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抑制數(shù)據(jù)中心諧波放大及分布式治理

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公司名稱安科瑞電氣股份有限公司
品牌
型號
所在地無錫市
廠商性質(zhì)生產(chǎn)廠家
更新時間2020/2/5 18:47:02
訪問次數(shù)1690

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抑制數(shù)據(jù)中心諧波放大抑制諧波放大

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　　安科瑞電氣股份有限公司成立于2003年，2012年在創(chuàng)業(yè)板上市，代碼：300286。公司總部位于上海嘉定，是一家為企業(yè)微電網(wǎng)能效管理和用能安全提供解決方案的高新技術(shù)企業(yè)和軟件企業(yè)，取得過各類及軟件著作權(quán)600多項。(截止到2022年12月31日，發(fā)明24項、實用新型167項、外觀設(shè)計162項、軟件著作權(quán)283項。)

　　設(shè)于無錫江陰市的生產(chǎn)基地--江蘇安科瑞電器制造有限公司是江蘇省高新技術(shù)企業(yè)，擁有獲得國家實驗室認證認可的產(chǎn)品測試中心，配合信息化管理系統(tǒng)，為公司產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；瘜嵤┨峁┍Ｕ?。新成立的安科瑞微電網(wǎng)研究院致力于企業(yè)端微電網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)，進一步為用戶建設(shè)安全、可靠、綠色的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)提供解決方案。

　　安科瑞現(xiàn)有研發(fā)工程技術(shù)人才500多人，聚焦用戶側(cè)能效系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)，具備從云平臺軟件到終端元器件的一站式服務(wù)能力，形成了“云-邊-端”的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，目前已有14000多套系統(tǒng)解決方案運行在全國各地。公司在全國主要城市就地配置銷售、技術(shù)支持團隊，快速響應(yīng)客戶需求，電子商務(wù)團隊面向全國并穩(wěn)步拓展海外市場，線上線下結(jié)合為用戶提供良好的服務(wù)體驗。

　　公司現(xiàn)有各類云平臺及系統(tǒng)解決方案涵蓋電力、環(huán)保、消防、新能源、數(shù)據(jù)中心、智能樓宇、交通、市政工程等多個領(lǐng)域。

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　　環(huán)保用電監(jiān)管云平臺協(xié)助環(huán)保部門對企業(yè)環(huán)保設(shè)備運行工況實現(xiàn)低成本在線監(jiān)測，提高環(huán)保監(jiān)察效率；

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　　系統(tǒng)解決方案還包含電力監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心能效管理系統(tǒng)、電能質(zhì)量治理系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)、隔離電源系統(tǒng)等系統(tǒng)解決方案及邊緣計算網(wǎng)關(guān)，覆蓋企業(yè)配電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)，打造精準感知、邊緣智能、共建共享、開放合作的電力物聯(lián)網(wǎng)體系。

　　公司將秉著“創(chuàng)新、高效、團結(jié)、誠信”的理念，堅持穩(wěn)健經(jīng)營、持續(xù)創(chuàng)新，為用戶安全、可靠、高效用能提供解決方案，為實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”提供數(shù)據(jù)支持。

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產(chǎn)品簡介在線詢價

抑制數(shù)據(jù)中心諧波放大及分布式治理，一般來說理想的交流電源是純正弦波形，純正弦的交流電壓加在線性負載兩端，會產(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載兩端，會產(chǎn)生失真的交流電流，同時導(dǎo)致純正弦交流電壓失真。失真的交流電壓無論加在線性負載或非線性負載兩端，都會產(chǎn)生失真的交流電流。

抑制數(shù)據(jù)中心諧波放大及分布式治理產(chǎn)品信息

摘要：本文主要以某大型數(shù)據(jù)中心諧波治理為例，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。

關(guān)鍵詞：智慧能源；UPS；電壓諧波；諧波放大；APF

1、抑制數(shù)據(jù)中心諧波放大及分布式治理引言

在實際工程應(yīng)用中不難發(fā)現(xiàn)，由于電力輸配電設(shè)施老化、設(shè)計不良和供電不足等原因造成末端電壓過低，前端電壓過高，這對電壓要求較高的精密設(shè)備造成了很大的威脅。據(jù)統(tǒng)計當(dāng)前公用電網(wǎng)影響用戶用電設(shè)備的問題主要有電壓閃變、諧波干擾、電網(wǎng)噪音、頻率漂移、過電壓、欠電壓、斷電及間斷等現(xiàn)象。以上問題不可能在短時間內(nèi)做出解決，比較現(xiàn)實的解決途徑是在電網(wǎng)和用電設(shè)備之間插入一個二次供電設(shè)備，實現(xiàn)局部高品質(zhì)的供電環(huán)境。一般常用的設(shè)備為不間斷電源系統(tǒng)UPS，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)、數(shù)據(jù)中心、銀行清算中心、證券交易中心、民航和鐵路的控制中心、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，正常工作的時候也會產(chǎn)生諧波電流，由于UPS拓撲結(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，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，采用分布式治理的方法，有效抑制諧波電流放大，化電能質(zhì)量，提高設(shè)備用電效率。

2、諧波電壓對電網(wǎng)的影響

2.1 諧波電壓對配電系統(tǒng)的影響

一般來說理想的交流電源是純正弦波形，純正弦的交流電壓加在線性負載兩端，會產(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載兩端，會產(chǎn)生失真的交流電流，同時導(dǎo)致純正弦交流電壓失真。失真的交流電壓無論加在線性負載或非線性負載兩端，都會產(chǎn)生失真的交流電流。

如圖 1所示，1#主變和2#主變共用一段10KV母線，1#主變下UPS1沒有投入運行，主要負載全是線性負載，2#主變下UPS2投入運行，主要負載全是非線性負載，兩邊電容柜沒有投入運行，聯(lián)絡(luò)柜中聯(lián)絡(luò)開關(guān)始終處于斷開狀態(tài)。單獨運行1#主變時，測量點M1處沒有諧波電流和諧波電壓；單獨運行2#主變時，測量點M2處有諧波電流和諧波電壓；同時運行1#主變和2#主變時，測量點M1和M2處都有諧波電流和諧波電壓存在。

2.2 諧波電壓對濾波裝置的影響

有源電力濾波器從拓撲結(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。目前市場上的有源電力濾波器幾乎都屬于并聯(lián)型，并聯(lián)型有源電力濾波器主要原理是通過互感器采集被補償負載的電流，通過計算分析提取出負載電流的諧波成分，有源電力濾波器被動輸出反向的諧波電流來抵消系統(tǒng)中的諧波電流，達到諧波補償目的。

如圖2所示，1#主變和2#主變共用一段10KV母線，1#主變下UPS1沒有投入運行，主要負載全是線性負載，2#主變下UPS2投入運行，主要負載全是非線性負載，聯(lián)絡(luò)柜中聯(lián)絡(luò)開關(guān)始終處于斷開狀態(tài)。單獨運行1#主變時，測量點M1處沒有諧波電流和諧波電壓；單獨運行2#主變時，測量點M2處有諧波電流和諧波電壓，開啟APF2補償后，測量點M2處諧波電壓和諧波電流有效值減??；同時運行1#主變和2#主變時，測量點M1和M2處都有諧波電流和諧波電壓存在，單獨開啟APF1，測量點M1和M2處諧波電流和諧波電壓有效值沒有變化，單獨開啟APF2，測量點M1和M2處諧波電流和諧波電壓有效值同時減小。

上述測試中有一種情況比較特殊，在同時運行1#主變和2#主變，單獨開啟APF1進行補償時，雖然濾波器有諧波電流輸出，但是測試點M1和M2處諧波電流和諧波電壓有效值并沒有減小，測量1#主變下線性負載上的電流諧波有效值，有明顯的放大現(xiàn)象。這說明2#主變下非線性負載引起諧波電流失真，導(dǎo)致10KV段電壓失真，失真的電壓加在1#主變的線性負載兩端，使M1點出現(xiàn)了諧波電流和諧波電壓。雖然APF1對線性負載的諧波電流進行了補償，但M1點的諧波電流和諧波電壓不會改變，相對于APF1并線點的網(wǎng)側(cè)諧波電流和諧波電壓有效值不變，負載側(cè)諧波電流有效值增大。因此，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，會使負載側(cè)諧波電流變的更大。

3、諧波分布式治理

工程中往往諧波的產(chǎn)生是多方面的，非線性負荷引起的諧波、背景諧波、補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。

如圖3所示，是銀行某數(shù)據(jù)中心的配電一次圖，正常運行時聯(lián)絡(luò)柜中母聯(lián)斷路器始終保持斷開狀態(tài)，T1變壓器和T2變壓器下負載全是12脈沖整流的UPS（T1：SUA2-1、SUA2-2、SUA2-3、SUA5-1、SUA5-2；T2：SUB2-1、SUB2-2、SUB2-3、SUB5-1、SUB5-2）,兩臺變壓器所帶負載基本*，前期APF1和APF2沒有投入運行，測量T1變壓器和T2變壓器進線柜諧波電壓電流，如圖4和圖5所示：

從上圖中可以看出，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，但實際側(cè)量發(fā)現(xiàn)明顯5次、7次諧波非常大。通過對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稱等原因造成了UPS輸入端5次、7次諧波并沒有*抵消，這些沒有抵消的5次、7次諧波經(jīng)過11次濾波器時諧波被放大，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)場諧波電流，主動斷開所有UPS的11次諧波濾波器濾波支路，增大APF濾波容量，考慮使用APF補償UPS產(chǎn)生的所有諧波頻次。UPS諧波濾波器改造完成后，同時運行APF1和APF2，測量T1變壓器和T2變壓器進線柜諧波電壓電流，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。通過對現(xiàn)場系統(tǒng)和負荷特性的了解，分析負荷故障原因，避免了UPS自帶無源濾波器與UPS間的并聯(lián)諧振，抑制電流諧波放大；采用分布式補償方案，避免變壓器間電壓畸變引起的電流畸變，從而有效的濾除UPS產(chǎn)生的諧波電流，解決了現(xiàn)場諧波對公用電網(wǎng)的污染問題。

4、結(jié)束語

本文分析了數(shù)據(jù)中心主要負荷UPS諧波產(chǎn)生的主要原因、UPS內(nèi)部無源濾波原理、諧波電壓和諧波電流間的互相關(guān)系以及在工程項目中如何判斷諧波引起的故障，并提出解決方案，抑制諧波電流的放大，采用合理的補償策略，終達到濾除諧波污染的目的。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)相角或帶載不對稱時，輸入端11次諧波濾波器會與UPS未抵消的5次、7次諧波電流的產(chǎn)生諧振，放大5次、7次諧波電流；

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合；

4.電能質(zhì)量化工程項目中，了解現(xiàn)場負荷特性、分析故障根本原因，是解決工程項目諧波治理的必要條件。

文章來源：《電氣時代》2017年12期。

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抑制數(shù)據(jù)中心諧波放大及分布式治理：安科瑞王蒙蒙

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