國際電工委員會(IEC)標準的規(guī)定,把諧波按其波動快慢和性質分為四類:
(1)準穩(wěn)態(tài)(慢變化)諧波;
(2)波動諧波;
(3)快速變化諧波;
(4)間諧波(interharmonics)及其它虛擬部分。
標準中規(guī)定的諧波主要指前三類。該文件中對不同波動性質的諧波測量間隔,即測量時段及由測量值確定諧波值的方法提出如下建議:
(1)很短間隔:Tvs=3s;
(2)短間隔:Tsh=10min;
(3)長間隔:TL=1h;
(4)日間隔:Td=24h;
(5)周間隔:Tw=7d
第(1)種很短間隔測量的諧波取值、對于產生瞬時影響的波動和快速變化的諧波,取 Tvs=3s中各點測量值中的最大值,對于產生長期影響的諧波,取3s中各點測量值的均方根值作為各次諧波的評估值。對于后四種間隔的測量,一般采用對實測數據按累積概率P作統(tǒng)計計算,P為諧波取值不超過某一給定值的百分數。根據不同的波動和影響情況,可用測量間隔內每個Tvs=3s內的測量值確定的最大值或均方根值,再取不超過概率P的最大值,第(2)、(3)種測量的P值選取為P=1%、(10%)、50%、(90%)、95%、99%,第(4)、(5)種測量的P值至少選取為95%和99%,測量統(tǒng)計數據至少為100個。
4 諧波測量與監(jiān)測儀器
數字式諧波分析儀是已廣泛應用于實際的在線諧波測量、分析諧波分布的重要工具,它是利用離散傅立葉級數(DFT),或由離散傅立葉變換過渡到傅立葉變換(FFT)的基本原理構成。模擬信號經采樣、離散化為數字序列信號后,經微型計算機進行諧波分析和計算,得到基波和各次諧波的幅值和相位,并可獲得更多的信息,如諧波功率、諧波阻抗、以及對諧波進行各種統(tǒng)計處理和分析,各種分析計算結果可在屏幕上顯示或按需要打印輸出。儀器精度較高,功能較多,使用方便。
由于微機芯片的性能不斷提高,利用FFT原理、多通道輸入的諧波分析儀漸已取代其它的分析儀,國產比較典型的是GXF-908A多功能電力諧波分析儀,該儀器采用了較先進的MCS-8098單片計算機,使運算速度較快,實時性較強;能實現(xiàn)三相電壓和三相電流共六路信號同步采樣;可以顯示或輸出三相2~39次諧波含有率、電壓畸變率、相位關系,及諧波功率和阻抗等;可繪出被測信號波形,諧波直方圖和變化曲線,并可以從多次測量值中篩選出前五個大值;每次測量結果可以為一個周期或3s平均值等,以適應國標的要求。
對諧波進行長期的監(jiān)測,可以用功能較簡單、造價較低、體積較小而又能作為常規(guī)儀表接入電網的諧波檢測儀,如諧波功率計,諧波電壓、電流,諧波監(jiān)測儀和報警器等。
5 測量儀器的功能和精度
測量儀器的功能至少應滿足諧波國家標準的要求,基本測試量為諧波電壓和諧波電流。儀器的測量通道應能同時測取三相量,并具有國標要求的統(tǒng)計功能。
諧波測量儀器應具有一定的精度及滿足系統(tǒng)現(xiàn)場使用的工作條件。國家標準采用了國際電工委員會(IEC)關于諧波測量和儀器的通用導則。該導則規(guī)定了用于諧波測量儀器的主要性能、準確度要求和對不同波動性質的諧波的測量方法,并總結了TV和TA諧波測量的誤差等,表1列出了儀器的最大允許誤差。
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在表1中所給的條件下,同一儀器的絕對允許誤差較相對允許誤差為大,即對較小諧波量的測量,允許精度較低。而B級儀器比A級儀器對應的允許誤差較大,精度較低。
A級儀器用于較精確的測量,其頻率測量范圍為0~2500Hz,儀器的相角測量誤差不大于±5°(各次)或±1°·h,B級儀器供一般性的測量或監(jiān)測使用,主要用于測量諧波大小,相角精度不作規(guī)定。儀器應保證在額定電壓±15%波動范圍內,電壓總畸變率不超過8%條件下正常工作。
6 結語
電網諧波管理的依據是國家頒發(fā)的《電力法》、《電力供應與使用條例》、《電能質量·公用電網諧波》及電力部門制定的相關法規(guī)、條例。對電網的諧波測量和檢測有利于諧波的管理,從測量的實際值幫助我們分析和尋找電網諧波電壓超標的原因,對有關諧波源和電容器采取針對性的措施。當存有諧波源的電網新增電容補償設計時,還應核算諧波諧振或放大的可能性,投運前后在系統(tǒng)和電容器組的各種運行方式下進行諧波監(jiān)測。
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