配網(wǎng)諧波監(jiān)測及治理

陸樂++林松++姚錢++徐鮮泉++蔣軍

摘 要：隨著工業(yè)的發(fā)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(wǎng)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(dǎo)致電力損耗增加，供電質(zhì)量下降的重要因素，諧波超標，會嚴重威脅配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，必須采取有效的手段，避免或補償已產(chǎn)生的諧波。本文對鄞州的變電站和部分大用戶企業(yè)進行諧波測量和統(tǒng)計分析，提出諧波監(jiān)測、治理等方面的管理方法。

關(guān)鍵詞：諧波 諧波監(jiān)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(tǒng)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(xiàn)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(wǎng)線損和其他設(shè)備的電能損耗，其次，諧波導(dǎo)致電網(wǎng)及用戶的用電設(shè)備如電容器、電纜、電動機等設(shè)備的壽命大大縮短，造成了嚴重的經(jīng)濟損失。諧波甚至造成繼電保護等自動裝置誤動作，引發(fā)大面積停電事故。諧波已經(jīng)成為必須盡快治理的一種電網(wǎng)公害。

近年來，鄞州經(jīng)濟進入高速發(fā)展期，形成了以電氣機械及器材制造業(yè)、紡織業(yè)、造紙及紙制品業(yè)、鑄造業(yè)等的現(xiàn)代化工業(yè)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(zhì)的設(shè)備、以電力電子元件為基礎(chǔ)的電氣設(shè)備，這些負荷向電網(wǎng)中注入大量的諧波電流，對電網(wǎng)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(shè)備壽命大大縮短，有些工廠及公網(wǎng)變電所被迫以設(shè)備的高消耗率為代價維持生產(chǎn)，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(nèi)容

對鄞州的部分變電站和大用戶企業(yè)進行諧波監(jiān)測和分析。對鄞州云龍、甲村地區(qū)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(jiān)測；并在上述變電所供電區(qū)域內(nèi)篩選典型大用戶企業(yè)20～30家進行諧波實地測量和在線上傳。

根據(jù)理論分析和國內(nèi)外研究，結(jié)合鄞州的諧波普查和實測結(jié)果，初步估算諧波對各類設(shè)備造成的危害和電能計量的影響。

最后綜合考慮電力企業(yè)、用電用戶等因素，結(jié)合工作實際經(jīng)驗，對鄞州諧波的管理工作進行研究。

2 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及后臺的設(shè)計思路和總體方案

2.1 設(shè)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(yīng)用編程接口（API），有利于系統(tǒng)今后的功能擴充。

②應(yīng)用軟件采用C/S結(jié)構(gòu)；WEB查詢軟件。

（2）安全性。

①服務(wù)器操作系統(tǒng)采用Window 2003 server sp2操作系統(tǒng)，保證整個系統(tǒng)的堅強和安全。系統(tǒng)可確保數(shù)據(jù)存取的安全性，防止人為的破壞和病毒的侵害。

②系統(tǒng)支持通過防火墻+網(wǎng)關(guān)/路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信、信息共享和發(fā)布，具備物理隔離的特點，保證系統(tǒng)的安全。

（3）可擴展性。

系統(tǒng)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(tǒng)可以逐步建設(shè)、逐步投運、逐步擴充、逐步升級。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)支持多類型計算機硬件設(shè)備，應(yīng)用軟件具有兼容性和可移植性。

2.2 總體方案

電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由安裝在變電所的終端監(jiān)測所有電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，終端保存并通過以太網(wǎng)或GPRS發(fā)送電能質(zhì)量數(shù)據(jù)到主站服務(wù)器，主站服務(wù)器解壓和管理這些數(shù)據(jù)，并對所有數(shù)據(jù)進行保存。用戶可以通過客戶端對服務(wù)器數(shù)據(jù)進行查詢，并通過以太網(wǎng)直接進行遠程訪問，也可以在現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)查看。將所有后臺監(jiān)測數(shù)據(jù)接入π數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享及統(tǒng)計分析。

系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖如圖1：

電能質(zhì)量實時監(jiān)測主站系統(tǒng)是整個電能質(zhì)量系統(tǒng)的核心，從電能質(zhì)量終端獲取電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)信息；實現(xiàn)局部電網(wǎng)電能質(zhì)量有效的管理。

3 系統(tǒng)實施前后對比

系統(tǒng)上線前我區(qū)的諧波監(jiān)測基本上是采取現(xiàn)場抄錄模式，該方法耗時耗力也無法對全時段全區(qū)域進行實時監(jiān)控，無法避免各類電能質(zhì)量事故的發(fā)生。系統(tǒng)上線后對鄞州諧波污染區(qū)的變電站及典型負荷的諧波情況進行了實時監(jiān)測，主要測量和分析了電網(wǎng)諧波分量以及非線性用電設(shè)備將產(chǎn)生的諧波分量，并初步掌握了鄞州典型行業(yè)的諧波情況。通過對測量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，可為相關(guān)的治理和管理工作提供確切的依據(jù)，也可對各類電能質(zhì)量事故進行預(yù)判。

通過在變電所側(cè)安裝SVG型有源濾波裝置，實現(xiàn)諧波在變電所側(cè)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(shè)備安全。

4 結(jié)語

諧波綜合治理工作勢在必行，該文提出的電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)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(wǎng)安全運行，延長設(shè)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

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