石油化工企業(yè)電力系統諧波的監(jiān)測和濾波

陳晟

摘要 本文在簡要闡述石油化工企業(yè)電力系統諧波的監(jiān)測目的和方法的基礎上，分析研究了諧波系統的PQ檢測系統和混合型濾波器及其工作原理，以期為有效地增長我們公司用電設備和化工設備的運行周期提供一定的參考和建議。

【關鍵詞】電力系統諧波檢測 濾波

1 石油化工企業(yè)電力系統諧波的監(jiān)測目的和方法

中海石油化學公分有限公司海南基地有著四套大型化工生產裝置，年總產量可達272萬噸，年用電量近3億度。海南電網近幾年不斷新建變電站，并網調試時有進行，對公司設備穩(wěn)定運行帶來一定風險。所以，公司提高供電質量就顯得尤為重要，它有利于保證供電電壓的穩(wěn)定性，減少故障停電的次數，縮短故障停電時間，減少導線阻抗，降低線路損耗，充分保證公司的利益。而用戶的使用情況和狀態(tài)是其產生干擾諧波的主要因素，不同的用電設備以及不同的供電條件都會對諧波的指標產生一定程度上的影響。也就是說，諧波總是處于不斷變化的狀態(tài)之下。因此，石油化工企業(yè)想要提升用電率，需要采取有效的舉措來完成諧波的監(jiān)測工作，從而高效地完成降低電力系統諧波含有率這一目標。

現階段，我國在研發(fā)石油化工企業(yè)電力系統諧波監(jiān)測系統時多借助現代化先進的科學技術方法，比如：計算機應用技術、神經網絡、數學研究工具等。而由于受到發(fā)展水平的限制，我國目前相關的技術還不夠先進，很少有企業(yè)引進以上的這些先進技術，導致我國很少有企業(yè)引進電力系統諧波監(jiān)測系統。面對如此現狀，本文介紹了一種基于企業(yè)局域網，考慮了檢測要求、實時計算能力和通訊能力，使用于低電壓配電系統的電能質量（Power Quality，以下簡稱PQ）檢測系統，具體分析如下。

2 石油化工企業(yè)電力系統諧波系統的PQ檢測系統

PQ檢測系統中包括三個重要組成部分，分別是基于網絡的數據發(fā)布系統、運用于電能質量檢測設備（Power Quality Moniror，以下簡稱PQM）上的嵌入式實時多任務操作系統（Embedded Real-time Operation System，以下簡稱EROS）以及現場檢測設備PQM。

2.1 PQM

國外基于PQM及其系統的研發(fā)采用了諸多先進的軟件和硬件技術以及各種各樣的數學工具。但是這些先進技術的引進資金高昂，會極大地增加企業(yè)的引進成本，與我國企業(yè)現有的技術水平之間的差距也比較大。

此外，局部總線是基于個人計算機的硬件系統上存在的，有很多的不足，如：制作成本高、適應現場的能力不足、適應環(huán)境的能力較差等。而DSP芯片與局部總線相比，具有運算速度快、可以同時進行多任務操作、可以重疊操作以及制造成本低等優(yōu)勢。

由于PQM采用小波變換作為檢測算法，在計算時，由于系統中包括了大量的電力參數以及其他各種統計參數，所以過程中需要耗費很多的時間來進行運算，基于此，為了有效提高硬件系統的運行質量和效率，需要使用工作頻率較高的CPU。另外，鍵盤數據的輸入、傳輸、顯示以及輸出等任務的完成也都需要耗費大量的運算時間和硬件資源。但是，以上這些任務的運算速度和實時性要求相對較低，在這種情況下使用單一 CPU處理器的硬件結構在進行任務計算和任務協調上存在較大的難度。

為此，將DSP芯片和MCU（微控制單元）二者實現了高度結合，采用主從關系結構，將MCU作為主機，DSP芯片作為從機，通過雙口隨機儲存器，完成系統數據信息之間的處理和交換活動。采用的DSP芯片是全球領先的德州儀器公司剛剛推向市場的C2000系列，該型號的DSP芯片的數據處理速度非常的快，可以實時高度處理運算量非常大的多個任務;與此同時，該DSP芯片內部聚集了諸多的系統資源以供使用，有利于有效地減少設計系統的投入資金。MCU采用AT2MEL公司的AT89C55WD，主要用來幫助DSP芯片分擔處理一些對實時性要求相對較低的系統任務，比如：系統配置和管理、人機交互以及通信等。

2.2 EROS（嵌入式實時多任務操作系統）

實時系統顧名思義它最大的特點就在于它的實時性。除此之外，它還具有專業(yè)性強、可靠性強以及體積小等諸多顯著的優(yōu)勢。它不僅能夠科學地管理操作系統中的CPU、微控制單元以及隨機儲存器等硬件設備，而且還可以為軟件系統的開發(fā)和運行提供高質量的應用平臺。

3 石油化工企業(yè)電力系統諧波系統的混合型濾波器及其工作原理

若引進PQ檢測系統，須投入配套的濾波器，混合型濾波器的引進與使用則能夠充分地解決這一問題。

濾波器包括有源電力濾波器和無源濾波器兩種。其中，有源電力濾波器是一種剛剛研發(fā)出來的電力電子裝置，它可以有效地減少諧波導致的停電故障、縮短故障時間以及極大地提高電源利用率等。但是，如果石油化工企業(yè)在消除諧波時只使用有源電力濾波器，很容易導致有源濾波器中的容量太大，對絕緣設備和濾波器容量等的要求超出其實際可承擔的范圍，現階段石油化工企業(yè)所擁有的技術還不能支撐有源電力濾波器的運行，所以，事實上引進和使用有源電力濾波器的石油化工企業(yè)寥寥無幾。而無源濾波器是由被動元件組成的，雖然其抗阻能力與其他濾波器相比存在一些差距，然而得益于它需要投入的制造資金較少、組成結構比較簡單、操作方便快捷等顯著優(yōu)勢，所以在現實中絕大多數的石油化工企業(yè)都在使用無源濾波器。

混合型有源電力濾波器顧名思義是有機得混合了有源電力濾波器和無源濾波器所具備的可取之處，其中，有源有力濾波器部分則主要用來改善無源濾波器的特性，動態(tài)濾除剩余諧波分量，無源濾波器主要完成無功功率補償和補償部分諧波。混合型有源電力濾波器繼承了無源濾波器成本低、容量大的優(yōu)點，同時兼?zhèn)溆性礊V波器補償效果好、安全可靠的優(yōu)點，并且消除了無源濾波器效果差、易諧振的缺點以及解決了有源濾波器因成本高而難以應用到實際工業(yè)生產中去的問題，實現了優(yōu)勢互補，具有較高的工程應用價值。總之，石油化工企業(yè)想要在競爭激烈的市場上占據一席之位，采用混合型濾波器是不二之選。

4 結束語

綜上所述，科學構建基于企業(yè)局域網的電力系統諧波監(jiān)測系統，使用配套混合型電力濾波器，能極大地降低電力系統運行和生產設備運行中諧波的含量，維護設備穩(wěn)定運行，提高公司行業(yè)競爭力。

隨著我國科技水平的不斷提高，在未來將會有越來越多的石油化工企業(yè)電力系統諧波的監(jiān)測和濾波器的相關技術和設備被研發(fā)出來進入石油化工市場，然后被廣泛地推廣應用，有望為我國石油化工企業(yè)電力資源利用率的有效提高貢獻巨大的力量。

參考文獻

[1]邢丕勇，石油化工企業(yè)電力系統諧波的監(jiān)測和治理[J].中國高新技術企業(yè)，2014 （13）：144-145.

[2]劉烽，石油化工企業(yè)電力系統諧波的監(jiān)測和濾波[J].電氣傳動自動化，2003 （04）：36-38.