産業アプリケーションにおいて電気機器の使用が増加するにつれ、これらの重要なシステムの保護ニーズも高まっています。予期せぬ停電は、電気機器の保守コストの増大だけでなく、稼働効率や生産性、さらには事業全体の収益低下を引き起こします。安定した電源供給を確保するためには、電気機器を予期せぬ遮断や電圧変動から保護するために、電源品質を継続的に監視することが重要です。

スイッチギアやUPS（無停電電源装置）は、包括的な電源品質の監視計画を策定する際に大変重要な機器です。一般に、スイッチギアは系統電力が工場やデータセンターに供給される際の最初の接点となります。これらの装置は電圧を変換し、電流を監視し、異常な変動から産業機器を保護します。したがって、スイッチギア内で使用される遮断器、サージプロテクター、CT(変流器)、および電源品質メーターの状態は常に監視する必要があります。さらに、UPSはメイン電源が故障し、発電機などのバックアップ電源がすぐに利用できない場合でも、途切れのない電力供給を維持するために使用されます。

アプリケーションの電源品質をリアルタイムで監視するには、スイッチギアやUPSをエネルギー管理システム（EMS）に接続し、オペレーターがシステムのダウンタイムを最小限に抑えるために即時に判断できるようにする必要があります。信頼性の高い通信システムを構築することで、電源品質を監視し、緊急事態に迅速に対応できます。ここでは、電源品質監視用の通信システムを開発する際に検討すべき3つのポイントをご紹介します。

まず、通信システムは高いEMI環境に耐えられることが重要です。電気設備と同様、電源品質監視用の通信システムも保護されている必要があり、オペレーターが電源品質のリアルタイム情報を確実に受信できる環境を整えなければなりません。通信機器は通常、高いEMIを発生する電源系統近くに設置されており、これがネットワーク通信を妨害しやすい環境となっています。

こうした妨害を最小化するには、EMI耐性に優れた信頼性の高いソリューションが求められます。光ファイバーケーブルは長距離にわたり強力なEMI耐性を提供し、電力設備から制御センターへのデータ伝送に最適な選択肢です。また、接続機器には冗長電源やデュアルポート入力などの追加の保護機構を備え、いずれかの電源やポートに障害が発生しても停止することなく継続稼働できる設計が求められます。

次に、通信システムはダウンタイムを低減するための迅速な復旧機能を有する必要があります。電源品質監視に用いられる接続機器は通常シリアル通信をベースにModbus RTUなどの産業用プロトコルを利用します。一方、EMSはModbus TCP、SNMPv3、BACnet/IPなどのイーサネットベースで構築されたOT/ITプロトコルを使用することが一般的です。そのため、異なる通信プロトコル間で連携させるには、プロトコルゲートウェイの導入が必要となります。

通信障害が発生すると、オペレーターは電源品質の状態をタイムリーに把握できず、異常検知による迅速なインシデント対応が困難になります。加えて、エンジニアは十分な情報が得られないうえ、異なるプロトコル間にまたがるトラブルシューティングの複雑性が増すため、根本原因分析を行うことが難しくなります。通信システム用のプロトコルゲートウェイを選ぶ際は、インシデントの根本原因を迅速に特定しシステムをすぐに復旧させることが可能なトラブルシューティングツールが付属しているかを必ず確認してください。

最後に、通信ネットワークを適切に計画し、電力データを容易かつ安全にオンライン化しましょう。 電力の安定性に関連する多様なセンサーが提供されています。電源品質監視アプリケーション開発時には、電力関連データだけでなく環境データも収集し、環境による影響のない安定した電源供給を確保する必要があります。電力および環境センサーは多様なインターフェースを持つため、設置スペースが限られたキャビネット内でも容易に設置・保守が可能な接続ソリューションを選定してください。

ネットワーク計画には接続セキュリティも必ず組み込む必要があります。スイッチギアやUPSを公衆ネットワーク経由で接続すると、システムが潜在的な脅威にさらされる可能性があります。したがって、ネットワーク機器は脆弱性を悪用されないように十分に保護しなければなりません。

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