電能質量監測與治理系統在新型電力系統中的應用

隨著“碳達峰、碳中和”目標的提出，新型電力系統的建設正在高速推進。然而，高比例電力電子設備的接入給電網帶來了嚴重的電能質量問題，如諧波畸變、無功功率不足、電壓暫降等。這些問題不僅影響電力系統的安全穩定運行，還可能導致設備損壞和生產中斷。本文結合安科瑞電能質量監測與治理系統的技術特點，探討其在新型電力系統中的關鍵作用。通過分析電能質量問題的成因、治理標準及實際案例，詳細闡述了安科瑞解決方案在提升電能質量、保障系統安全穩定運行中的應用價值。

一、電能質量問題及現象

1. 電能質量問題的成因

隨著電力電子器件的廣泛應用，變頻器、功率調節器、直流輸電換流閥、風電變流器、光伏逆變器、充電樁、LED照明等各類電力電子裝置的規模化應用，電網中諧波運行水平逐漸惡化。非線性負載的特點是對負載施加正弦形電壓時，其輸出電流并不是正弦形，負載阻抗不是恒定常數。

2. 電能質量問題的主要表現

諧波：諧波會導致設備更多的損耗，使用壽命減少，嚴重可能會影響整個電力系統的安全可靠。

無功功率不足：無功問題不但大大影響系統效率和穩定性，還造成不必要的電能浪費，增能源成本。

二：安科瑞電能質量產品架構及服務

1.產品架構

安科瑞電能質量產品架構涵蓋了多個方面，包括 AcrelEMS 企業平臺，以及 0.4kV 側的各類裝置，如 APM 儀表、功率因數控制裝置、ANSVC 無功功率補償裝置、有源諧波治理柜、光伏并網柜、饋線柜、母聯柜、有源無功補償柜等。同時，針對不同的應用場景，如商業中心、公共建筑、工業生產、潔凈制造、光伏并網、光儲充場站等，提供了相應的解決方案。

2.諧波監測類

電能質量在線檢測儀，如 APView500 電能質量在線監測裝置、APView400 新能源并網電能質量監測裝置等，能夠進行穩態監測、暫態監測、瞬態監測，實現暫降源定位、電壓暫降容忍度曲線與分析、故障錄波和事件記錄、電能質量日統計值、電能質量水平評估報告、電能質量符合性評估報告、PQDIF 數據統計與導出、標記功能、Websever 功能等，并通過了江蘇省電科院 A 類認證、開普實驗室 EMC 認證。

3.諧波治理類

有源電力濾波器，如 有源諧波治理裝置，通過 CT 采集系統諧波電流，經控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產生諧波電流指令，通過功率執行器件產生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統中，從而抵消非線性負載所產生的諧波電流。此外，還有諧波保護器等產品。

4.有源無功補償類

有源無功補償裝置，是一種用于補償無功的新型電力電子裝置，能對大小變化的無功以及負序進行快速和連續的補償，克服了 LC 補償器等傳統無功補償器響應速度慢、補償效果不能精確控制、容易與電網發生并聯諧振和投切震蕩等缺點，具有線性補償無功功率、無極性補償（感性 / 容性）、響應時間快等優勢。

5.傳統無功補償類

低壓無功功率補償裝置，如 ANSVC 產品，并聯在整個供電系統中，能根據電網中負載功率因數的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償。其采用散件組成方案，主要以電容、電抗、投切開關、控制器等組成。

6.混合補償類

混合動態濾波補償裝置，，是一種用于動態補償無功的新型電力電子裝置，其基本原理是將三相橋式電路通過電抗器直接并聯在電網上，通過調節橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側電流，實現動態無功補償的目的，同時在容量滿足的情況下可補償多次諧波。

7.中線安防保護器

中線安防保護器，如 ANSNP 系列，對末端回路電流進行檢測、分析，治理諧波及三相不平衡，可治理由 3N 次諧波和三相不平衡造成的 N 線電流過大問題，消除電氣火災安全隱患，同時具備諧波電流、無功功率、雜散電流、系統電流突變、諧波電流突變的抑制功能，還具有系統節能功能，能降低系統線纜損耗，提高系統元件使用壽命，降低維修成本，并且具備無線數據傳輸功能及手機 APP 交互功能。

三：項目案例：電子廠房 - 寧德時代

項目背景

在國家鼓勵半導體材料國產化的政策導向下，寧德時代電子廠房項目不斷推進。根據 GB 51127 - 2015 印刷電路板工廠設計規范，變壓器低壓側應設置低壓無功補償柜，無功補償柜宜具備自動過零投切、分相補償等功能，并宜加裝適配的電抗器；電鍍整流設備等諧波特別嚴重的工藝設備，宜在設備處設置相應的諧波處理裝置或者在低壓配電柜中設置諧波處理設施。

治理方案

該項目的諧波源為可控硅、單晶爐等，諧波設備包括單晶爐、石英等。由于變壓器容量大、補償容量大、濾波需求大、散熱要求高、預留補償倉位、柜體設計超寬、溫度監測點位多且要求高，針對不同變電所和變壓器，配置了不同容量的濾波器，如 ANSVG - G - A 800 - 400、ANSVG - G - A 600 - 300 等，并預留了相應的倉位。

治理效果

通過合理配置無功補償和諧波治理設備，有效解決了電子廠房中諧波嚴重等問題，保障了生產設備的穩定運行，提高了生產效率。

四：結論

安科瑞電能質量監測與治理系統通過實時監測、智能分析和精準治理，為新型電力系統提供了高效、可靠的解決方案。通過實際案例的分析，安科瑞解決方案在提升電能質量、保障系統安全穩定運行方面具有顯著優勢。未來，隨著技術進步和政策支持，安科瑞將在更廣泛的應用場景中發揮重要作用，助力新型電力系統的建設。