進(jìn)入新時(shí)代,我國(guó)能源發(fā)展面臨新的歷史使命、目標(biāo)任務(wù)。我們認(rèn)為,新時(shí)代的能源發(fā)展使命就是建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化能源強(qiáng)國(guó)。社會(huì)主義現(xiàn)代化能源強(qiáng)國(guó),以清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系為根基,以低碳節(jié)約的文明消費(fèi)型社會(huì)為主導(dǎo)理念,以世界先進(jìn)的能源科技創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力量,切實(shí)滿足人民美好生活對(duì)能源的需要。
隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)不斷推進(jìn),電能質(zhì)量治理面臨新的挑戰(zhàn)。諧波是突出的電能質(zhì)量問(wèn)題之一。什么是諧波?正常情況下,我國(guó)電網(wǎng)的電壓或電流的波形是頻率50赫茲的正弦波(又稱基波),但由于電網(wǎng)存在非線性元件和負(fù)載,于是出現(xiàn)了與基波頻率成整數(shù)倍頻率的其他正弦波,這些正弦波被稱為電網(wǎng)諧波。
諧波會(huì)影響各種電力設(shè)備正常工作,引發(fā)設(shè)備壽命縮短、網(wǎng)損增大、繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)等諸多問(wèn)題,一直是電力系統(tǒng)中影響電能質(zhì)量的一大“公害”。當(dāng)前,電力系統(tǒng)“雙高”特征不僅對(duì)電網(wǎng)傳統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響,也可能引發(fā)諧波諧振等新型穩(wěn)定性問(wèn)題,給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)。
新形勢(shì)下電網(wǎng)諧波呈現(xiàn)新特征
新型電力系統(tǒng)的“雙高”特征使電網(wǎng)中的諧波呈現(xiàn)新特征:諧波頻率從以低頻次為主擴(kuò)展至高頻次及超高頻次,諧波源從用戶側(cè)為主蔓延至發(fā)輸變配用各環(huán)節(jié),諧波影響從影響電能質(zhì)量擴(kuò)展至影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
過(guò)去,諧波源以鐵磁飽和型和電弧型為主,前者主要是各種帶鐵芯的電力設(shè)備,后者主要是各種煉鋼爐、電焊機(jī)群等。這些諧波源產(chǎn)生的諧波主要是3、5、7次等低頻次諧波,檢測(cè)和治理技術(shù)相對(duì)成熟。近年來(lái),以絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)為主的電力電子裝置大量應(yīng)用于光伏逆變器、開關(guān)電源、變頻器和變頻節(jié)能用電設(shè)備,其開關(guān)頻率可達(dá)幾百千赫茲甚至更高,可產(chǎn)生40~3000次的超高頻諧波。電網(wǎng)諧波的頻次低至10次以下,高至上千次,覆蓋頻率很寬,給諧波的檢測(cè)和治理帶來(lái)一定困難。
之前,諧波源主要集中分布在用戶側(cè),而風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、(柔性)直流輸電的大規(guī)模應(yīng)用使電源側(cè)及輸變電各環(huán)節(jié)的諧波問(wèn)題開始凸顯。另外,隨著新能源汽車普及和直流配用電、變頻節(jié)能用電技術(shù)快速發(fā)展,用電側(cè)的諧波源也更加多樣、復(fù)雜,分布更廣。
新能源發(fā)電的接入也使諧波治理形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。諧波對(duì)交直流保護(hù)裝置和重要設(shè)備構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。這一類敏感設(shè)備可能會(huì)在諧波含量超標(biāo)時(shí)誤動(dòng)或拒動(dòng),導(dǎo)致可靠性下降。此外,諧波諧振引起寬頻振蕩,會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)事故發(fā)生。這說(shuō)明諧波不僅會(huì)影響負(fù)荷側(cè)的電能質(zhì)量,還可能給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)。
當(dāng)前諧波治理仍存在難點(diǎn)
為了應(yīng)對(duì)諧波給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)的挑戰(zhàn),需要從諧波監(jiān)測(cè)、諧波溯源和諧波治理等方面采取措施。但目前,諧波治理仍存在一些難點(diǎn)。
針對(duì)電網(wǎng)電力電子化的寬頻特征,國(guó)家電網(wǎng)有限公司已開展了相關(guān)寬頻信號(hào)采集和測(cè)量技術(shù)研發(fā)并正在推廣寬頻測(cè)量裝置,可實(shí)現(xiàn)0~2500赫茲諧波分量檢測(cè)。在電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)方面,目前的技術(shù)手段仍存在較大盲區(qū)?,F(xiàn)階段,諧波監(jiān)測(cè)主要在樞紐變電站、高壓直流換流站及主要諧波源所在母線進(jìn)行,監(jiān)測(cè)點(diǎn)有限,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本為單點(diǎn)測(cè)量。由于無(wú)法保證測(cè)量時(shí)間同步,多點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)缺乏同期性,很難用于預(yù)測(cè)或判斷諧波的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)。
諧波溯源是諧波評(píng)估和治理的前提和基礎(chǔ),也是諧波研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。現(xiàn)有諧波溯源方法一般是利用諧波源模型定位諧波源,但傳統(tǒng)的諧波源建模需要充分了解諧波源內(nèi)部結(jié)構(gòu)及元件參數(shù)。分布式新能源電源、電力電子型負(fù)荷的大量接入使精確獲取各類諧波源內(nèi)部元件參數(shù)的工作量巨大。同時(shí),由于諧波源彼此之間產(chǎn)生交互作用的現(xiàn)象非常普遍,建模對(duì)象可能是多種諧波源的復(fù)雜組合,而現(xiàn)有研究對(duì)諧波傳導(dǎo)方式和規(guī)律、諧波交互影響方式的分析不夠深入,難以準(zhǔn)確分解諧波源組合。因此采用傳統(tǒng)諧波建模方法實(shí)現(xiàn)諧波溯源難度極大。
目前,諧波抑制主要采取就地安裝濾波器的方法,包括無(wú)源濾波器和有源濾波器兩種。無(wú)源濾波器只能抑制預(yù)先設(shè)計(jì)規(guī)定的諧波成分,有源濾波器可動(dòng)態(tài)濾除多次諧波,但是受器件帶寬限制,不適用于高頻及超高頻、高壓、大功率的場(chǎng)合。另外,由于濾波器一般為就地安裝,其諧波治理效果局限在一定范圍內(nèi),無(wú)法解決電網(wǎng)諧波耦合、諧波諧振等動(dòng)態(tài)性、全局性問(wèn)題。
三方面入手深化諧波研究和治理
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)高質(zhì)量高可靠性供電的需求進(jìn)一步提升,抑制諧波造成的危害成為營(yíng)造綠色電力環(huán)境,確保電網(wǎng)和設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)。為此,應(yīng)從加強(qiáng)諧波廣域監(jiān)測(cè)體系建設(shè)、推進(jìn)諧波溯源研究、構(gòu)建諧波綜合防控治理體系三方面入手,開展諧波的深化研究和治理。
加強(qiáng)諧波廣域監(jiān)測(cè)體系建設(shè)
新能源場(chǎng)站的入網(wǎng)工程等在設(shè)計(jì)階段已有配套的諧波抑制措施。盡管如此,諧波仍然不可避免,濾波器故障、諧波諧振還可能將諧波放大。目前,電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)手段及監(jiān)測(cè)方案的設(shè)計(jì)還不夠成熟,亟待研發(fā)可用于電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)的寬頻量測(cè)裝置(0~150千赫茲),制定符合諧波寬頻監(jiān)測(cè)要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。未來(lái)還應(yīng)研究滿足諧波廣域監(jiān)測(cè)需求的諧波監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局方案;同時(shí)基于諧波廣域監(jiān)測(cè)系統(tǒng),研究廣域諧波數(shù)據(jù)同步采集技術(shù),加強(qiáng)并不斷完善集硬件設(shè)備、軟件平臺(tái)、布局方案于一體的諧波廣域監(jiān)測(cè)體系。
持續(xù)推進(jìn)諧波溯源研究
諧波溯源需要深度掌握不同子系統(tǒng)間的耦合機(jī)制,建立廣fan適用的諧波源模型。諧波建模研究既要針對(duì)具體場(chǎng)景,如光伏電站等,又要構(gòu)建更具普適性的分析模型。未來(lái)基于廣域和寬頻的諧波監(jiān)測(cè)系統(tǒng),需進(jìn)一步研究實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的諧波溯源方法,實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)諧波源的快速定位、責(zé)任占比精確評(píng)定和適時(shí)有效的隔離或切除。
構(gòu)建諧波綜合防控治理體系
推動(dòng)諧波治理機(jī)制及技術(shù)進(jìn)一步創(chuàng)新,也需要提升社會(huì)、企業(yè)和用戶的綜合防治意識(shí)。應(yīng)建立國(guó)家、供電企業(yè)、用戶等多方協(xié)同配合的機(jī)制,實(shí)施“源頭提升、中間控制、末端防控”的系統(tǒng)性治理策略,共同推動(dòng)電能質(zhì)量提升。發(fā)電企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步提高發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性,減少源頭沖擊;供電企業(yè)應(yīng)持續(xù)構(gòu)建高電能質(zhì)量保障體系,進(jìn)一步提升電網(wǎng)抗諧波干擾的能力;諧波敏感用戶可結(jié)合所在區(qū)域諧波水平及用電特性評(píng)估情況,配備相應(yīng)的諧波治理**設(shè)備。應(yīng)形成科學(xué)有效、聯(lián)防聯(lián)治的諧波綜合防控治理體系,提升諧波治理水平,助力電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
針對(duì)諧波的檢測(cè)設(shè)備,我司提供了以下解決方案:
選擇電能質(zhì)量分析儀進(jìn)行檢測(cè)
數(shù)英SA2200新產(chǎn)品提升了各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采樣率,增加了北斗/GPS時(shí)鐘同步等新功能,更是全球**裝載北斗系統(tǒng)的電能質(zhì)量分析儀。
具有清晰直觀的測(cè)量界面,顯示屏能更加完整地看到各項(xiàng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),使專業(yè)且負(fù)責(zé)額電能質(zhì)量實(shí)時(shí)檢查和評(píng)估工作變得更簡(jiǎn)單高效。
主要特點(diǎn):