新能源大规模并网、高压直流输电技术和大量变频器负荷的应用,使得“源-网-荷”都呈现电力电子化趋势,呈现“集群化开发、弱电接入、特高压直流送出”三大特征,引入大量的非工频电量。
1)风电机组输入谐波
一是风电机组本身配备电力电子装置引起的谐波;二是风电场并联补偿器与线路电抗发生谐振产生的
2)光伏并网逆变器引入的谐波
光伏组件产生直流电,通过逆变器转换为正弦电流,在逆变过程产生大量谐波
3)换流站谐波
换流站引入12k±1次谐波,各次谐波含量有效值与谐波次数成反比例关系
这些非工频电量的引入,容易引发次同步振荡、谐波和励磁涌流传播、高频振荡等大电网新型宽频稳定性问题,进而引发电网事故。
2011年,我国沽源地区发生数十起由风机机群与串补电网相互作用而引发的频率在3-10Hz范围内的次同步谐振,引起风机大量脱网。
2011年,西北电网官厅变750kV #2主变空充,产生励磁涌流,最大峰值2632A,二次谐波电流含量达50%。由于系统的自振频率与励磁涌流中某次谐波的频率相近,导致谐波在交流电网内传输放大,从首端的8kV,经3座变电站、两级变压器,传导至800公里外的柴达木换流站,达到64kV,在直流侧引起较大的3次谐波,造成柴拉直流谐波保护动作,闭锁直流。
然而,传统监测设备SCADA/PMU数据以工频电气量为主,不能满足宽频信号实时在线监测及宽频信号精细化分析应用需求,主要体现在:
采样率低:不大于4kHz,难以精确反映时变非线性过程
测量频带窄:以基频为主,无法感知宽频域能量分布情况
传输速率低:最大100帧/秒,只能用于50Hz以下频段分析
缺少长期高密度记录手段:无法提供完整的事后分析数据
因此亟需新一代的宽频测量装置。2019年10月12日,国调中心组织召开电力系统广域宽频测量系统研讨会,并以国调发文形式下发了会议纪要。纪要中将广域宽频测量系统定位为:新一代电力系统的“高清摄像头”和“高分辨率预警机”
该装置频率分辨范围广,已在众多风电及光伏工程中应用。