電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案
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一．概述
隨著現(xiàn)代化的進(jìn)程，非線性、沖擊性和不對稱性負(fù)荷大量接入電網(wǎng)，供電質(zhì)量日趨嚴(yán)重。由于對生活質(zhì)量和工作效率的高要求，現(xiàn)在人們比以往任何時(shí)候更加關(guān)注電能質(zhì)量問題。
電能質(zhì)量包含多個(gè)方面，如電網(wǎng)電壓偏差、電壓諧波、電壓波動(dòng)與閃變、三相電壓不平衡度等，但電壓諧波是電能質(zhì)量中最重要的一種。諧波主要是由用戶中的非線性用電負(fù)荷（如：整流裝置、冶煉爐、電氣化機(jī)車等）引起的，一個(gè)用戶引起的諧波不僅影響到自身，而且污染電網(wǎng)并影響到該電網(wǎng)中的其它電力用戶。
然而，由于電網(wǎng)的廣泛性和諧波的普遍性，廣大電力用戶、電力生產(chǎn)廠和供電公司希望隨時(shí)隨地了解電網(wǎng)諧波情況，因此通過對電網(wǎng)各點(diǎn)諧波的監(jiān)測，并對諧波進(jìn)行分析處理，以推進(jìn)諧波的治理，提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量和加強(qiáng)電網(wǎng)的管理，有著重要意義
二．系統(tǒng)的特點(diǎn)
電網(wǎng)諧波電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)的主要特點(diǎn)體現(xiàn)以下幾個(gè)方面：
全面性：配電網(wǎng)的各級高電壓母線處（測量關(guān)口）、諧波源接入公用電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)（包括用戶處）。本系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)變電站的諧波在線監(jiān)測，也可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域變電站的諧波在線監(jiān)測。
實(shí)用性：長期在線監(jiān)測、安全、可靠、操作方便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
經(jīng)濟(jì)性：現(xiàn)場安裝的儀器功能簡單、體積小、價(jià)格低，又能在平時(shí)作為常規(guī)儀器進(jìn)行顯示、諧波越限報(bào)警，便于推廣和普及。
安全性：本系統(tǒng)采用無線通信方式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控或就地?zé)o線通訊的非接觸式操控方式，有效地保證了儀器和工作人員的安全。
抗干擾：現(xiàn)場存在強(qiáng)電磁干擾，采用了多種措施提高儀器抗干擾能力。結(jié)構(gòu)上，采用了屏蔽式箱體結(jié)構(gòu)，硬件設(shè)計(jì)上，加設(shè)看門狗電路、復(fù)合濾波電路和信號隔離電路；軟件設(shè)計(jì)上采用數(shù)字濾波技術(shù)、數(shù)據(jù)校驗(yàn)技術(shù)、實(shí)時(shí)診斷技術(shù)等。
技術(shù)性：本系統(tǒng)采用的諧波測量儀器工作原理的技術(shù)水平要高，便于對實(shí)時(shí)監(jiān)測的傳輸?shù)臄?shù)字信號在接收終端進(jìn)行記錄、分析、統(tǒng)計(jì)、儲(chǔ)存和打??；高電壓母線的諧波信號采集用國內(nèi)首創(chuàng)的由西安億維電力技術(shù)發(fā)展有限公司研制的《高壓諧波監(jiān)測系統(tǒng)》；本系統(tǒng)終端處理的軟件功能強(qiáng)、容量大。
三．電網(wǎng)諧波測量的目的與依據(jù)
目的
對發(fā)電、供電、用電三方的監(jiān)督管理，保證公用電網(wǎng)的諧波指標(biāo)限值在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍之內(nèi)，以保障國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)的正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量以及人民的生活質(zhì)量。
依據(jù)
1．測量標(biāo)準(zhǔn)
原電力工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)《關(guān)于電網(wǎng)諧波管理的暫行規(guī)定》；
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》；
國家標(biāo)準(zhǔn)GB17625.7-1998《低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限值》；
國家標(biāo)準(zhǔn)GB17626.7-1998《供電系統(tǒng)及所連設(shè)備諧波、間諧波的測量和測量儀器導(dǎo)則》。
2．測量條件
選擇電網(wǎng)正常供電時(shí)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最小運(yùn)行方式，且在諧波源工作周期中諧波量大的時(shí)段內(nèi)。
當(dāng)測量點(diǎn)附近安裝有電力電容器組或諧波濾波器時(shí)，有可能會(huì)產(chǎn)生某次諧波放大或諧振，應(yīng)在各種運(yùn)行組合的方式下進(jìn)行測量。
3．監(jiān)測點(diǎn)
原則上選擇諧波源接入公用電網(wǎng)的公共連接點(diǎn),即供用電協(xié)議規(guī)定的電能計(jì)量點(diǎn)，測量該點(diǎn)的諧波電壓和諧波源（干擾電能質(zhì)量的用電設(shè)備）注入公用電網(wǎng)的諧波電流。
4．測試量
諧波電壓和諧波電流的諧波次數(shù)一般測量第2-25次，諧波電壓用含有率（）表示，諧波電流用有效值（A）表示，總諧波畸變率用THD（）表示。
5．測量間隔和持續(xù)時(shí)間
對于負(fù)荷變化快的諧波源（如：電弧爐、軋機(jī)、電力機(jī)車等），測量間隔時(shí)間不大于2分，測量次數(shù)不小于30次。
對于負(fù)荷變化慢的諧波源（如：化工整流器、直流輸電換流站等），測量間隔和持續(xù)時(shí)間不作規(guī)定。
6．測量數(shù)據(jù)的處理及諧波水平值的確定
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：取測量時(shí)段內(nèi)各相持續(xù)測量過程中實(shí)測值的95概率值，并取三相中最大一相的值，作為測試時(shí)段的諧波水平值，并以此作為判斷諧波是否超標(biāo)的依據(jù)。
四．諧波測量方法的規(guī)定
1．諧波測量方法
國際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，把諧波按其波動(dòng)快慢和性質(zhì)分為四類：
⑴準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)（慢變化）諧波；
⑵波動(dòng)諧波；
⑶快速變化諧波；
⑷間諧波及其虛擬部分。
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的諧波主要指前三類，并對不同波動(dòng)性質(zhì)的測量間隔，即測量時(shí)段及由測量值確定諧波值的方法提出如下建議：
⑴很短間隔：TVS=3s；
⑵短間隔：TSH=10min；
⑶長間隔：TL=1h；
⑷日間隔：TD=24h；
⑸周間隔：TW=7d。
2．電網(wǎng)電能質(zhì)量最低的運(yùn)行合格率
標(biāo)準(zhǔn)編號 | 標(biāo)準(zhǔn)名稱 | 最低的運(yùn)行合格率 | ||||
GB/T14549-93 | 公用電網(wǎng)諧波 | 各級電網(wǎng)諧波電壓限值（） | 98 | |||
電壓（kV） | 電壓總諧波 畸變率 | 各級諧波電壓含有率 | ||||
奇次 | 偶次 | |||||
0.38 | 5.0 | 4.0 | 2.0 | |||
6,10 | 4.0 | 3.2 | 1.6 | |||
35,66 | 3.0 | 2.4 | 1.2 | |||
110 | 2.0 | 1.6 | 0.8 | |||
注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值見下表 | ||||||
電壓 kV | 諧波次數(shù)及諧波電流允許值A(chǔ) | ||||||||||||
11 | 12 | 13 | |||||||||||
78 | 62 | 39 | 62 | 26 | 44 | 19 | 21 | 16 | 28 | 13 | 24 | ||
43 | 34 | 21 | 34 | 14 | 24 | 11 | 11 | 8.5 | 16 | 7.1 | 13 | ||
26 | 20 | 13 | 20 | 8.5 | 15 | 6.4 | 6.8 | 5.1 | 9.3 | 4.3 | 7.9 | ||
15 | 12 | 7.7 | 12 | 5.1 | 8.8 | 3.8 | 4.1 | 3.1 | 5.6 | 2.6 | 4.7 | ||
16 | 13 | 8.1 | 13 | 5.4 | 9.3 | 4.1 | 4.3 | 3.3 | 5.9 | 2.7 | 5.0 | ||
12 | 9.6 | 6.0 | 9.6 | 4.0 | 6.8 | 3.0 | 3.2 | 2.4 | 4.3 | 2.0 | 3.7 |
電壓 kV | 諧波次數(shù)及諧波電流允許值A(chǔ) | ||||||||||||
11 | 12 | 9.7 | 18 | 8.6 | 16 | 7.8 | 8.9 | 7.1 | 14 | 6.5 | |||
6.1 | 6.8 | 5.3 | 5.3 | 4.7 | 9.0 | 4.3 | 4.9 | 3.9 | 7.4 | 3.6 | |||
3.7 | 4.1 | 3.2 | 3.2 | 2.8 | 5.4 | 2.6 | 2.9 | 2.3 | 4.5 | 2.1 | |||
2.2 | 2.5 | 1.9 | 1.9 | 1.7 | 3.2 | 1.5 | 1.8 | 1.4 | 2.7 | 1.3 | |||
2.3 | 2.6 | 2.0 | 2.0 | 1.8 | 3.4 | 1.6 | 1.9 | 1.5 | 2.8 | 1.4 | 2.6 | ||
1.7 | 1.9 | 1.9 | 1.5 | 1.3 | 2.5 | 1.2 | 1.4 | 1.1 | 2.1 | 1.0 |
表3：低壓和中壓配電系統(tǒng)單次諧波電壓限值
1．諧波測量儀器
1.1諧波測量儀器的現(xiàn)狀
諧波測試分析儀是測定電網(wǎng)諧波嚴(yán)重程度的專用儀器，就諧波測試分析儀而言，國內(nèi)外已有不少生產(chǎn)廠家和產(chǎn)品，如美國FLUKE公司的F40/41手持式電力諧波分析儀、日本HIOKI公司的3195和3166便攜式電力分析儀、英國VOLTECH公司的PM3000/300/100電力分析儀、瑞典UNIPOWER公司的Unilyzer900F電力測試分析儀及我國安徽振興公司的PS系列電能質(zhì)量分析儀等。通過比較分析，不難發(fā)現(xiàn)，這些儀器具有如下通用特點(diǎn)：
⑴多功能，高性能，高價(jià)格；
⑵實(shí)驗(yàn)室或戶內(nèi)使用，適用于科學(xué)研究、短期電力試驗(yàn)、電網(wǎng)巡檢或臨時(shí)監(jiān)測；
⑶獨(dú)立使用的專用測試儀器，專人管理和使用。
然而，由于電網(wǎng)的廣泛性和諧波的普遍性，廣大發(fā)電、供電、用電部門都希望隨時(shí)隨地了解電網(wǎng)諧波情況，僅靠專門的諧波測試管理機(jī)構(gòu)和科技人員是滿足不了要求的，高價(jià)格的測試分析儀無法推廣和普及。
1.2監(jiān)測方式及儀器的選用
重要的PCC（電流質(zhì)量控制）采用連續(xù)監(jiān)測方式，并將數(shù)據(jù)及時(shí)送至上一級電能質(zhì)量監(jiān)測中心，一般選用將檢測儀器長期安裝在監(jiān)測點(diǎn)實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線檢測，區(qū)域內(nèi)多個(gè)檢測點(diǎn)的儀器聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成諧波監(jiān)測網(wǎng)；一般的PCC采用定時(shí)監(jiān)測方式，并將數(shù)據(jù)送至上一級電能質(zhì)量監(jiān)測中心，一般選用便攜式諧波分析儀和定點(diǎn)檢測儀器相結(jié)合對多點(diǎn)定時(shí)巡回檢測；對于小的單相PCC，根據(jù)需要進(jìn)行檢測，即隨機(jī)監(jiān)測方式，一般使用袖珍式諧波分析儀就可以滿足檢測要求。
1.3系統(tǒng)采用的測量儀器：
⑴HVHe型高壓諧波監(jiān)測儀:
HVHe系列高壓諧波監(jiān)測儀（以下簡稱高壓諧波儀）儀由信號測量系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)三部分組成。高壓諧波監(jiān)測儀是一種智能化諧波測量記錄儀器，主要實(shí)現(xiàn)對高壓電網(wǎng)（10、35、110、220、330、500kV）電壓和電壓諧波的實(shí)時(shí)監(jiān)測、諧波越限記錄和諧波越限時(shí)的錄波并進(jìn)行處理。
⑵諧波測量表
諧波測量表從功能上可分諧波電壓測量表和諧波電流測量表，從性能上可分簡易型和高級型。
LVHv型諧波電壓測量表和LVHa型諧波電流測量表屬簡易型，是一種用于0.38kV、6（10）kV用戶變電所以及濾波裝置、配電柜、整流柜等其他需要檢測高次諧波電壓和電流的場所，監(jiān)測及數(shù)字顯示諧波電壓和電流總畸變率，并有接點(diǎn)輸出供用戶報(bào)警或控制保護(hù)回路。高級型諧波測量表除具備簡易型的功能外，還可以記錄和儲(chǔ)存信號，如將該信號傳輸?shù)浇K端，同樣可以進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)等。
2．測量精度
諧波測量儀器的精度有A、B級。電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測一般用B級就可以，主要用于測量諧波大小，相角精度不作規(guī)定。儀器能保證在額定電壓 15∽-15范圍內(nèi)，電壓總畸變率不超過8條件下正常工作。
諧波測量儀器的最大允許誤差
等級 | 條件 | 允許誤差 | |
A | 電壓 | Uh≥1Un | 5Un |
| Uh<1Un | 0.05Un | ||
電流 | Ih≥3In | 5In | |
| Ih<3In | 0.05In | ||
B | 電壓 | Uh≥3Un | 5Un |
| Uh<3Un | 0.15Un | ||
電流 | Ih≥3In | 5In | |
| Ih<3In | 0.50In |
電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測系統(tǒng)包括單個(gè)變電站（單個(gè)用戶）電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測系統(tǒng)，與區(qū)域變電站（多用戶）電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測系統(tǒng)，并且可以將多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程諧波在線監(jiān)測。系統(tǒng)擁有方便的擴(kuò)展性讓用戶不必為以后增加監(jiān)測點(diǎn)和系統(tǒng)升級擔(dān)憂，各種類型的組合搭配使系統(tǒng)更靈活。數(shù)據(jù)分析、處理系統(tǒng)專為用戶量身打造更貼近用戶需求。
單個(gè)變電站（用戶）電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測系統(tǒng)
電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測系統(tǒng)包括單個(gè)變電站（單個(gè)用戶）電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測系統(tǒng)，與區(qū)域變電站（多用戶）電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測系統(tǒng)，并且可以將多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程諧波在線監(jiān)測。系統(tǒng)擁有方便的擴(kuò)展性讓用戶不必為以后增加監(jiān)測點(diǎn)和系統(tǒng)升級擔(dān)憂，各種類型的組合搭配使系統(tǒng)更靈活。數(shù)據(jù)分析、處理系統(tǒng)專為用戶量身打造更貼近用戶需求。
區(qū)域變電站（多用戶）電網(wǎng)諧波在線監(jiān)測系統(tǒng)
七．解決方案
技術(shù)支持：
根據(jù)需求為用戶進(jìn)行項(xiàng)目前期的方案制定。
方案制定：
我們?yōu)槊恳粋€(gè)項(xiàng)目成立項(xiàng)目小組，配備從技術(shù)到商務(wù)的專門人員，為用戶詳細(xì)擬地訂一個(gè)完善的解決方案。
項(xiàng)目管理：
合同管理部門由訓(xùn)練有素的合同管理員為用戶建立項(xiàng)目檔案，處理項(xiàng)目的各項(xiàng)事宜。從合同的條款、支付到施工都經(jīng)過規(guī)范的流程和層層的嚴(yán)格管理，以確保合同的有效執(zhí)行。
現(xiàn)場安裝和項(xiàng)目調(diào)試：
我們的專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)將順利完成系統(tǒng)安裝和調(diào)試。
定期現(xiàn)場維護(hù)：
我們將定期到現(xiàn)場進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，確保系統(tǒng)的日常運(yùn)行良好。
快速現(xiàn)場維修：
只要用戶有需要，我們隨時(shí)快速指派有經(jīng)驗(yàn)的工程師到用戶現(xiàn)場。
系統(tǒng)升級：
在專家的幫助下，您的系統(tǒng)升級將更及時(shí)、更方便。
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