逸威電子：新發展下的諧波研究檢測

進入新時代，我國能源發展面臨新的歷史使命、目標任務。我們認為，新時代的能源發展使命就是建設社會主義現代化能源強國。社會主義現代化能源強國，以清潔低碳、安全高效的現代能源體系為根基，以低碳節約的文明消費型社會為主導理念，以世界先進的能源科技創新為驅動力量，切實滿足人民美好生活對能源的需要。

隨著新型電力系統建設不斷推進，電能質量治理面臨新的挑戰。諧波是突出的電能質量問題之一。什么是諧波？正常情況下，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），但由于電網存在非線性元件和負載，于是出現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。

諧波會影響各種電力設備正常工作，引發設備壽命縮短、網損增大、繼電保護裝置誤動等諸多問題，一直是電力系統中影響電能質量的一大“公害”。當前，電力系統“雙高”特征不僅對電網傳統穩定性產生較大影響，也可能引發諧波諧振等新型穩定性問題，給電網穩定運行帶來挑戰。

新形勢下電網諧波呈現新特征

新型電力系統的“雙高”特征使電網中的諧波呈現新特征：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蔓延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安全穩定運行。

過去，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備，后者主要是各種煉鋼爐、電焊機群等。這些諧波源產生的諧波主要是3、5、7次等低頻次諧波，檢測和治理技術相對成熟。近年來，以絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）為主的電力電子裝置大量應用于光伏逆變器、開關電源、變頻器和變頻節能用電設備，其開關頻率可達幾百千赫茲甚至更高，可產生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，覆蓋頻率很寬，給諧波的檢測和治理帶來一定困難。

之前，諧波源主要集中分布在用戶側，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開始凸顯。另外，隨著新能源汽車普及和直流配用電、變頻節能用電技術快速發展，用電側的諧波源也更加多樣、復雜，分布更廣。

新能源發電的接入也使諧波治理形勢日趨嚴峻。諧波對交直流保護裝置和重要設備構成潛在風險。這一類敏感設備可能會在諧波含量超標時誤動或拒動，導致可靠性下降。此外，諧波諧振引起寬頻振蕩，會導致風機脫網事故發生。這說明諧波不僅會影響負荷側的電能質量，還可能給電網安全穩定運行帶來挑戰。

當前諧波治理仍存在難點

為了應對諧波給電網安全運行帶來的挑戰，需要從諧波監測、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。

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采集和測量技術研發并正在推廣寬頻測量裝置，可實現0～2500赫茲諧波分量檢測。在電網諧波監測方面，目前的技術手段仍存在較大盲區。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進行，監測點有限，監測數據基本為單點測量。由于無法保證測量時間同步，多點的采集數據缺乏同期性，很難用于預測或判斷諧波的動態趨勢。

諧波溯源是諧波評估和治理的前提和基礎，也是諧波研究領域的熱點和難點之一。現有諧波溯源方法一般是利用諧波源模型定位諧波源，但傳統的諧波源建模需要充分了解諧波源內部結構及元件參數。分布式新能源電源、電力電子型負荷的大量接入使精確獲取各類諧波源內部元件參數的工作量巨大。同時，由于諧波源彼此之間產生交互作用的現象非常普遍，建模對象可能是多種諧波源的復雜組合，而現有研究對諧波傳導方式和規律、諧波交互影響方式的分析不夠深入，難以準確分解諧波源組合。因此采用傳統諧波建模方法實現諧波溯源難度極大。

目前，諧波抑制主要采取就地安裝濾波器的方法，包括無源濾波器和有源濾波器兩種。無源濾波器只能抑制預先設計規定的諧波成分，有源濾波器可動態濾除多次諧波，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，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

隨著經濟社會的發展，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環境，確保電網和設備安全、穩定、經濟運行的基礎。為此，應從加強諧波廣域監測體系建設、推進諧波溯源研究、構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。

加強諧波廣域監測體系建設

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，電網諧波監測手段及監測方案的設計還不夠成熟，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），制定符合諧波寬頻監測要求的技術標準。未來還應研究滿足諧波廣域監測需求的諧波監測點布局方案；同時基于諧波廣域監測系統，研究廣域諧波數據同步采集技術，加強并不斷完善集硬件設備、軟件平臺、布局方案于一體的諧波廣域監測體系。

持續推進諧波溯源研究

諧波溯源需要深度掌握不同子系統間的耦合機制，建立廣fan適用的諧波源模型。諧波建模研究既要針對具體場景，如光伏電站等，又要構建更具普適性的分析模型。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方法，實現危險諧波源的快速定位、責任占比精確評定和適時有效的隔離或切除。

構建諧波綜合防控治理體系

推動諧波治理機制及技術進一步創新，也需要提升社會、企業和用戶的綜合防治意識。應建立國家、供電企業、用戶等多方協同配合的機制，實施“源頭提升、中間控制、末端防控”的系統性治理策略，共同推動電能質量提升。發電企業應進一步提高發電系統的穩定性，減少源頭沖擊；供電企業應持續構建高電能質量保障體系，進一步提升電網抗諧波干擾的能力；諧波敏感用戶可結合所在區域諧波水平及用電特性評估情況，配備相應的諧波治理**設備。應形成科學有效、聯防聯治的諧波綜合防控治理體系，提升諧波治理水平，助力電力系統安全穩定運行。

針對諧波的檢測設備，我司提供了以下解決方案：

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• 測量電壓1000Vrms，測量電流6000A
• 4路電壓級4路電流輸入
• 標配32G存儲卡，記錄時間可達1年以上
• 具有錄波功能
• 可測諧波至100次
• 北斗/GPS時鐘同步
• WiFi無線傳輸功能