隨著新型電力系統建設一直推進,電能質量治理面臨新的挑戰。諧波是最突出的電能質量問題之一。什么是諧波?正常情形下,我國電網的電壓或電流的波形是頻率50赫茲的正弦波(又稱基波),但由于電網保存非線性元件和負載,于是泛起了與基波頻率成整數倍頻率的其他正弦波,這些正弦波被稱為電網諧波。
諧波會影響種種電力裝備正常事情,引發裝備壽命縮短、網損增大、繼電?;ぷ爸夢蠖戎疃轡侍?,一直是電力系統中影響電能質量的一大“公害”。目今,電力系統“雙高”特征不但對電網古板穩固性爆發較大影響,也可能引發諧波諧振等新型穩固性問題,給電網清靜穩固運行帶來挑戰。
新形勢下電網諧波泛起新特征
新型電力系統的“雙高”特征使電網中的諧波泛起新特征:諧波頻率從以低頻次為主擴展至高頻次及超高頻次,諧波源從用戶側為主伸張至發輸變配用各環節,諧波影響從影響電能質量擴展至影響電網清靜穩固運行。
已往,諧波源以鐵磁飽和型和電弧型為主,前者主要是種種帶鐵芯的電力裝備,后者主要是種種煉鋼爐、電焊機群等。這些諧波源爆發的諧波主要是3、5、7次等低頻次諧波,檢測和治理手藝相對成熟。近年來,以絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)為代表的電力電子裝置大宗應用于光伏逆變器、開關電源、變頻器和變頻節能用電裝備,其開關頻率可達幾百千赫茲甚至更高,可爆發40~3000次的超高頻諧波。電網諧波的頻次低至10次以下,高至上千次,籠罩頻率很寬,給諧波的檢測和治理帶來一定難題。
之前,諧波源主要集中漫衍在用戶側,而風電、光伏發電、儲能、(柔性)直流輸電的大規模應用使電源側及輸變電各環節的諧波問題最先凸顯。另外,隨著新能源汽車普及和直流配用電、變頻節能用電手藝快速生長,用電側的諧波源也越發多樣、重大,漫衍更廣。
新能源發電的普遍接入也使諧波治理形勢日趨嚴肅。諧波對交直流?;ぷ爸煤橢饕氨缸槌汕痹諼:ΑU庖煥嗝舾兇氨縛贍芑嵩諦巢ê砍曄蔽蠖蚓芏?,導致可靠性下降。別的,諧波諧振引起寬頻振蕩,會導致風機脫網事故爆發。這說明諧波不但會影響負荷側的電能質量,還可能給電網清靜穩固運行帶來挑戰。
目今諧波治理仍保存難點
為了應對諧波給電網清靜運行帶來的挑戰,需要從諧波監測、諧波溯源協調波治理等方面接納步伐。但現在,諧波治理仍保存一些難點。
針對電網電力電子化的寬頻特征,國家電網有限公司已開展了相關寬頻信號收羅和丈量手藝研發并正在推廣寬頻丈量裝置,可實現0~2500赫茲諧波分量檢測。在電網諧波監測方面,現在的手藝手段仍保存較大盲區。現階段,諧波監測主要在樞紐變電站、高壓直流換流站及主要諧波源所在母線舉行,監測點有限,監測數據基本為單點丈量。由于無法包管丈量時間同步,多點的收羅數據缺乏同期性,很難用于展望或判斷諧波的動態趨勢。
諧波溯源是諧波評估和治理的條件和基礎,也是諧波研究領域的熱門和難點之一。現有諧波溯源要領一樣平常是使用諧波源模子定位諧波源,但古板的諧波源建模需要充分相識諧波源內部結構及元件參數。漫衍式新能源電源、電力電子型負荷的大宗接入使準確獲取種種諧波源內部元件參數的事情量重大。同時,由于諧波源相互之間爆發交互作用的征象很是普遍,建模工具可能是多種諧波源的重大組合,而現有研究對諧波傳導方法和紀律、諧波交互影響方法的剖析不敷深入,難以周全準確剖析諧波源組合。因此接納古板諧波建模要領實現諧波溯源難度極大。
現在,諧波抑制主要接納就地裝置濾波器的要領,包括無源濾波器和有源濾波器兩種。無源濾波器只能抑制預先設妄想定的諧波因素,有源濾波器可動態濾除多次諧波,可是受器件帶脫期制,不適用于高頻及超高頻、高壓、大功率的場合。另外,由于濾波器一樣平常為就地裝置,其諧波治理效果局限在一定規模內,無法解決電網諧波耦合、諧波諧振等動態性、全局性問題。
三方面入手深化諧波研究和治理
隨著經濟社會的生長,人們對高質量高可靠性供電的需求進一步提升,抑制諧波造成的危害成為營造綠色電力情形,確保電網和裝備清靜、穩固、經濟運行的基礎。為此,應從增強諧波廣域監測系統建設、推進諧波溯源研究、構建諧波綜合防控治理系統三方面入手,開展諧波的深化研究和治理。
●增強諧波廣域監測系統建設
新能源場站的入網工程等在設計階段已有配套的諧波抑制步伐。只管云云,諧波仍然不可阻止,濾波器故障、諧波諧振還可能將諧波放大。現在,電網諧波監測手段及監測計劃的設計還不敷成熟,亟待研發可用于電網諧波監測的寬頻量測裝置(0~150千赫茲),制訂切合諧波寬頻監測要求的手藝標準。未來還應研究知足諧波廣域監測需求的諧波監測點結構計劃;同時基于諧波廣域監測系統,研究廣域諧波數據同步收羅手藝,增強并一直完善集硬件裝備、軟件平臺、結構計劃于一體的諧波廣域監測系統。
●一連推進諧波溯源研究
諧波溯源需要深度掌握差別子系統間的耦合機制,建設普遍適用的諧波源模子。諧波建模研究既要針對詳細場景,如光伏電站等,又要構建更具普適性的剖析模子。未來基于廣域和寬頻的諧波監測系統,需進一步研究實時或準實時的諧波溯源要領,實現危險諧波源的快速定位、責任占比精準評定和適時有用的隔離或切除。
●構建諧波綜合防控治理系統
推動諧波治理機制及手藝進一步立異,也需要提升社會、企業和用戶的綜合防治意識。應建設政府、供電企業、用戶等多方協同配合的機制,實驗“源頭提升、中心控制、最后防控”的系統性治理戰略,配合推動電能質量提升。發電企業應進一步提高發電系統的穩固性,鐫汰源頭攻擊;供電企業應一連構建高電能質量包管系統,進一步提升電網抗諧波滋擾的能力;諧波敏感用戶可團結所在區域諧波水平及用電特征評估情形,配備響應的諧波治理專用裝備。應形成科學有用、聯防聯治的諧波綜合防控治理系統,提升諧波治理水平,助力電力系統清靜穩固運行。(泉源 輸配電北極星網)