电网谐波在线监测系统解决方案

一．概述

    随着现代化的进程，非线性、冲击性和不对称性负荷大量接入电网，供电质量日趋严重。由于对生活质量和工作效率的高要求，现在人们比以往任何时候更加关注电能质量问题。
电能质量包含多个方面，如电网电压偏差、电压谐波、电压波动与闪变、三相电压不平衡度等，但电压谐波是电能质量中最重要的一种。谐波主要是由用户中的非线性用电负荷（如：整流装置、冶炼炉、电气化机车等）引起的，一个用户引起的谐波不仅影响到自身，而且污染电网并影响到该电网中的其它电力用户。

    然而，由于电网的广泛性和谐波的普遍性，广大电力用户、电力生产厂和供电公司希望随时随地了解电网谐波情况，因此通过对电网各点谐波的监测，并对谐波进行分析处理，以推进谐波的治理，提高电网的电能质量和加强电网的管理，有着重要意义

二．系统的特点

    电网谐波电压在线监测系统的主要特点体现以下几个方面：

    全面性：配电网的各级高电压母线处（测量关口）、谐波源接入公用电网的公共连接点（包括用户处）。本系统既可以实现单个变电站的谐波在线监测，也可以实现区域变电站的谐波在线监测。
实用性：长期在线监测、安全、可靠、操作方便，可实现自动化。

    经济性：现场安装的仪器功能简单、体积小、价格低，又能在平时作为常规仪器进行显示、谐波越限报警，便于推广和普及。

    安全性：本系统采用无线通信方式，实现远程操控或就地无线通讯的非接触式操控方式，有效地保证了仪器和工作人员的安全。

    抗干扰：现场存在强电磁干扰，采用了多种措施提高仪器抗干扰能力。结构上，采用了屏蔽式箱体结构，硬件设计上，加设看门狗电路、复合滤波电路和信号隔离电路；软件设计上采用数字滤波技术、数据校验技术、实时诊断技术等。

    技术性：本系统采用的谐波测量仪器工作原理的技术水平要高，便于对实时监测的传输的数字信号在接收终端进行记录、分析、统计、储存和打印；高电压母线的谐波信号采集用国内首创的由西安亿维电力技术发展有限公司研制的《高压谐波监测系统》；本系统终端处理的软件功能强、容量大。

三．电网谐波测量的目的与依据

目的

    对发电、供电、用电三方的监督管理，保证公用电网的谐波指标限值在国家标准规定的范围之内，以保障国民经济各行各业的正常生产和产品质量以及人民的生活质量。

依据

1．测量标准

原电力工业部标准《关于电网谐波管理的暂行规定》；
国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》；
国家标准GB17625.7-1998《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值》；
国家标准GB17626.7-1998《供电系统及所连设备谐波、间谐波的测量和测量仪器导则》。

2．测量条件

    选择电网正常供电时系统可能出现的最小运行方式，且在谐波源工作周期中谐波量大的时段内。
当测量点附近安装有电力电容器组或谐波滤波器时，有可能会产生某次谐波放大或谐振，应在各种运行组合的方式下进行测量。

3．监测点

    原则上选择谐波源接入公用电网的公共连接点,即供用电协议规定的电能计量点，测量该点的谐波电压和谐波源（干扰电能质量的用电设备）注入公用电网的谐波电流。

4．测试量

    谐波电压和谐波电流的谐波次数一般测量第2-25次，谐波电压用含有率（）表示，谐波电流用有效值（A）表示，总谐波畸变率用THD（）表示。

5．测量间隔和持续时间

    对于负荷变化快的谐波源（如：电弧炉、轧机、电力机车等），测量间隔时间不大于2分，测量次数不小于30次。

     对于负荷变化慢的谐波源（如：化工整流器、直流输电换流站等），测量间隔和持续时间不作规定。

6．测量数据的处理及谐波水平值的确定

    标准规定：取测量时段内各相持续测量过程中实测值的95概率值，并取三相中最大一相的值，作为测试时段的谐波水平值，并以此作为判断谐波是否超标的依据。

四．谐波测量方法的规定

1．谐波测量方法

    国际电工委员会（IEC）标准的规定，把谐波按其波动快慢和性质分为四类：

⑴准稳态（慢变化）谐波；
⑵波动谐波；
⑶快速变化谐波；
⑷间谐波及其虚拟部分。

    标准中规定的谐波主要指前三类，并对不同波动性质的测量间隔，即测量时段及由测量值确定谐波值的方法提出如下建议：

⑴很短间隔：TVS=3s；
⑵短间隔：TSH=10min；
⑶长间隔：TL=1h；
⑷日间隔：TD=24h；
⑸周间隔：TW=7d。

2．电网电能质量最低的运行合格率