电能质量监测：保障电力系统稳定运行的基石

随着“碳达峰、碳中和”目标的提出，新型电力系统的建设正在高速推进。然而，高比例电力电子设备的接入给电网带来了严重的电能质量问题，如谐波畸变、无功功率不足、电压暂降等。这些问题不仅影响电力系统的安全稳定运行，还可能导致设备损坏和生产中断。本文结合安科瑞电能质量监测与治理系统的技术特点，探讨其在新型电力系统中的关键作用。通过分析电能质量问题的成因、治理标准及实际案例，详细阐述了安科瑞解决方案在提升电能质量、保障系统安全稳定运行中的应用价值。
一、电能质量问题及现象
1. 电能质量问题的成因
随着电力电子器件的广泛应用，变频器、功率调节器、直流输电换流阀、风电变流器、光伏逆变器、充电桩、LED照明等各类电力电子装置的规模化应用，电网中谐波运行水平逐渐恶化。非线性负载的特点是对负载施加正弦形电压时，其输出电流并不是正弦形，负载阻抗不是恒定常数。


2. 电能质量问题的主要表现
谐波：谐波会导致设备更多的损耗，使用寿命减少，严重可能会影响整个电力系统的安全可靠。

无功功率不足：无功问题不但大大影响系统效率和稳定性，还造成不必要的电能浪费，增能源成本。
二：安科瑞电能质量产品架构及服务​
1.产品架构​
安科瑞电能质量产品架构涵盖了多个方面，包括 AcrelEMS 企业平台，以及 0.4kV 侧的各类装置，如 APM 仪表、功率因数控制装置、ANSVC 无功功率补偿装置、有源谐波治理柜、光伏并网柜、馈线柜、母联柜、有源无功补偿柜等。同时，针对不同的应用场景，如商业中心、公共建筑、工业生产、洁净制造、光伏并网、光储充场站等，提供了相应的解决方案。​
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2.谐波监测类​
电能质量在线检测仪，如 APView500 电能质量在线监测装置、APView400 新能源并网电能质量监测装置等，能够进行稳态监测、暂态监测、瞬态监测，实现暂降源定位、电压暂降容忍度曲线与分析、故障录波和事件记录、电能质量日统计值、电能质量水平评估报告、电能质量符合性评估报告、PQDIF 数据统计与导出、标记功能、Websever 功能等，并通过了江苏省电科院 A 类认证、开普实验室 EMC 认证。​
3.谐波治理类​
有源电力滤波器，如 有源谐波治理装置，通过 CT 采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。此外，还有谐波保护器等产品。​

4.有源无功补偿类​
有源无功补偿装置，是一种用于补偿无功的新型电力电子装置，能对大小变化的无功以及负序进行快速和连续的补偿，克服了 LC 补偿器等传统无功补偿器响应速度慢、补偿效果不能精确控制、容易与电网发生并联谐振和投切震荡等缺点，具有线性补偿无功功率、无极性补偿（感性 / 容性）、响应时间快等优势。
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5.传统无功补偿类​
低压无功功率补偿装置，如 ANSVC 产品，并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿。其采用散件组成方案，主要以电容、电抗、投切开关、控制器等组成。​
6.混合补偿类​
混合动态滤波补偿装置，，是一种用于动态补偿无功的新型电力电子装置，其基本原理是将三相桥式电路通过电抗器直接并联在电网上，通过调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接控制其交流侧电流，实现动态无功补偿的目的，同时在容量满足的情况下可补偿多次谐波。​


7.中线安防保护器​
中线安防保护器，如 ANSNP 系列，对末端回路电流进行检测、分析，治理谐波及三相不平衡，可治理由 3N 次谐波和三相不平衡造成的 N 线电流过大问题，消除电气火灾安全隐患，同时具备谐波电流、无功功率、杂散电流、系统电流突变、谐波电流突变的抑制功能，还具有系统节能功能，能降低系统线缆损耗，提高系统元件使用寿命，降低维修成本，并且具备无线数据传输功能及手机 APP 交互功能。

三：项目案例：电子厂房 - 宁德时代​
项目背景​
在国家鼓励半导体材料国产化的政策导向下，宁德时代电子厂房项目不断推进。根据 GB 51127 - 2015 印刷电路板工厂设计规范，变压器低压侧应设置低压无功补偿柜，无功补偿柜宜具备自动过零投切、分相补偿等功能，并宜加装适配的电抗器；电镀整流设备等谐波特别严重的工艺设备，宜在设备处设置相应的谐波处理装置或者在低压配电柜中设置谐波处理设施。​
治理方案​
该项目的谐波源为可控硅、单晶炉等，谐波设备包括单晶炉、石英等。由于变压器容量大、补偿容量大、滤波需求大、散热要求高、预留补偿仓位、柜体设计超宽、温度监测点位多且要求高，针对不同变电所和变压器，配置了不同容量的滤波器，如 ANSVG - G - A 800 - 400、ANSVG - G - A 600 - 300 等，并预留了相应的仓位。​
治理效果​
通过合理配置无功补偿和谐波治理设备，有效解决了电子厂房中谐波严重等问题，保障了生产设备的稳定运行，提高了生产效率。
四：结论
安科瑞电能质量监测与治理系统通过实时监测、智能分析和精准治理，为新型电力系统提供了高效、可靠的解决方案。通过实际案例的分析，安科瑞解决方案在提升电能质量、保障系统安全稳定运行方面具有显著优势。未来，随着技术进步和政策支持，安科瑞将在更广泛的应用场景中发挥重要作用，助力新型电力系统的建设。

​审核编辑 黄宇
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