유틸리티 표준 준수를 입증하기 위해 조화 연구를 수행하는 것은 현대 전력 시스템을 그리드에 연결하는 데 중요한 기술 프로세스입니다.. 인버터 기반 자원 및 비선형 부하의 확산으로, 유틸리티는 이제 IEEE와 같은 표준을 엄격하게 시행합니다. 519 또는 UK G5/5로 전력 품질과 시스템 안정성 보장.
다음은 조화 연구를 수행하기 위한 체계적인 방법론을 설명하는 기술 가이드입니다., 현재의 국제 표준을 기반으로.
1. 기본 개념 및 규제 프레임워크
계산을 시작하기 전에, 지배적인 표준과 관련 물리적 현상을 이해하는 것이 필수적입니다..
1.1 고조파 왜곡 이해
고조파는 기본 주파수의 정수배인 주파수를 갖는 정현파 전압 또는 전류입니다. (예를 들면, 60 Hz 또는 50 Hz에서) . They are generated by non-linear loads such as variable frequency drives, LED lighting, and inverters. These distortions can lead to equipment overheating, transformer losses, and protection mal-operation .
1.2 Applicable Standards
The choice of standard depends on your geographic location and utility requirements:
- IEEE 표준 519-2014: Used primarily in North America, this standard sets the quality of power at the Point of Common Coupling (PCC). It limits both the Individual Harmonic Distortion (IHD) and the Total Harmonic Distortion (THD) of voltage and current .
- Engineering Recommendation G5/5: Mandatory in the UK, this standard requires a more stringent assessment of both incremental (your plant’s contribution) and total (background + incremental) harmonic voltages, often evaluated up to the 100th harmonic .
2. Data Acquisition and System Modeling
조화 연구의 정확성은 전적으로 입력 데이터의 품질에 따라 달라집니다..
2.1 유틸리티 데이터 (공통 결합 지점)
배전망 운영자로부터 다음 사항을 얻어야 합니다. (맨 아래) 또는 유틸리티:
- 배경 고조파 전압: 일반적으로 정상적인 작동 변화를 포착하기 위해 PCC에서 2주간 측정된 데이터를 기반으로 합니다. .
- 고조파 임피던스 위치: 이는 네트워크 임피던스가 주파수에 따라 어떻게 변하는지 설명합니다.. 잠재적인 공명을 식별하는 것이 중요합니다.. 선호되는 형식은 각 고조파 차수에 대해 그룹화되지 않은 엔벨로프입니다. .
- 그리드 강도: 일반적으로 단락 비율(Short Circuit Ratio)로 표현됩니다. (SCR) PCC에서.
2.2 장비 데이터 (OEM)
OEM(Original Equipment Manufacturer) (OEM) 공장의 Norton 등가 모델을 제공해야 합니다. (인버터, 드라이브, 기타). 이 모델, 정확한 시뮬레이션을 위해 꼭 필요한, 각 주파수에 대해 두 부분으로 구성됩니다. :
- Norton 현재 소스: 장치에 의해 주입되는 고조파 전류의 크기 및 위상각.
- 노턴 임피던스: 장치의 내부 임피던스, 이는 그리드 공진과 상호 작용하는 방식에 영향을 미칩니다..
그림 1: 고조파 예 (인터랙티브)
기본주파수와 고조파주파수의 결합으로 인한 왜곡된 파형 (완전한 대화형).
3. 단계별 고조파 분석 방법론
데이터가 수집되면, 연구는 전문 소프트웨어를 사용하여 일련의 분석 단계를 통해 진행됩니다. (예를 들면, ETAP, DIgSILENT 파워팩토리).
3.1 주파수 스캔 분석
첫 번째 단계는 공진 조건을 식별하기 위한 주파수 스윕입니다.. 소프트웨어는 다양한 주파수의 전류를 주입하고 임피던스를 측정합니다..
- 목표: 병렬 식별 (높은 임피던스) 그리고 시리즈 (낮은 임피던스) 공명점.
- 위험: 공진 피크가 특성 고조파 주파수와 일치하는 경우 (예를 들면, 5일, 7일, 11일), 고조파 전압이 증폭됩니다., 높은 왜곡을 초래 .
그림 2: 고조파 5차 고조파의 공명 (예)
임피던스 대. 병렬 공진 피크를 보여주는 주파수 플롯.
플랜트의 Norton 모델과 그리드 임피던스 사용, 새 장비에 의해서만 발생하는 전압 왜곡을 계산합니다..
3.2 증분 고조파 전압 계산
어디에서: 에H 고조파 전압은, 나는H 고조파 전류는, 과 제트H 고조파 차수의 그리드 임피던스입니다. H.
규정 준수 확인: 이 값은 "증분 한도" 유틸리티 또는 표준에 의해 설정됨 (예를 들면, G5/5 스테이지 1 제한) .
3.3 총 고조파 왜곡 계산
이는 증분 기여와 기존 배경 왜곡을 결합합니다..
- 총 전압 고조파 왜곡 (THDv): 제곱 평균 제곱근 (RMS) 모든 고조파 전압의, 기본 전압의 백분율로 표시.
- 규정 준수 확인: THDv 및 개별 고조파 전압은 THDv 이하로 유지되어야 합니다. "총 한도" (예를 들면, IEEE 519 전압 품질 또는 G5/5 계획 수준에 대한 제한) .
그림 3: 전압 고조파 (인터랙티브)
개별 고조파 전압의 막대 차트 표현 (VN) 펀더멘털의 백분율로 .
IEEE 및 UK G5/5 기반의 고조파 연구
G5/5 및 유사한 표준에서는 새로운 연결이 인근 고객에게 부정적인 영향을 미치지 않는지 확인해야 합니다.. 여기에는 인접한 변전소나 민감한 위치에 미치는 영향을 시뮬레이션하는 작업이 포함됩니다. (병원, 데이터 센터) .
그림 4: 고조파 임피던스 위치
R-X 평면에 표시된 임피던스 궤적, 주파수에 따라 임피던스가 어떻게 변하는지 보여주기 [소환:4].
마지막 단계는 결과를 유틸리티에 대한 공식 보고서로 편집하는 것입니다..
4. 규정 준수 확인 및 보고
4.1 한계와의 비교
계산된 값을 표준 한계와 비교하는 요약 테이블을 만듭니다.. IEEE의 경우 519, 여기에는 확인이 포함됩니다:
- IEEE 519 표 1: PCC의 전압 왜곡 제한.
- IEEE 519 표 2: I_에 따른 전류 왜곡 한계{SC}/I_L 비율 (단락 전류 대. 부하 전류) .
4.2 완화 전략
한도를 초과한 경우, 연구는 해결책을 제시해야 한다:
- 수동 필터: 특정 고조파 주파수를 분류하도록 조정됨.
- 활성 고조파 필터: 고조파를 취소하기 위해 반대 전류를 주입합니다..
- 임피던스 수정: 시스템 디튠을 위해 변압기 연결 변경 또는 리액터 추가 .
4.3 3단계 인증 지침
최근 IEEE 지침에 설명된 대로, 규정 준수는 3단계 프로세스로 요약될 수 있습니다. :
1. 상호 연결 지점에서 데이터 측정 (그 다음에).
2. 데이터에 대한 통계적 평가 수행.
3. 결과를 올바른 IEEE 제한과 비교.
