Piawai Ralat Pengukuran THD untuk Sistem Kuasa

Toleransi Ralat bagi Penyelarasan Harmonik Keseluruhan (THD): Analisis Lengkap Berdasarkan Skenario Penggunaan, Ketepatan Perkakasan, dan Standard Industri

Julat ralat yang dapat diterima untuk Penyelarasan Harmonik Keseluruhan (THD) mesti dinilai berdasarkan konteks penggunaan tertentu, ketepatan peralatan pengukuran, dan standard industri yang berkenaan. Berikut adalah analisis terperinci mengenai penunjuk prestasi utama dalam sistem kuasa, peralatan industri, dan aplikasi pengukuran umum.

1. Standard Ralat Harmonik dalam Sistem Kuasa

1.1 Keperluan Standard Kebangsaan (GB/T 14549-1993)

• THD Voltan (THDv):
  Untuk grid kuasa awam, penyelarasan harmonik voltan total (THDv) yang dibenarkan adalah ≤5% untuk sistem dengan voltan nominal sehingga 110kV.
  Contoh: Dalam sistem pabrik gergaji baja, THDv telah diturunkan dari 12.3% kepada 2.1% selepas pelaksanaan langkah-langkah pengurangan harmonik, sepenuhnya mematuhi standard kebangsaan.

• THD Arus (THDi):
  THD arus (THDi) yang dibenarkan biasanya berkisar antara ≤5% hingga ≤10%, bergantung pada nisbah beban pelanggan kepada kapasiti pendek rangkaian di titik penghubungan bersama (PCC).
  Contoh: Inverter fotovoltaik yang tersambung ke grid mesti mengekalkan THDi di bawah 3% untuk memenuhi keperluan IEEE 1547-2018.

1.2 Standard Antarabangsa (IEC 61000-4-30:2015)

• Alat Kelas A (Ketepatan Tinggi):
  Ralat pengukuran THD mesti ≤ ±0.5%. Sesuai untuk titik pengukuran utiliti, pemantauan kualiti kuasa di stesen transformasi, dan penyelesaian pertikaian.

• Alat Kelas S (Pengukuran Ringkas):
  Toleransi ralat boleh dikendurkan hingga ≤ ±2%. Sesuai untuk pemantauan industri rutin di mana ketepatan tinggi tidak penting.

1.3 Amalan Industri

• Dalam sistem kuasa moden, peranti pemantauan ketepatan tinggi (mis., CET PMC-680M) biasanya mencapai ralat pengukuran THD dalam ±0.5%.

• Untuk integrasi tenaga boleh diperbaharui (mis., tumbuhan angin atau suria), THDi biasanya diperlukan ≤ 3%–5% untuk mengelakkan pencemaran harmonik ke grid.

2. Ralat Peralatan Industri dan Alat Pengukuran

2.1 Peralatan Tahap Industri

• Meter Kuasa Multifungsi (mis., HG264E-2S4):
  Mampu mengukur harmonik dari orde ke-2 hingga ke-31, dengan ralat THD ≤ 0.5%. Luas digunakan dalam industri besi, kimia, dan pembuatan.

• Analisis Portabel (mis., PROVA 6200):
  Ralat pengukuran harmonik adalah ±2% untuk orde 1–20, meningkat menjadi ±4% untuk orde 21–50. Ideal untuk diagnosis lapangan dan penilaian tapak cepat.

2.2 Peralatan Ujian Khusus

• Analisis Voltan/Arus Harmonik (mis., HWT-301):

• Harmonik ke-1 hingga ke-9: ±0.0%rdg ±5dgt

• Harmonik ke-10 hingga ke-25: ±2.0%rdg ±5dgt
  Sesuai untuk penggunaan makmal, makmal kalibrasi, dan tugas pengesahan ketepatan tinggi.

3. Sumber Ralat dan Langkah Pengoptimuman

3.1 Sumber Ralat Utama

• Keterbatasan Perkakasan:
  Resolusi sampel ADC, drift suhu (mis., koefisien drift ADC ≤5 ppm/°C), dan prestasi penapis secara signifikan mempengaruhi ketepatan.

• Kelemahan Algoritma:
  Pilihan jendela FFT yang tidak tepat (mis., jendela segi empat menyebabkan kebocoran spektrum), dan pemotongan harmonik (mis., hanya mengira hingga harmonik ke-31) memperkenalkan ralat pengkomputan.

• Gangguan Lingkungan:
  Gangguan elektromagnetik (EMI >10 V/m) dan fluktuasi bekalan kuasa (±10%) boleh menyebabkan penyimpangan pengukuran.

3.2 Strategi Pengoptimuman

• Redundansi Perkakasan:
  Gunakan modul komunikasi berganda dan bekalan kuasa redundan untuk menghapus risiko kegagalan satu titik yang mempengaruhi integriti data.

• Kalibrasi Dinamik:
  Lakukan kalibrasi suku tahunan menggunakan sumber standard (mis., Fluke 5522A) untuk memastikan ketepatan jangka panjang dalam toleransi yang ditetapkan.

• Reka Bentuk Tahan EMI:
  Untuk persekitaran gangguan frekuensi tinggi, laksanakan pemeriksaan ralat berganda CRC-32 + Hamming code untuk meningkatkan kebolehpercayaan data dan ketegaran transmisi.

4. Contoh Skenario Biasa Ralat Pengukuran THD

5. Ringkasan

• Had Standard: Dalam sistem kuasa, THDv biasanya dibatasi hingga ≤5%, dan THDi hingga ≤5%–10%. Peranti ketepatan tinggi dapat mencapai ralat pengukuran dalam ±0.5%.

• Pilihan Peralatan: Pilih peranti Kelas A (mis., untuk titik pengukuran utiliti) di mana ketepatan tinggi diperlukan, dan peranti Kelas S untuk pemantauan industri umum.

• Kawalan Ralat: Ketepatan pengukuran jangka panjang boleh dipertahankan dalam had yang dapat diterima melalui redundansi perkakasan, kalibrasi dinamik berkala, dan reka bentuk tahan EMI.