전력 시스템의 THD 측정 오차 표준

필드: 전원 스위치

China

전력 시스템에서의 총 고조파 왜곡률(THD) 오차 허용 범위: 응용 사례, 장비 정확도 및 산업 표준에 기반한 종합 분석

총 고조파 왜곡률(THD)의 허용 오차 범위는 특정 응용 상황, 측정 장비의 정확성 및 적용 가능한 산업 표준을 기반으로 평가되어야 합니다. 아래는 전력 시스템, 산업 장비 및 일반적인 측정 응용 프로그램에서의 주요 성능 지표에 대한 자세한 분석입니다.

1. 전력 시스템에서의 고조파 오차 표준

1.1 국가 표준 요구사항 (GB/T 14549-1993)

전압 THD (THDv):
공용 전력망의 경우, 명목 전압이 110kV 이하인 시스템의 허용 전압 총 고조파 왜곡률(THDv)은 ≤5%입니다.
예: 철강 공장의 압연 시스템에서 고조파 저감 조치를 시행한 후 THDv가 12.3%에서 2.1%로 감소하여 국가 표준을 완전히 준수했습니다.
전류 THD (THDi):
허용되는 전류 THD(THDi)는 일반적으로 공통 연결점(PCC)에서 고객 부하와 단락 용량의 비율에 따라 ≤5%부터 ≤10%까지 다양합니다.
예: 그리드 연결형 태양광 인버터는 IEEE 1547-2018 요구사항을 충족하기 위해 THDi를 3% 미만으로 유지해야 합니다.

1.2 국제 표준 (IEC 61000-4-30:2015)

클래스 A 기기 (고정밀):
THD 측정 오차는 ≤ ±0.5% 이어야 합니다. 유틸리티 측정 포인트, 송전 변전소에서의 전력 품질 모니터링 및 분쟁 해결에 적합합니다.
클래스 S 기기 (간이 측정):
오차 허용 범위는 ≤ ±2%로 완화될 수 있습니다. 높은 정밀성이 중요한 것이 아닌 일상적인 산업 모니터링에 적합합니다.

1.3 산업 관행

현대 전력 시스템에서 고정밀 모니터링 장치(CET PMC-680M 등)는 일반적으로 THD 측정 오차가 ±0.5% 내외입니다.
재생 에너지 통합(풍력 또는 태양광 발전소 등)의 경우, THDi는 일반적으로 그리드에 고조파 오염을 피하기 위해 ≤3%–5% 이내로 요구됩니다.

2. 산업 장비 및 측정 기기 오차

2.1 산업용 장비

다기능 전력계 (예: HG264E-2S4):
2차부터 31차까지의 고조파를 측정할 수 있으며, THD 오차는 ≤ 0.5%입니다. 철강, 화학, 제조 산업에서 널리 사용됩니다.
휴대용 분석기 (예: PROVA 6200):
1~20차 고조파의 측정 오차는 ±2%, 21~50차 고조파의 측정 오차는 ±4%입니다. 현장 진단 및 신속한 사이트 평가에 이상적입니다.

2.2 특수 테스트 장비

3. 오차 원인 및 최적화 조치

3.1 주요 오차 원인

하드웨어 한계:
ADC 샘플링 해상도, 온도 드리프트(예: ADC 드리프트 계수 ≤5 ppm/°C), 필터 성능이 정확성에 크게 영향을 미칩니다.
알고리즘 결함:
부적절한 FFT 윈도우 선택(예: 직사각형 윈도우는 스펙트럼 누출을 유발함), 고조파 절단(예: 31차 고조파까지 계산)은 계산 오차를 초래합니다.
환경 간섭:
전자자기 간섭(EMI >10 V/m) 및 전원 공급 변동(±10%)은 측정 편차를 초래할 수 있습니다.

3.2 최적화 전략

하드웨어 중복:
데이터 무결성을 위해 단일 포인트 실패 위험을 제거하기 위해 듀얼 통신 모듈과 중복 전원 공급 장치를 사용합니다.
동적 교정:
표준 소스(예: Fluke 5522A)를 사용하여 분기별 교정을 수행하여 지정된 허용 범위 내에서 장기적인 정확성을 유지합니다.
EMI 저항 설계:
고주파 간섭 환경에서는 CRC-32 + Hamming 코드 복수 오류 검사를 구현하여 데이터 신뢰성과 전송 강건성을 향상시킵니다.

4. THD 측정 오차의 대표적인 시나리오 예

5. 요약

표준 제한: 전력 시스템에서 THDv는 일반적으로 ≤5%, THDi는 ≤5%–10%로 제한됩니다. 고정밀 기기는 ±0.5% 이내의 측정 오차를 달성할 수 있습니다.
장비 선택: 높은 정밀성이 필요한 경우(예: 유틸리티 측정 포인트) 클래스 A 기기를, 일반적인 산업 모니터링에는 클래스 S 기기를 선택합니다.
오차 제어: 하드웨어 중복, 정기적인 동적 교정, EMI 저항 설계를 통해 장기적인 측정 정확성을 허용 범위 내에서 유지할 수 있습니다.