[发明专利]一种机电设备谐波能耗的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种谐波能耗管理，尤其涉及一种机电设备的谐波能耗管理。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的发展，非线性负载得到了广泛应用，如应用于节能领域的变频器、节能灯已经非常普及。非线性负载带来的谐波问题也逐步得到了人们的重视，各种谐波治理技术层出不穷，日趋成熟。但人们对谐波的研究，往往侧重于其对供电系统可靠性的危害上，谐波在各类设备上造成的附加损耗研究的不多，奥地利学者George J.Wakileh给出了谐波附加损耗的计算方法，对谐波损耗的影响较大；然而，目前在电力系统中，人们往往关注于谐波污染所带来的设备损坏，而对谐波损耗与节能降损的关系关心较少。

在实际应用中，谐波也是一个很重要的耗能指标，会在线路产生附加损耗，增大电力传输的网损。根据日本中部电力公司提供的资料中，甚至认为当5次谐波含量I5/I1为10%时，就会使不存在谐波时，其损耗增大10%。

再例如，某栋10万平米综合商业建筑，中央空调的年度用电为2000-3000万千瓦时之间，正常谐波损耗为1.5%，则能源传输损耗为每年30万-45万千瓦时。在本建筑投入使用的过程中，由于设备的老化，变频器的不合理使用，环境参数的变化影响，使谐波损耗增大。运行时间在1年后，由于上述原因使得其谐波损耗达到3%，那么此时所带来的损耗每年会增加30万-45万千瓦时。按照传统的检测方法，管理者是无法察觉这一增加损耗量，即使依靠定期巡检机制也是要等待若干年后才能进行，即使实施巡检也无法评判新增损耗是否已被控制。

发明内容

本发明通过对电力系统中的主要谐波源大型机电设备的运行数据进行分析，基于合理的机电设备的采集环境配置，可以获取完整详尽的各次谐波的电能损耗测量数值，从而分析得到该机电设备由于谐波而导致的电能损耗的分布与吸收治理状况，预测改善效果。

通过该分析模型，可以在一个工作周期中就发现由于设备的老化、包括变频器的不合理使用、环境参数的变化造成的新增损耗，进行专项的改善措施，并且评估改善效果，从而使用户减少能源浪费。这帮助我们提前侦测和发现谐波治理的发生位置与最优化的治理方案，促使使用者改善和进行维护，提升电能传输质量，提高用电效率。

本发明提出一种机电设备谐波能耗的分析方法，主要包括以下步骤：

第一步，设定机电设备的谐波总损耗E_THD由静态谐波损耗E_base与动态谐波损耗E’两部分组成，其中设定静态谐波损耗E_base=k_base*E_THD，动态谐波损耗E‘=E_THD-E_base=k'*E_THD，k_base和k'分别表示静态谐波损耗系数和动态谐波损耗系数；并且设定k'=f(t)=a₀+a₁t+a₂t²，其中a₀,a₁,a₂为常数项系数，t为时间变量，由上述可以推导出：

k′=(1-kbase)=1-EbaseETHD]]>         公式(1)

第二步，获取机电设备一个工作周期中N个采样时间段的谐波总损耗E_THD和静态谐波损耗E_base，通过公式(1)计算出N个采样时间段的k'值，并形成数列集合{（1，k₁），（2，k₂），（3，k₃）……（n，k_n）}，其中1,2,…,n代表每个采样时间段，k₁，k₂，…k_n代表对应采样时间段的k'值；