配電網(wǎng)的諧波及其測(cè)量

　　1 概述

　　配電網(wǎng)中的高次諧波的治理已經(jīng)成為我國(guó)電力環(huán)保工作的十分重要的內(nèi)容之一。諧波測(cè)量對(duì)抑制諧波有著重要的指導(dǎo)作用：檢定實(shí)際網(wǎng)絡(luò)諧波源用戶(hù)的諧波水平是否符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定;了解和掌握各種電力設(shè)備投運(yùn)前、后相關(guān)系統(tǒng)的諧波水平及其變化、檢驗(yàn)諧波對(duì)有關(guān)設(shè)備的影響;諧波故障和異常的原因測(cè)量，以找到應(yīng)采取的相應(yīng)對(duì)策;諧波專(zhuān)題測(cè)試還可以便于了解諧波源特性、系統(tǒng)諧波阻抗、諧波潮流分布和諧波放大現(xiàn)象等。

　　2 諧波國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的具體規(guī)定

　　2.1 測(cè)量條件

　　國(guó)標(biāo)GB/T14549-1993《電能質(zhì)量·公用電網(wǎng)諧波》明確諧波測(cè)量應(yīng)在最嚴(yán)重的條件下進(jìn)行，即選擇在電網(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產(chǎn)生的諧波量大的時(shí)段內(nèi)進(jìn)行，例如電弧爐應(yīng)在熔化期、可控硅軋機(jī)應(yīng)在軋鋼大負(fù)荷期、電氣化鐵道應(yīng)在電力機(jī)車(chē)集中的高峰期測(cè)量。

　　當(dāng)測(cè)量點(diǎn)附近安裝有電容器組或存在其它諧波濾波器組時(shí)，有可能會(huì)產(chǎn)生某次諧波放大或諧振，應(yīng)在電容器組，或?yàn)V波器組的各種運(yùn)行組合的方式下進(jìn)行測(cè)量。

　　實(shí)際測(cè)量時(shí)，并不一定達(dá)到最嚴(yán)重的條件，例如測(cè)點(diǎn)附近有多個(gè)諧波源，系統(tǒng)在某些方式下會(huì)形成諧振等，可在多種方式和測(cè)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行評(píng)價(jià)。

　　2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)和測(cè)試量

　　原則上選取諧波源用戶(hù)接入公用電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)作為諧波的監(jiān)測(cè)點(diǎn)、測(cè)量該點(diǎn)的諧波電壓和諧波源用戶(hù)注入公用電網(wǎng)的諧波電流，要求監(jiān)測(cè)點(diǎn)的諧波水平必須符合諧波國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。諧波電壓和諧波電流的諧波次數(shù)一般測(cè)量第2～19次，但根據(jù)諧波源的特點(diǎn)和測(cè)試分析結(jié)果，可以適當(dāng)變動(dòng)諧波次數(shù)測(cè)量的范圍，前者用含有率(%)表示，后者用有效值(A)表示;標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，諧波電壓必須測(cè)取總諧波畸變率THDu(%)。

　　2.3 測(cè)量間隔和持續(xù)時(shí)間

　　對(duì)于負(fù)荷變化快的諧波源(例如：煉鋼電弧爐、晶閘管變流設(shè)備供電的軋機(jī)、電力機(jī)車(chē)等)，測(cè)量的間隔時(shí)間不大于2min，測(cè)量次數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足數(shù)理統(tǒng)計(jì)的要求，一般不小于30次，以使測(cè)量值平均數(shù)的分布接近于正態(tài)分布所需的最低樣本數(shù)。

　　對(duì)于負(fù)荷變化慢的諧波源(例如：化工整流器、直流輸電換流站等)，測(cè)量間隔和持續(xù)時(shí)間不作規(guī)定。

　　為了區(qū)別暫態(tài)現(xiàn)象和諧波，對(duì)于負(fù)荷變化快的諧波，每次測(cè)量結(jié)果可為3s內(nèi)所測(cè)得的平均值。推薦采用下式計(jì)算：

　　式(1)中，Unk為3s內(nèi)第k次測(cè)得的n次諧波的方均根值;m為3s內(nèi)取得均勻間隔的測(cè)量次數(shù)，m≥6。

　　式(1)的值即可作為持續(xù)測(cè)量過(guò)程中的一次諧波測(cè)量值。

　　2.4 測(cè)量數(shù)據(jù)的處理及諧波水平值的確定

　　由于諧波源的多樣性和多變性，數(shù)據(jù)處理必須根據(jù)對(duì)象有所區(qū)別，在測(cè)量時(shí)段內(nèi)所測(cè)得的各測(cè)量值均為隨機(jī)變量，應(yīng)按統(tǒng)計(jì)的方法確定其諧波水平。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：取測(cè)量時(shí)段內(nèi)各相持續(xù)測(cè)量過(guò)程中實(shí)測(cè)值的95%概率值，并取三相中最大一相的值，作為該測(cè)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)。為了實(shí)用方便，實(shí)測(cè)值的95%概率值可近似按實(shí)測(cè)值由大到小的順序排列，舍棄前面5%個(gè)大值，取剩余實(shí)測(cè)值中的最大值。

　　但對(duì)負(fù)荷變化慢的諧波源，可選五個(gè)接近的實(shí)測(cè)值，取其算術(shù)平均值作為諧波水平值。