高調波調査を実行して電力会社規格への準拠を実証することは、最新の電力システムを送電網に接続するための重要な技術プロセスです。. インバーターベースのリソースと非線形負荷の急増に伴い, 電力会社は現在、IEEE などの標準を厳格に施行しています。 519 または英国 G5/5 で電力品質とシステムの安定性を確保.
以下は、高調波研究を実施するための体系的な方法論を概説した技術ガイドです。, 現在の国際基準に基づいて.
1. 基本的な概念と規制の枠組み
計算を始める前に, 管理基準と実際の物理現象を理解することが不可欠です.
1.1 高調波歪みを理解する
高調波は、基本周波数の整数倍の周波数を持つ正弦波の電圧または電流です。 (例えば, 60 Hzまたは 50 ヘルツ) . これらは可変周波数ドライブなどの非線形負荷によって生成されます。, LED照明, とインバータ. これらの歪みは機器の過熱を引き起こす可能性があります, 変圧器損失, および保護の誤動作 .
1.2 適用規格
標準の選択は、地理的な場所とユーティリティの要件によって異なります:
- IEEE規格 519-2014: 主に北米で使用されています, この規格は、共通結合点における電力の品質を設定します。 (PCC). 個々の高調波歪みを制限します。 (IHD) と全高調波歪み (THD) 電圧と電流の .
- エンジニアリング推奨事項 G5/5: 英国では必須, この基準では、両方の増分についてより厳格な評価が必要です。 (あなたの工場の貢献) そして合計 (背景 + 増分) 高調波電圧, 多くの場合、100 次高調波まで評価されます .
2. データの取得とシステムのモデリング
高調波スタディの精度は、入力データの品質に完全に依存します。.
2.1 ユーティリティデータ (共通結合点)
以下のものを配信ネットワーク事業者から入手する必要があります。 (底) またはユーティリティ:
- 背景高調波電圧: 通常は、PCC での 2 週間の測定データに基づいて、通常の動作変動を捕捉します。 .
- 高調波インピーダンス軌跡: これは、ネットワークのインピーダンスが周波数によってどのように変化するかを示しています。. 潜在的な共鳴を特定するために重要です. 推奨される形式は、高調波次数ごとにグループ化されていないエンベロープです。 .
- グリッドの強度: 通常、短絡率として表されます。 (SCR) PCCで.
2.2 設備データ (OEM)
OEMメーカー (OEM) プラントのノートン同等モデルを提供する必要があります (インバータ, ドライブ, 等). このモデル, 正確なシミュレーションに不可欠, 周波数ごとに 2 つの部分で構成されます :
- ノートン電流源: デバイスによって注入される高調波電流の大きさと位相角.
- ノートン インピーダンス: デバイスの内部インピーダンス, それはグリッド共鳴とどのように相互作用するかに影響します.
図 1: 高調波の例 (相互の作用)
基本周波数と高調波周波数の組み合わせによって生じる波形の歪み (完全にインタラクティブ).
3. ステップバイステップの高調波解析手法
データが収集されたら, 研究は、専用のソフトウェアを使用した一連の分析ステップを経て進められます。 (例えば, ETAP, DIgSILENT パワーファクトリー).
3.1 周波数スキャン分析
最初のステップは、共振状態を特定するための周波数掃引です。. ソフトウェアはさまざまな周波数の電流を注入し、インピーダンスを測定します。.
- 客観: 平行の識別 (ハイインピーダンス) とシリーズ (低インピーダンス) 共振点.
- リスク: 共振ピークが特徴的な高調波周波数と一致する場合 (例えば, 5番目の, 7番目の, 11番目の), 高調波電圧が増幅されます, 大きな歪みを引き起こす .
図 2: 高調波 5次高調波の共振 (例)
インピーダンス対. 並列共振ピークを示す周波数プロット.
プラントの Norton モデルと系統インピーダンスの使用, 新しい機器によってのみ生じる電圧歪みを計算します.
3.2 増分高調波電圧の計算
どこ: でH は高調波電圧です, 私はH は高調波電流です, と でH は高調波次数でのグリッド インピーダンスです H.
コンプライアンスチェック: この値は以下でなければなりません "増分制限" ユーティリティまたは標準によって設定される (例えば, G5/5ステージ 1 境界) .
3.3 全高調波歪みを計算する
これにより、増分寄与と既存の背景歪みが組み合わされます。.
- 全電圧高調波歪み (THDv): 二乗平均平方根 (RMS) すべての高調波電圧の, 基本波電圧のパーセンテージとして表されます.
- コンプライアンスチェック: THDv および個々の高調波電圧は、以下の値を維持する必要があります。 "合計制限数" (例えば, IEEE 519 電圧品質または G5/5 計画レベルの制限) .
図 3: 電圧高調波 (相互の作用)
個々の高調波電圧を棒グラフで表示 (私の) ファンダメンタルズに対する割合として .
IEEE および UK G5/5 に基づく高調波研究
G5/5 および同様の規格では、新しい接続が近隣の顧客に悪影響を及ぼさないことを確認する必要があります。. これには、隣接する変電所または敏感な場所での影響のシミュレーションが含まれます。 (病院, データセンター) .
図 4: 高調波インピーダンス軌跡
R-X 平面上にプロットされたインピーダンス軌跡, インピーダンスが周波数とともにどのように変化するかを示す [引用:4].
最後のステップは、結果を公益事業向けの正式なレポートにまとめることです。.
4. コンプライアンスの検証と報告
4.1 限界値との比較
計算値と標準制限値を比較する要約表を作成します。. IEEE向け 519, これにはチェックが含まれます:
- IEEE 519 テーブル 1: PCC での電圧歪みの制限.
- IEEE 519 テーブル 2: I_に基づく電流歪み制限{サウスカロライナ州}/I_L比 (短絡電流 対. 負荷電流) .
4.2 緩和戦略
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: 特定の高調波周波数をシャントするように調整.
- アクティブ高調波フィルタ: 逆電流を注入して高調波を打ち消す.
- インピーダンスの変更: 変圧器の接続を変更するかリアクトルを追加してシステムを離調する .
4.3 3 段階の検証ガイドライン
最近の IEEE ガイドラインで概説されているとおり, コンプライアンスは 3 段階のプロセスに要約できます :
1. 相互接続点でのデータの測定 (それから).
2. データの統計的評価を実行する.
3. 結果を正しい IEEE 制限と比較します。.