张青山

【摘  要】当前电力系统中，谐波污染已经成为一种非常严重的污染问题，对电力系统运行质量产生了严重威胁，不仅扰乱乐部分设备正常工作，还可能造成通信电路混乱，降低通信电路工作质量。

【关键词】电力系统;谐波检测;抑制技术

引言

在电力系统的工作过程中，电力输送的质量标准除了需要保证电压和电流的稳定性之外，同时还需要有效地考虑到波形所产生的影响。在我国电力系统波形的产生标准当中，通常情况下是以50Hz作为正弦波形。电力企业的发展速度不断加快，使当前国内外针对电力系统的设计以及相关电力设备的制造标准都有着一定的改变，对电力系统当中所产生的波形有着明确的要求。从中可以认为发电机内部所生成的电压波形基本上都是一种正弦波形，但是随着工业化和电气化的发展速度不断加快，在电力系统的供电过程中会产生一些非线性的复合波形。

1谐波的检测技术

1.1带阻滤波法

该检测方法需要设置一个低阻滤波器，其功能是将正常工作基波截断，使过滤出来的电流全部以谐波电流分离出来，从而达到检测目的。这种检测方法比较简单，检测结果一般也比较粗糙，准确度不高。因此在实际检测过程中一般较少运用这种方法。

1.2带通选频法和FFT变换法

带通选频法需要较多数量的窄带滤波器，经过层层过滤，获得较为精确的谐波电流，从而达到检测目的。FFT变换法是指通过计算机对谐波进行分析，对需要检测的电流进行取样，并进行相关处理，达到检测目的。这两种检测方法虽然都能得出较为精确的检测结果，但是各自都存在很大的局限性，带通选频法实施过程中受环境影响大;FFT变换法所需成本较大。因此，二者都不适宜一般谐波检测。

1.3基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法

瞬时无功功率理论在20世纪80年代由日本学者提出，该理论的提出很大程度上解决了谐波电流检测工作中的某些阻碍。瞬时无功功率理论也称为“p-q”理论，p指的是瞬时有功功率，q指的是瞬時无功功率。运用该理论方法能够得出p和q的相应值，进而得出被检测电流中的基波分量，从而测算出电流中的谐波分量。但是这种检测方法依旧存在一定问题，如该检测方法只适用于三相电压正弦对称情况下的三相电路谐波和基波无功电流的检测。该理论提出十年后，又有学者提出“d-q”理论，该理论是对“p-q”理论的补充，扩大了瞬时无功功率理论实际应用范围。

1.4小波变换检测法

这种检测方法需要对待检测电流中的谐波进行离散，通过处理数字信号得出待检测电流中谐波的准确信息。这种检测方法利用了谐波自身自带的一些特征，如谐波是多种不同频率电流的集合;小波变换检测法能够精确测算出谐波的各种频率分量。小波变换自身具有很多优势，如“调焦”性，而且小波变换不受信号波动影响，所以这种方式不需要对信号进行周期性采样。具体采用何种检测方法还需要关注检测主体的检测目的，例如对于电力部门而言，检测的目的是要得出不同频率的谐波在待检测电流中的具体含量，而对不同频率的各种谐波出现时间则没有相应的检测要求。同样，对于某些检测主体而言，他们关注的是谐波出现的具体时间，对不同频率的谐波所占具体含量并不关注。

2谐波的危害

在电力系统当中产生大量的谐波，会对电力系统的安全运行产生一定的影响。谐波电流的问题产生，不仅会造成电路和发电机内部形成功能损耗，以及设备内部工作温度不断升高，而且也会造成发电机电动机或者是大型变压器形成较强的震动和较大的声响。在产生一些比较低的谐波当中，会造成系统内部转换装置工作的电流不稳定，同时谐波的电流也会对通信和继电器装置形成不良的影响。产生干扰的情况下，会造成电话通信之间的影响问题，同时还可能形成继电保护装置内部错误和异动的情况。如果电力系统中所产生的谐波程度相对较大，会对内部的消弧线圈的灭弧作用产生不良的影响，造成单相电力工作失效的问题。如果不能及时采取相应的解决措施，那么会严重地影响到自动电闸的开合时间。大量谐波的产生会造成内部电容器的损坏，在电力系统工作当中谐波对外部电容器的影响比较明显，大量谐波的产生会加大介质的整体损耗程度;同时谐波的产生次数和产生的量越大，那么所造成的电压以及电网的损坏程度越明显。主要表现在电力系统当中，电容器的工作温度不断提高，同时电容器的温度升高会造成内部介质的损坏程度加大，如此循环下去最终造成了电容器被高温损坏。

3谐波的抑制方法

3.1主动型谐波抑制方案

这种抑制方案的实施需要从产生谐波的装置入手，可以采取以下三种方式：第一，三相整流变压器采用Y、d或D、y结构。这两种结构能够有效阻断高次谐波。第二，增加整流器的脉冲数。这一操作能够有效抑制低次谐波。第三，采用脉宽调制技术。此技术能直接将直流电压转换成交流电压，从源头上抑制谐波的产生。

3.2无源滤波器（PPF）

无源滤波器的工作原理是为谐波提供低阻通路，从而对其进行分流，最终减少进入电力系统中的谐波量，达到抑制谐波的目的。因为装置购置成本小，而且维护简单，所以这种装置在日常工作中被大范围应用。在并联电容器当中对电力系统中的功率因素影响比较明显，同时该电容器设备会对调节波动电压起到良好的控制作用。但是在谐波大量存在的条件下，在某种参数电容器的工作中会对这种谐波无限放大，为了有效避免电容器对谐波所产生的放大作用，通常情况下所采用的措施为替换电容器串联限流电抗器，将电容器的支路转变为滤波器。通过这种方式可以有效限制电容器当中电容的投入量。

3.3有源滤波器（APF）

APF的工作原理和无源滤波器原理大不相同，这种装置主要是通过产生与原有谐波相位相反的电流对原有谐波进行控制。APF产生的、与原有谐波相位相反的电流能够与原有谐波相抵消，保证电力系统正常工作。APF不仅能抑制各种频率谐波，而且动态性较强，具有较强的自适应功能。有源滤波器可分为串联型、并联型以及串并联型。串并联型有源滤波器综合了串联型有源滤波器和并联型有源滤波器的特点，所以一般认为串并联型有源滤波器是三种类型滤波器中性价比最高的。有源滤波器内部由两个主要的放大部分所构成，主要在电流计算器电路和补偿电流发生器电路当中加以实现。电流运算器当中的核心点是通过无偿补偿的对象和电流无功分布量的方式来进行工作，补偿电流当中所产生的电流量，依照电流运算当中的电信号指令，对产生的补偿电流进行控制。和有源滤波器相比，无源滤波器不但可以对电路当中的谐波问题进行补偿，同时还可以有效地抑制谐波过量的问题，整体的功能性比较合理，同时经济价值较低。滤波器在使用过程当中不会受到电路系统中的阻抗因素所影响，可以有效消除系统内部所产生的谐波共振的影响问题，具有较高的适应性、可控性和快速响应性。根据实践经验，对有源滤波器和串联滤波器进行了科学的控制，在最近几年当中，设计出了混合型和并联混合型的有源滤波器，可以有效控制电路中产生的谐波问题。

结束语

电力系统中的谐波治理能有效提高电网供电效率，保护电网中的用电设备，对电力系统的运行起到了积极影响。

参考文献：

[1]苏沛.电力系统谐波检测算法及检测系统研究[J].中国高新技术企业，2015（20）：15-16.

[2]卢惠辉.电力系统中谐波生成与检测研究[D].广东工业大学，2015.

[3]肖建平.电力系统谐波间谐波检测算法研究[D].合肥工业大学，2015.

（作者单位：国网阳泉供电公司）