電能質量中的諧波監測與治理

隨著國民經濟和電力工業的飛速發展，電能供求關系的矛盾雖然已逐步得到解決，但是由于用電負荷日趨復雜化和多樣化，一些具有非線性、沖擊性、不平衡特征負荷、諧波豐富的應用設備，如半導體整流和逆變裝置以及變頻調速裝置等電力電子設備，都會不同程度地影響到供電電網。據美國官方統計：近２０年來全球范圍內因電能質量引起的重大電力事故已達２０多起，每年因電能質量擾動和電氣環境污染引起的國民經濟損失高達３００億美元。現今，用戶對供電可靠性提出更高的要求，對供電質量的敏感程度越來越高，因此對配電網絡和電力供應商也不斷提出新的要求。基于上述情況，針對ＩＥＥＥ技術協調委員會給出的電能質量的技術定義：“合格的電能質量是指給敏感設備提供的電力和設置的接地系統適合該設備正常工作”，我們有必要重新認識電能質量和相關的監測技術。

　　電能質量問題雖然同時存在于輸電系統與配電系統中，但由于輸電系統可靠性高，發生故障的概率較低，因此，大部分的故障、異常現象出現在配電系統。系統中各種擾動引起的電能質量問題又可分為穩態和暫態兩大類。

　　穩態電能質量問題以波形畸變為主要特征，持續時間較長，又可以分為以下幾種類型：諧波、間諧波、電壓不平衡、過電壓和欠電壓。

　　暫態電能質量問題通常是以頻譜和持續時間為特征，包括脈沖暫態和振蕩暫態兩類，其表現形式有：電壓瞬變、電壓閃變、電壓驟升、驟降、短時斷電。

　　理想的電力系統向用戶提供的應該是一個恒定工頻的正弦波形電壓，但是由于各系統（發電機、變壓器、線路等）參數的不理想線性或非對稱的、調控手段的不完善、負荷性質的差異以及運行操作中各種故障等原因，都使這種理想狀態在實際中無法存在。因此通過對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倍分量的含有量，即為諧波。

　　近年來，電力用戶出于安全生產及經濟效益等因素的多重考慮，對電能質量特別對諧波問題的測試與治理倍加關注。我國相應出臺了《電能質量 公用電網諧波》�煟牵拢�Ｔ１４５４９－９３�牎Ｒ幎ㄒ�求保證電網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，限制了諧波源注入電網的諧波電流及其在電網中產生的諧波電壓，并對公用電網諧波的允許值及測試方法作了嚴格的規定。

　　無源濾波器是傳統的抑制諧波電流的主要手段，它通過ＬＣ諧振吸收電網中的諧波流，但只能抑制固定頻率的諧波，同時也可能造成系統諧振，存在著本身無法克服的缺陷，因此必須提出新的解決電能質量問題的方法。

　　·有源濾波器（ＡＰＦ），抑制非線性負載產生的電流諧波，消除其對電網造成的諧波污染；
　　·設法提高電力系統中主要諧波源即整流裝置的相數，采用高功率因數整流器；
　　·補償的辦法。方法成熟，設備投資少，運行可靠，運行費用低。

　　濾波器投入運行后應達到的技術指標：各次注入電網的諧波電壓、電流值應滿足：在濾波器投入的低壓母線側的月功率因數不小于０．９５。

　　目前，國內外有多款的電能質量分析儀，相關監測和測試設備也是種類繁多，但是，各測試產品質量良莠不齊，有些設備實際上不能準確地反映電能質量的實際問題。從《電能質量－公用電網諧波》�煟牵拢�Ｔ１４５４９－９３�牭臉藴士磥恚�只有具備電能質量統計和分析功能的電能質量分析儀，才是真正滿足需求，真正符合“電能質量國家標準”的電能質量分析儀。有鑒于此，福州福光電子有限公司攜手瑞士ＬＥＭ公司聯合推出３ＰＱＩＩ便攜式電能質量分析儀，則是依據歐洲標準（完全涵蓋中國標準），嚴格設計生產，可以完全滿足中國國家電能質量標準。

　　３ＰＱＩＩ便攜式電能質量分析儀可測量所有電力質量參數和自動生成以標準衡量的報表。儀表性能穩定可靠，維護成本低，作為完全自動化的統一體，它可通過ＲＳ２３２數據接口將測試數據在ＰＣ機上進行存儲，所測試的數據可作為詳細評估和分析的基礎。儀表通過先進的ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ數據庫管理軟件，對每路電流和電壓的ＴＨＤ、每次諧波量、相角進行多達４０次的分析。軟件還可以根據不同參數對數據進行篩選并給出完整報表，也可通過儀表的大顯示屏直接進行測試數據分析。

　　隨著現代信息技術，計算機技術和電子技術的發展，電能質量問題已越來越引起用戶和供電部門的重視。應用先進的儀表不僅大大提高了電能質量的監測與治理水平，而且還可建立先進可靠的電能質量監測網絡，為及時分析和反映電網的電能質量水平，找出電網中造成電能質量諧波及故障的原因，并采取相應的措施，保證電網的安全、穩定、經濟運行提供重要的保障。