淺談智能微電網供電系統的諧波治理

摘要：智能微電網供電系統的特性容易引發諧波，而諧波導致電力損耗加大，降低供電質量。本文從諧波的產生原因和危害做出詳細闡述，并結合智能微電網提出了治理諧波的方法和措施。

關鍵詞：智能微電網；諧波危害；治理方法

1引言

國務院“十三五"規劃的經濟發展綱要要求大力發展新型的、清潔環保的、經濟的、可持續發展的清潔能源。改善因化石能源日益枯竭的不利局面需要大力發展新能源，如風能、太陽能等新能源。為適應新能源的發展需求，彌補現有大電網供電系統的不足，需要克服光伏發電的缺點，節約化石能源，打破我國電網國家壟斷的局面。

2智能微電網供電系統的簡要說明

智能微電網是指由分布電源、儲能裝置、能源變換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統。微電網以分布式電源、分散型資源或用戶的小型電站為主，是結合終端用戶質量管理和能源梯級利用技術形成的小型模塊化，其運行模式有并網、離網兩種。

智能微電網在能源的可持續發展及能源供應的穩定性、可靠性等方面具有如下優點：

（1）智能微電網可以增強電力系統的抗風險能力，能夠提高電力系統的可靠性。大跨度、長距離、大容量的電網系統存在因動態事故造成大面積停電的威脅，智能微電網的內助可恢復較大面積的供電，主動應對突發停電引起的用電威脅，同時可降低環境污染。

（2）智能微電網能促進可再生能源分布發電并網，有利于我國可再生能源的應用和發展，對電力系統邊緣區域可進行離網式管控，建立“電網友好型"單個管控單元。

（3）智能微電網在能量管理中為用戶提供個性化服務， 有利于提高電網服務水平。智能微電網終端用戶差異化服務能突出能量管理特點，可為終端用戶提供不同的電能質量，提升供電可靠性。微電網采用就地消耗，有效減少遠距離電能傳輸、多級變送的線路損耗，節約投資。

3諧波的存在對機械設備危害

在我國所涉及的電力系統中，電力系統的理想電壓和電流波均是頻率為50 Hz的正弦波，但是非線性電力設備 例如可控硅、變頻器、UPS、中頻爐等大領域的實際應用過程中會產生許多畸變的諧波電流，導致諧波電流耦合在電線線路上出現諧波電壓。

由于電網電壓波動和閃變與非線性負載，容易使基波電流發生畸變產生諧波。那么，諧波在智能微電網中會引起什么危害呢？

（1）諧波會對部分電氣設備的正常工作產生一定的干擾，例如使機械體產生非正常的機械振動，向環境傳遞了有害的噪聲等，還可能使變壓器局部嚴重過熱，造成變壓器的提前老化；抑或是使電容器、電纜等電力系統部分發熱，致使元件加速老化，減少其使用壽命，也帶來資源浪費；還會使得電力元件的損耗加大，終浪費人力物力進行修復和更換。

（2）諧波使基礎電網設施中的部分電力元件產生附加的能量損失，降低了電纜在發電和電力輸出及用電設備的效率。大量諧波流過中線時會使線路過熱，使其提前老化減少使用壽命，甚至引起火災造成大量的財產損耗，還可能影響電氣設備的正常化生產和合理運作。

（3）電網諧振可能使諧波電流放大幾倍甚至數十倍，會對系統，特別是對電容器及與之串聯的電抗器形成很大的威脅，使電容器和電抗器自主發熱而產生焚燒現象，造成不必要的資源破壞。

（4）臨近的諧波源或較高次諧波會對通信及信息處理設備產生干擾，輕則產生有害噪聲、降低用戶之間的通信質量，讓用戶無法正常進行溝通，或是計算機出現故障、無法開啟， 這些問題都無法保證人們的正常生活和工作，可能導致重要信息的大量丟失，使工控系統崩潰，造成人們無法正常用電。

4智能微電網中的諧波治理

既然諧波的危害如此之大、涉及范圍如此之廣，那么治理諧波就顯得較為突出，對供電系統的正常使用、維護具有重要現實意義。

諧波治理的方法和措施如下：

（1）在線檢測，定時記錄和存儲電壓、電流、有功功率、 無功功率、頻率、相位等電力參數的變化趨勢。

（2）加強智能微電網系統工作人員的專業水平，使大家懂得諧波治理是一件保障電網運作、提高供電質量的大事。相關部門應該普及諧波治理知識，自上而下提高對諧波治理重要性的認識。

5智能微電網諧波治理的重要性

要想治理好諧波，首先要從源頭抓起。例如，電力設備中的變頻器是容易產生諧波的電力電子設備。為提高設備使用率，節能降耗，改善環境污染，對提高人們生活質量具有重要的現實意義。

6平臺介紹

AcrelEMS企業微電網系統通過在源、網、荷、儲、充的各個關鍵節點安裝監測、分析、保護、治理裝置，通過高性能邊緣計算網關采集數據并上傳至企業微網平臺。平臺根據電網價格、用電負荷、電網調度指令等情況，調整各系統控制策略并遠程下發，使企業微電網始終合理穩定運行，降低企業用電成本，實現能源互聯、信息互動。

6.1業務邏輯圖

6.2平臺架構

6.3組網結構

6.4平臺功能

6.5主要功能

6.5.1電力監控

實現電力系統的五遙功能，根據現場情況進行頁面組態繪制配電一次圖監視，能實現曲線趨勢分析，對電力參數進行集抄，查看綜保SOE事件，查看故障錄波，對電力參數進行平均值統計，對主要設備進行監測如：直流屏、發電機、變壓器等。

6.5.2電能管理

提供用電集抄，用電統計，分時段用電統計，用電同環比分析，分組用電統計等功能。

6.5.3電能質量

提供電能質量的穩態監測，諧波頻譜圖分析，曲線分析，SOE事件，ITIC、SEMI容忍度曲線分析、故障錄波等功能。

6.5.4能耗分析

提供支路能耗統計，分組能耗統計，能耗折標統計，能耗同環比分析，能源流向圖等功能。

6.5.5分布式光伏

提供光伏電站運行監視，逆變器運行監視，電站發電統計，逆變器發電統計，光伏電站配電監測，逆變器曲線分析等功能。

6.5.6檔案、運維

提供設備定義，設備檔案管理，設備保養報表，設備二維碼維護等功能。提供任務管理，巡檢記錄，缺陷記錄，消警記錄，搶修記錄，通知工單等功能。

7結語

AcrelEMS企業微電網系統幫助企業用戶通過一套系統，即可全局、整體的對企業用電進行進行集中監控、統一調度、統一運維，同時滿足企業用電可靠、節約、合理、有序的要求。

參考文獻

[1]       鄒有明.現代供電技術[M].北京:中國電力出版社,2008.

[2] 陳齊.論智能微電網供電系統的諧波治理