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法國(guó)電網(wǎng)電能質(zhì)量承諾和電能質(zhì)量評(píng)估

文檔作者：楊顯軍文檔來(lái)源：法國(guó)電力公司研究與開(kāi)發(fā)部		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月21日
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1
法國(guó)電網(wǎng)電能質(zhì)量承諾和電能質(zhì)量評(píng)估
楊顯軍
（法國(guó)電力公司研究與開(kāi)發(fā)部，92141 卡拉馬特，法國(guó)）
摘要：介紹法國(guó)電網(wǎng)的電能質(zhì)量承諾，包括輸電運(yùn)營(yíng)商（TSO）的質(zhì)量承諾和配電運(yùn)營(yíng)商（DSO）
的質(zhì)量承諾。TSO 和DSO 在作出電能質(zhì)量承諾的同時(shí)，還利用入網(wǎng)規(guī)則以協(xié)議的方式來(lái)考慮
和限制每個(gè)用戶的負(fù)荷和分布式電源對(duì)電能質(zhì)量的影響。這些協(xié)議的實(shí)施表明，只有遵守承
諾，加上電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商與用戶雙方共同作出努力，才能獲得全面良好的電能質(zhì)量。對(duì)于電網(wǎng)擾
動(dòng)評(píng)估，建議使用基波潮流計(jì)算與多相諧波注入相結(jié)合的方法。這個(gè)方法利用很短的計(jì)算時(shí)
間就能對(duì)非線性負(fù)荷建模情形給出可接受的結(jié)果。所提議的頻域方法的要點(diǎn)在于，將每個(gè)諧
波源逐一地同時(shí)作為擾動(dòng)源和受擾者來(lái)觀察，以便計(jì)及擾動(dòng)源之間的相互作用。研發(fā)了一個(gè)
即插即用的HVDC 組件并將其用在文章最后部分實(shí)例研究中。
關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量承諾；頻域建模；諧波；電力電子設(shè)備；高壓直流（HVDC）
1 電能質(zhì)量承諾
1.1 電能質(zhì)量協(xié)議和承諾
EN50160 標(biāo)準(zhǔn)*給出了正常運(yùn)行條件下公用低壓和中壓配電系統(tǒng)中公共連接點(diǎn)（PCC）的
主要電壓參數(shù)及其允許的偏差范圍。
在法國(guó)，基于EN50160 和法國(guó)前電能質(zhì)量協(xié)議Emeraude，兩個(gè)新的電網(wǎng)電能輸送協(xié)議
已經(jīng)在電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和用戶間使用：CART 用于輸電用戶，CARD 用于配電用戶，見(jiàn)圖1。這些
協(xié)議對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和用戶擾動(dòng)發(fā)射水平都規(guī)定了電能質(zhì)量承諾。
電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商：配電或
輸電
電能銷售商
用戶
協(xié)議：CARD或
CART
電能協(xié)議
圖1 CARD 和CART 中的電能質(zhì)量承諾
* EN50160：Voltage Characteristics of Electricity Supplied in Public Distribution Systems, 即《公用配電系統(tǒng)中
供電電壓特性》，是歐洲標(biāo)準(zhǔn) —— 譯者
2
電網(wǎng)電能輸送協(xié)議中涉及諧波、不平衡、閃變、中斷和電壓暫降等擾動(dòng)。在這些擾動(dòng)
中，電能質(zhì)量承諾僅考慮中斷的次數(shù)，其他參數(shù)只作為指示值。
1.2 輸電運(yùn)營(yíng)商（TSO）的電能質(zhì)量承諾
對(duì)于以下指標(biāo)，法國(guó)輸電運(yùn)營(yíng)商和用戶間有標(biāo)準(zhǔn)和個(gè)性化協(xié)議承諾：
1） 長(zhǎng)期中斷（每年 1 次，每3 年2 次，每3 年1 次）；
2） 短期中斷（每年 1～5 次，每3 年1～2 次）；
3） 電壓暫降（每年 3～5 次，可選）；
4） 電壓有效值（±8%）；
5） 頻率（±1%）；
6） 電壓不平衡（<2%）；
7） 諧波；
8） 快速電壓波動(dòng)，閃變（Plt<1）。
表1 給出了輸電電源電壓的諧波限值。對(duì)于單次諧波電壓（諧波次數(shù)h≤25）和總諧波
畸變率（THD，諧波次數(shù)h≤40），這些限值是用10 分鐘測(cè)量值的平均值，歷時(shí)100%時(shí)間。
對(duì)于接入輸電網(wǎng)的用戶，電流諧波發(fā)射水平也要限制，如表2 所示，這些限值是相對(duì)于協(xié)議
中額定電流的百分?jǐn)?shù)。
表1 輸電電壓諧波承諾
奇次
非3 的倍數(shù) 3 的倍數(shù)
偶次
h HRUlim/% h HRUlim/% h HRUlim/%
THDlim/%
5，7 2.0 3 2.0 2 1.5 6.0
11，13 1.5 9 1.0 4 1.0 6.0
17 1.0 15，21 0.5 >4 0.5 6.0
19 1.0 6.0
23，25 0.7 6.0
表2 輸電用戶電流諧波承諾
奇次h HRIlim/% 偶次h HRIlim/%
3 4.0 2 2
5，7 5.0 4 1.0
9 2.0 >4 0.5
11，13 3.0
>13 2.0
1.3 配電運(yùn)營(yíng)商（DSO）的電能質(zhì)量承諾
3
表3 給出了四個(gè)地理區(qū)域的協(xié)議電壓中斷次數(shù)。
通過(guò)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和用戶間簽訂個(gè)性化合同，可以在電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商承諾的供電質(zhì)量中包含一
些電壓暫降次數(shù)。
表 3 DSO 承諾的每年電壓中斷次數(shù)
中斷持續(xù)時(shí)間 區(qū)域1 區(qū)域2 區(qū)域3 區(qū)域4
≥3min 6 3 3 2
>1s 和<3min 30 10 3 2
配電電源電壓設(shè)置了諧波限值做為電網(wǎng)承諾（見(jiàn)表4）。對(duì)于單次諧波電壓（諧波次數(shù)h
≤25）和總諧波畸變率（THD，諧波次數(shù)h≤40），這些限值是用10 分鐘測(cè)量值的平均值，
歷時(shí)100%時(shí)間。對(duì)于接入配電網(wǎng)的用戶，電流諧波發(fā)射水平也要限制，如表5 所列，這些
限值是相對(duì)于協(xié)議中額定電流的百分?jǐn)?shù)。
表4 配電電壓諧波承諾
奇次
非3 的倍數(shù) 3 的倍數(shù)
偶次
h HRUlim/% h HRUlim/% h HRUlim/%
THDlim/%
5 6.0 3 5.0 2 2.0 8.0
7 5.0 9 1.5 4 1.5 8.0
11 3.5 15，21 0.5 >4 0.5 8.0
13 3.0 8.0
17 2.0 8.0
19，23，25 1.5 8.0
表5 配電用戶電流諧波承諾
奇次h HRIlim/% 偶次h HRIlim/%
3 4.0 2 2
5，7 5.0 4 1.0
9 2.0 >4 0.5
11，13 3.0
>13 2.0
有關(guān)TSO 和DSO 電能質(zhì)量承諾的更多細(xì)節(jié)， 請(qǐng)見(jiàn)以下網(wǎng)址：
http://www.rte-france.com/.
1.4 用戶負(fù)荷接入
為了滿足其電能質(zhì)量承諾，TSO 和DSO 用入網(wǎng)規(guī)則來(lái)考慮和限制每個(gè)用戶的負(fù)荷或分布
式電源對(duì)電能質(zhì)量的影響。DSO 為負(fù)荷接入已建立了許多技術(shù)參考文件和研究工具。為了預(yù)
測(cè)可能由入網(wǎng)設(shè)備引發(fā)的的擾動(dòng)和確定最合適的公共連接點(diǎn)，在負(fù)荷或分布式電源接入前，
4
DSO 采取基于標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的三個(gè)層次研究。通過(guò)這些研究，DSO 能夠確保所有用戶獲得
最優(yōu)電網(wǎng)電能質(zhì)量。
第一個(gè)層次研究包括鑒定接入裝置的主要特性和完成全局分析。第二個(gè)層次進(jìn)行擾動(dòng)
的特別評(píng)價(jià)。第三個(gè)層次是對(duì)所鑒定的擾動(dòng)做詳細(xì)研究。在風(fēng)電接入中，這個(gè)研究基于標(biāo)準(zhǔn)
IEC61400-21，從電能質(zhì)量角度評(píng)價(jià)風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)的影響[1]。
1.5 電能質(zhì)量指標(biāo)和承諾的變化
為了衡量電能質(zhì)量的變化，DSO 根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)計(jì)算了大量判據(jù)。這些判據(jù)可以用來(lái)評(píng)價(jià)
電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)改善的需求。規(guī)定了下列數(shù)值作為電能質(zhì)量判據(jù)：
1）SAIDI 或法國(guó)的B-準(zhǔn)則，低壓用戶的平均中斷持續(xù)時(shí)間指標(biāo)；
2）用供電容量加權(quán)的中壓用戶SAIDI；
3）SAIFI，電網(wǎng)的平均中斷次數(shù)的指標(biāo)，適用于長(zhǎng)期中斷（tid>3min），短時(shí)中斷（1s
≤tid≤3min）和非常短中斷（tid<1s）。
2 諧波源建模和電網(wǎng)擾動(dòng)評(píng)估
2.1 仿真方法
頻域分析使用的系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣模型是單個(gè)元件模型根據(jù)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合而成。導(dǎo)納矩
陣模型的研發(fā)基于多端口網(wǎng)絡(luò)理論。線性電網(wǎng)元件是由多端口導(dǎo)納參數(shù)近似開(kāi)發(fā)出來(lái)的。
在頻域仿真中，通常用電流源來(lái)模擬諧波發(fā)生裝置，采用定頻率步長(zhǎng)或變頻率步長(zhǎng)計(jì)算
整個(gè)系統(tǒng)的自起始頻率到終止頻率的導(dǎo)納矩陣。通過(guò)使用稱為 ‘諧波潮流’的技術(shù)，可以
部分克服電流源方法中的缺點(diǎn)。通常，在基波潮流計(jì)算中，所有的輸電設(shè)備和負(fù)荷采用線性
模型。由其導(dǎo)出的基頻負(fù)荷端電壓可以用來(lái)自動(dòng)地‘調(diào)整’非線性負(fù)荷的諧波電流向量，不
需要使用者進(jìn)行額外的操作。然而，在頻域仿真中，仍然要求每個(gè)非線性負(fù)載的初始諧波電
流波形是已知的。
2.2 諧波源建模
圖2（a）是一個(gè)基于恒流源的諧波模型，但不能很好地模擬因電力電子設(shè)備接入實(shí)際
電網(wǎng)而產(chǎn)生的諧波電流的特性。
5
L1
L2
L3
N
- +
- +
- +
J(f)
L1
L2
L3
N
- +
- +
- +
J(f)
Z(f)
頻域擾動(dòng)源建模
（a）恒流源（b）被控電流源
圖2 三相諧波源模型的一般結(jié)構(gòu)
由于電氣設(shè)備的實(shí)際諧波電流總是和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)的，方法（a）過(guò)于簡(jiǎn)單。為
了克服這個(gè)缺點(diǎn)，我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)包括電壓向量控制的電流源和隨頻率變化阻抗的多相諧波
模型來(lái)模擬實(shí)際的諧波源，見(jiàn)圖2（b）。在方法（b）中，J(f)是一個(gè)被控電流源，由隨頻
率變化的阻抗Z(f)兩端的基波電壓來(lái)控制。Z(f)模擬了電力電子設(shè)備在電網(wǎng)諧波干擾下的
工作特性。
下文對(duì)方法（b）進(jìn)行了詳細(xì)解釋。
非線性負(fù)荷的等效諧波電流源模型主要由兩個(gè)步驟來(lái)建立：初始電流J0(f)和通過(guò)潮
流計(jì)算矯正的電流源J(f)。在仿真前的參數(shù)設(shè)置中，初始電流J0(f)由預(yù)設(shè)計(jì)的波形，負(fù)荷
的額定功率和額定電壓決定。在頻域中，J0(f)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
0 0 ( ) 2 ( ) cos( ) k
k
J f =Σ ? J k ? kωt +φ
預(yù)設(shè)計(jì)的波形包括最常見(jiàn)的擾動(dòng)源產(chǎn)生的電流波形，例如6 脈波和12 脈波整流器，
調(diào)光器，電弧爐等。下述步驟總結(jié)了方法（b）的建模方法：
1） 選擇一個(gè)可以模擬目標(biāo)電流諧波畸變的預(yù)設(shè)計(jì)波形（利用數(shù)據(jù)庫(kù)，公式，由EXCEL
數(shù)據(jù)表產(chǎn)生的波形，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量等）；
2） 通過(guò)設(shè)備的特別工作狀態(tài)來(lái)改進(jìn)波形。例如，通過(guò)整流器的觸發(fā)角和上游電網(wǎng)的
短路容量；
3） 使用快速傅立葉變換進(jìn)行改進(jìn)波形的頻譜分析；
4） 根據(jù)設(shè)備的額定電壓，額定有功功率 P 和額定無(wú)功功率Q 計(jì)算設(shè)計(jì)的基波電流和
電壓電流之間的相角；
5） 額定電流的諧波頻譜預(yù)設(shè)計(jì)，并生成一個(gè)為頻域仿真用的電壓控制電流源模型
6
J0(f)，圖3 是實(shí)測(cè)的12 脈波整流器的電流波形。
圖3 實(shí)測(cè)12 脈波整流器的電流波形和諧波頻譜
諧波源阻抗Z(f)是一個(gè)頻率函數(shù)，它模擬了設(shè)備對(duì)來(lái)自電源側(cè)擾動(dòng)的運(yùn)行特性。
對(duì)于特別案例，在所研究的頻率范圍內(nèi)規(guī)定Z(f)值是非常重要的。例如，在過(guò)去進(jìn)行
的間諧波研究中，靜止變流器的阻抗設(shè)置為無(wú)窮大。但是，這對(duì)于許多靜止變流器都是錯(cuò)誤
的。一些工業(yè)界的案例表明，在變速傳動(dòng)中，如果整流器中有電容濾波器，175Hz 的紋波控
制信號(hào)就能夠被部分吸收[2]。
方法（b）的諧波源模型特性如下：當(dāng)電流源J（f）被激活，由于設(shè)備以電流源的特性
運(yùn)行，阻抗Z（f）自然地被設(shè)置為無(wú)窮大值。當(dāng)電流源J（f）沒(méi)有被激活，Z（f）必須加
入系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣中。在這種情況下，這個(gè)設(shè)備按照一個(gè)無(wú)源元件來(lái)運(yùn)行。Z（f）的值根據(jù)不
同條件下的具體問(wèn)題來(lái)確定：
在基頻下，Z（f）根據(jù)被仿真設(shè)備的額定電壓和功率P，Q 來(lái)計(jì)算。
當(dāng)所研究的諧波或間諧波來(lái)自電源側(cè)時(shí)，Z（f）可以根據(jù)設(shè)備在這些頻率的真實(shí)響應(yīng)來(lái)
規(guī)定。Z（f）取決于設(shè)備結(jié)構(gòu)，它可以是串聯(lián)（或并聯(lián)）RL、RC 電路、CIGRE36.05 的混合
模型或根據(jù)一個(gè)不規(guī)則案例的數(shù)據(jù)表來(lái)建模。
規(guī)定一個(gè)適用于全部所研究頻率的通用Z（f）的分析表達(dá)式是困難的。為了研究某一
特定頻率下，一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方法就是對(duì)電力電子設(shè)備進(jìn)行一個(gè)時(shí)域仿真來(lái)獲得阻抗響應(yīng)。
例如，對(duì)于175Hz 的紋波控制頻率，整流器的輸入端的等效阻抗會(huì)隨著整流器結(jié)構(gòu)類型，DC
母線濾波器，AC 濾波器和整流器控制技術(shù)的改變而改變。時(shí)域仿真證明，在一個(gè)變速傳動(dòng)
中使用的一個(gè)400V，250kVA 二極管整流器，在175Hz 時(shí)的阻抗（Z175），主要由DC 母線類型
決定：對(duì)于一個(gè)容性直流濾波器Z175=（0.1～0.9） Z50，對(duì)于一個(gè)感性直流濾波器Z175=（0.8～
3）Z50（Z50 是額定基波等效阻抗）[2]。
7
2.3 HVDC 聯(lián)接的頻域模型
開(kāi)發(fā)了一個(gè)頻域中的高壓直流（HVDC）聯(lián)接模型。通過(guò)使用開(kāi)發(fā)的諧波源模型，得到
了一個(gè)即插即用的HVDC 組件。一個(gè)通用的HVDC 聯(lián)接由兩個(gè)電力電子設(shè)備（換流站）組成：
一個(gè)作為整流器來(lái)工作，另一個(gè)作為逆變器(或者發(fā)電機(jī))來(lái)工作，見(jiàn)圖4。
圖4 兩個(gè)電網(wǎng)間的HVDC 聯(lián)接結(jié)構(gòu)
所開(kāi)發(fā)的HVDC 組件在圖5 中被分解。HVDC 的每側(cè)由一個(gè)有74 次諧波的三相被控諧波
電流源，一個(gè)阻抗和一個(gè)功率調(diào)節(jié)器組成。兩個(gè)電流源是獨(dú)立的。每個(gè)電流源與基波潮流相
關(guān)的基波電壓同步。這個(gè)模型能夠獨(dú)立地模擬HVDC 聯(lián)接每側(cè)的電能質(zhì)量和機(jī)電瞬變現(xiàn)象，
例如諧波，無(wú)功功率，電壓波動(dòng)等。3.1 中給出的案例說(shuō)明了這個(gè)HVDC 聯(lián)接模型的實(shí)際應(yīng)
用。
直流聯(lián)接（功
率為P，Q）
L1
L2
L3
N
- +
- +
- +
L1
L2
L3
N
輸入調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)器
等效模型：
ExpertEC中的HVDC模
型：
- +
- +
- +
圖 5 頻域HVDC 模型的結(jié)構(gòu)
2.4 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀建模
對(duì)于一個(gè)電能質(zhì)量軟件，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的算法也是要考慮的關(guān)鍵要素。一個(gè)僅僅給
出諧波頻譜的通用電能質(zhì)量軟件，對(duì)于一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)工程師在短期內(nèi)完成電網(wǎng)擾動(dòng)評(píng)估是不夠
的。實(shí)際上，軟件要花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)處理已有數(shù)據(jù)，以獲得必要的電能質(zhì)量值，例如間諧波，
諧波組，閃變，不平衡，電壓暫降等。在大多數(shù)商業(yè)化時(shí)域軟件中，都沒(méi)有集成電能質(zhì)量監(jiān)
8
測(cè)儀。用戶不得不在已有數(shù)據(jù)處理中花費(fèi)大量時(shí)間創(chuàng)建工具箱來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估。
電網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估的仿真工具應(yīng)該至少包括一個(gè)內(nèi)置的總諧波畸變率和單次諧波的
計(jì)算單元。一個(gè)高級(jí)的電能質(zhì)量仿真工具必須集成其他的干擾測(cè)量，例如間諧波，諧波組，
IEC 閃變儀等[4，5]。表6 給出了一些被集成進(jìn)電能質(zhì)量仿真工具的電氣測(cè)量值。
表 6 電能質(zhì)量相關(guān)的電氣測(cè)量
基本電能質(zhì)量值 高級(jí)電能質(zhì)量值
總諧波畸變率 間諧波水平
單次諧波幅值 諧波組
諧波角 諧波功率
電壓暫降 不平衡
閃變水平（Pst和Plt）
在我們的電能質(zhì)量軟件中，一種先進(jìn)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的算法已經(jīng)研究并得到應(yīng)用[6，7]。
圖6 是一個(gè)諧波和閃變?cè)u(píng)估的實(shí)例，有嵌入的擾動(dòng)分析儀以及有機(jī)電瞬變分析頻域軟件的
IEC 閃變儀。諧波畸變和閃變水平Pst 在電源仿真中直接地顯示。
V
V
Pst
1=0.47817
2=0.90739
架空線
架空線
諧波分析儀
諧波分析儀地下電纜
400kV
400kV/
225kV
225kV/
20kV
Var
變速傳動(dòng)裝置
電弧爐
圖6 仿真工具中嵌入電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的擾動(dòng)評(píng)估
3 實(shí)例研究：應(yīng)用和驗(yàn)證
所開(kāi)發(fā)的諧波源模型和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀集成在一個(gè)電能質(zhì)量仿真工具中。該模型已經(jīng)在
電網(wǎng)和用戶電能質(zhì)量分析中得到廣泛使用。下文介紹其中兩個(gè)案例。
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3.1 案例1：HVDC 聯(lián)接集成
這是一個(gè)未來(lái)的HVDC 聯(lián)接兩個(gè)現(xiàn)存電網(wǎng)，研究其諧波水平評(píng)估和電壓改善的案例。這
個(gè)研究中使用了嵌入已開(kāi)發(fā)的數(shù)字HVDC 模型和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的軟件ExpertEC[8，9]（一個(gè)
有機(jī)電瞬變分析的頻域軟件）。這個(gè)軟件直接讀取變電站數(shù)據(jù)庫(kù)，然后把相關(guān)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)
換為電路模型(圖7)。每個(gè)HVDC 換流站的電流諧波波形都通過(guò)簡(jiǎn)化的理論數(shù)據(jù)和制造商提
供的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果來(lái)建模。在電網(wǎng)1 和電網(wǎng)2 之間插入被研究的HVDC 聯(lián)接，該電網(wǎng)根據(jù)下
面的參數(shù)建模：
1）電網(wǎng)1 - 短路容量5GVA，全部節(jié)點(diǎn)數(shù)1100；
2）電網(wǎng)2 – 短路容量1GVA，全部節(jié)點(diǎn)數(shù)320；
3）從電網(wǎng)1 到電網(wǎng)2 的HVDC 潮流是200MW；
4）頻域仿真：50～3150Hz
5) 電壓調(diào)節(jié)的時(shí)間步長(zhǎng)是20ms。
圖 7 兩個(gè)電網(wǎng)中的仿真諧波水平
HVDC 選項(xiàng)1：基于晶閘管的HVDC。換流站由12 脈波整流器和簡(jiǎn)化的諧波濾波器組成，
諧波電流總畸變率THD=3.2%（圖8）。
HVDC 選項(xiàng)2：在同樣的電網(wǎng)條件下，這兩個(gè)換流站由基于IGBT 的換流器和諧波濾波器
替換。在這個(gè)案例中，電流諧波總畸變率THD 將低于1.2%（圖9）。
對(duì)于這兩個(gè)HVDC 選項(xiàng)，從50 到3150Hz，對(duì)兩個(gè)電網(wǎng)的全部節(jié)點(diǎn)都作了電壓諧波評(píng)估。
仿真結(jié)果顯示，在插入HVDC 選項(xiàng)1（基于晶閘管的HVDC 和簡(jiǎn)化的交流濾波器）后，兩個(gè)電
網(wǎng)中的電壓總諧波畸變率，THD>3.79%，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-3-6 中規(guī)定的規(guī)劃水平THD<3%。
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在這個(gè)案例中，這個(gè)簡(jiǎn)化的濾波器不足以減小電流諧波。HVDC 選項(xiàng)2（基于IGBT 的HVDC）
給出了滿意的結(jié)果：電網(wǎng)1 的電壓諧波水平是0.35%，電網(wǎng)2 的電壓諧波水平是0.71%。該
結(jié)果意味著這個(gè)HVDC 聯(lián)接的集成將不會(huì)顯著惡化兩個(gè)電網(wǎng)的諧波水平。因此，可以考慮該
解決方案。
圖 8 基于晶閘管的HVDC 換流站輸入端的電流波形和諧波頻譜
圖9 基于IGBT 的HVDC 換流站輸入端的電流波形和諧波頻譜
表7 電壓總諧波畸變率 （225kV 等級(jí)）
電網(wǎng)名稱 選項(xiàng)1，THD 選項(xiàng)2，THD
電網(wǎng)1 3.79% 0.35%
電網(wǎng)2 5.91% 0.71%
3.2 案例2：PCC 的諧波電流評(píng)估
另一個(gè)案例研究是在兩個(gè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的公共連接點(diǎn)進(jìn)行的?，F(xiàn)場(chǎng)1 有一個(gè)重要的諧波源
（3MW，電力電子設(shè)備）?，F(xiàn)場(chǎng)2 主要是線性負(fù)荷（工頻加熱的電感），沒(méi)有重要的諧波源，
但是有一個(gè)非常重要的用于無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M（見(jiàn)圖10）。
現(xiàn)場(chǎng)工程師的第一個(gè)假設(shè)通過(guò)一些仿真來(lái)確認(rèn)：盡管在公共連接點(diǎn)處，測(cè)量的饋線1
諧波電流比饋線2 小，但是，550Hz 諧波源在現(xiàn)場(chǎng)1。先前的測(cè)量顯示，如果這兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)被
切除，在公共連接點(diǎn)上游的背景諧波電壓是可以忽略的。仿真結(jié)果顯示，饋線1 的全部諧波
潮流來(lái)自下游，因?yàn)橹C波功率是負(fù)的（圖10）。在饋線2 的全部諧波潮流來(lái)自上游（諧波功
率是正的）。
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圖10 550Hz 諧波諧振的仿真
這個(gè)現(xiàn)象由電容器組和上游阻抗間的諧波諧振造成。圖11 顯示了公共連接點(diǎn)的諧波阻
抗幅值。
圖11 公共連接點(diǎn)的諧波阻抗幅值
4 結(jié)論
本文綜述了電網(wǎng)和用戶雙方的電能質(zhì)量承諾。在法國(guó)，供電公司和用戶間有兩個(gè)電網(wǎng)電
能輸送協(xié)議。這些協(xié)議對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和用戶擾動(dòng)發(fā)射水平都規(guī)定了電能質(zhì)量承諾。
通常，在做電能質(zhì)量評(píng)估時(shí)，頻域軟件比時(shí)域軟件更合適。在電能質(zhì)量仿真工具中，應(yīng)
考慮兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：擾動(dòng)負(fù)荷模型和用來(lái)減少計(jì)算和已有數(shù)據(jù)處理時(shí)間的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀模
型。
開(kāi)發(fā)了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀模型和三相諧波源模型。通過(guò)高級(jí)的內(nèi)置非線性元件把非線性負(fù)
荷處理成擾動(dòng)源或受擾者，可以研究電網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估。已構(gòu)造一個(gè)HVDC 組件作為介紹過(guò)
的通用諧波源模型的延伸。該組件由兩個(gè)獨(dú)立的諧波源和兩個(gè)調(diào)節(jié)器組成。
開(kāi)發(fā)了大量多相諧波源模型，而且集成進(jìn)了電能質(zhì)量軟件。該軟件已在電網(wǎng)諧波分析中
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使用。兩個(gè)案例研究演示了在實(shí)際電網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估中諧波源和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的應(yīng)用。
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(注：本文引自《南方電網(wǎng)技術(shù)》2009，Vol.3，No.3，原文為英文，由中國(guó)電力科學(xué)研
究院蔡蓉譯，林海雪校)

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