中國農業大學碩士學位論文STYLEREF"標題1"錯誤！文檔中沒有指定樣式的文字。電網諧波的國家標準及計算方法分析1電網諧波的國家標準及計算光伏電站并網容量和數量的不斷增加，光伏電站接入電網也會產生較為嚴重的諧波污染。而隨著國民經濟和科學技術的發展，對電網中諧波含量的要求越來越嚴格。實際電網中諧波含量如果偏離正常標準水平過大，會給供電系統帶來嚴重的影響，進一步影響人們的正常生活。所以，針對光伏電站并網，國家出臺了相應的并網標準。在2012年，我國制定了GB/T19964-2012《光伏電站接入電力系統技術規定》[24]，指出光伏電站所接入公共連接點的諧波電流應滿足GB/T14549[25]的要求，其中光伏發電站向電網注入的諧波電流允許值應按照光伏電站的安裝容量與公共連接點上具有諧波源的發/供電設備容量之比進行分配。在2016年，國家電網公司制定了Q/GDW1617《光伏電站接入電網技術規定》[26]，指出電站諧波應該滿足國標GB/T14549的限值要求，與傳統的諧波源要求一致。國家電網公司還制定了Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網技術規定》[27]，指出分布式電源分布式電源所接入公共連接點的電流應滿足GB/T14549的規定。以上有關光伏電站并網技術規定中關于光伏電站諧波的標準均參考了國標GB/T14549《電能質量公用電網諧波》，該標準對公用中電網各電壓級（380V—220kV）諧波電壓限值以及對用戶的諧波電流指標分配作出了規定。該標準中還包含了諧波測量儀器、方法和有關計算的一些規定。制定的諧波標準主要包括以下三個方面的指標：（1）諧波電壓和諧波電流畸變率；（2）諧波含量；（3）諧波電壓、電流畸變率限值和含量限值。制定諧波標準的目的是為了能夠確保供電可靠性，維護電網正確可靠運行，給用戶提供滿足要求的電能，推動電力事業的發展。結合我國配電系統的實際情況，我國國家制定的標準GB/T14549中規定公用配電系統諧波電壓允許值如表2-1所示。表2-1公用電網諧波電壓（相電壓）電網標稱電壓kV電壓總諧波畸變率%各次諧波電壓含有率，%奇 次偶 次0.385.04.01.064.03.21.610353.01.41.2661101.01.60.8微電網接入大電網時，接點處的諧波電流分量不應超過表2-2的允許值。表2-2注入公共連接點的諧波電流允許值標準電壓kV基準短路容量MVA諧波次數及諧波電流允許值，A23456789101112130.3810786239622644192116281324610043342134142411118.5167.11310100262013208.5156.46.85.19.34.37.93525015127.7125.18.83.84.13.15.61.64.76650016138.1135.49.34.14.33.35.91.75110750129.669.646.833.21.44.323.7續表2-2標準電壓kV基準短路容量MVA諧波次數及諧波電流允許值，A1415161718192021222324250.381011129.7188.6167.88.97.1146.51261006.16.85.3104.794.34.93.97.43.66.8101003.74.13.261.85.41.61.91.34.51.14.1352501.21.51.93.61.73.21.51.81.41.7131.5665001.31.623.81.83.41.61.91.51.81.41.61107501.71.91.51.81.31.51.21.41.11.111.9注1），220kV基準短路容量取2000MVA。當公共連接點的實際測得的短路容量與理論中的連接點處的基準短路容量時不同時，連接點的諧波電流的限值應由下式來計算：（2-1）式中：SK1——公共連接點的最小短路容量，MVA；SK2——基準短路容量，MVA；Ihp——表2中的第h次諧波電流允許值，A；Ih——短路容量為Sk1時的第h次諧波電流允許值。在研究每次諧波含量的大小時，通常用對應次諧波的含有率HRH來衡量；第h次諧波電壓含有率用HRUh來表示：（2-2）式中：Uh-－第h次諧波電壓（方均根值）；U1-－基波電壓（方均根值）。第h次諧波電流的含有率用HRIh來表示：（2-3）系統中諧波電壓的含量UH和諧波電流IH的含量分別定義為：（2-4）（2-5）總的諧波畸變率THD（TotalHarmonicDistorion）是一個非常重要的概念，在研究諧波問題時具有重要的作用。THD表示波形發生畸變的程度，具體表示為各次諧波的含有率與基波均方根值的百分比。電壓總諧波畸變率THDu和電流總諧波畸變率分別表示為：（2-6）（2-7）第h次電壓諧波含有率HRUh與第h次諧波電流分量的關系為：（2-8）近似的工程估算按式（2-9）或（2-10）計算（2-9）或（2-10）式中：UN-－電網的標稱電壓，kV；Sk-－共連接點的三相短路容量，MVA；Ih-－第h次諧波電流，A；Zh-－系統的第h次諧波阻抗，Ω。兩個諧波源的同次諧波電流在一條線路的同一相上疊加，當相位角已知時按式（2-11）計算（2-11）式中：Ih1-－諧波源1的第h次諧波電流，A；Ih2-－諧波源2的第h次諧波電流，A；θh-－諧波源1和諧波源2第h次諧波電流的相位角。當相位角不確定時，可按式（2-12）進行計算（2-12）式中Kh按表2-3來取值表2-3Kh取值h35711139|>13|偶次Kh1.621.280.720.180.080兩個以上同次諧波電流疊加時，首先將兩個諧波電流疊加，然后再與第三個諧波電流疊加，以此類推。兩個及以上諧波源在同一節點同一相上引起的諧波電壓疊加的計算式與式（2-11）或（2-12）相同。在公共連接點處，第i個用戶的第h次諧波電流允許值（Ihi）按式（2-13）計算：（2-13）式中：Ih-－按式（2-1）換算的諧波電流允許值；Si-－第i個用戶的用電協議容量，MVA；St-－公共連接點的供電設備容量，MVA；α-－相位疊加系數，按表2-4取值。表2-4相位疊加系數αh35711139|>13｜偶次α1.11.21.41.81.922諧波治理由于電網中的諧波會增加設備的電能損耗，諧波電流的存在會使得設備的發熱增加，嚴重時可能會使得設備過熱而損壞，諧波的存在還增加了無功功率負荷，降低發電設備的功率因數，發電成本和維護成本大幅上升，而產能則嚴重浪費。而隨著近年來光伏等分布式電源以及智能電網的快速發展，光伏等新能源電站的并網容量也會越來越大。當大型光伏發電站并網時，光伏電站中的電力電子功率開關器件、以及電網中固有的非線性負載將會對電能質量造成嚴重的影響。因此，必須在必要時對上述現象產生的諧波污問題才相對應的措施。無源濾波器、有源濾波器以及混合濾波器這三種濾波器是目前最為常用的治理諧波污染問題的技術措施。無源濾波器和靜態無功補償設備最早在1949年由文獻[28]提出，其結構通常由電容和電感、電阻串并聯構成。對于不同頻次以及不同諧波的諧波進行濾波處理時可以通過采用不同的串并聯結構，采用這種方式進行濾波時，可能會造成某些高次諧波的放大，反而對電網造成嚴重的危害。APF系統的主要目標是對非線性負載產生的諧波進行補償，避免電力系統中的負載因為PCC點電壓波動而受到影響，導致電能質量下降。有源濾波器通過對待治理的諧波進行檢測提取，進而分析得到相應的諧波分量，從而產生控制信號。該信號能夠控制逆變器輸補償電流，這種補償電流與諧波電流幅值相等但是相位相反，通過這種補償電流對檢測到的諧波進行補償，最終實現諧波的治理。因此對諧波電流的檢測和對于電流信號的跟蹤控制決定了有源濾波器的濾波效果。單調諧濾波器通常由濾波電容和電抗、電阻等并聯構成，該結構的濾波器的工作原理是：通過調節濾波器的相關參數，使得待濾除的諧波頻率域濾波器發生諧振時的頻率相等，對相應的諧波成低阻抗，使得該諧波電流流入濾波器而不是系統。單調諧濾波器不僅能夠濾波，也能夠進行無功補償。單調諧濾波器品質因素Q是濾波器諧振頻率下電抗與電阻比值，當濾波器的電阻值越小，品質因素越高，單調諧濾波器的濾波效果也就越好，因此只有選擇合適的電容電感值，才能較好地達到諧波濾出效果。單調諧濾波器只能夠濾除單一頻率的低次諧波，然而電力系統中的諧波頻率并不唯一，對于每種諧波均采用單調諧濾波器進行濾除較為復雜，這時可以考慮使用雙調諧濾波器。雙調諧濾波器不同于單調諧濾波器之處在于能夠治理兩個不同頻率的諧波，其結構由兩組參數不同的電容器和電抗器并聯而成，兩組不同參數的電容器和電抗器的參數分別決定了該組濾波器的諧振頻率。當電力系統中的諧波處于其中任一調諧頻率時，濾波器呈低阻抗狀態。在實際應用時，通常給雙調諧濾波器并聯電阻，這是為了防止過電壓、降低并聯諧振幅值同時能夠避免濾波器接入可能引起的諧振。但是增加的并聯電阻會增加系統的有功損耗，降低了電能的利用率。另外，雙調諧濾波器在調諧時較為困難，這是因為它具有兩組電容電抗并聯的復雜結構。系統中還存在著頻率較高的高次諧波，這些高次諧波通過使用高通濾波器