论文部分内容阅读
摘 要：为掌握东莞地区谐波源的分布及其影响，文章通过对东莞地区谐波源进行分类，对东莞地区谐波源用户进行分析，将近几年的现场测试数据按照不同的途径进行分析，最终得到东莞地区污染严重的行业、掌握东莞地区谐波污染的程度，形成东莞谐波污染分布图。
关键词：谐波源；统计分析；谐波污染
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）17-0053-04
自2012年至今，每年均开展干扰源客户电能质量普查测试，并形成分析报告。通过开展本地区本年度电能质量干扰源用户的完整工况周期的电能质量监测，记录统计该用户的各项电能质量指标及其他相关运行参数，较好地掌握了本地区供电电能质量状况。项目基于2012～2015年的东莞电网的147条线路的普测数据，统计本地区主要工业谐波源的类型、特性以及近年的谐波污染事件，建立了东莞地区主要工业谐波源数据库，并对测试结果进行了如下分析。
1 谐波源分类
谐波源产生的谐波，与其非线性特性有关。电力系统的谐波源大致可以分为3类：
①含有铁磁非线性负荷的谐波源。如变压器、电抗器等，其铁磁饱和特性呈现非线性。这类谐波源在电力系统谐波源中所占比例并不大。
②含有电弧型负荷的谐波源。如电弧焊机、电弧炉这种强非线性、冲击性负载的负载。这类谐波源不仅含有奇次谐波，还含有偶次谐波。
③含有半导体非线性元件的谐波源。随着整流技术的发展，大量电力电子设备的投入应用，这些装置在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用，并正在蓬勃发展。这类谐波源是电力系统中主要的谐波源。
2 东莞地区工业谐波源统计分析
东莞地区谐波源分属半异体及集成元器件制造、玻璃及玻璃制品制造、电子生产及加工、钢铁、光伏、货运、机械、金属工具制造、塑胶、铁路运输业、通信、五金、造船及造纸等行业。企业用电特征有恒速持续运行工作、反复短时工作、持续运行工作及间歇运行工作等特点。
负荷设备包括注塑机、冲压机，冲孔机、注射机、CNC机、压编机，冷却机、通信设备、空压机、钻孔机、图形电镀、内层干膜、抽气电动机、精炼炉、电子制品生产、加工设备、冰水机组、涂装烤炉、数控机床、电炉等设备。设备负荷特性包括负荷基本稳定、负荷时刻变化、负荷接近阻性、电流波动大等情况。
对东莞199条专线用户进行统计分析，获得的信息，见表1。
3 东莞地区谐波源测试分析
3.1 按用户类型分析
2012年至2015年共测量147条干扰源用户线路，其中属于电子行业的有77条线路，属于五金加工业的有17条线路，属于其他制造加工业的有35条线路，属于其他行业的有18条线路。各行业谐波超标率，如图1所示。
电子行业的77条线路中，31条线路存在谐波超标问题，超标率为40.3%；五金加工业的17条线路中，12条线路存在谐波超标问题，超标率为70.6%；其他制造加工业的35条线路中，19条存在谐波超标问题，超标率为54.3%；其他行业用户的18条线路中，9条存在谐波超标问题，超标率为50%。
3.2 按电压总畸变率（THD）分析
东莞干扰源用户中，所产生的电压总畸变率（THD）超过国标限值的用户有46条。46条超标线路的电压总畸变率概率值分段统计图，如图2所示。
按国标限值的百分比进行分段，分别表示落在国标限值某百分比内的测试点占总测试点数的比例，具体分段方法，见表2。电压总畸变率概率值分段统计图，如图3所示。
3.3 按电压谐波含有率分析
2012年至2015年共测量147条线路，其中59条存在电压谐波超标问题，其中57个用户仅出现3次电压谐波超标现象，1个用户出现2次、3次电压谐波超标现象，1个用户出现5次电压谐波超标现象。
电压谐波超标的测试点各次电压谐波测试结果超标分析图，如图4所示。
3.4 按电流谐波含有率分析
2012年至2015年共测量147条线路，其中31条存在电流谐波超标问题，其中5个用户出现3次电流谐波超标现象，29个用户出现5次电流谐波超标现象，15个用户出现7次电流谐波超标现象，个别用户出现4/6/8/9/11/13次电流谐波超标现象。电流谐波超标的测试点各次电流谐波测试结果超标分析图，如图5所示。
3.5 按同一用户馈线不同时期分析
2012～2015年共测量147条线路，其中16条用户馈线分别在2个不同时期对其进行测量，下面主要对同一用户馈线不同时期进行比较分析。
同一用户馈线在不同时期呈现不一样的谐波规律，因此可将线路分为以下8类：
Ⅰ类：前后期均符合国标要求，谐波基本保持不变。
Ⅱ类：前后期均不符合国标要求，谐波基本保持不变。
Ⅲ类：前后期均不符合国标要求，谐波呈增长趋势。
Ⅳ类：前后期均不符合国标要求，諧波呈降低趋势。
Ⅴ类：前期符合国标要求，后期不符合国标要求，呈增长趋势。
Ⅵ类：前期不符合国标要求，后期符合国标要求，呈降低趋势。
Ⅶ类：前后期均符合国标要求，谐波呈增长趋势。
Ⅷ类：前后期均符合国标要求，谐波呈降低趋势。
对16条用户馈线进行分类，分类结果，见表3。
3.6 按同一用户多回路供电分析
主要对同一用户多回路供电进行比较分析。2012～2015年共测量147条线路，其中13个用户使用多回路馈线供电，分别对其多条回路进行测量。这13个用户的谐波超标情况如下：
①东莞广泽汽车饰件有限公司两回线路中F32桥南线发现THD超标；F32桥南线和F13东泽线均发现电压谐波含有率3次测试值超标、谐波电流值5次和7次测试值超标； ②东莞雷风科技有限公司两回线路中仅F11雷风一线发现电压谐波含有率3次测试值超标；
③东莞南玻工程玻璃有限公司两回线路中F3南玻丙线和F20南玻丁线均发现THD超标、电压谐波含有率3次测试值超标；F20南玻丁线发现谐波电流值5次测试值超标；
④东莞市东基实业有限公司两回线路中F1东基甲线和F2东基乙线均发现THD超标、电压谐波含有率3次测试值超标、谐波电流值3次、5次、7次测试值超标；
⑤东莞伟易达电子通讯设备厂两回线路中仅F35伟易达Ⅲ线发现THD超标、电压谐波含有率3次测试值超标；
⑥东莞益海嘉里粮油食品工业有限公司两回线路中F31益海线和F32益海丙线发现THD超标、电压谐波含有率3次测试值超标；
⑦广东生益科技股份有限公司两回线路中F25生益甲线和F30生益丙线均发现谐波电流值5次测试值超标；F25生益甲线还发现谐波电流值7次测试值超标；
⑧广东粤港供水有限公司两回线路均未发现超标项；
⑨广东中远船务工程有限公司两回线路中F26中远甲线和F27中远乙线均发现THD超标、电压谐波含有率3次测试值超标；
⑩华为机器有限公司三回线路均未发现超标项；
11 精成科技电子（东莞）有限公司两回线路均未发现超标项；
12 米亚精密金属科技（东莞）有限公司两回线路均发现THD超标、电压谐波含有率3次测试值超标、谐波电流值5次、7次测试值超标；
13 信义超薄玻璃（东莞）有限公司三回线路中仅F2超白甲线发现谐波电流值5次测试值超标。
3.7 按地区分析
关于谐波的测量指标共3个，分别是谐波电压总畸变率、各次谐波电压含有率和各次谐波电流值。对东莞变电站的谐波污染程度由轻微污染到严重污染依次划分为优、良、中、差四个等级。变电站的谐波污染程度是根据各个变电站的线路谐波测量结果中，该变电站的测量线路的谐波指标超标个数的平均值a而定，a的计算方法如下式：
具体的谐波污染等级划分如下：
①当某变电站的线路谐波指标超标个数平均值为a=0时，则谐波污染等级为“优”；
②当某变电站的线路谐波指标超标个数平均值为0 ③当某变电站的线路谐波指标超标个数平均值为1 ④当某变电站的线路谐波指标超标个数平均值为2 根据2012年12月至2015年12月期间对东莞地区69座典型变电站的147条线路的谐波测量結果，对69座典型变电站的谐波污染程度由轻微污染到严重污染依次划分为优、良、中、差四个等级，见表4。东莞谐波污染分布图，如图6所示。
5 结 语
结合变电站地理位置，绘制了东莞谐波污染分布图，如图6。将谐波污染程度由轻微污染到严重污染依次划分为优、良、中、差四个等级，分别用绿、蓝、黄、红四个颜色表示。69座典型变电站基本上覆盖了东莞的所有镇区。由每个镇区的若干个变电站的谐波污染程度，可以对该地区的谐波污染情况有大致的了解。
通过分析可以看出，谐波污染等级为差的变电站有：大朗镇的110 kV石厦站、道滘镇的110 kV道滘站、东城区的220 kV板桥站、凤岗镇的110 kV黄洞站、寮步镇的220 kV跃立站、麻涌镇的110 kV麻涌站、中堂镇的220 kV进浦站。这些变电站的谐波污染情况较为严重，需重点关注。
通过对东莞地区谐波源将近几年的现场测试数据按照不同的途径进行分析，得到东莞地区污染严重的行业、掌握东莞地区谐波污染的程度及分布。
参考文献：
[1] 帕基尼（意）.肖湘宁，陶顺，徐永海.电能质量手册[M].北京：中国电力出 版社，2010.
关键词：谐波源；统计分析；谐波污染
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）17-0053-04
自2012年至今，每年均开展干扰源客户电能质量普查测试，并形成分析报告。通过开展本地区本年度电能质量干扰源用户的完整工况周期的电能质量监测，记录统计该用户的各项电能质量指标及其他相关运行参数，较好地掌握了本地区供电电能质量状况。项目基于2012～2015年的东莞电网的147条线路的普测数据，统计本地区主要工业谐波源的类型、特性以及近年的谐波污染事件，建立了东莞地区主要工业谐波源数据库，并对测试结果进行了如下分析。
1 谐波源分类
谐波源产生的谐波，与其非线性特性有关。电力系统的谐波源大致可以分为3类：
①含有铁磁非线性负荷的谐波源。如变压器、电抗器等，其铁磁饱和特性呈现非线性。这类谐波源在电力系统谐波源中所占比例并不大。
②含有电弧型负荷的谐波源。如电弧焊机、电弧炉这种强非线性、冲击性负载的负载。这类谐波源不仅含有奇次谐波，还含有偶次谐波。
③含有半导体非线性元件的谐波源。随着整流技术的发展，大量电力电子设备的投入应用，这些装置在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用，并正在蓬勃发展。这类谐波源是电力系统中主要的谐波源。
2 东莞地区工业谐波源统计分析
东莞地区谐波源分属半异体及集成元器件制造、玻璃及玻璃制品制造、电子生产及加工、钢铁、光伏、货运、机械、金属工具制造、塑胶、铁路运输业、通信、五金、造船及造纸等行业。企业用电特征有恒速持续运行工作、反复短时工作、持续运行工作及间歇运行工作等特点。
负荷设备包括注塑机、冲压机，冲孔机、注射机、CNC机、压编机，冷却机、通信设备、空压机、钻孔机、图形电镀、内层干膜、抽气电动机、精炼炉、电子制品生产、加工设备、冰水机组、涂装烤炉、数控机床、电炉等设备。设备负荷特性包括负荷基本稳定、负荷时刻变化、负荷接近阻性、电流波动大等情况。
对东莞199条专线用户进行统计分析，获得的信息，见表1。
3 东莞地区谐波源测试分析
3.1 按用户类型分析
2012年至2015年共测量147条干扰源用户线路，其中属于电子行业的有77条线路，属于五金加工业的有17条线路，属于其他制造加工业的有35条线路，属于其他行业的有18条线路。各行业谐波超标率，如图1所示。
电子行业的77条线路中，31条线路存在谐波超标问题，超标率为40.3%；五金加工业的17条线路中，12条线路存在谐波超标问题，超标率为70.6%；其他制造加工业的35条线路中，19条存在谐波超标问题，超标率为54.3%；其他行业用户的18条线路中，9条存在谐波超标问题，超标率为50%。
3.2 按电压总畸变率（THD）分析
东莞干扰源用户中，所产生的电压总畸变率（THD）超过国标限值的用户有46条。46条超标线路的电压总畸变率概率值分段统计图，如图2所示。
按国标限值的百分比进行分段，分别表示落在国标限值某百分比内的测试点占总测试点数的比例，具体分段方法，见表2。电压总畸变率概率值分段统计图，如图3所示。
3.3 按电压谐波含有率分析
2012年至2015年共测量147条线路，其中59条存在电压谐波超标问题，其中57个用户仅出现3次电压谐波超标现象，1个用户出现2次、3次电压谐波超标现象，1个用户出现5次电压谐波超标现象。
电压谐波超标的测试点各次电压谐波测试结果超标分析图，如图4所示。
3.4 按电流谐波含有率分析
2012年至2015年共测量147条线路，其中31条存在电流谐波超标问题，其中5个用户出现3次电流谐波超标现象，29个用户出现5次电流谐波超标现象，15个用户出现7次电流谐波超标现象，个别用户出现4/6/8/9/11/13次电流谐波超标现象。电流谐波超标的测试点各次电流谐波测试结果超标分析图，如图5所示。
3.5 按同一用户馈线不同时期分析
2012～2015年共测量147条线路，其中16条用户馈线分别在2个不同时期对其进行测量，下面主要对同一用户馈线不同时期进行比较分析。
同一用户馈线在不同时期呈现不一样的谐波规律，因此可将线路分为以下8类：
Ⅰ类：前后期均符合国标要求，谐波基本保持不变。
Ⅱ类：前后期均不符合国标要求，谐波基本保持不变。
Ⅲ类：前后期均不符合国标要求，谐波呈增长趋势。
Ⅳ类：前后期均不符合国标要求，諧波呈降低趋势。
Ⅴ类：前期符合国标要求，后期不符合国标要求，呈增长趋势。
Ⅵ类：前期不符合国标要求，后期符合国标要求，呈降低趋势。
Ⅶ类：前后期均符合国标要求，谐波呈增长趋势。
Ⅷ类：前后期均符合国标要求，谐波呈降低趋势。
对16条用户馈线进行分类，分类结果，见表3。
3.6 按同一用户多回路供电分析
主要对同一用户多回路供电进行比较分析。2012～2015年共测量147条线路，其中13个用户使用多回路馈线供电，分别对其多条回路进行测量。这13个用户的谐波超标情况如下：
①东莞广泽汽车饰件有限公司两回线路中F32桥南线发现THD超标；F32桥南线和F13东泽线均发现电压谐波含有率3次测试值超标、谐波电流值5次和7次测试值超标； ②东莞雷风科技有限公司两回线路中仅F11雷风一线发现电压谐波含有率3次测试值超标；
③东莞南玻工程玻璃有限公司两回线路中F3南玻丙线和F20南玻丁线均发现THD超标、电压谐波含有率3次测试值超标；F20南玻丁线发现谐波电流值5次测试值超标；
④东莞市东基实业有限公司两回线路中F1东基甲线和F2东基乙线均发现THD超标、电压谐波含有率3次测试值超标、谐波电流值3次、5次、7次测试值超标；
⑤东莞伟易达电子通讯设备厂两回线路中仅F35伟易达Ⅲ线发现THD超标、电压谐波含有率3次测试值超标；
⑥东莞益海嘉里粮油食品工业有限公司两回线路中F31益海线和F32益海丙线发现THD超标、电压谐波含有率3次测试值超标；
⑦广东生益科技股份有限公司两回线路中F25生益甲线和F30生益丙线均发现谐波电流值5次测试值超标；F25生益甲线还发现谐波电流值7次测试值超标；
⑧广东粤港供水有限公司两回线路均未发现超标项；
⑨广东中远船务工程有限公司两回线路中F26中远甲线和F27中远乙线均发现THD超标、电压谐波含有率3次测试值超标；
⑩华为机器有限公司三回线路均未发现超标项；
11 精成科技电子（东莞）有限公司两回线路均未发现超标项；
12 米亚精密金属科技（东莞）有限公司两回线路均发现THD超标、电压谐波含有率3次测试值超标、谐波电流值5次、7次测试值超标；
13 信义超薄玻璃（东莞）有限公司三回线路中仅F2超白甲线发现谐波电流值5次测试值超标。
3.7 按地区分析
关于谐波的测量指标共3个，分别是谐波电压总畸变率、各次谐波电压含有率和各次谐波电流值。对东莞变电站的谐波污染程度由轻微污染到严重污染依次划分为优、良、中、差四个等级。变电站的谐波污染程度是根据各个变电站的线路谐波测量结果中，该变电站的测量线路的谐波指标超标个数的平均值a而定，a的计算方法如下式：
具体的谐波污染等级划分如下：
①当某变电站的线路谐波指标超标个数平均值为a=0时，则谐波污染等级为“优”；
②当某变电站的线路谐波指标超标个数平均值为0
5 结 语
结合变电站地理位置，绘制了东莞谐波污染分布图，如图6。将谐波污染程度由轻微污染到严重污染依次划分为优、良、中、差四个等级，分别用绿、蓝、黄、红四个颜色表示。69座典型变电站基本上覆盖了东莞的所有镇区。由每个镇区的若干个变电站的谐波污染程度，可以对该地区的谐波污染情况有大致的了解。
通过分析可以看出，谐波污染等级为差的变电站有：大朗镇的110 kV石厦站、道滘镇的110 kV道滘站、东城区的220 kV板桥站、凤岗镇的110 kV黄洞站、寮步镇的220 kV跃立站、麻涌镇的110 kV麻涌站、中堂镇的220 kV进浦站。这些变电站的谐波污染情况较为严重，需重点关注。
通过对东莞地区谐波源将近几年的现场测试数据按照不同的途径进行分析，得到东莞地区污染严重的行业、掌握东莞地区谐波污染的程度及分布。
参考文献：
[1] 帕基尼（意）.肖湘宁，陶顺，徐永海.电能质量手册[M].北京：中国电力出 版社，2010.