摘要：本文主要以某大型數(shù)據(jù)中心諧波治理為例鼓择，闡述數(shù)據(jù)中心諧波產(chǎn)生的原因和相應(yīng)的有源電力濾波器諧波治理策略甘虑。

關(guān)鍵詞：智慧能源；UPS的讯；電壓諧波匪笨；諧波放大；APF

1某现、抑制數(shù)據(jù)中心諧波放大及分布式治理引言

    在實(shí)際工程應(yīng)用中不難發(fā)現(xiàn)匙桦，由于電力輸配電設(shè)施老化、設(shè)計(jì)不良和供電不足等原因造成末端電壓過(guò)低宋睦，前端電壓過(guò)高阁陌，這對(duì)電壓要求較高的精密設(shè)備造成了很大的威脅。據(jù)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前公用電網(wǎng)影響用戶用電設(shè)備的問(wèn)題主要有電壓閃變琐侣、諧波干擾奖朴、電網(wǎng)噪音、頻率漂移汇径、過(guò)電壓曼刀、欠電壓、斷電及間斷等現(xiàn)象史隆。以上問(wèn)題不可能在短時(shí)間內(nèi)做出解決魂务，比較現(xiàn)實(shí)的解決途徑是在電網(wǎng)和用電設(shè)備之間插入一個(gè)二次供電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)局部高品質(zhì)的供電環(huán)境逆害。一般常用的設(shè)備為不間斷電源系統(tǒng)UPS头镊，它在我的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)魄幕、數(shù)據(jù)中心相艇、銀行清算中心、證券交易中心纯陨、民航和鐵路的控制中心坛芽、監(jiān)控系統(tǒng)等等核心用電部門。但是由于UPS屬于電力電子設(shè)備翼抠，正常工作的時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生諧波電流咙轩，由于UPS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同產(chǎn)生的諧波電流頻次和諧波有效值有很大的差異获讳，本文就以大型數(shù)據(jù)中心的UPS為例，合理分析諧波電流頻次活喊，采用分布式治理的方法丐膝，有效抑制諧波電流放大，化電能質(zhì)量箫俯，提高設(shè)備用電效率焕徽。

2、諧波電壓對(duì)電網(wǎng)的影響

2.1  諧波電壓對(duì)配電系統(tǒng)的影響

    一般來(lái)說(shuō)理想的交流電源是純正弦波形怕事，純正弦的交流電壓加在線性負(fù)載兩端竹恃，會(huì)產(chǎn)生純正弦的交流電流。但是純正弦的交流電壓加在非線性負(fù)載兩端旅测，會(huì)產(chǎn)生失真的交流電流肘勾，同時(shí)導(dǎo)致純正弦交流電壓失真。失真的交流電壓無(wú)論加在線性負(fù)載或非線性負(fù)載兩端兆布，都會(huì)產(chǎn)生失真的交流電流箫废。

    如圖 1所示，1#主變和2#主變共用一段10KV母線佛或，1#主變下UPS1沒(méi)有投入運(yùn)行插驾，主要負(fù)載全是線性負(fù)載，2#主變下UPS2投入運(yùn)行三稿，主要負(fù)載全是非線性負(fù)載，兩邊電容柜沒(méi)有投入運(yùn)行沛慢，聯(lián)絡(luò)柜中聯(lián)絡(luò)開關(guān)始終處于斷開狀態(tài)赡若。單獨(dú)運(yùn)行1#主變時(shí)，測(cè)量點(diǎn)M1處沒(méi)有諧波電流和諧波電壓团甲；單獨(dú)運(yùn)行2#主變時(shí)逾冬，測(cè)量點(diǎn)M2處有諧波電流和諧波電壓；同時(shí)運(yùn)行1#主變和2#主變時(shí)躺苦，測(cè)量點(diǎn)M1和M2處都有諧波電流和諧波電壓存在身腻。

2.2  諧波電壓對(duì)濾波裝置的影響

    有源電力濾波器從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上分為串聯(lián)型有源電力濾波器、并聯(lián)型有源電力濾波器和混合型有源電力濾波器匹厘。目前市場(chǎng)上的有源電力濾波器幾乎都屬于并聯(lián)型嘀趟，并聯(lián)型有源電力濾波器主要原理是通過(guò)互感器采集被補(bǔ)償負(fù)載的電流，通過(guò)計(jì)算分析提取出負(fù)載電流的諧波成分愈诚，有源電力濾波器被動(dòng)輸出反向的諧波電流來(lái)抵消系統(tǒng)中的諧波電流她按，達(dá)到諧波補(bǔ)償目的。

    如圖2所示炕柔，1#主變和2#主變共用一段10KV母線酌泰，1#主變下UPS1沒(méi)有投入運(yùn)行，主要負(fù)載全是線性負(fù)載，2#主變下UPS2投入運(yùn)行漂烂，主要負(fù)載全是非線性負(fù)載据伏，聯(lián)絡(luò)柜中聯(lián)絡(luò)開關(guān)始終處于斷開狀態(tài)。單獨(dú)運(yùn)行1#主變時(shí)束多，測(cè)量點(diǎn)M1處沒(méi)有諧波電流和諧波電壓骏庙；單獨(dú)運(yùn)行2#主變時(shí)，測(cè)量點(diǎn)M2處有諧波電流和諧波電壓孕赫，開啟APF2補(bǔ)償后还幅，測(cè)量點(diǎn)M2處諧波電壓和諧波電流有效值減小玉惫；同時(shí)運(yùn)行1#主變和2#主變時(shí)挠氛，測(cè)量點(diǎn)M1和M2處都有諧波電流和諧波電壓存在，單獨(dú)開啟APF1计灌，測(cè)量點(diǎn)M1和M2處諧波電流和諧波電壓有效值沒(méi)有變化淡榕，單獨(dú)開啟APF2，測(cè)量點(diǎn)M1和M2處諧波電流和諧波電壓有效值同時(shí)減小钟牛。

    上述測(cè)試中有一種情況比較特殊允悦，在同時(shí)運(yùn)行1#主變和2#主變，單獨(dú)開啟APF1進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)虑啤，雖然濾波器有諧波電流輸出隙弛，但是測(cè)試點(diǎn)M1和M2處諧波電流和諧波電壓有效值并沒(méi)有減小，測(cè)量1#主變下線性負(fù)載上的電流諧波有效值狞山，有明顯的放大現(xiàn)象全闷。這說(shuō)明2#主變下非線性負(fù)載引起諧波電流失真，導(dǎo)致10KV段電壓失真萍启，失真的電壓加在1#主變的線性負(fù)載兩端总珠，使M1點(diǎn)出現(xiàn)了諧波電流和諧波電壓。雖然APF1對(duì)線性負(fù)載的諧波電流進(jìn)行了補(bǔ)償勘纯，但M1點(diǎn)的諧波電流和諧波電壓不會(huì)改變局服，相對(duì)于APF1并線點(diǎn)的網(wǎng)側(cè)諧波電流和諧波電壓有效值不變，負(fù)載側(cè)諧波電流有效值增大驳遵。因此淫奔，并聯(lián)型有源電力濾波器并不能有效濾除電壓諧波引起的電流諧波，相反堤结，會(huì)使負(fù)載側(cè)諧波電流變的更大缓冷。

3、諧波分布式治理

    工程中往往諧波的產(chǎn)生是多方面的淑免，非線性負(fù)荷引起的諧波即倦、背景諧波羹浪、補(bǔ)償裝置諧波放大等等現(xiàn)象，都是引起諧波產(chǎn)生的重要因素疚线。

    如圖3所示雀司，是銀行某數(shù)據(jù)中心的配電一次圖，正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)絡(luò)柜中母聯(lián)斷路器始終保持?jǐn)嚅_狀態(tài)背渤，T1變壓器和T2變壓器下負(fù)載全是12脈沖整流的UPS（T1：SUA2-1奉念、SUA2-2、SUA2-3熊骆、SUA5-1鹿竭、SUA5-2；T2：SUB2-1纳倚、SUB2-2胜溢、SUB2-3、SUB5-1章母、SUB5-2）,兩臺(tái)變壓器所帶負(fù)載基本*母蛛，前期APF1和APF2沒(méi)有投入運(yùn)行，測(cè)量T1變壓器和T2變壓器進(jìn)線柜諧波電壓電流乳怎，如圖4和圖5所示：

    從上圖中可以看出彩郊，12脈沖整流型UPS輸入側(cè)諧波電流應(yīng)該是以11次和13次為主，但實(shí)際側(cè)量發(fā)現(xiàn)明顯5次蚪缀、7次諧波非常大秫逝。通過(guò)對(duì)UPS故障排查發(fā)現(xiàn)由于12脈沖整流器使用可控整流方式，上下整流橋調(diào)相角度不*或上下橋直流輸出帶載不對(duì)稱等原因造成了UPS輸入端5次询枚、7次諧波并沒(méi)有*抵消筷登，這些沒(méi)有抵消的5次、7次諧波經(jīng)過(guò)11次濾波器時(shí)諧波被放大哩盲，這就出現(xiàn)了我們看到的圖4和圖5的情況。

    為了濾除現(xiàn)場(chǎng)諧波電流狈醉，主動(dòng)斷開所有UPS的11次諧波濾波器濾波支路廉油，增大APF濾波容量，考慮使用APF補(bǔ)償U(kuò)PS產(chǎn)生的所有諧波頻次苗傅。UPS諧波濾波器改造完成后紧寺，同時(shí)運(yùn)行APF1和APF2，測(cè)量T1變壓器和T2變壓器進(jìn)線柜諧波電壓電流靶疟，如圖6和圖7所示：

    以上數(shù)據(jù)滿足GB/T 14549-93《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》的相關(guān)限值虾脆。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)和負(fù)荷特性的了解，分析負(fù)荷故障原因脂桂，避免了UPS自帶無(wú)源濾波器與UPS間的并聯(lián)諧振压伸，抑制電流諧波放大蛆古；采用分布式補(bǔ)償方案，避免變壓器間電壓畸變引起的電流畸變鳞乏，從而有效的濾除UPS產(chǎn)生的諧波電流舔伴，解決了現(xiàn)場(chǎng)諧波對(duì)公用電網(wǎng)的污染問(wèn)題。

4绝绊、結(jié)束語(yǔ)

    本文分析了數(shù)據(jù)中心主要負(fù)荷UPS諧波產(chǎn)生的主要原因溃柑、UPS內(nèi)部無(wú)源濾波原理、諧波電壓和諧波電流間的互相關(guān)系以及在工程項(xiàng)目中如何判斷諧波引起的故障收斑，并提出解決方案稀境，抑制諧波電流的放大，采用合理的補(bǔ)償策略据德，終達(dá)到濾除諧波污染的目的鳄乏。得出結(jié)論：

    1.UPS的諧波主要是由相控整流功率器件引起的；

    2.12脈沖整流型UPS上下橋調(diào)相角或帶載不對(duì)稱時(shí)晋控，輸入端11次諧波濾波器會(huì)與UPS未抵消的5次汞窗、7次諧波電流的產(chǎn)生諧振，放大5次赡译、7次諧波電流仲吏；

    3.有源電力濾波器APF并不適用于諧波電壓（背景諧波）引起的諧波電流濾波場(chǎng)合；

    4.電能質(zhì)量化工程項(xiàng)目中蝌焚，了解現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷特性裹唆、分析故障根本原因，是解決工程項(xiàng)目諧波治理的必要條件只洒。

文章來(lái)源：《電氣時(shí)代》2017年12期许帐。

參考文獻(xiàn)：

    [1] 王兆安.諧波抑制和無(wú)功功率補(bǔ)償[M]. 北京：機(jī)械工程出版社2005(10)

    [2] 能源部電力司.GB/T14549-93電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波[S].北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994.

    [3] 程愛玲. 淺談?dòng)性春蜔o(wú)源產(chǎn)品在無(wú)功補(bǔ)償與諧波治理中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代企業(yè)教育.2014

    [4] 商少鋒. 電力有源濾波與電容器組無(wú)功補(bǔ)償混合應(yīng)用技術(shù)研究[J]. 浙江電力毕谴，2007（4）21-24

    [5] 張崇巍成畦，張興.PWM整流及其控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

    [6] *霉尊，張標(biāo)標(biāo).智慧能源[M].北京：清華大學(xué)出版社堆浴，2012.

    [7] 高鳳友.無(wú)源逆變電源的原理與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

    [8] eliang Shu, Yuhua Guo, and Jisan Lian. Steady-state and dynamic study of active power filter with efficient  FPGA-based control algorithm [J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008, 55(4)：1527- 1536.

    [9] 曹武. 諧波獨(dú)立補(bǔ)償有源濾器關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 南京：東南大學(xué)碩士學(xué)位論文,2011.

抑制數(shù)據(jù)中心諧波放大及分布式治理： 安科瑞王蒙蒙

安科瑞推出新產(chǎn)品：環(huán)保用電監(jiān)測(cè)云平臺(tái)督赡，變電所運(yùn)維云平臺(tái)哭逻，安全用電管理云平臺(tái)，能耗監(jiān)測(cè)云平臺(tái)磷可，預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)云平臺(tái)躬筐，電瓶車充電樁云平臺(tái)，油煙監(jiān)測(cè)平臺(tái)