監(jiān)測和分析電網(wǎng)中的諧波含量需遵循 “明確目標→選對設備→科學監(jiān)測→深度分析→應用落地” 的全流程，核心是通過高精度監(jiān)測獲取諧波數(shù)據(jù)，結合專業(yè)分析定位諧波源、評估風險，并為治理提供依據(jù)。以下是具體可落地的方法，覆蓋從前期準備到后期應用的全環(huán)節(jié)：

一、前期準備：明確監(jiān)測目標與技術標準

監(jiān)測前需先確定 “測什么、在哪測、按什么標準測”，避免盲目監(jiān)測導致數(shù)據(jù)無效。

1. 確定監(jiān)測核心參數(shù)

需覆蓋 “整體畸變率 + 單次諧波 + 相位”，全面反映諧波特征：

基礎參數(shù)：電壓總畸變率（THDv）、電流總畸變率（THDi），需符合國標GB/T 14549-1993（公用電網(wǎng) THDv≤5%、THDi≤10%）；

單次諧波參數(shù)：2-50 次諧波的幅值（如 5 次諧波電壓幅值 U?、電流幅值 I?）、相位（如 5 次諧波電壓與基波的相位差 φ?），重點關注 3、5、7 次諧波（工業(yè)負載主要產(chǎn)生這三類）；

輔助參數(shù)：基波電壓 / 電流有效值、功率因數(shù)、頻率（50Hz±0.5Hz），用于關聯(lián)分析諧波對電網(wǎng)的綜合影響。

2. 選擇關鍵監(jiān)測點

按 “諧波產(chǎn)生源→傳輸路徑→受影響負載” 布點，覆蓋電網(wǎng)全鏈條：

3. 明確技術標準與精度要求

監(jiān)測設備精度：

電壓 / 電流采樣精度：≥0.2 級（A 級裝置），諧波測量誤差≤±0.5%（如 THDv 實際 5%，測量值應在 4.95%-5.05%）；

采樣率：≥12.8kHz（50Hz 電網(wǎng)），確保能捕捉 50 次諧波（頻率 2500Hz，采樣率需≥2×2500Hz×2.56=12800Hz）；

數(shù)據(jù)記錄周期：

長期監(jiān)測：1 分鐘 / 次（統(tǒng)計 THDv、THDi 的 95% 概率值，符合 GB/T 15543-2008 要求）；

故障排查：10ms / 次（記錄暫態(tài)諧波波形，如雷擊導致的短時高次諧波）。

二、核心環(huán)節(jié) 1：選擇適配的諧波監(jiān)測設備

設備是監(jiān)測精度的基礎，需根據(jù) “監(jiān)測場景、精度需求、預算” 選擇，主流設備分三類：

1. 在線式諧波監(jiān)測裝置（長期固定監(jiān)測）

適用場景：變電站母線、工業(yè)用戶進線端、新能源并網(wǎng)點等需長期監(jiān)測的場景；

核心功能：

實時采集 2-50 次諧波數(shù)據(jù)，支持 IEC 61850/Modbus 協(xié)議遠程傳輸至主站；

自動生成日報 / 月報（含 THD 趨勢、超標事件記錄），超標時觸發(fā)聲光告警（如 THDv＞5% 時彈窗提示）；

典型型號：

高精度級：CET PMC-680M（24 位 ADC，THD 測量誤差 ±0.2%，支持 50 次諧波）；

工業(yè)級：安科瑞 ACR330ELH（0.5 級精度，支持 2-31 次諧波，性價比高）。

2. 便攜式諧波分析儀（臨時現(xiàn)場排查）

適用場景：用戶投訴諧波問題、臨時定位諧波源、設備現(xiàn)場校準等場景；

核心功能：

手持便攜，支持 10ms-1 小時數(shù)據(jù)記錄，可存儲 10 萬組以上數(shù)據(jù)；

現(xiàn)場生成波形圖（如電壓 / 電流諧波頻譜圖）、趨勢圖，直觀判斷諧波分布；

典型型號：

專業(yè)級：Yokogawa WT3000（0.1 級精度，支持 2-50 次諧波，可分析諧波功率流向）；

經(jīng)濟型：泰儀 PROVA 6200（0.5 級精度，支持 2-20 次諧波，適合現(xiàn)場快速檢測）。

3. 實驗室標準源（設備校準與驗證）

適用場景：諧波監(jiān)測裝置的定期校準（確保監(jiān)測數(shù)據(jù)準確）；

核心功能：模擬已知諧波含量的電壓 / 電流信號（如基波 220V+5 次諧波 4%，THDv=4%），對比監(jiān)測裝置測量值與標準值，驗證精度；

典型型號：Fluke 6100A（0.01 級精度，支持 2-100 次諧波，是行業(yè)校準基準）。

三、核心環(huán)節(jié) 2：科學開展諧波監(jiān)測（按場景落地）

不同場景的監(jiān)測流程不同，需結合 “長期 / 臨時、固定 / 移動” 需求制定操作步驟：

1. 在線式長期監(jiān)測（以工業(yè)用戶進線端為例）

設備安裝：

電壓信號：從進線柜電壓互感器（PT）二次側取信號（如 100V），接入監(jiān)測裝置電壓端子；

電流信號：將電流互感器（CT）二次側（如 5A）穿入監(jiān)測裝置電流鉗，確保極性正確（避免相位偏差）；

通信配置：通過以太網(wǎng)將裝置接入用戶電力監(jiān)控系統(tǒng)，設置數(shù)據(jù)上傳周期（如 1 分鐘 / 次）。

數(shù)據(jù)采集與存儲：

裝置自動采集 THDv、THDi、各次諧波幅值 / 相位，本地存儲≥30 天數(shù)據(jù)（加密 SD 卡），同時上傳至云端平臺（如安科瑞 Acrel-2000）。

超標告警設置：

在監(jiān)控平臺設置閾值（如 THDv＞5%、5 次諧波電流＞10A），超標時觸發(fā)短信 / 郵件告警，通知運維人員。

2. 便攜式臨時排查（以定位諧波源為例）

布點方案：

在疑似諧波源（如某變頻器車間）的 “進線端、出線端、相鄰負載端” 分別布點，用便攜式分析儀采集數(shù)據(jù)（記錄 10 分鐘）。

數(shù)據(jù)對比分析：

若 “變頻器出線端 THDi=15%，進線端 THDi=8%”，說明變頻器是主要諧波源（產(chǎn)生 7% 的額外諧波）；

若 “相鄰負載端 THDi=12%”，說明諧波已擴散至周邊負載，需優(yōu)先治理。

波形記錄：

采集變頻器運行 / 停機時的諧波波形，對比發(fā)現(xiàn)：停機時 THDi 從 15% 降至 3%，進一步確認變頻器為諧波源。

3. 實驗室校準（確保監(jiān)測裝置精度）

標準源設置：用 Fluke 6100A 輸出 “基波 220V+5 次諧波 4.4V（THDv=2%）” 的標準信號；

裝置測量：將在線監(jiān)測裝置接入標準源，讀取裝置顯示的 THDv 值；

誤差計算：若裝置測量值為 2.01%，誤差 =（2.01%-2%）/2%×100%=0.5%，符合 A 級裝置誤差要求（≤±0.5%）；若誤差超標，需調(diào)整裝置校準系數(shù)（如電壓增益）。

四、核心環(huán)節(jié) 3：深度分析諧波數(shù)據(jù)（從 “有數(shù)據(jù)” 到 “有用數(shù)據(jù)”）

監(jiān)測數(shù)據(jù)需通過 “基礎計算→趨勢分析→源定位→合規(guī)評估” 四步分析，轉化為治理決策依據(jù)：

1. 基礎參數(shù)計算：量化諧波水平

總畸變率計算：THDv=√(U?2+U?2+…+U??2)/U?×100%，THDi 同理（U?為基波電壓，U?-U??為 2-50 次諧波電壓）；

單次諧波占比：某次數(shù)諧波占基波的比例（如 5 次諧波占比 = U?/U?×100%），判斷哪類諧波是主要貢獻者（如工業(yè)場景 5 次諧波占比通常最高）。

2. 趨勢分析：判斷諧波變化規(guī)律

時間趨勢：分析 1 天 / 1 個月的 THDv/THDi 變化（如某工廠 8:00-20:00 THDi=12%，20:00-8:00 THDi=3%），說明諧波與生產(chǎn)負載（如變頻器）運行時間強相關；

負荷關聯(lián)：對比諧波數(shù)據(jù)與負載電流（如負載電流從 100A 升至 200A，THDi 從 8% 升至 15%），判斷諧波隨負載增大而升高，需在高負載時段重點治理。

3. 諧波源定位：找到 “諧波產(chǎn)生者”

功率流向法：通過監(jiān)測裝置分析諧波功率流向 —— 若諧波功率從 “用戶端流向電網(wǎng)端”，說明該用戶是諧波源（如某工廠諧波功率流向電網(wǎng)，確認其為主要污染源）；

暫態(tài)對比法：斷開疑似諧波源設備（如變頻器），觀察 THD 變化 —— 若斷開后 THDi 從 15% 降至 3%，直接確認該設備為諧波源。

4. 合規(guī)性評估：判斷是否需治理

對照國標：若公用電網(wǎng) THDv=6%（超 GB/T 14549-1993 的 5% 限值）、工業(yè)用戶 THDi=18%（超 10% 限值），需制定治理方案（如加裝 APF 有源濾波器）；

設備耐受評估：若敏感負載（如光刻機）端 THDv=3%（超設備要求的 2%），需在負載前端加裝無源濾波器，降低諧波至耐受范圍。

五、關鍵注意事項：避免監(jiān)測數(shù)據(jù)失真

確保采樣同步：多監(jiān)測點同時采樣時，需用 GPS / 北斗對時（同步誤差≤1μs），避免因時間差導致諧波相位分析錯誤（如誤判諧波源方向）；

抗干擾處理：監(jiān)測裝置信號線（電壓 / 電流線）需用屏蔽雙絞線，與動力電纜間距≥1m，減少電磁干擾（如變頻器產(chǎn)生的 10V/m 射頻干擾）導致的數(shù)據(jù)波動；

定期校準設備：在線監(jiān)測裝置每半年用標準源校準 1 次，便攜式分析儀每年校準 1 次，確保測量精度（如避免 ADC 漂移導致 THD 測量誤差超 ±1%）。

總結：監(jiān)測與分析的核心邏輯

電網(wǎng)諧波的監(jiān)測與分析，本質(zhì)是 “用精準數(shù)據(jù)還原諧波分布，用專業(yè)分析定位問題根源”，核心目標是：

知現(xiàn)狀：明確當前諧波水平是否合規(guī)；

找源頭：定位主要諧波產(chǎn)生設備 / 用戶；

定方案：根據(jù)分析結果制定治理措施（如加裝濾波器、優(yōu)化負載運行方式）。

通過以上方法，可實現(xiàn)從 “被動承受諧波” 到 “主動監(jiān)測 - 分析 - 治理” 的轉變，保障電網(wǎng)穩(wěn)定與設備安全。

審核編輯 黃宇