電能質(zhì)量中的諧波監(jiān)測(cè)與治理

福州福光電子有限公司 張加恒




  隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和電力工業(yè)的飛速發(fā)展,電能供求關(guān)系的矛盾雖然已逐步得到解決,但是由于用電負(fù)荷日趨復(fù)雜化和多樣化,一些具有非線性、沖擊性、不平衡特征負(fù)荷、諧波豐富的應(yīng)用設(shè)備,如半導(dǎo)體整流和逆變裝置以及變頻調(diào)速裝置等電力電子設(shè)備,都會(huì)不同程度地影響到供電電網(wǎng)。據(jù)美國(guó)官方統(tǒng)計(jì):近20年來(lái)全球范圍內(nèi)因電能質(zhì)量引起的重大電力事故已達(dá)20多起,每年因電能質(zhì)量擾動(dòng)和電氣環(huán)境污染引起的國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)300億美元。現(xiàn)今,用戶對(duì)供電可靠性提出更高的要求,對(duì)供電質(zhì)量的敏感程度越來(lái)越高,因此對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)和電力供應(yīng)商也不斷提出新的要求;谏鲜銮闆r,針對(duì)IEEE技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(huì)給出的電能質(zhì)量的技術(shù)定義:“合格的電能質(zhì)量是指給敏感設(shè)備提供的電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)適合該設(shè)備正常工作”,我們有必要重新認(rèn)識(shí)電能質(zhì)量和相關(guān)的監(jiān)測(cè)技術(shù)。



  電能質(zhì)量問(wèn)題雖然同時(shí)存在于輸電系統(tǒng)與配電系統(tǒng)中,但由于輸電系統(tǒng)可靠性高,發(fā)生故障的概率較低,因此,大部分的故障、異常現(xiàn)象出現(xiàn)在配電系統(tǒng)。系統(tǒng)中各種擾動(dòng)引起的電能質(zhì)量問(wèn)題又可分為穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)兩大類。



  穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題以波形畸變?yōu)橹饕卣,持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),又可以分為以下幾種類型:諧波、間諧波、電壓不平衡、過(guò)電壓和欠電壓。



  暫態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題通常是以頻譜和持續(xù)時(shí)間為特征,包括脈沖暫態(tài)和振蕩暫態(tài)兩類,其表現(xiàn)形式有:電壓瞬變、電壓閃變、電壓驟升、驟降、短時(shí)斷電。



  理想的電力系統(tǒng)向用戶提供的應(yīng)該是一個(gè)恒定工頻的正弦波形電壓,但是由于各系統(tǒng)(發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等)參數(shù)的不理想線性或非對(duì)稱的、調(diào)控手段的不完善、負(fù)荷性質(zhì)的差異以及運(yùn)行操作中各種故障等原因,都使這種理想狀態(tài)在實(shí)際中無(wú)法存在。因此通過(guò)對(duì)周期性電壓或電流的傅立葉分解,所得到的頻率為基波整數(shù)倍分量的含有量,即為諧波。



  近年來(lái),電力用戶出于安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益等因素的多重考慮,對(duì)電能質(zhì)量特別對(duì)諧波問(wèn)題的測(cè)試與治理倍加關(guān)注。我國(guó)相應(yīng)出臺(tái)了《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549-93。規(guī)定要求保證電網(wǎng)中的電壓總畸變率及各次諧波含有率必須控制在允許的范圍之內(nèi),限制了諧波源注入電網(wǎng)的諧波電流及其在電網(wǎng)中產(chǎn)生的諧波電壓,并對(duì)公用電網(wǎng)諧波的允許值及測(cè)試方法作了嚴(yán)格的規(guī)定。



  無(wú)源濾波器是傳統(tǒng)的抑制諧波電流的主要手段,它通過(guò)LC諧振吸收電網(wǎng)中的諧波流,但只能抑制固定頻率的諧波,同時(shí)也可能造成系統(tǒng)諧振,存在著本身無(wú)法克服的缺陷,因此必須提出新的解決電能質(zhì)量問(wèn)題的方法。



  ·有源濾波器(APF),抑制非線性負(fù)載產(chǎn)生的電流諧波,消除其對(duì)電網(wǎng)造成的諧波污染;



  ·設(shè)法提高電力系統(tǒng)中主要諧波源即整流裝置的相數(shù),采用高功率因數(shù)整流器;



  ·補(bǔ)償?shù)霓k法。方法成熟,設(shè)備投資少,運(yùn)行可靠,運(yùn)行費(fèi)用低。



  濾波器投入運(yùn)行后應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo):各次注入電網(wǎng)的諧波電壓、電流值應(yīng)滿足:在濾波器投入的低壓母線側(cè)的月功率因數(shù)不小于0.95。



  目前,國(guó)內(nèi)外有多款的電能質(zhì)量分析儀,相關(guān)監(jiān)測(cè)和測(cè)試設(shè)備也是種類繁多,但是,各測(cè)試產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊,有些設(shè)備實(shí)際上不能準(zhǔn)確地反映電能質(zhì)量的實(shí)際問(wèn)題。從《電能質(zhì)量-公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549-93的標(biāo)準(zhǔn)看來(lái),只有具備電能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)和分析功能的電能質(zhì)量分析儀,才是真正滿足需求,真正符合“電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”的電能質(zhì)量分析儀。有鑒于此,福州福光電子有限公司攜手瑞士LEM公司聯(lián)合推出3PQII便攜式電能質(zhì)量分析儀,則是依據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)(完全涵蓋中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)),嚴(yán)格設(shè)計(jì)生產(chǎn),可以完全滿足中國(guó)國(guó)家電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。



 。常校眩桑杀銛y式電能質(zhì)量分析儀可測(cè)量所有電力質(zhì)量參數(shù)和自動(dòng)生成以標(biāo)準(zhǔn)衡量的報(bào)表。儀表性能穩(wěn)定可靠,維護(hù)成本低,作為完全自動(dòng)化的統(tǒng)一體,它可通過(guò)RS232數(shù)據(jù)接口將測(cè)試數(shù)據(jù)在PC機(jī)上進(jìn)行存儲(chǔ),所測(cè)試的數(shù)據(jù)可作為詳細(xì)評(píng)估和分析的基礎(chǔ)。儀表通過(guò)先進(jìn)的SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件,對(duì)每路電流和電壓的THD、每次諧波量、相角進(jìn)行多達(dá)40次的分析。軟件還可以根據(jù)不同參數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選并給出完整報(bào)表,也可通過(guò)儀表的大顯示屏直接進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)分析。



  隨著現(xiàn)代信息技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展,電能質(zhì)量問(wèn)題已越來(lái)越引起用戶和供電部門(mén)的重視。應(yīng)用先進(jìn)的儀表不僅大大提高了電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)與治理水平,而且還可建立先進(jìn)可靠的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),為及時(shí)分析和反映電網(wǎng)的電能質(zhì)量水平,找出電網(wǎng)中造成電能質(zhì)量諧波及故障的原因,并采取相應(yīng)的措施,保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供重要的保障。




----《通信世界報(bào)》

   

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