配網諧波監測及治理

陸樂++林松++姚錢++徐鮮泉++蔣軍

摘 要：隨著工業的發展，客戶用電量的不斷增長，諧波的影響和危害也日益嚴重。諧波對電網造成了嚴重的諧波污染，并對該處的所有用戶造成損害，諧波是導致電力損耗增加，供電質量下降的重要因素，諧波超標，會嚴重威脅配電系統的安全穩定運行，必須采取有效的手段，避免或補償已產生的諧波。本文對鄞州的變電站和部分大用戶企業進行諧波測量和統計分析，提出諧波監測、治理等方面的管理方法。

關鍵詞：諧波 諧波監測 諧波治理

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（a）-0093-01

1 項目概況

電力系統向用戶供電時，在正常情況下，其供電電壓是標準的正弦波形，但在有諧波的情況下，供電電壓則出現扭曲、畸變，即供電電壓被污染了。諧波污染所到之處，首先增大了電網線損和其他設備的電能損耗，其次，諧波導致電網及用戶的用電設備如電容器、電纜、電動機等設備的壽命大大縮短，造成了嚴重的經濟損失。諧波甚至造成繼電保護等自動裝置誤動作，引發大面積停電事故。諧波已經成為必須盡快治理的一種電網公害。

近年來，鄞州經濟進入高速發展期，形成了以電氣機械及器材制造業、紡織業、造紙及紙制品業、鑄造業等的現代化工業體系。在這些用電負荷中，不少用電負荷是非線性負荷，即諧波污染源，如以電弧為工作介質的設備、以電力電子元件為基礎的電氣設備，這些負荷向電網中注入大量的諧波電流，對電網造成了嚴重的諧波污染。在被污染的供電電壓下工作，用戶設備壽命大大縮短，有些工廠及公網變電所被迫以設備的高消耗率為代價維持生產，比如我公司110 kV錢岙變和35 kV橫溪變的電容器由于諧波原因而嚴重燒毀，造成了資源的巨大浪費。

1.1 項目研究內容

對鄞州的部分變電站和大用戶企業進行諧波監測和分析。對鄞州云龍、甲村地區諧波污染源較為集中的變電站10KV母線和線路進行諧波在線監測；并在上述變電所供電區域內篩選典型大用戶企業20～30家進行諧波實地測量和在線上傳。

根據理論分析和國內外研究，結合鄞州的諧波普查和實測結果，初步估算諧波對各類設備造成的危害和電能計量的影響。

最后綜合考慮電力企業、用電用戶等因素，結合工作實際經驗，對鄞州諧波的管理工作進行研究。

2 監測網絡及后臺的設計思路和總體方案

2.1 設計思路

（1）開放性。

①遵循當前各項開放式國際標準，并提供開放的應用編程接口（API），有利于系統今后的功能擴充。

②應用軟件采用C/S結構；WEB查詢軟件。

（2）安全性。

①服務器操作系統采用Window 2003 server sp2操作系統，保證整個系統的堅強和安全。系統可確保數據存取的安全性，防止人為的破壞和病毒的侵害。

②系統支持通過防火墻+網關/路由器實現網絡互連，實現不同網絡的數據通信、信息共享和發布，具備物理隔離的特點，保證系統的安全。

（3）可擴展性。

系統具有擴充包括硬件增加新計算機的能力和軟件增加新功能的能力。系統可以逐步建設、逐步投運、逐步擴充、逐步升級。系統的結構支持多類型計算機硬件設備，應用軟件具有兼容性和可移植性。

2.2 總體方案

電能質量在線監測系統主要由安裝在變電所的終端監測所有電能質量數據，終端保存并通過以太網或GPRS發送電能質量數據到主站服務器，主站服務器解壓和管理這些數據，并對所有數據進行保存。用戶可以通過客戶端對服務器數據進行查詢，并通過以太網直接進行遠程訪問，也可以在現場進行數據查看。將所有后臺監測數據接入π數據庫，實現不同系統間的數據共享及統計分析。

系統拓撲結構圖如圖1：

電能質量實時監測主站系統是整個電能質量系統的核心，從電能質量終端獲取電能質量監測數據信息；實現局部電網電能質量有效的管理。

3 系統實施前后對比

系統上線前我區的諧波監測基本上是采取現場抄錄模式，該方法耗時耗力也無法對全時段全區域進行實時監控，無法避免各類電能質量事故的發生。系統上線后對鄞州諧波污染區的變電站及典型負荷的諧波情況進行了實時監測，主要測量和分析了電網諧波分量以及非線性用電設備將產生的諧波分量，并初步掌握了鄞州典型行業的諧波情況。通過對測量數據進行統計分析，可為相關的治理和管理工作提供確切的依據，也可對各類電能質量事故進行預判。

通過在變電所側安裝SVG型有源濾波裝置，實現諧波在變電所側的集中治理。我公司110 kV錢岙變10kVII段母線上安裝SVG型有源濾波裝置前其諧波電壓總畸變率（TDHv%）為12.5%，安裝SVG型有源濾波裝置后電壓總畸變率（TDHv%）控制在2%～4%，確保了該變電所的電氣設備安全。

4 結語

諧波綜合治理工作勢在必行，該文提出的電能質量在線監測系統和諧波的綜合治理方案取得了良好的效果，通過諧波治理達到了電網安全運行，延長設備壽命及降低損耗等目的，此外，諧波治理要遵循“誰污染，誰治理”的原則，只有在電力部門和用戶的共同努力下，才能搞好諧波治理工作。

參考文獻

[1] 于靜.人工神經網絡在電網諧波監測中的研究[D].重慶大學，2003.

[2] 周京龍.電網諧波實時監控系統及治理方案的研究[D].華北電力大學（河北）， 2003.

[3] 劉穎.有源電力濾波器的諧波檢測及控制方法的研究.江蘇大學，2010.endprint