介紹

IEEE Std 519-2014, 標(biāo)準(zhǔn)為電力系統(tǒng)諧波控制的推薦做法與要求，是IEEE關(guān)于諧波測(cè)量與合規(guī)建議做法的新版本。IEEE 519-2014是在IEEE 519-1992基礎(chǔ)上的更新版，包含了一些重要的變化和諧波限值以及測(cè)量方法的更新。

Dranetz HDPQ系列是首個(gè)完全滿足IEEE 519-2014標(biāo)準(zhǔn)的電能質(zhì)量分析儀。IEEE 519-2014引用IEC 61000-4-7作為諧波測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)。即使當(dāng)下很多電能質(zhì)量測(cè)試儀器的測(cè)量方法遵循IEC 61000-4-7標(biāo)準(zhǔn)，IEEE 519-2014增加了兩個(gè)額外的參數(shù)和新的諧波合規(guī)統(tǒng)計(jì)報(bào)告。因此，只在測(cè)量方法上滿足IEC 61000-4-7標(biāo)準(zhǔn)的儀器，只是部分滿足標(biāo)準(zhǔn)IEEE 519- 2014。

這篇應(yīng)用文章主要介紹IEEE 519-2014中諧波測(cè)量和合規(guī)性報(bào)告方面，并說(shuō)明Dranetz HDPQ家族產(chǎn)品是如何符合這些方面。

諧波測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

初版IEEE 519-1992標(biāo)準(zhǔn)包含了諧波測(cè)量和諧波限值的相關(guān)描述，但并沒(méi)有詳細(xì)描述如何測(cè)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行諧波計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)定義了THD（總諧波失真）和基于諧波的其它參數(shù)的計(jì)算公式，但卻沒(méi)有指明測(cè)量設(shè)備抓取數(shù)據(jù)的方法，從而無(wú)法確保不同廠家生產(chǎn)的測(cè)量?jī)x器之間諧波測(cè)量結(jié)果的一致性和可重復(fù)性。結(jié)果就是不同制造商使用不同的諧波測(cè)量技術(shù)產(chǎn)生不同的的測(cè)量結(jié)果。

IEEE 519-2014通過(guò)引用IEC 61000-4-7解決了這一問(wèn)題。

IEC 61000-4-7和更廣泛的IEC 61000-4-30電能質(zhì)量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)集很好的建立起來(lái)了，并得到了世界范圍的采納。 IEEE 519- 2014申明 “所使用的測(cè)量設(shè)備需同時(shí)滿足IEC 61000-4-7和IEC 61000-4-30"。Dranetz作為一家全球性的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備制造商，自2000年初開始實(shí)施以來(lái)，生產(chǎn)的產(chǎn)品就一直遵循這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

IEC 61000-4-7定義了諧波測(cè)量的時(shí)間窗口為200ms,相當(dāng)于12個(gè)周期(60Hz)或10個(gè)周期(50Hz)。每個(gè)(DFT, 離散傅里葉變換)諧波分析使用這200ms的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，這個(gè)時(shí)間窗也是Dranetz HDPQ家族產(chǎn)品關(guān)于諧波測(cè)量的最小分辨率。

以下是來(lái)自Dranetz HDPQ產(chǎn)品的12周期/60Hz波形示例：

IEEE 519-2014的新參數(shù)

為了統(tǒng)計(jì)分析,IEEE 519-2014在IEC 61000-4-7中的測(cè)量方法上添加了兩個(gè)新參數(shù)：極短時(shí)諧波和短時(shí)諧波。需要注意的是，這兩個(gè)是IEEE 519-2014特有的，IEC 61000-4-7中沒(méi)有。這意味著一款測(cè)量設(shè)備符合IEC 61000-4-7標(biāo)準(zhǔn)，但不一定符合IEEE 519-2014標(biāo)準(zhǔn)，除非也包含了新的統(tǒng)計(jì)評(píng)估和合規(guī)性報(bào)告方法。

極短時(shí)諧波是以3秒為一個(gè)間隔，對(duì)其中15個(gè)連續(xù)的200ms (12/10 cycle)時(shí)間窗內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。不需要考慮細(xì)節(jié)，將此時(shí)間間隔內(nèi)的頻率分量聚合起來(lái)用于統(tǒng)計(jì)評(píng)估。

短時(shí)諧波是以10分鐘為一個(gè)間隔，對(duì)其中200個(gè)連續(xù)的極短時(shí)諧波進(jìn)行評(píng)估。類似于極短時(shí)諧波，短時(shí)諧波是對(duì)于這10分鐘內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)估。

IEEE 519-2014 諧波統(tǒng)計(jì)評(píng)估

IEEE 519-2014規(guī)定，累計(jì)一天時(shí)間的極短時(shí)諧波數(shù)值，計(jì)算各次諧波(到50次)的第99百分位的數(shù)值(樣本中99%的數(shù)值大小低于該數(shù)值)。短時(shí)諧波需要累計(jì)一周時(shí)間的測(cè)量值，并計(jì)算各次諧波(到50次)的第95和第99百分位數(shù)值。IEEE 519-2014中也給出了公共耦合點(diǎn)(PCC)的諧波限值。目的是便于管理電力系統(tǒng)業(yè)主和終端用戶之間的連接點(diǎn)，所以這些限值僅適用于公共耦合點(diǎn)，并不適用于單個(gè)負(fù)載。

對(duì)于電壓諧波而言，各次諧波值和總諧波失真值(VTHD)的建議限值，是依據(jù)公共耦合點(diǎn)的母線電壓值而定。母線電壓越高，對(duì)應(yīng)的限值就越低(他們離產(chǎn)生諧波的負(fù)載越遠(yuǎn))。

相似地，各次電流諧波值的建議限值也依據(jù)公共耦合點(diǎn)的母線電壓水平而定,但總電流諧波失真值(ITHD)并未用來(lái)參考，而是采用的總需求量失真值(TDD)。這意味著儀器也需要測(cè)量TDD值。同樣的，越高母線電壓的PCC，可接受的諧波電流限值越低。

具體的限值大小在本應(yīng)用文章未列出，請(qǐng)參照IEEE 519- 2014中的第5章節(jié)。

DRANETZ HDPQ IEEE 519-2014 報(bào)告

即使Dranetz產(chǎn)品在多年前對(duì)于諧波的測(cè)量就符合IEC 61000-4-7標(biāo)準(zhǔn)。由于IEEE 519-2014增加了兩個(gè)參數(shù)并要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性評(píng)估，目前完全滿足這些要求的只有HDPQ系列產(chǎn)品。

Dranetz HDPQ系列產(chǎn)品有個(gè)內(nèi)置的諧波統(tǒng)計(jì)報(bào)告，輯錄了極短時(shí)諧波和短時(shí)諧波。該報(bào)告依據(jù)IEEE 519-2014標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于電壓諧波和電流諧波給出每日和每周的pass/fail判定。

如要查看報(bào)告，在數(shù)據(jù)查看界面按“諧波統(tǒng)計(jì)報(bào)告”按鈕即可。

你將看到在過(guò)去的31天內(nèi)，每日和每周的諧波分析報(bào)告列表，同時(shí)有pass或fail的顯示。每天會(huì)有一個(gè)極短時(shí)諧波報(bào)告，基于第99百分位數(shù)值；每周有兩個(gè)短時(shí)諧波報(bào)告，一個(gè)基于第99百分位數(shù)值，另一個(gè)基于第95百分位數(shù)值。

在列表中選擇一個(gè)報(bào)告然后點(diǎn)擊“打開”，來(lái)查看報(bào)告中2到50次各次諧波和標(biāo)準(zhǔn)限值的對(duì)比。 

總結(jié)

IEEE 519-2014相較于1992年版本是個(gè)重要的更新。不僅給出了新的標(biāo)準(zhǔn)限值，還在IEC 61000-4-7的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)參數(shù)用于做標(biāo)準(zhǔn)符合性的判定。

Dranetz HDPQ系列是Dranetz公司，甚至可能所有電能質(zhì)量分析儀制造商中，能完全滿足IEEE 519-2014標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。