Cîhanên Xalatên Pirçûnê ya THD ji bo Sistemanên Nîrgiriyê

Kesalahan Toleransi Distorsi Harmonis Total (THD): Analisis Komprehensif Berdasarkan Skenario Aplikasi, Akurasi Peralatan, dan Standar Industri

Rentang kesalahan yang dapat diterima untuk Distorsi Harmonis Total (THD) harus dievaluasi berdasarkan konteks aplikasi spesifik, akurasi peralatan pengukuran, dan standar industri yang berlaku. Berikut adalah analisis mendalam dari indikator kinerja utama dalam sistem tenaga, peralatan industri, dan aplikasi pengukuran umum.

1. Standar Kesalahan Harmonis dalam Sistem Tenaga

1.1 Persyaratan Standar Nasional (GB/T 14549-1993)

• THD Tegangan (THDv):
  Untuk jaringan tenaga umum, distorsi harmonis total tegangan (THDv) yang diizinkan adalah ≤5% untuk sistem dengan tegangan nominal hingga 110kV.
  Contoh: Dalam sistem pabrik baja, THDv dikurangi dari 12.3% menjadi 2.1% setelah tindakan mitigasi harmonis diterapkan, sepenuhnya mematuhi standar nasional.

• THD Arus (THDi):
  Batasan THD arus (THDi) biasanya berkisar antara ≤5% hingga ≤10%, tergantung pada rasio beban pelanggan terhadap kapasitas hubungan pendek di titik penghubung umum (PCC).
  Contoh: Inverter fotovoltaik yang terhubung ke jaringan harus mempertahankan THDi di bawah 3% untuk memenuhi persyaratan IEEE 1547-2018.

1.2 Standar Internasional (IEC 61000-4-30:2015)

• Instrumen Kelas A (Akurasi Tinggi):
  Kesalahan pengukuran THD harus ≤ ±0.5%. Cocok untuk titik pengukuran utilitas, pemantauan kualitas tenaga di substasi transmisi, dan penyelesaian sengketa.

• Instrumen Kelas S (Pengukuran Sederhana):
  Toleransi kesalahan dapat dilonggarkan hingga ≤ ±2%. Cocok untuk pemantauan rutin industri di mana akurasi tinggi tidak kritis.

1.3 Praktik Industri

• Dalam sistem tenaga modern, perangkat pemantauan akurasi tinggi (misalnya, CET PMC-680M) biasanya mencapai kesalahan pengukuran THD dalam ±0.5%.

• Untuk integrasi energi terbarukan (misalnya, pembangkit angin atau surya), THDi umumnya diperlukan ≤ 3%–5% untuk menghindari polusi harmonis ke jaringan.

2. Kesalahan Peralatan Industri dan Alat Ukur

2.1 Perangkat Kelas Industri

• Meteran Daya Multifungsi (misalnya, HG264E-2S4):
  Mampu mengukur harmonis dari orde ke-2 hingga ke-31, dengan kesalahan THD ≤ 0.5%. Luas digunakan dalam industri baja, kimia, dan manufaktur.

• Analisis Portabel (misalnya, PROVA 6200):
  Kesalahan pengukuran harmonis adalah ±2% untuk orde 1–20, meningkat menjadi ±4% untuk orde 21–50. Ideal untuk diagnosis lapangan dan penilaian situs cepat.

2.2 Peralatan Uji Khusus

• Analisis Tegangan/Arus Harmonis (misalnya, HWT-301):

• Orde 1 hingga 9: ±0.0%rdg ±5dgt

• Orde 10 hingga 25: ±2.0%rdg ±5dgt
  Cocok untuk penggunaan laboratorium, laboratorium kalibrasi, dan tugas verifikasi akurasi tinggi.

3. Sumber Kesalahan dan Tindakan Optimasi

3.1 Sumber Kesalahan Utama

• Batasan Perangkat Keras:
  Resolusi sampling ADC, drift suhu (misalnya, koefisien drift ADC ≤5 ppm/°C), dan kinerja filter sangat mempengaruhi akurasi.

• Kekurangan Algoritma:
  Pemilihan jendela FFT yang tidak tepat (misalnya, jendela persegi panjang menyebabkan kebocoran spektral), dan pemotongan harmonis (misalnya, hanya menghitung hingga orde ke-31) memperkenalkan kesalahan komputasi.

• Gangguan Lingkungan:
  Gangguan elektromagnetik (EMI >10 V/m) dan fluktuasi pasokan daya (±10%) dapat menyebabkan penyimpangan pengukuran.

3.2 Strategi Optimasi

• Redundansi Perangkat Keras:
  Gunakan modul komunikasi ganda dan pasokan daya redundan untuk menghilangkan risiko gagal tunggal yang mempengaruhi integritas data.

• Kalibrasi Dinamis:
  Lakukan kalibrasi triwulanan menggunakan sumber standar (misalnya, Fluke 5522A) untuk memastikan akurasi jangka panjang dalam toleransi yang ditentukan.

• Desain Tahan EMI:
  Untuk lingkungan gangguan frekuensi tinggi, implementasikan pemeriksaan kesalahan ganda CRC-32 + kode Hamming untuk meningkatkan keandalan data dan ketangguhan transmisi.

4. Contoh Skenario Umum Kesalahan Pengukuran THD

5. Ringkasan

• Batasan Standar: Dalam sistem tenaga, THDv biasanya dibatasi hingga ≤5%, dan THDi hingga ≤5%–10%. Perangkat akurasi tinggi dapat mencapai kesalahan pengukuran dalam ±0.5%.

• Pemilihan Peralatan: Pilih perangkat kelas A (misalnya, untuk titik pengukuran utilitas) di mana akurasi tinggi diperlukan, dan perangkat kelas S untuk pemantauan industri umum.

• Kontrol Kesalahan: Akurasi pengukuran jangka panjang dapat dipertahankan dalam batas yang dapat diterima melalui redundansi perangkat keras, kalibrasi dinamis rutin, dan desain tahan EMI.