、即時資料傳輸與長期趨勢分析，提高監測效率。
• 符合標準：
  確保設備符合IEC、IEEE、EN 等國際標準，以保證測試資料的可信度，並確保企業符合電能品質法規，降低罰款風險與營運損失。

PQA 解決方案

電能品質分析儀（Power Quality Analyzers，PQAs） 是量測與保護電力系統性能的關鍵工具，選擇適合的 PQA 需綜合考量尺寸、靈活性、量測範圍、取樣率、通道數、準確度、功能、法規符合性及成本，以確保其能滿足特定需求並實現最佳的電能品質管理。
 

透過監測與故障排除電能品質問題，PQAs 可幫助減少設備故障、降低停機時間與節省能源成本，此外，PQAs 可確保系統符合法規標準，並有助於實施預測性維護（Predictive Maintenance）策略，優化系統效能與穩定性。
 

PQA-FLEX

尋找理想的電能品品質測解決方案？PQA-FLEX 提供模組化架構與高通道數設計，並具備高速取樣能力，適用於量測超高頻諧波（Supra-Harmonics）。
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PQA-MULTISYSTEM

Averna 的 Class A 電能品質分析儀 可監測最多 四組三相系統，功能包括：

• 諧波分析（Harmonic Analysis）
• 功率與能耗分析（Power & Energy Analysis）
• 干擾（Disturbances）
• 波形擷取（Waveform Capture）
• 對稱分量（Symmetrical Components）

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PQA-PORTABLE

PQA-PORTABLE 電能品質分析儀搭載現代化控制功能，可選配觸控螢幕，並具備大容量存儲，功能包括：

• GPS、諧波分析（最高 9 kHz）、功率與能耗分析、干擾檢測、波形擷取與對稱分量。

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PQA-PortableUltra

PQA-PortableUltra 便攜式為超高精度的電能品質分析儀（Power Quality Analyzer） 採用現代化控制功能，配備10 吋觸控螢幕，可滿足各種需求；其擁有大容量存儲空間，並具備以下功能：

• 諧波分析（Harmonic Analysis），包括 200Hz 頻譜與 2kHz 頻譜（使用 PQA-PortableUltraH 可量測 最高至 500kHz）。
• 功率與能量分析（Power and Energy Analysis）。
• 擾動檢測（Disturbances）。
• 波形擷取（Waveform Capture）。
• 對稱分量分析（Symmetrical Components）。
• 相量量測單元（Phasor Measurement Unit，PMU）。

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PQA-SCADA

PQA-SCADA 是專為電能品質系統設計的專用軟體，該軟體可與數百台電錶通訊，並支援第三方硬體設備。

• 提供完整的即時資料與歷史資料，用於電能品質評估，符合 EN 50160 標準。

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