GB T 24337-2009 电能质量.公用电网间谐波.pdf

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1、ICS 29020K 04 a冒中华人民共和国国家标准GBT 24337-2009电能质量 公用电网间谐波Power quality-Interharmonics in public supply network2009-09-30发布 2010-06-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局借寿中国国家标准化管理委员会厘111GBT 24337-2009目 次前言-I1范围12规范性引用文件13术语和定义14 I琨值25测量取值和测量条件-26测量仪器准确度3附录A(规范性附录) 间谐波电压含有率与拍频关系曲线4附录13(资料性附录) 问谐波及其危害和集合概念介绍6参考文献10刖 吾G

2、BT 24337-2009本标准在制定标准过程中结合了我国公用电网电能质量问题的具体特点，并参考了IEC及IEEE等国际和国外标准化组织的相关标准及文献。本标准的附录A为规范性附录；附录B为资料性附录。本标准由全国电压电流等级和频率标准化技术委员会(SACTC 1)提出并归口。本标准主要起草单位：西安领步电能质量研究所和深圳市领步科技有限公司、中国电力科学研究院、中机生产力促进中心、陕西电力调度中心、中冶京诚工程技术有限公司。本标准主要起草人：刘军成、林海雪、张苹、焦莉、曾幼云。电能质量公用电网间谐波1范围本标准规定了公用电网间谐波电压的允许限值及测量取值方法。本标准适用于交流额定频率为50

3、Hz，标称电压220 kV及以下的公用电网。2规范性引用文件GBT 24337-2009下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 14549-1993 电能质量公用电网谐波3术语和定义31公共连接点point of common coupling；PCC用户接人公用电网的连接处。EGBT 14549 1993，定义3132间谐波测量点interharmonic measurem

4、ent points对电网和用户的间谐波进行测量之处。注：改写GBT 14549-1993，定义32。33基波(分量)fundamental(component)对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到的频率与工频相同的分量。EGBT 14549 1993，定义33134谐波(分量)harmonic(component)对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1整数倍的分量。EGBT 14549 1993，定义34135谐波次数harmonic order谐波频率与基波频率的整数比。GBT 14549-1993，定义3536间谐波分量interharmonic component

5、对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到频率不等于基波频率整数倍的分量。37间谐波次数interharmonic order瓶GBT 24337-2009间谐波频率与基波频率的比值。38间谐波舍有率interharmonic ratio；IHR周期性交流量中含有的第访次间谐波分量的方均根值与基波分量的方均根值之比(用百分数表示)。第旃次问谐波电压含有率以IHRU。表示。39拍频beat frequency两个不同频率正弦波电压合成时，其频率(例如公用电网中间谐波频率和基波频率)之差的绝对值。4限值41 220 kV及以下电力系统公共连接点(PCC)各次间谐波电压含有率应不大于表1限值。表1 间谐

6、波电压含有率限值()频率Hz电压等级100 1008001 000V及以下 02 051 000V以上 016 04注：频率800 Hz以上的间谐波电压限值还处于研究中。频率低于100 Hz限值的主要依据见附录A。42接于PCC的单个用户引起的各次问谐波电压含有率一般不得超过表2限值。根据连接点的负荷状况，此限值可以做适当变动，但必须满足41规定。表2单一用户间谐波电压含有率限值()频率Hz电压等级100 1008001 000V及以下 016 041 000V以上 013 03243同一节点上，多个间谐波源同次间谐波电压按下式合成：U一u1 3+ua2 3+u3式中：u。，第1个间谐波源的第

7、饥次间谐波电压；u。第2个间谐波源的第娩次间谐波电压；u。第个问谐波源的第执次间谐波电压；u。个问谐波源共同产生的第娩次问谐波。5测量取值和测量条件51本标准基于离散傅立叶分析(DFT)算法规范问谐波的测量，但不排除更先进的间谐波测量方法。52间谐波测量的频率分辨率为5 Hz，测量采样窗口宽度为10个工频周期。53间谐波的取值方法：取3 s内m次测量数值的方均根值作为第访次间谐波电压的一个测量结果。计算公式如下：2巩一冉塾cemGBT 24337-2009式中：m3 s内均匀间隔的测量次数，m；15为无缝采样；“一第次测量得到的矾次间谐波电压值；U。第访次间谐波的一个测量结果。54间谐波的测量

8、可以在3 s测量结果的基础上，综合出3 rain、10 min或2 h的测量值。综合方法为取所选时间间隔内(例如3 rain)所有3 s测量结果的平方算术和平均取平方根，例如3 min的测量值为：55问谐波的评估测量要求在系统正常运行的最小方式下，间谐波发生最大的情况下测量；当系统条件不符合要求时(大于正常最小方式)，可按短路容量折算结果(即将测量结果乘以实际短路容量和最小短路容量之比)。56问谐波的评估时间段一般至少为24 h，以评估时间段内三相综合值95概率大值中较大的一相值为评估依据。注：95概率大值含义：将实测值按由大到小次序排列，舍弃前面5的大值，剩余实测值的最大值。6测量仪器准确度

9、问谐波测量准确度要求如表3所示。表3 问谐波测量仪器准确度等级等级 被测量 条件 允许误差u1Uw 5U电压u1UN o05L，NAJ3IH 5k电流j。3h o15晶U3uN 5U。电压U3UN ot5uHB厶10h 5“k电流L10h o5k注：表中u。为标称电压，h为标称电流，ua为间谐波电压，L为间谐波电流。A级仪器用来进行需要准确测量的场合，例如合同的仲裁、解决争议等。B级仪器可以用来进行调查统计、排除故障以及其他不需要较高测量准确度的场合。蕊JJU如数次量澳的占包内m札一式GBT 24337-2009附录A(规范性附录)问谐波电压含有率与拍频关系曲线A1=1条件下问谐波电压含有率与

10、拍频关系曲线间谐波的主要危害之一是引起照明闪烁P一1为闪变通用限值，在此条件下各问谐波电压含有率与拍频的关系曲线见图A1。鬟铸杠扣出爿魍 1 o宴匡120V、，弋 I嘎、， ，、C ，弋 ， _、。j ?01 l 10 100拍频，BHz图A1 问谐波电压含有率与拍频关系曲线A2 P。=1条件下间谐波电压含有率与问谐波次数关系数值表对应于图A1，P；。一1条件下间谐波电压含有率与间谐波次数(问谐波频率)关系如表A1所示。表A1 R=1条件下问谐波电压含有率与问谐波次数(间谐波频率)关系数值表系统频率50 Hz，标称电压230 V间谐波次数间谐波频率 间谐波电压含有率Hz 02ih06 1030

11、 051060ihO64 3032 043064ih068 3234 035068ih072 34A36 028072ih076 3638 0234表A1(续)GBT 24337-2009系统频率50 Hz，标称电压230 V问谐波次数间谐波频率 闻谐波电压含有率Hz 076ih084 3842 018084ih088 4244 018088ih092 44，46 024092：ihO96 4648 036096ih104 4852 064104ih108 5254 036108ih112 5456 024112ih116 56：58 018116ih124 5862 018124ih128

12、6264 023128ih132 6466 028132ih136 66：68 035136ih140 68：70 04314ih18 7090 051注：此表中含有率对应的是间谐波频率，而图A1的横坐标是拍频，B，两者关系为，=50士，B(Hz)。5GBT 24337-2009B1问谐波及其危害附录B(资料性附录)间谐波及其危害和集合概念介绍离散傅立叶分析(DFT)是频谱分析的常用方法。对于工频50 Hz电力系统而言，电压电流实时波形通过DFT分析后得到一系列频谱分量，通常将这些频谱分量中工频整数倍的频谱分量定义为谐波(harmonics)，频率为工频非整数倍的分量称为间谐波(interha

13、rmonics)。有时候也将低于工频的问谐波称为次谐波(sub-harmonics)，次谐波可看成直流与工频之间的间谐波。B11间谐波源常见的间谐波干扰源主要有下述几类：B111变流装置目前，大量变流装置应用在电力系统，其产生的特征谐波频谱如下f一(plm1)fl士户2，l，o式中：p。整流环节脉动数；户z逆变环节脉动数；，1交流输入工频频率；厂o变流器输出频率；m、n非负整数(不同时为o)。考虑到负荷三相的不对称性及触发角的误差，变流器运行过程中还将产生下述非特征谐波频谱：f一(p，m士1)，1土2o (B2)B112交流电弧炉交流电弧炉不仅属于典型的谐波污染源、闪变发生源，同时，也是典型的

14、问谐波发生源。一般来说，交流电弧炉电流的频谱属于连续频谱。实际上，一般冲击性负荷均产生间谐波。B113通断控制的电气设备各种对设备工作电压进行通断控制、电压调整的电气设备工作过程中将产生问谐波。例如电烤箱、熔炉、火化炉、点焊机、通断控制的词压器等。B12间谐波的危害间谐波具有谐波引起的所有危害。一般来说其危害主要表现在下述方面：产生闪变；导致显示屏闪烁；造成滤波器谐振、过负荷；引起通讯干扰；引起电动机发电机附加力矩；引起过零点监测误差；引起感应线圈噪声；影响脉冲接收器正常工作。B2谐波、间谐波集合的概念GBT 176267定义了谐波和间谐波的集合概念。目前谐波、问谐波标准限值尚未明确是针对集6

15、GBT 24337-2009合概念的，故本章内容作为标准的资料性附录介绍。B21谐波集方均根值(rmsvalue of a harmonic group)72次谐波集方均根值G。由第n次谐波及其对称两侧的间谐波以下述定义形成(见图B1)。一字+塞曙，+譬 (B3)式中：q，。n次谐波集方均根值；G第”次谐波；Cxz。紧邻第n次谐波右侧连续的第1、2、3、4、5个间谐波频谱分量；ct。，。紧邻第n次谐波左侧连续的第1、2、3、4、5个问谐波频谱分量。谐波次数出图B1 谐波集方均根值示意图(50 Hz系统)B22谐波子集方均根值(rmsvalue of a harmonic subgroup)n次

16、谐波子集方均根值G由第n次谐波及其相邻的两个问谐波分量以下述定义形成(见图B2)。G。式中：G。，。n次谐波子集方均根值；ck第n次谐波；G+。第n次谐波右侧紧邻的第1个间谐波频谱分量；ck，第n次谐渡左侧紧邻的第1个间谐波频谱分量。GBT 24337-2009C谐波次数 n1图B2谐波子集方均根值示意图(50 IIz系统)B23 间谐波集方均根值(rmsvalue of an interharmonic group)n次问谐波集方均根值c。由n次谐波与n+1次谐波之间的间谐波分量以下述定义形成(见图B3)。r1一c。一毫； “(B5)式中：c。n次间谐波集方均根值；ck1。，。第n次谐波频谱

17、ct与第n+1次谐波频谱Ct一之间连续的9个间谐波频谱分量。8谐波次教1。，。Jri一n一善氏图B3 间谐波集方均根值示意图(50 Hz系统)一直压一GBT 24337-2009B24 间谐波子集方均根值(rmsvalue of an interharmonic subgroup)n次间谐波子集c。由第n次谐波与n+1次谐波之间的间谐波分量以下述定义形成(见图B4)。r1c。一ck (B6)V l=2式中：C。n次间谐波子集方均根值；C。，。第n次谐波频谱ct与第”+1次谐波频谱ck一之间不与其直接相邻的连续7个间谐波频谱分量。谐波次数 lL，。Jr1一C一一2星函图B4 间谐波子集方均根值示

18、意图(50 Hz系统)B3(间)谐波监测的频率分辨率傅立叶分析的基本特点在于频率的分辨率与时间的分辨率成反比。频率分辨率是指将信号中两个靠得很近的频率分量分开的能力，基于DFT变换，就是指DFT变换后各谱线的频率间隔。频率分辨率是由观测时间长度(亦即时间窗，也就是时间分辨率)决定的，并满足频率分辨率时间分辨率一1，因此观测时间越长频率分辨率就越高(可分辨的频率越小)，但两者不可能同时达到很小。例如，本标准52要求：间谐波测量的频率分辨率为5 Hz，测量采样窗口宽度为10个工频周期。也就是要求用连续采样10个工频周期的采样数据进行傅立叶分解，因此，其时间分辨率为10个工频周1 1期，即o2 s，

19、因此频率分辨率一爵而秀孬萃一壶一5 Hz oGBT 24337-2009参考文献1GBZ 1762542000电磁兼容限值中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估(idtIEC 61000-36：1996)E2GBT 176267 电磁兼容试验和测量技术 供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则(GBT 1762672008，IEC 6100047：2002，IDT)33 IEC 6100022 EMC_Part 2-2 Environment-Compatibility levelsor low-requency conducted disturbances and signall

20、ing in public low-voltage power supply systems(international standard)Second edition，2002034 IEC 61000430 EMC-Part 4-30 Testing and measurement tecniques-Power qualitymeasurement methods(international standard)2003025Engineering Recommendation G 54 Planning levels for harmonic voltage distortion andthe connection ol non-linear equipment to transmission systems and distribution networks in the United Kingdom(s)Electricity Association(CA)，UKFeb200110