电力系统中的谐波分析及消除方法 附配电网的高次谐波及其测量.pdfVIP

电力系统中的谐波分析及消除方法

摘要：本文针对电力系统中普遍存在的谐波问题进行了分析研，首先概述

了谐波的危害，然后介绍了三种谐波检测的方法，最后从改造谐波源的角度提出

了几种谐波抑制方法。

关键词：电力谐波检测治理

0引言

目前，谐波与电磁干扰、功率因数降低被列为电力系统的三大公害，因而了

解谐波产生的机理，研和清除供配电系统中的高次谐波，对改于供电质量、确

保电力系统安全，经济运行都有着十分重要的意义。

1电力系统谐波危害

1.1谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及

用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火

灾。

1.2谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，

变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿

命缩减，直至最终损坏。

1.3谐波会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统

构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。

1.4谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必耍的供电中断和损失。

1.5谐波会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给供电部门或电力

用户带来直接的经济损失。

1.6谐波会对设备附近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量:

重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

1.7谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。

L8谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，

造成噪声干扰和图像紊乱。

2谐波检测方法

2.1模拟电路消除谐波的方法很多，即有主动型，又有被动型；既有无源的，

也有有源的，还有混合型的，目前较为先进的是采用有源电力滤波器。但由于其

检测环节多采用模拟电路，因而造价较高，且由于模拟带通滤波器对频率和温

的变化非常敏感，故使其基波幅值误差很难控制在1()%以内，严重影响了有源

滤波器的控制性能。

2.2傅立叶变换利用傅立叶变换可在数字域进行谐波检测，电力系统的谐波

分析，目前大都是通过该方法实现的，离散傅立口一变换所需要处理的是经过采样

和A/D转换得到的数字信号，设待测信号为x⑴，采样间隔为At秒，采样频

率f=l/At满足采样定理，即f大于信号最高频率分量的2倍，则采样信号为

x(nAt),并且采样信号总是有限长的，即n=0,1.1…N・l。这相当于对无限长

的信号做了截断，因而造成了傅立叶变换的泄露现象，产生误差。此外，对于离

散傅立叶变换来说，如果不是整数周期采样，那么即使信号只含有单一频率，离

散傅立叶变换也不可能求出信号的准确参数，因而出现栅栏效应。通过加窗可以

减小泄露现象的影响。

2.3小波变换电力谐波是由各种频率成分合成的、随机的、出现和消失都非

常突然的信号，在应用离散傅立叶变换进行处理受到局限的情况下，可充分发挥

小波变换的优势。即对谐波采样离散后，利用小波变换对数字信号进行处理，从

而实现对谐波的精确测定。小波可以看作是一个双窗函数，对一信号进行小波变

换相当于从这一时频窗内的信息提取信号。对于检测高频信息，时窗变窄，可对

信号的高频分量做细致的观测；对于分析低频信息，这时时窗自动变宽，可对信

号的低频分量做概貌分析。所以小波变换具有自动调焦”性。其次，小波变换是

按频带而不是按频点的方式处理频域信息，因此信号频率的微小波动不会对处理

产生很大的影响，并不要求对信号进行整周期采样。

3电力系统谐波治理

限于篇幅问题，本文在此只介绍基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，基于

改造谐波源木身的谐波抑制方法一般有以下几种.

3.1增加整流变压器二次侧整流的相数对于带有整流元件的设备，尽量增加

整流的相数或脉动数，可以较好地消除低次特征诸波，该措施可减少谐波源产生

的谐波含量，一般在工程设计中予以考虑。因为整流是供电系统中的主要谐波

源之一，其在交流侧所产生的高次谐波为t