电能质量中的谐波监测与治理

福州福光电子有限公司 张加恒

　　随着国民经济和电力工业的飞速发展，电能供求关系的矛盾虽然已逐步得到解决，但是由于用电负荷日趋复杂化和多样化，一些具有非线性、冲击性、不平衡特征负荷、谐波丰富的应用设备，如半导体整流和逆变装置以及变频调速装置等电力电子设备，都会不同程度地影响到供电电网。据美国官方统计：近２０年来全球范围内因电能质量引起的重大电力事故已达２０多起，每年因电能质量扰动和电气环境污染引起的国民经济损失高达３００亿美元。现今，用户对供电可靠性提出更高的要求，对供电质量的敏感程度越来越高，因此对配电网络和电力供应商也不断提出新的要求。基于上述情况，针对ＩＥＥＥ技术协调委员会给出的电能质量的技术定义：“合格的电能质量是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统适合该设备正常工作”，我们有必要重新认识电能质量和相关的监测技术。

　　电能质量问题虽然同时存在于输电系统与配电系统中，但由于输电系统可靠性高，发生故障的概率较低，因此，大部分的故障、异常现象出现在配电系统。系统中各种扰动引起的电能质量问题又可分为稳态和暂态两大类。

　　稳态电能质量问题以波形畸变为主要特征，持续时间较长，又可以分为以下几种类型：谐波、间谐波、电压不平衡、过电压和欠电压。

　　暂态电能质量问题通常是以频谱和持续时间为特征，包括脉冲暂态和振荡暂态两类，其表现形式有：电压瞬变、电压闪变、电压骤升、骤降、短时断电。

　　理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压，但是由于各系统（发电机、变压器、线路等）参数的不理想线性或非对称的、调控手段的不完善、负荷性质的差异以及运行操作中各种故障等原因，都使这种理想状态在实际中无法存在。因此通过对周期性电压或电流的傅立叶分解，所得到的频率为基波整数倍分量的含有量，即为谐波。

　　近年来，电力用户出于安全生产及经济效益等因素的多重考虑，对电能质量特别对谐波问题的测试与治理倍加关注。我国相应出台了《电能质量 公用电网谐波》煟牵拢Ｔ１４５４９－９３牎９娑ㄒ求保证电网中的电压总畸变率及各次谐波含有率必须控制在允许的范围之内，限制了谐波源注入电网的谐波电流及其在电网中产生的谐波电压，并对公用电网谐波的允许值及测试方法作了严格的规定。

　　无源滤波器是传统的抑制谐波电流的主要手段，它通过ＬＣ谐振吸收电网中的谐波流，但只能抑制固定频率的谐波，同时也可能造成系统谐振，存在着本身无法克服的缺陷，因此必须提出新的解决电能质量问题的方法。

　　·有源滤波器（ＡＰＦ），抑制非线性负载产生的电流谐波，消除其对电网造成的谐波污染；

　　·设法提高电力系统中主要谐波源即整流装置的相数，采用高功率因数整流器；

　　·补偿的办法。方法成熟，设备投资少，运行可靠，运行费用低。

　　滤波器投入运行后应达到的技术指标：各次注入电网的谐波电压、电流值应满足：在滤波器投入的低压母线侧的月功率因数不小于０．９５。

　　目前，国内外有多款的电能质量分析仪，相关监测和测试设备也是种类繁多，但是，各测试产品质量良莠不齐，有些设备实际上不能准确地反映电能质量的实际问题。从《电能质量－公用电网谐波》煟牵拢Ｔ１４５４９－９３牭谋曜伎蠢矗只有具备电能质量统计和分析功能的电能质量分析仪，才是真正满足需求，真正符合“电能质量国家标准”的电能质量分析仪。有鉴于此，福州福光电子有限公司携手瑞士ＬＥＭ公司联合推出３ＰＱＩＩ便携式电能质量分析仪，则是依据欧洲标准（完全涵盖中国标准），严格设计生产，可以完全满足中国国家电能质量标准。

　　３ＰＱＩＩ便携式电能质量分析仪可测量所有电力质量参数和自动生成以标准衡量的报表。仪表性能稳定可靠，维护成本低，作为完全自动化的统一体，它可通过ＲＳ２３２数据接口将测试数据在ＰＣ机上进行存储，所测试的数据可作为详细评估和分析的基础。仪表通过先进的ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ数据库管理软件，对每路电流和电压的ＴＨＤ、每次谐波量、相角进行多达４０次的分析。软件还可以根据不同参数对数据进行筛选并给出完整报表，也可通过仪表的大显示屏直接进行测试数据分析。

　　随着现代信息技术，计算机技术和电子技术的发展，电能质量问题已越来越引起用户和供电部门的重视。应用先进的仪表不仅大大提高了电能质量的监测与治理水平，而且还可建立先进可靠的电能质量监测网络，为及时分析和反映电网的电能质量水平，找出电网中造成电能质量谐波及故障的原因，并采取相应的措施，保证电网的安全、稳定、经济运行提供重要的保障。

----《通信世界报》