HIOKI PQ3198 電力品質分析儀

現代超高密度運算中心與寬能隙半導體 (SiC/GaN) 電網環境面臨極端的非線性負載衝擊，HIOKI PQ3198 作為 IEC 61000-4-30 Class A 認證之旗艦電力品質分析儀，以 2MS/s 超高速取樣與獨立隔離 CH4 通道，確立高頻諧波與瞬態突波測量的物理極限。本系統不僅捕捉 80kHz 高次諧波，更透過 GPS 時序同步與 GENNECT Cloud 遠端拓撲，大幅壓低跨廠區除錯之維運資本支出 (OPEX/CAPEX)，為供應鏈良率提供絕對防禦水準。

對地最大額定電壓： 300～1000V rms 絕緣導體

• 一台儀器可同時記錄並分析電源問題，完全符合 PQA 國際標準。

• 具備全球標準認證，專責檢查電能品質問題（符合 IEC 61000-4-30 Class A）。

• 實現不間斷之高精度連續測量（V：標準電壓的 ±0.1%，A：±0.1% rdg. ±0.1% f.s.，W：±0.2% rdg. ±0.1% f.s.）。

• 高次諧波成分深度解析，電壓測量具備高達 80kHz 的極寬頻帶。

• 捕捉高達 6000V 的瞬態突波電壓峰值，最大測量頻寬可達 700kHz。

• 搭配專用羅氏線圈，可測量最高 AC 6000 A 的強電流網路。

• 獨家通道隔離架構 (ch1, ch2, ch3) 與 ch4 可執行 2 系統同步之電力測量與轉換效率演算。

• 精確測量變頻器輸出，覆蓋基本頻率 40〜70Hz 以及載波頻率高達 20kHz 的雜訊分析。

• 搭配標配電能品質分析軟體 PQ ONE，實現數據追蹤並簡單製作報告。

• 支援 GPS 模組選件，確保跨廠區或多台儀器間的量測數據具備奈秒級時間同步。

(架構備註：PQ3198 主機僅具備電壓測量模組。電流與功率量測需依據應用場域另外選配對應量程之勾式感測器。若需於 PC 端執行 SD 卡數據之高階分析，需搭配軟體 PQ ONE 或 9624-50 進行報告輸出。)

產品特色

確保數據合規性是切入高階供應鏈的唯一路徑，系統透過 Class A 認證確立數據法理權威，並整合設備端瞬間壓降與電網側高頻污染的雙軌記錄能力。支援主機直供電之 AC/DC 自動調零感測器，徹底消除外部電源帶來的干擾變數。

• 支援 IEC 61000-4-30 Ed. 3 Class A

  IEC 61000-4-30 規定了電源品質測量方法的國際標準，符合此標準認證的設備，可獲得高信賴性並確保測量結果在國際糾紛或供應鏈查核中具備不可質疑的證據效力。
  

• 用於設備的電源故障分析

  長時趨勢記錄的同時，系統機制平行捕捉瞬間停電、電壓下降、頻率變動等所有瞬態電源異常。在自動化產線中，此能力可將預期外的設備故障原因從「黑箱」轉為「白箱」，顯著抑制盲目維修所吞噬的資本支出。
  

• 用於電力系統的電力品質記錄

  精確記錄波動劇烈的可再生能源（太陽能/風電）或 EV 兆瓦級充電樁併網時的電壓、電流、功率、諧波與閃變數據。結合附屬軟體 PQ ONE 執行系統容量評估，避免高變動負載對既有電網造成破壞性諧波污染。
  

• 用於 AC/DC 的功率測量

  摒除傳統被動元件的衰減誤差，搭配 AC/DC 自動調零電流感測器，即可於長週期測試中維持絕對準確的 DC 直流偏置測量。主機端具備直接向感測器供電之架構，免除攜帶與佈署外部電源適配器的時間與空間 Trade-off。
  

PQ3198 及 PQ3100 規格比較

架構決策必須基於應用場景的物理極限，Class A (PQ3198) 以 2MS/s 取樣率涵蓋雷擊突波與 80kHz 高次諧波，鎖定研發與關鍵基礎設施；Class S (PQ3100) 則以系統整合度與經濟效益，滿足標準自動化產線的常規電力除錯需求。

針對單位經濟效益 (CAC/LTV) 與測試站點 CAPEX 的配置權衡，以下提供核心規格矩陣：

PQ3198 基本介紹

操作介面的防呆設計直接等同於降低人為失效成本，內建 Preset 快速設置與配線拓撲自動檢查機制，摒除工程師在惡劣機房環境中因接線錯誤導致的數據失真，實現從硬體接入到波形記錄的無縫銜接。

• 電力品質的監視、排錯、能源管理 (Logging 與波形記錄)

  PQ3198 是能夠同時平行處理「連續長期電力記錄」與「微秒級瞬態波形擷取」的雙引擎三相電力分析儀。硬體架構支援無縫寫入，最多可記錄高達 9,999 件的電力品質異常 (事件)，並容納最長 1 年的不間斷穩態趨勢數據。
  

• 簡單設定 (Preset)

  拋棄繁瑣的底層暫存器設定。系統內建邏輯 Preset，工程師僅需依照「標準電力品質」、「湧浪電流」或「EN50160」等用途點擊 Preset，儀器底層機制便會自動校準觸發閾值與記錄條件。

• 配線及連接指南

  錯誤的相位連接將導致功率與諧波計算完全崩潰。本主機系統會自動啟動向量掃描，確認三相配線狀態與電流感測器方向，並以圖形化向量圖在螢幕上給出 PASS 或 FAIL 的接線指示。

透過簡單的設定，確實捕捉電源異常

電網參數的變異是侵蝕半導體製程良率的隱性殺手，系統提供九大異常特徵萃取機制，包含從 0.5μs 的瞬態電壓到長達數小時的頻率漂移，徹底解構並標定導致變頻器跳機或設備老化的根源干擾源。

透過硬體級聯的比較器，系統可無延遲地同時測量電力、諧波，並擷取異常現象發生的微觀波形。

事件項目：

• 瞬態電壓

  以 2MS/s 擷取由雷擊、大型斷路器或繼電器觸點電弧引起的電壓瞬間峰值 (Impulse)。

• 電壓驟升 (電壓上升)

  捕捉雷擊感應或重載電力線路切離時，電網失去負載而發生的暫態性過電壓現象。

• 電壓下陷 (電壓下降)

  精確量測大型馬達啟動瞬間，因突波電流造成的電網壓降深度與持續時間，這是造成接觸器異常跳脫的主因。

• 停電

  記錄輸電停止或電源短路斷路器跳閘的確切時間點與恢復歷程。

• 頻率波動

  追蹤島嶼電網或獨立柴油發電機因負載劇變導致的頻率漂移，評估發電機調速系統之穩定度。

• 突波電流

  量測電氣設備或變壓器激磁瞬間產生的 Inrush Current，作為斷路器容量選型的鐵證。

• 諧波

  分離由非線性半導體控制裝置 (如六脈波整流器) 引起的低頻段電壓/電流波形失真。

• 高次諧波 (Supraharmonics)

  捕捉高頻開關電源 (SMPS) 與變頻器載波帶來的 2kHz~80kHz 雜訊成分。此頻段的高能量會直接加速濾波電容的老化與介電擊穿。

• 不平衡

  量化三相系統的負序與零序電壓比率，根除因單相負載分配不均導致的三相馬達異常發熱與扭矩脈動。

符合國際規格

數據的價值取決於其國際通用性。系統底層運算邏輯嚴格對齊 IEC 61000-4-30 Class A、IEEE 519 諧波標準與 EN50160 電壓容差規範，將雜亂的原始時序轉換為具備法律效力的合格報告，築起強大的商業護城河。

符合國際規格 IEC 61000-4-30 Ed.3 Class A

PQ3198 全面符合 IEC 61000-4-30 Ed.3 Class A 的嚴苛物理標準。對於「無間斷連續演算」、「驟升/驟降/停電的絕對檢出定義」，以及「利用 GPS 模組進行全球絕對時間同步」等要求，皆具備最高級別的規格適合度。

什麼是 Class A？

Class A 是國際電工委員會 (IEC) 為消除測試設備間的「演算法黑箱」所定義的統一框架。唯有通過 Class A 認證，不同品牌儀器所測得的結果方具備對比性，成為解決電網合約糾紛的唯一法定數據。

符合 IEEE 519 的諧波測量

供電合約中對諧波注入電網的限制極度嚴格。PQ3198 搭配專屬分析軟體，可全自動生成符合 IEEE 519 國際標準的諧波測量報告，涵蓋 Very short time (3 秒)、Short time (10 分鐘) 區間，並精確計算 TDD (總需量失真) 與 THD (總諧波失真)。

EN50160 判斷功能 (PQ ONE)

利用 PQ ONE 軟體，系統可根據趨勢間隔內的電壓波動特徵，自動比對 EN 50160 電源品質標準的容差區間，紅色 FAILED 標記能瞬間篩出不合格點，使用者亦具備極高自由度，可自定義判斷標準的閾值以滿足特殊廠規需求。

(如上影片展示了 PQ ONE 軟體中 EN50160 判定功能的實際操作流暢度，包含資料匯入、參數自訂修改與一鍵生成合規報告。)

系統的測量

突破傳統共地架構的物理限制。CH4 的完全電氣隔離設計，允許系統在不依賴外部差分探頭的狀態下，同步解析變頻器初級與次級側效率，或精確測量 EV 直流快充樁的 AC-DC 轉換損耗，極大化測量維度。

CH4 絕對電氣隔離架構

PQ3198 的輸入端 (Input) 經過特殊的硬體設計，電壓 CH1, 2, 3 與 CH4 呈現完全隔離 (Isolated) 狀態。此架構免除短路風險，允許一台儀器同時量測兩個獨立電壓系統，完美執行輸入與輸出的整體效率演算。

簡單的變頻器測量 (Inverter Measurement)

此隔離架構能同時接入變頻器的直流母線 (CH4) 與三相輸出端 (CH1~3)，精確測量基波頻率 40～70 Hz 以及高達 20 kHz 的 PWM 載波頻率。對於 DC-三相逆變器系統，系統能直接顯化出能量轉換的綜合效率。

(若應用場景需要極端低頻或更高精度的馬達台架效率測量，架構上建議選配 HIOKI 專用高精度功率計 PW6001 或 PW3390。)

確認 EV 汽車快速充電樁的電源品質

在兆瓦級的直流快充設施驗證中，工程師必須權衡電網側的諧波衝擊與車輛端的直流輸出品質。PQ3198 透過 CH4 量測 EV 電池端的 DC 波形，CH1~3 監控 AC 電網側，實現充電設施整機效率與電源品質的一站式透視。

其他功能

面對極端應用場景的硬體擴充彈性。涵蓋 2kHz~80kHz 高次諧波解析以應對碳化矽元件切換雜訊；支援航太與國防級 400Hz 電網；並透過 GPS 奈秒級授時，建構跨越地理限制的絕對時間同步拓撲。

高次諧波 (Supraharmonics) 測量

高次諧波的成分包含了數 kHz 以上的高頻雜訊。隨著 SiC 等高頻半導體開關元件的普及，電網中充滿了 2 kHz～80 kHz 的高次諧波成分，這會導致智慧電表計量失準與被動元件高溫失效。PQ3198 透過高速 ADC 與 FFT 演算法，將此隱蔽頻段徹底顯化。

高速突波測量 (2 MS/s 瞬態捕獲)

打雷、斷路器的硬體損壞或繼電器的切換，皆會產生具破壞性的瞬態電壓 (Transient)。PQ3198 搭載 2 MS/s (每秒兩百萬次) 的超高速取樣引擎，能夠在 0.5μs 的極短時間內截獲高達 6000 V 的突波波形，提供無可辯駁的失效分析證據。

400 Hz 線路測量

跳脫傳統工業 50/60Hz 的限制，系統內建對 400 Hz 基礎頻率的支援。這對於航太機棚的航空電源系統，以及大型船舶上的動力微電網而言，是確保導航與通訊設備免受電源畸變干擾的核心防護機制。

GPS 時間同步

採用 GPS 選件 PW9005，系統能直接接收衛星 UTC 絕對時間訊號校準內部時鐘，強制消弭不同設備間的振盪器時間差。當跨廠區發生電壓驟降時，工程師能透過絕對時間戳記，將多台 PQ3198 的波形精確對齊，追蹤電網故障的傳播路徑。

以 PC 進行分析、報告製作

運算能力的延伸是提升單位經濟效益的關鍵。PQ ONE 軟體實現波形重構與統計；而 GENNECT Cloud 拓撲則透過 MQTTS 加密通道突破區域網路邊界，將分散式現場數據即時收斂至中央伺服器。

PQ ONE 電能品質分析軟體

即使是跨廠房、不同日期所擷取的零散數據，PQ ONE 也能透過資料夾結構進行批次載入與合併。

• 快速報告功能：  系統能匯總多筆測量檔案的長時趨勢圖，一鍵輸出報告。透過覆疊比對不同日期的基線數據 (Baseline)，能精確量化新設備上線後的耗能與雜訊增益。

• 分析資料一覽顯示：  深度展開事件統計、事件清單與微觀事件波形。透過自由組合需要的圖表模塊，快速產出對高層決策有價值的報告。
  

• 事件統計與清單顯示：

  將觸發事件轉換為視覺化的統計圖表。透過「按日期別」或「按時間別」的分佈柱狀圖，架構師能極速鎖定工廠中特定製程週期（如夜間冰水主機啟動）與電壓下陷之間的因果關係。支援 ITIC (CBEMA) 容差曲線投影，嚴格判定事件是否落入 IT 設備當機危險區。

遠端監視 (GENNECT One & GENNECT Cloud)

將現場硬體連結至雲端戰情室。免費軟體「GENNECT One」可在 LAN 區域網路內批次管理多台分析儀；結合 HIOKI 的企業級「GENNECT Cloud」服務，系統利用安全的 MQTTS 與 HTTPS 加密協定，允許架構師在異地辦公室遠端調閱即時數據甚至修改儀器參數，將工程師出差的差旅 CAPEX 降至最低。

追求更高品質的測量，提供豐富的感測器選擇

精準度的源頭在於類比前端的感測極限。HIOKI 提供涵蓋 50A 至 6000A 的寬動態範圍感測器，結合硬體層的自動識別技術與主機直供電架構，消滅電池耗盡風險並將設置誤差機率降至零。

寬量程，適合廣泛用途

從比流器 (CT) 2 次側的微小訊號，到重型廠房匯流排的極端大電流，系統提供完美匹配的感測器陣列。例如 CT7136 具備 50 A / 500 A 雙量程切換，而大線徑專用的柔性羅氏線圈更支援 50 A / 500 A / 5000 A 三檔切換。因系統保留 120% 的硬體餘裕度 (Headroom)，實際測量上限高達 6000A，確保波形絕不發生削峰失真 (Clipping)。

無需外部電源便可連接感測器

針對 AC/DC 霍爾感測器高功耗的特性，PQ3198 主機內建直流行源供電匯流排。無須額外的 AC 適配器或電池盒，這在空間狹小且缺乏獨立供電插座的配電盤作業中，是確保長時間量測不中斷的核心設計。

感測器自動識別功能，避免誤測量

工程師在混用多種不同變比的電流感測器時極易發生輸入參數設定錯誤。PQ3198 搭載全自動偵測端子，將感測器接入主機後，只需點擊螢幕上的 "Sensor" 鍵，硬體即會自動通訊辨識感測器型號並鎖定正確量程，將人為校準 (Calibration) 流程完全去人工化。