随着高端制造业不断涌现,现代高度自动化和智能化的工业用电设备对供电质量提出了更高的要求，各方对于电能质量的要求日益剧增。现代电力系统的特征赋予了电能质量新的内涵和意义，特别是关于电能质量经济性的提出，对电能质量相关问题的研究提出新的要求。
结合河南省冶炼型、整流变频型等非线性负荷占比大、种类多的特点以及河南省电力公司的技术优势,国网河南电科院申请建立了国网公司“电力谐波特性分析评估技术实验室”。
“电力谐波特性分析评估技术实验室”于2009年获得国网公司实验室正式命名，主要开展谐波等电能质量问题对电力设备及电网的影响分析、评估和试验研究，该方向隶属电能质量领域基础性、前沿性研究，是国网公司唯一开展该方向研究的实验室。相关成果对相关标准的制定，电能质量指标限值的确定，设备选型与参数设计等具有重要意义。
实验室在谐波等电能质量对电力设备影响研究、典型污染源设备电能质量特性分析、电能质量在线监测系统建设、大电网电能质量仿真评估分析等方面取得了一系列重要成果，在电力设备电能质量特性研究领域达到国内前沿研究水平。实验室基础设施、试验能力建设方面处于国内前列。
一、实验室建设发展历程
实验室的全面建设分三个阶段完成。
图1 实验室发展历程
（一）第一阶段:全面规划、理论溯源、凝练方向阶段（2010年-2011年）
第一阶段主要完成河南电网电能质量在线监测系统的建设，开展谐波等电能质量问题的形成机理、非线性负荷电能质量特性、电网电能质量评估技术等研究，以及电能质量对电力设备的影响研究的理论分析工作，为第二阶段的试验平台建设提供电网实际监测数据和理论基础储备。
（二）第二阶段:全面建设、领域扩宽、试验检测能力提升阶段（2012年-2015年）
第二阶段重点开展实验室试验能力建设，建设完成国网公司范围内技术领先，试验功能齐全、电压等级及容量较大的电能质量综合试验平台，开展不同电能质量指标对变压器、计量设备、无功补偿设备等电力设备的定量分析及实际试验研究，并在此基础上开展各种电能质量问题的综合控制研究。
（三）第三阶段:建成完善、成果推广及应用阶段（2016—）
第三阶段将针对前面两个阶段的研究情况，进行成果提炼、将相关成果推广应用到实际电网的规划、建设和生产运行中，为电网安全、稳定、优质经济运行服务。并结合电网的发展，拓展新的研究领域，开展新的电网环境下电能质量新问题研究。
二、实验室状况
目前，实验室基本建成“一个基地、一个中心、两大支撑系统”的支撑体系，可全面开展电能质量分析、评估、监测，综合试验等多方面的综合试验研究，实验室综合研究能力位居国内电能质量领域前列，已成为国家电网公司电能质量领域重要综合试验研究基地。
实验室同时负责河南电网供电电压、电能质量的技术监督和生产运行技术支撑工作，为河南电网的经济运行及用户优质用电提供技术保障。
表1 电力谐波特性分析评估技术实验室
功能布局组成部分
图2 实验室支撑体系
（一）一个基地
电能质量综合试验研究基地
实验室建设完成国内首个10kV大容量电能质量综合试验平台，该平台额定容量为10MVA，可实现电能质量扰动输出和电能质量补偿设备测试功能，是目前国内唯一可开展大容量电能质量扰动试验的平台。该试验平台能够模拟实际电网电能质量环境，为开展谐波等电能质量问题对电力设备的影响提供了良好的试验条件和研究基础。
图3 电能质量综合试验平台拓扑
图4电能质量综合试验平台
（1）重要技术指标
（2）典型电能质量扰动模拟
图5 典型电能质量现象模拟
（3）功能定位
开展谐波等电能质量问题对电力设备的影响研究——完成电力设备的电能耐受能力相关研究；目前已开展谐波对变压器、电容器、CVT、电缆等影响相关研究。
开展电能质量治理设备、并网设备的性能检测——筹建电力行业电能质量检测中心。已完成10余家电能质量治理设备的性能检测工作，与中国电力工业产品性能检测中心已达成合作意向。
（二）一个中心
河南电网电能质量在线监测中心
实验室已建成河南电网电能质量在线监测系统，该系统采用混合式三层结构体系，系统通信方案基于IEC61850、IEC61970进行实现，主站平台基于IEC61970进行设计，在线监测终端全部选用基于IEC61850标准的监测设备，保证了监测系统具有良好的兼容性。目前已在全省布点400余台电能质量在线监测终端，实现了电气化铁路、电弧炉、整流设备等非线性负荷的电能质量在线监测。
图6 电能质量监测系统
（三）两大支撑系统
大电网电能质量全指标仿真评估系统
和电能质量现场测试分析、校验系统
（1）实验室结合电网电能质量技术监督需要，建成现场移动式电能质量测试分析系统，该系统由近60台国际先进的高精度测试设备组成，主要设备包括FLUKE1760/1750、尼高丽录波仪、德维创高精度波形记录仪等，完全满足电能质量现场测试分析评估需要。
图7 电能质量测试系统
另外，实验室建成了电能质量监测设备批量校验系统，该系统由FLUKE6100、PS-3E等设备组成，可实现对电能质量监测设备的全自动批量检测。
图8 电能质量监测设备检测实验室
电能质量监测装置全自动批量检测平台实现了全自动检测，减少了标准源的损耗，提高了工作效率和质量。该平台已通过河南省计量科学研究院的检测，功能和性能指标完全满足相关标准要求。
图9 电能质量监测装置
全自动批量检测平台功能和效果
（2）实验室建成大电网电能质量全指标仿真评估系统。基于机电-电磁混合仿真实现了大电网背景下谐波、三相不平衡、电压波动与闪变、电压暂降与暂升、功率因数等各种稳态和暂态电能质量问题的仿真计算，为开展大电网电能质量评估分析提供了有效的技术手段。
图10 电能质量仿真评估系统
三、科研项目开展情况及成果
2010年至今，实验室共承担“谐波等电能质量问题对电力设备的影响量化分析及设备的耐受力研究”、“电能质量对低压配电网的能耗影响量化评估及降损方案研究与应用”等国网公司及省电力公司科技项目16余项，累计研究经费达3000余万元。
参与制定国家、行业、河南省地方及国网企业标准等各项标准10项，目前，正在牵头制定国家标准《电能质量治理设备性能检测规程》、电力行业标准《低压有源电力滤波器技术规范》、国家电网公司企业标准《电能质量监测技术规范第4部分电能质量监测终端检验》。
实验室在谐波等电能质量对电力设备影响研究、典型污染源设备电能质量特性分析、电能质量在线监测、大电网电能质量仿真分析等方面取得了一系列重要研究成果，实验室共荣获省部级科技进步奖6项、河南省电力公司科技进步奖12项，10项发明专利、12项实用新型专利获得国家知识产权局授权，40余篇论文在EI源刊或核心期刊发表，其中8篇论文获得各级优秀论文。
图11 研究成果
四、实验室重大课题规划
按照国网公司总体定位要求，实验室重点开展的研究领域包括：电能质量经济性分析、电能质量治理设备性能检测技术研究、电能质量监测系统建设、电能质量评估技术研究、新能源并网检测技术研究等。
图12 实验室重大课题规划
1、电能质量经济性分析及评价
课题1：典型电力设备电能质量综合试验方法研究
研究方向：依托电能质量综合试验研究平台，研究电能质量问题对典型电力设备影响的电能质量试验方法、开展测量分析方法研究，完善试验体系，建立试验流程，制定完善试验规程；
课题2：谐波等电能质量问题对电力设备的影响研究
研究方向：深入开展谐波对变压器、电容器、CVT、线缆等典型电力设备的影响研究；开展典型电力设备对电能质量问题的耐受能力研究，开展供电网与电力设备、用电设备间的电能质量兼容性研究；
课题3：电能质量经济性损失及评估技术研究
研究内容：结合技术经济分析方法，针对不同电力用户、配电网、主要电力设备（用电设备）开展电能质量经济性损失成本分析，建立合理的评价指标，形成电能质量经济损失评估方法。
2、电能质量检测技术研究
课题1：电能质量治理设备检测关键技术研究
研究内容：完善10kV电能质量综合试验检测平台相关检测功能，完成电能质量治理设备检测方法研究，针对不同电能质量治理设备开发不同电能质量指标自动检测功能，制定检测试验技术规程，开展治理设备性能检测试验。
课题2：电能质量敏感设备电网适应性检测技术研究
研究内容：开展典型电能质量敏感设备电网适应性及电能质量耐受能力研究，研究不同程度电能质量问题对其运行性能的影响；开展不同电能质量状态下典型电力电子设备的耐受能力及其对电网的适应性研究；开展典型电力电子设备的抗扰能力研究，针对特定电能质量扰动，提出典型电力电子设备抗扰策略.
课题3：电能质量监测设备检测技术研究
研究内容：开展电能质量监测设备检测技术研究，建设电能质量监测设备批量检测平台，实现监测设备的性能及通讯协议检测。开展运行设备的在线检测技术研究，依托电能质量监测平台实现周期校核。
3、电能质量监测、评估技术研究
课题1：河南电网电能质量监测系统建设
研究内容：开展电能质量监测关键技术研究，完善河南电网电能质量监测系统主站平台，完善电能质量监测布点，基于电能质量监测系统，开展负荷建模，谐波源定位等高级应用功能。
课题2：电能质量评估技术研究
研究内容：开展电能质量分析建模技术研究，针对不同电力设备、建立典型能质量仿真分析模型，开展谐波潮流计算方法研究，基于机电-电磁混合仿真技术开展大电网背景下电能质量全指标仿真评估技术研究，开发电能质量评估分析软件。
4、新能源电能质量特性及并网检测技术
研究内容：开展光伏、风电等新能源及微网的电能质量发射特性研究，开展新能源并网低电压穿越、微网防孤岛等检测关键技术研究，完善移动式检测平台，开展现场检测工作。
5、典型电压质量问题成因分析及提升策略研究
研究内容：全面开展供电电压质量问题分析，针对农网低电压、城市配网电压偏高等典型电压质量问题成因开展溯源分析，研究提升策略，基于调度D5000系统，深入开展区域电网无功优化分析工作，全面提升河南电网供电电压整体水平。
6、定制电能质量技术及成套治理设备研发
研究内容：开展典型电能质量污染用户电能质量治理技术、敏感负荷定制供电技术、典型电压质量问题解决方案等关键技术研究，开展典型电能质量治理方案设计、成套电能质量治理设备开发等
原标题：国家电网公司电力谐波特性分析评估技术实验室
