IEC規格に基づく高調波検討 | 国際電力品質のディスカッション·フォーラム

このアプローチ, 基本的にヨーロッパで使われている, アジア, および他の多くの地域, IEEE 方式とは規範的な構造が異なります。, 特に測定技術とスペクトルのグループ化に関するもの .

1. IEC の規範枠組みと基本原則

IEEE のアプローチとは異なります, 接続点での制限に焦点を当てます, IEC アーキテクチャはモジュール式です. 測定方法を明確に区別します, 機器の排出制限, およびネットワーク分析技術.

1.1 IEC の構造 61000 シリーズ

総合的な高調波研究のために, 複数の標準間の相互作用を理解する必要がある:

IEC 61000-4-7: これが研究の技術的核心です. 測定を定義します “ツールボックス”: 楽器の使い方, サンプル, 高調波と次次高調波の信号を最大で処理します。 9 kHzの .
IEC 61000-4-30: これは測定機器の性能クラスを定義します。 (上級学習クラスA, 最高の精度を保証) .
IEC 61000-3-2 / -3-12: これらは、個々の機器の高調波電流放出制限を設定します。 (≤16Aおよび >16フェーズのA, それぞれ) .
IEC TR 61000-3-6 / -3-7: 技術レポート (非規範的だが権威ある) MV での設置の歪みに対する接続制限を決定するための原則を提供する, HV, およびEHVネットワーク.

1.2 IEC に基づく主要な定義 61000-4-7

IEC は、高調波の非定常な性質を処理するための特定の概念を導入しています。:

スペクトル成分 (シ): 離散フーリエ変換の RMS 値 (DFT) 指定された周波数の出力 (5 Hzの分解能) .
高調波サブグループ (HG): スペクトル漏洩効果に対抗するため, 正確な高調波線は、すぐに隣接する 2 つのスペクトル線とグループ化されます。. この値は制限との比較に使用されます .
間高調波サブグループ (IG): 連続する高調波の間に位置するスペクトル成分のグループ化 .

周波数軸 — 5 Hz ビン (10-サイクルウィンドウ, 50 Hz系)

$$G_{sg,H} = \sqrt{\和_{i=-1}^{+1} C^2_{n \cdot h + 私}}$$

高調波部分群 HG

$$G_{あります,H} = \sqrt{\和_{i=2}^{N-1} C^2_{n \cdot h + 私}}$$

間高調波サブグループ IG(N = 10, だから私は= 2..9, 8 ゴミ箱)

$$G_{sg,h+1} = \sqrt{\和_{i=-1}^{+1} C^2_{N(h+1) + 私}}$$

高調波部分群 HG (h+1)

高調波サブグループ (HG) — 高調波ビン ± 1 近所の人間高調波サブグループ (IG) - 8 高調波間のビン

図 1: IEC に基づく高調波および次高調波のグループ化

テクニカルノート: n 次の高調波サブグループ (HG_N) は、高調波線 n と 2 つの隣接するスペクトル線の二乗和の平方根です。. この方法により、基本周波数の変動による不確実性が軽減されます。 .

2. データの取得とモデリング

IEC ベースの調査の精度は、測定パラメータと詳細なソース特性の厳守に依存します。.

2.1 グリッドデータと接続点

グリッドインピーダンス: アメリカのアプローチとは異なり、, 短絡率をよく使用する, ヨーロッパのアプローチ (英国の G5/4 や G5/5 などのガイドに合わせて調整) 多くの場合、高調波インピーダンスが必要です. 理想的に, ネットワーク事業者が提供するインピーダンス軌跡 周波数の関数として .
背景の歪み: による現場測定IEC 61000-4-30 クラスA (10-サイクルウィンドウ, 正確な同期) 代表的な期間にわたって (多くの場合1週間) .

2.2 非線形荷重データ (ノートンモデル)

IEC中 61000-4-7 特定の計算モデルを規定していない, 産業慣行と新しい規格 (IECのような 61400-27-3 再生可能エネルギー向け) 堅牢なモデルが必要 :

高調波電流源 (うーん): コンバータまたは負荷の放射スペクトル, IECに従って実験室で測定 61000-3-2.
ノートンインピーダンス (zh): 負荷端子から見た内部インピーダンス. 負荷とネットワーク間の共振現象を検出するために重要です.

テーブル 1: IECに準拠した測定パラメータ 61000-4-30 楽器クラス

パラメータ	クラスA (研究)	クラスS (アンケート)
測定の不確かさ (電圧)	±0.1% (あなたのために > 1% あなた_名目)	±1.0%
同期	周波数トラッキングを備えた堅牢な PLL	厳密性が低い可能性があります
時間の集計	非常に短い (3の) そして短い (10分) 価値観	同一

ネットワーク事業者を対象としたコンプライアンス調査の場合, クラスA機器の使用は必須です .

3. IEC に準拠した段階的な分析方法

3.1 周波数スキャン分析

歪みを計算する前に, 組み合わせたシステムの共振周波数を特定する (グリッド + ケーブル + 設備の変圧器).

方法: の電流を注入します 1 可変周波数で A を入力し、その結果生じるインピーダンスを計算します。.
客観: 並列インピーダンスのピークを特定する.
特定の IEC リスク: 間高調波サブグループ (IG) これらの共鳴を励起することができます, 整数高調波がフィルタリングされていても.

インピーダンス |で| (Z) 誘導性 ωL 容量性1/ωC 共振 (250 ヘルツ)

F_レス = 250 ヘルツ — 5次高調波で_ピーク ≈ 38 Z — 並列共振 Q ≈ 8 — 品質係数

図 2: 周波数スキャンと共振のリスク

インピーダンスのピークは、 250 Hz は 5 次高調波を増幅します. ピークがあれば 275 ヘルツ, その周波数付近の次数間高調波成分が問題となります.

3.2 設置負担金の計算 (増分)

IEC のアプローチ, G5/5などのガイドに採用, サイトの増分貢献 と全体の歪み.

式: ノートンモデルの使用. $で_{H, 株式会社} = \frac{で_{グリッド} (H) \times で_{ロード} (H)}{で_{グリッド} (H) + で_{ロード} (H)} \times {私は}_{H, ソース}$ 実際に, ソフトウェア (パワーファクトリー, ETAP, EMTP) 周波数ごとにシステムを解きます.
検証: この増分電圧はバックグラウンド電圧の一定の割合を超えてはなりません (頻繁 1% へ 2% 各国のガイドによる).

3.3 高調波サブグループの計算

これは IEC アプローチの最も特徴的なステップです. 正確な情報を提示していない 250 Hzライン, しかし、HG5 サブグループ.

DFT を実行します。10-サイクルウィンドウ (200 ミリ秒 50 ヘルツ, ～166.6ミリ秒 60 ヘルツ) .
スペクトル成分 C_i を次のように取得します。 5 Hzステップ.
高調波次数 *n* のサブグループを計算します。:

$H G_{N} = \sqrt{\sum_{私 = - 1}^{+ 1} ℃_{私}^{2}}$

どこ $℃_{0}$ は正確な調和直線です, と $℃_{- 1}$ そして $℃_{+ 1}$ は隣接する行です .

3.4 時間の集計と統計的評価

IEC 61000-4-30 変動を平準化するために集計が必要 :

非常に短い値 (3 秒): の集約 15 の窓 200 MS.
短い値 (10 分): の集約 200 3 の値.
比較: コンプライアンスは通常、短い値で検証されます。 (10 分), それを確実にする 95% 価値観の (または 99% 契約に応じて) 計画された制限を下回っています.

4. コンプライアンスおよび調査報告書

4.1 互換性および計画レベルとの比較

IEC TR 61000-3-6 3 つの異なるレベルを定義します :

排出レベル: インストールによって注入されるもの (計算されたHGとIG).
企画レベル: ネットワークオペレータの内部制限, 互換性レベルよりも厳しい, 安全マージンを維持するために.
互換性レベル: 基準妨害レベル (例えば, THDv = 8%) どこで 95% の機器が正しく機能することが期待される .

報告書は、あなたの貢献と背景の歪みの合計が共通結合点での計画レベルを下回っていることを証明する必要があります。 (PCC).

4.2 緩和とフィルタリング

制限を超えた場合, 研究では解決策を提案する必要がある:

パッシブフィルター: 問題のある高調波サブグループ向けに調整 (HG).
アクティブ·フィルタ: 電流を注入してリアルタイムで高調波をキャンセルします.
デチューニング: インピーダンスを変更する (例えば, ラインリアクトルの追加) 共振ピークを臨界周波数からずらす.

4.3 最終報告書の内容

IEC 準拠のレポートには次の内容を含める必要があります。:

単線図 インストールと上流ネットワークの.
入力データ: グリッドインピーダンス, 負荷電流スペクトル (IECに準拠した測定または認証の証明付き 61000-3-2).
シミュレーション結果: 通常および緊急時の動作条件における HG および IG の表.
統計分析: 限界と比較した、計算されたレベルの累積確率曲線 .

結論: コンプライアンスの明示的な声明または是正措置の計画.