电能质量在线监测装置光伏逆变器谐波能测吗

朱正阳 2025-12-05 131

电子说

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现代电能质量在线监测装置完全能够精准测量光伏逆变器产生的谐波，并已在 GW 级光伏项目中得到广泛应用验证。通过宽频带测量、高精度采样和专业算法，可全面捕获逆变器产生的低次、高次及间谐波成分，为光伏并网电能质量评估与治理提供关键数据支持。

一、光伏逆变器谐波的产生与特点

光伏逆变器通过 PWM 调制技术将直流电转换为交流电，其半导体功率开关的高频动作是主要谐波源：

谐波类型	频率范围	产生原因	典型特征
低次谐波	2-30 次（100-1500Hz）	拓扑结构与调制策略	以 3、5、7 次为主，符合 6k±1 次特征谐波规律
高次谐波	30-100 次（1500-5000Hz）	PWM 开关频率影响	与开关频率倍数相关，幅值随频率升高而降低
间谐波	非整数倍基波频率	最大功率点跟踪（MPPT）动态调节	频率不固定，易导致电压波动与闪变

NB/T 32004-2018《光伏并网逆变器技术规范》明确要求：光伏并网逆变器注入电网电流总谐波畸变率（THD）不超过 5%，各次谐波含有率需满足特定限值。

二、监测装置测量光伏逆变器谐波的核心能力

1. 硬件测量能力要求

2. 软件算法支持

稳态谐波分析：采用加窗 FFT（布莱克曼窗、汉宁窗）抑制频谱泄漏，精准测量各次谐波幅值与相位

暂态谐波捕捉：结合小波变换或 Prony 算法，快速响应 MPPT 动态调节产生的间谐波变化，响应时间≤20ms

特征谐波识别：内置光伏逆变器特征谐波数据库（如 6k±1 次），可直接标记逆变器产生的特征谐波成分

谐波源定位：通过谐波有功功率流向分析，区分逆变器谐波与电网背景谐波

三、谐波测量的实现方式与应用场景

1. 典型测量方案

应用场景	测量方案	监测要点
集中式光伏电站	在升压变高压侧、逆变器汇流箱出口分层监测	总并网点监测整体谐波水平，各逆变器出口定位异常设备
分布式光伏	在用户侧 PCC 点、逆变器输出端分别监测	评估逆变器对公共电网的谐波影响，区分用户侧与电网侧谐波源
微逆变器场景	每个微逆变器输出端独立监测	精准定位单个故障微逆变器，避免 "木桶效应" 影响整体电能质量

2. 测量数据输出与应用

监测装置可实时输出：

各次谐波（2-63 次或更高）的含有率、幅值、相位与 THD 值

间谐波频谱分布（部分装置支持至 2500Hz）

谐波趋势曲线与历史数据统计分析

超标告警（如 THD>5% 时触发微信 / 短信告警）

这些数据可用于：

验证逆变器是否符合 NB/T 32004-2018 等并网标准

指导逆变器控制策略优化，降低谐波输出

制定针对性谐波治理方案（如安装有源滤波器）

评估光伏并网对电网电能质量的整体影响

四、不同级别监测装置的谐波测量能力对比

装置级别	谐波测量范围	测量精度	光伏逆变器谐波测量适用性
A 类装置	2-63 次谐波，部分支持至 100 次及间谐波至 2500Hz	幅值误差≤±0.5%	完全适用，可准确测量逆变器产生的各类谐波，包括微小间谐波成分
B 类装置	2-31 次谐波	幅值误差≤±5%	基本适用，可测量主要低次谐波，但难以准确捕获高次与间谐波
基础型装置	2-19 次谐波	幅值误差≤±10%	仅适用于简单场景，无法满足光伏并网高精度监测要求

五、实际应用案例

安科瑞 APView500PV 电能质量在线监测装置在特斯拉北京光储充项目中的应用：

实时监测逆变器并网谐波，确保 3 次谐波≤4%、5 次谐波≤6%，完全符合 GB/T 14549 要求

通过分层监测定位某台异常逆变器，其 7 次谐波含量超标 3 倍

指导有源滤波器精准投入，将整体谐波畸变率从 12.6% 降至 3.8%

六、注意事项

选择合适的监测装置：光伏并网监测建议选用 A 类装置，确保高次与间谐波测量的准确性

合理部署监测点：多逆变器并联场景需在总并网点和各逆变器出口同时监测，便于谐波源定位

关注动态特性：光伏逆变器输出功率随光照变化，需选择具备快速响应能力的监测装置捕捉动态谐波变化

定期校准：按照 IEC 61000-4-30 标准定期校准监测装置，确保测量数据的可靠性

电能质量在线监测装置已成为光伏并网不可或缺的技术手段，通过精准测量逆变器谐波，既能保障光伏电站符合并网标准，也能为电网安全稳定运行提供重要支撑。

审核编辑黄宇

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