电力系统谐波的基本特性和测量,配网中的谐波源
电力系统谐波检测方法概述
电力系统谐波检测方法概述摘要：文章从谐波检测的重要性和谐波检测所应达到的基本要求出发，对当前国内外存在的各种谐波检测方法进行归类和分析，重点阐述了各自的优势和缺点，以期为更好地进行谐波检测作理论准备。
关键词：谐波检测；傅立叶变换；小波分析近年来，随着各种非平稳、非对称、非线性电气装置（如电力机车、变频器等）的投入使用，电网中的谐波含量急剧增长。
大量谐波的存在不仅降低了电能质量，同时还影响到电网的安全稳定运行。
因此，谐波必须得到有效治理。
而谐波治理的基础和依据无疑是进行准确的谐波检测。
从实际应用看，谐波检测的研究已获得不菲的成果，各种方法层出不穷，但这些方法都有各自优缺点和适用场合，需要进行系统梳理，以便更好地发挥各自特色。
1 谐波检测的主要作用谐波检测是分析谐波源和治理谐波的关键步骤，其作用主要如下：①能对谐波源的谐波产生情况进行准确定性，从而为“谁污染，谁治理”条款的实施提供科学依据。
②通过定期或不定期检测，掌控电网的谐波水平，从而确保电力系统设备的安全及经济运行。
③遇到谐波事故，进行合理检测后，能为事后治理提供决策帮助。
2 谐波检测的基本要求谐波检测是解决谐波问题的关键因子，其基本要求如下：①谐波测量的方法和测量数据的处理都须遵照GB/T 14549-93《电能质量：公用电网谐波》的要求。
②由于电网的状态转换速度非常之快，因此要求相关的谐波检测方法具有相应的动态跟踪能力。
③为了不产生误判，要求各类谐波检测方法具有一定的抗御杂波、噪音等非特征信号分量的能力。
④稳定性好。
要求在电力系统各种运行情况（正常或异常）下都能测出谐波。
3 谐波检测的方法从根本上说，谐波检测其实就是对电力系统中特定点的电流和电压信号进行采集，然后作某种数学处理，并将提取出的特征量和相关标准进行比对的过程。
它一般包括三个步骤：信号预处理、谐波幅值和相位测量、结果再处理。
其中，信号预处理和结果再处理是谐波检测方法的核心，不同的谐波检测方法在这两个方面有着本质的区别。
电力系统谐波源的种类及其特性
电力系统谐波源的种类及其特性电力系统中的谐波源是指在电网中引起电压或电流谐波的设备或负载。
谐波源的种类较多，主要包括非线性负载、谐波发生器和电弧设备等。
下面将分别介绍谐波源的种类及其特性。
1.非线性负载：非线性负载是电力系统中最主要的谐波源之一、这些负载包括电子设备、电力电子装置、变频器、整流器、照明装置等，其特点是由于非线性元件导致负载电流不是正弦波形，因而引起谐波。
非线性负载的特性包括：-非线性负载会引起电流谐波，并导致电网中电压谐波；-谐波电流的含有量与非线性负载的电流特性有关，比如电流大小、频率、波形等；-谐波源的阻抗会影响电网谐波的传播特性。
2.谐波发生器：谐波发生器是一种能够产生特定谐波频率的装置。
谐波发生器通常用于实验室研究或特定的工业应用中，其特点包括：-可以产生特定频率、幅值和相位的谐波；-通常采用精确的电子元器件来实现特定的谐波频率；-对于实验室研究，谐波发生器可以用于模拟电力系统中各种谐波的情况，以便研究各种谐波对电网的影响。
3.电弧设备：电弧设备是一类常见的谐波源，包括电弧炉、电焊机、电弧炉变压器等。
电弧设备的特点包括：-电弧设备运行时，产生高强度电弧，导致电流非线性特性导致谐波产生；-电弧设备的启动和停止会引起谐波的瞬变；-电弧设备通常具有较低的功率因数，并且由于非线性特性，会引起电网电压谐波。
除了上述谐波源外，还有其他一些不常见的谐波源，如直流传输线的换流设备、电力电子装置的不稳定性等也可能引起谐波。
不同的谐波源具有不同的特性和作用，对电力系统的谐波传播和影响也有一定的区别。
总之，电力系统中的谐波源种类繁多，包括非线性负载、谐波发生器和电弧设备等。
了解不同谐波源的特性，对于分析和解决电网中的谐波问题具有重要的意义。
电力系统谐波基本原理
电力系统谐波基本原理一、谐波定义谐波是指一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。
在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经非线性负载时，负载不能吸收全部的基波能量，剩余的部分就会以高次谐波的形式释放出来。
二、谐波产生电力系统中的谐波主要来源于两方面：一方面是由于发电机和变压器等元件的非线性特性；另一方面是由于电力电子设备、整流器、逆变器等的大量应用。
这些设备在正常工作时会产生大量的谐波电流，注入到电力系统中，对电力系统造成影响。
三、谐波频率谐波的频率是基波频率的整数倍。
对于50Hz的基波频率，其产生的谐波主要为50Hz、100Hz、150Hz等。
对于400Hz的基波频率，其产生的谐波主要为400Hz、800Hz、1200Hz等。
四、谐波影响谐波对电力系统的影响是多方面的，主要表现在以下几个方面：1. 增加电力损耗：由于谐波的存在，会导致线损增加，特别是在高次谐波的场合下，线损会更加明显。
2. 影响设备正常运行：谐波会导致变压器、电动机等设备的效率降低，甚至引发设备故障。
3. 干扰通信系统：高次谐波会对通信线路产生干扰，影响通信质量。
4. 引发继电保护误动作：谐波会导致继电保护装置误动作，从而引发停电事故。
5. 影响电子设备：对于电子设备来说，谐波会影响其正常工作，导致设备性能下降。
五、谐波抑制为了减小谐波对电力系统的影响，需要采取相应的措施来抑制谐波的产生和传播。
常用的抑制谐波的方法包括：1. 改善供电系统设计：采用合适的变压器连接方式和合理的供电布局，降低系统中各元件的谐波产生量。
2. 增加无功补偿装置：通过在系统中增加无功补偿装置，可以提高系统的功率因数，减小谐波电流。
3. 采用滤波器：滤波器是抑制谐波的重要手段之一，可以通过滤波器将特定频率的谐波进行过滤。
4. 使用有源滤波器：有源滤波器能够主动产生与谐波大小相等、方向相反的电流，对系统中的谐波进行补偿，达到消除谐波的目的。
电力系统的谐波
电子技校电子报/2004年/07月/25日/第013版/电力系统的谐波唐山郭炳孝 电力系统的谐波是电力系统电压波形产生畸变的表征。
谐波的产生来自于电力电子设备、非线性阻抗设备和其他方面的干扰。
这些因素可向电网注入谐波电流,形成电源污染。
国家电力管理部门在1984年对谐波含量就作了规定,0.4kV谐波畸变率不能大于5%,6kV～10kV谐波畸变率不能大于4%。
一、可能产生谐波的部分电子产品1.电力电子设备类可控硅整流电源、节电器、变频器和逆变器等,它们的基本元件大部分采用非线性元件,工作波形是非正弦波。
有的产品是切削正弦波执行工作目的,有的产品将直流源变换成方波工作。
这些产品与电力系统发生关系时,都能使电力系统的基波产生大量畸变。
2.非线性阻抗设备类感应炉、电弧炉、电抗器、变压器等,常利用感抗涡流工作,或利用容性电离做功,这些产品都不是纯阻性设备。
运行时,可使电流产生大幅度地浪涌、尖刺,同样可使电力系统的基波产生畸变。
二、产生谐波的特征谐波在电力系统中产生不良的特征如下:(1)系统电压瞬时跳变,使峰值电压过高,威胁设备绝缘安全。
(2)产生涡流、阻尼作用,使电气设备局部过热、噪声加大。
(3)干扰其他电子设备,使之工作失常。
(4)增加电能消耗量。
三、治理谐波的方法针对谐波的缺点,人们想出各种方法进行治理和改善,其方法如下:1.提升功率因数cosφ目前提升功率因数cosφ是利用电容器的移相作用来完成,同时利用电容器端电压不能突变这一特性,对畸变波实施滤波,达到消除谐波目的。
如将常规的角连接线改为星连接线并接地。
2.L C滤波器用电感元件和电容元件构成的滤波器,可起一定的效果,但必须保证电感元件在强电流通过时,产生的压降不能影响其他电气设备正常工作。
简单的L C滤波器难于滤除畸变波,工作效果不尽如人意。
3.时值滤波器采用高速提取技术,将谐波成分进行分离和采集,经编程的时序来暂存和释放。
因采集和释放不同时运作,使整体单元形成安全隔离,工作速率高于50Hz许多倍。
电力系统谐波基本原理
电力系统谐波基本原理电力系统中的谐波是指在交流电路中产生的频率是基波频率的整数倍的信号。
谐波在电力系统中是一种不可避免的现象，它们会对系统的稳定性、设备的性能和电能质量产生不利影响。
因此，了解谐波的基本原理对于电力系统的设计、运行和维护都是非常重要的。
谐波的基本原理可以从以下几个方面来介绍：谐波的生成原因、谐波的特点以及谐波的影响。
首先，谐波的生成原因主要包括非线性负载、非对称负载和谐波源。
非线性负载是指电力系统中存在的诸如整流器、变频器、电弧炉等非线性设备，它们会导致电流与电压之间产生非线性的关系，从而产生谐波。
非对称负载则是指电力系统中存在的单相负载或者三相负载不平衡，这也会引起谐波。
同时，谐波源还包括谐波发生器等外部因素的影响。
这些因素的存在都会导致系统中出现谐波。
其次，谐波的特点是其频率是基波频率的整数倍，通常表现为正弦波形的畸变。
谐波的频率范围通常为2次、3次、4次等整数倍的基波频率。
在电力系统中，主要关注的是2次到50次的谐波。
而谐波的波形畸变会对电能质量产生很大的影响，例如会导致线路和设备的过热、振动和噪音增加，进而缩短设备的寿命。
此外，谐波还容易引起设备的失常和运行不稳定等问题。
最后，谐波对电力系统的影响主要表现在以下几个方面：设备的影响、线路的影响和系统的影响。
在设备方面，谐波会导致设备的过热、损坏以及性能的下降，降低了设备的可靠性和寿命。
在线路方面，谐波会导致相电流不平衡、金属过热、电缆损耗增加等问题。
在系统方面，谐波会引起电流和电压的畸变，增加系统的损耗和能耗，降低系统的运行效率。
因此，为了减少谐波对电力系统的影响，需要采取一系列的措施。
首先，可以采用合理的设备设计和选型，选择质量好、参数稳定的设备，减少设备的非线性负载。
其次，可以通过对负载的平衡处理和采用适当的滤波器来减少谐波的产生和传播。
此外，也可以通过优化系统的接线设计、提高变压器的耐谐波能力等措施来减少系统中的谐波影响。
浅谈电力系统中的谐波
浅谈电力系统中的谐波摘要：经济的飞速发展带来供电紧张，为解决供电紧张，一方面要建设许多新的电厂和输电线路，另一方面要高效利用现有的电力资源，减少电力损耗。
谐波是导致电力损耗增加，供电质量下降的重要因素。
过去，谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装置所用的，由交流变换为直流电的水银整流器所产生的。
近年来，产生谐波的设备类型及数量均已剧增，并将继续增长。
电力系统中谐波对供配电线路、对电力设备的危害都是相当严重的。
所以，我们必须很慎重地考虑谐波和它的不良影响，以及如何将不良影响减少到最小。
本文分析谐波基本性质和测量方法，对配网中谐波的来源和危害进行了详细说明，总结和提出了治理谐波的若干方法。
关键字：电力系统电能质量谐波电流谐波危害谐波治理Abstract: the rapid development of economy brings power supply nervous, to solve the power supply nervous, on the one hand, to build many new power plants and transmission lines, on the other hand to efficient use of the existing power resources, and reduce power consumption. Harmonic is caused power loss increases, the quality of power supply of the decline of the important factors. In the past, the harmonic current is electrified railway and industry by dc speed control of transmission device used by the exchange transformation for the dc produced by mercury rectifier. In recent years, the harmonic generation equipment types and quantity are already increase, and will continue to grow. In power system harmonic distribution circuit, for to the harm of electric power equipment is quite serious. So, we have to be very careful to consider the harmonic and its adverse impact, and how to minimize adverse effects. This paper analyzes the basic properties of harmonic and method of measurement, distribution network of sources and harms of the harmonic wave in a detailed illustration, summarizes and put forward the control method of harmonic number.Key words: electric power system harmonic wave power quality harmonic current harmonic management中图分类号：TM7文献标识码：A 文章编号：一、谐波的成因谐波的产生一般来自于三个方面：一是发电源质量不高产生谐波；二是输配电系统产生谐波；三是用电设备产生的谐波。
谐波的定义及测试方法
供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1） 称为谐波次数。
电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics ）或分数谐波。
谐波实际上是一种 干扰量，使电网受到“污染”。
目前公司常用测试输入电流谐波的仪器有TEK 系列示波器（可采用WAVESTAR 软件进行谐波分析），测试输出电压谐波的仪器有GW GAD-201G （失真仪）和TEK 系列示波器（可采用WAVESTAR 软件进行谐波分析）。
使用下面的方法计算信号的THD ： () ++++++=272625242322211A A A A A A A THD 其中A 1是幅频特性中基波的幅值，而A 2 、A 3、A 4、A 5、……分别是2、3、4、5、……次谐波的幅值。
选取不同数量的谐波分量，可以计算出对应的THD 值。
采用WAVESTAR 软件进行分析可以得到完整谐波分析数据，下图为分析得出的柱型图，从图中可以针对各次谐波异常的状况采取相应的对策进行改善： Harmonic magnitude as a % of the fundamental amplitude0.0%0.7%1.5%2.2%3.0%3.7%4.4%5.2%5.9%6.6%7.4%8.1%Voltage:Current: Ch 1# Harmonics: 20Type: Current Magnitude波峰因数定义为交流信号峰值与有效值之比（峰均比），典型的波峰因数是： 正弦波：1.414；方波： 1；25％的占空比的脉冲：2 。
波峰因数（CREST FACTOR ）的概念在UPS 行业是用来衡量UPS 带非线性负载的能力，对线性负载（R LOAD ）而言，正弦波电流峰值Ipeak 与均方根值Irms 之比为1.414:1；在非线性负载（RCD LOAD ）时，波峰因数则被认定为：在相同的有功功率条件下，非线性负载的电流峰值与非线性负载电流均方根值之比。
电力系统的谐波检测与滤波技术
电力系统的谐波检测与滤波技术随着工业化进程的快速推进，电力系统的规模和复杂性也呈现出了蓬勃发展的态势。
然而，由于电力设备的普及和使用，电力系统中的谐波问题日益突出。
谐波是指非正弦波在电力系统中所引起的周期性振动现象，这种振动会导致电力设备的运行不稳定，甚至造成设备的损坏。
因此，如何进行谐波的检测与滤波已成为电力系统运行和设备安全的重要问题。
在电力系统中，谐波可以来自各种不同的原因，如非线性负载、变压器的短路问题、电力设备的故障等。
因此，准确地检测谐波的来源和频率成为谐波检测的首要任务。
近年来，随着计算机技术的发展和智能化仪表的应用，谐波检测技术也得到了极大的发展。
传统的谐波检测方法主要是利用频谱分析仪等设备进行测量，但这种方法需要在实时进行大量的数据采集和处理，耗时且不便于实际应用。
因此，研究人员提出了一种基于小波变换的快速谐波检测方法，通过对电压和电流信号进行小波分解，可以准确地检测和识别谐波的频率和幅值，并给出相应的警报。
除了谐波的检测，滤波是解决谐波问题的关键一步。
谐波滤波技术主要是通过添加滤波器来抑制或消除电力系统中的谐波成分。
传统的谐波滤波器主要包括被动滤波器和主动滤波器两种。
被动滤波器是通过串联电感、并联电容等方式来实现谐波的消除，但这种方法不适用于变化频率的谐波。
主动滤波器则是通过实时监测谐波信号，并根据信号特点进行控制，来实现谐波的滤波。
相比被动滤波器，主动滤波器具有更高的滤波效率和可调性。
近年来，随着电力电子技术的迅速发展，越来越多的新型滤波器被应用于电力系统中。
其中，基于有源器件的主动滤波器技术是一种非常有效的谐波滤波技术。
有源器件主动滤波器是利用功率器件（如IGBT、MOSFET等）来产生反向谐波电压，与谐波电流相抵消的一种滤波方法。
与传统的被动滤波器相比，有源器件主动滤波器具有更高的滤波效率和更快的响应速度。
此外，有源器件主动滤波器还可以对电力系统的负载和谐波特性进行实时调整，以适应复杂多变的谐波环境。
电力系统谐波的基本概念
3. 现代电力系统强调功率处理与控制 的能力
现代电力系统对电能形态提出了新的要求：
一、以适合于用电负荷需要的最佳电能形态提供电 力，满足用户对不同频率、压、电流、波形及 相数的要求，顺应生产与产品多样性、个性化、 高效益的发展趋势。
二、现代电力系统正试图将其快速、实时与灵活可 控应用于电网的电能输送与分配，达到可靠稳定， 高效经济运行的目的。
g
)t
四、非正弦波形的有效值和畸变率
1、非正弦波形的有效 值有效值的定义
I
1 T
T
0
i2
(t)dt
傅立叶级数分解
代入
N
u( t ) 2Un sin( nt n ) n 1
N
i( t ) 2In sin( nt n ) n 1
I
I12 I22 I32 In2
In
1 2 Inm
非正弦波形的峰值和有效值
i(t)
i1 i1 i3
i(t)
i1 i3
i3
0
T/2
T
t
0
i1 i3
T/2
1 Un 2 Unm
非正弦波形的周
期函数，它的峰
T
值和其方均根值
t 之间却不存在的
1.414比例关系
（a）三次谐波初相角与基波相同 （b） 三次谐波初相角与基波相
器
大功率器件制造水平迅速提高，大容量电力电 子技术应用日益广泛
6 kV ,6 kA GTO
全控器件（IGBT）已应用于 200MW HVDC
电压和电流波形严重畸变问题日益突出，电力谐波及其危 害已成为现代电力系统的一大重要问题。
电力系统中的谐波分析技巧
电力系统中的谐波分析技巧谐波是在电力系统中经常发生的一种现象。
它们是电力系统中除了基波（频率为50Hz或60Hz）外的其他频率成分。
谐波会导致电力系统中电压和电流的失真，进而影响系统的稳定性和运行质量。
因此，对谐波进行准确的分析和评估对于保障电力系统的正常运行至关重要。
本文将介绍电力系统中的谐波分析技巧，帮助读者更好地理解和处理谐波问题。
一、谐波分析的基本概念谐波分析是对电力系统中出现的谐波进行定量分析和评估。
其目的是确定谐波的源头、频率、振幅和相位等参数，以便采取相应的措施来减少谐波的影响。
谐波分析的基本工具是傅里叶级数和傅里叶变换，通过将谐波信号展开成一系列正弦函数的和，可以得到谐波的频率和振幅。
二、谐波分析的步骤1. 数据采集：首先需要采集电力系统中的电压和电流信号。
这可以通过专门的谐波分析仪器或传感器进行实时监测，也可以利用历史数据进行离线分析。
2. 信号处理：采集到的电压和电流信号需要进行预处理，包括滤波、去直流、采样等步骤。
滤波可以去除干扰信号，去直流可以使信号的均值为零，采样可以将连续信号转换为离散信号。
3. 傅里叶变换：对预处理后的信号进行傅里叶变换，将时域信号转换到频域。
傅里叶变换可以把信号分解成谐波的频率、振幅和相位信息，方便后续的分析和处理。
4. 谐波分析：对傅里叶变换得到的频谱进行分析，确定谐波的频率、振幅和相位等参数。
可以使用傅里叶级数展开法、阶梯逼近法等方法来拟合频谱，得到谐波的具体特征。
5. 故障诊断：根据谐波分析的结果，判断谐波是否达到了规定的限值，以及谐波的源头是否来自电力系统内部或外部设备。
如果谐波超过了限值，需要进一步诊断故障原因并采取相应的措施。
三、谐波分析的技巧1. 选择合适的谐波分析仪器：根据实际需求选择合适的谐波分析仪器，包括采样率、频率范围、精度等参数。
仪器的选择应考虑到分析任务的复杂性和精度要求。
2. 合理设置采样参数：采样率和采样时长是影响谐波分析结果的重要参数。
电力系统中谐波的影响及检测方法
电力系统中谐波的影响及检测方法摘要电力电子技术为电力系统提供了高速、高效和节能的控制手段，随着社会生活水平的提高，人们对环境的质量要求升级，使得电能质量问题已越来越引起用户和供电部门的重视。
要求实现“绿色电力”的呼声日渐高涨，而无谐波就是“绿色”的主要标志之一。
因此我们必须从大局出发，全面、综合、有效地治理谐波，从根本上杜绝或减少谐波污染所带来的巨大经济损失。
关键词电力系统；谐波影响；检测方法1 导言随着我国经济建设速度逐渐加快，人民生活水平日益提高，社会对电力能源的质量和数量的要求越来越高、越来越强，电力能源跨地域输送成为必然。
理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值，谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的通信系统和公用电网以外的设备带来危害。
因此，需加强谐波的检测和抑制对于保证电力系统运行的安全性、环保性和可靠性具有重要意义[1]。
2 电力系统中谐波的影响问题电力系统中的谐波不仅使接人系统的设备无法正常工作，甚至损坏，而且还会使供电系统中性线承受的电流超载，影响供电系统的电力输送。
2.1 对变压器的影响谐波使变压器的铜耗增大，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗和导体外部因漏磁引起的杂散损耗，特别是三次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器会在其绕组中形成环流，使绕组过热；谐波使变压器的铁耗增大，主要表现在铁心中的磁滞损耗增加，谐波使电压的波形变得越差，则磁滞损耗越大。
由于受铜耗、铁耗增大的影响，变压器的实际使用容量势必要减小，因此在选择变压器的额定容量时，需要考虑留出电网中的谐波含量。
2.2 对电力电容器的影响当电网存在谐波时，电容器端电压增大，通过电容器的电流增大，使电容器的损耗系数增大，附加损耗增加，从而加速电容器的老化，缩短电容器的使用寿命。
此外，电容器的电容与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率，等于或接近于某次谐波分量的频率时，就会引发谐波电流放大，使电容器因过热、过电压而不能正常运行。
电力系统谐波-基本原理、分析方法、抑制方法
电力系统谐波-基本原理、分析方法、抑制方法電力系統諧波----基本原理、分析方法、抑制方法【摘要】变频器在工业生产中无可比拟的优越性，使越来越多的系统和装置采用变频器驱动方案，而且采用变频器驱动电动机系统因其节能效果明显，调节方便维护简单，网络化等优点，而被越来越多应用，但它非线性，冲击性用电工作方式，带来干扰问题亦倍受关注。
一台变频器来讲，它输入端和输出端都会产生高次谐波，输入端谐波会输入电源线对公用电网产生影响。
本文从变频器产生的谐波原理、谐波测试分析方法，谐波的抑制方法方面进行探讨。
【关键词】电力系统，变频器，谐波分析，谐波抑制。
【引言】谐波存在于电力系统已经很多年了，但是，近年来，随着技术的发展成熟，越来越多的设备系统为提高可靠性和效率广泛采用电力电子变频器，而且电力公司为降低设备所需的额定值以及线路损耗和电压降落，强制要求电力用户提高其自身的功率因数，而电力用户及工厂端改善功率因数的方法是使用功率因数补偿器—电容模组，这两种情况的出现，使得电力系统的谐波问题变得更加严重。
电力用户和工厂端普遍使用的变速传动和电力电子设备是产生这一现象的根源，而这些设备与功率因数校正电容模组之间的相互作用导致了电压和电流的与过去放大效应;半导体电子工业的迅猛发展也导致了大批精密设备的诞生，粗笨的设备相比，这些设备对电力公司供给的电能质量更加敏感，但同时也导致交流电流和电压稳态波形的畸变。
而为了得到可靠清洁的电力能源，人们必须面对电流和电压畸变的问题，而电流和电压的畸变的主要形式是谐波畸变。
【正文】一、变频器谐波产生从结构来看，变频器可分为间接变频和直接变频两大类。
间接变频将工频电流整流器变成直流，然后再由逆变器将直流变换成可控频率交流。
直接变频器则将工频交流变换成可控频率交流，没有中间直流环节。
它每相都是一个两组晶闸管整流装置反并联可逆线路。
正反两组按一定周期相互切换，负荷上就获了交变输出电压，幅值决定于各整流装置控制角，频率决定于两组整流装置切换频率。
电力系统的谐波分析与测量
电力系统的谐波分析与测量作者：侯少红安卓来源：《科技资讯》 2011年第5期侯少红安卓(河北工业职业技术学院宣钢分院河北张家口 075101)摘要:电力系统谐波污染日益严重,由于谐波的危害,已严重影响到电力系统的正常运行,为了维护电力系统的正常安全运行,分析和测量谐波势在必行。
采用谐波分析仪对各种负荷产生的谐波进行测量、分析,目前大多数谐波分析仪都采用快速傅里叶变换FFT算法。
关键词:谐波谐波危害谐波检测 FFT中图分类号:TM714 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)02(b)-0137-01近几年来,电力系统中的非线性用户越来越多而产生的高次谐波电流大量注入电网,致使电网电压的正弦波形发生畸变、电能质量下降。
1 谐波的产生与危害1.1 谐波产生的原因谐波产生的根本原因是非线性负载如高压直流输电系统、变频器、电弧炉、电动机车等的应用,造成电网中的谐波污染、三相电压的不对称性。
由于上述负荷的存在,使得电力系统中的供电电压即便是正弦波形,其电流波形也将偏离正弦波形而发生畸变。
当非正弦波形的电流在供电系统中传输时,将迫使沿途电压下降,其电压波形也将受其影响而产生不同程度的畸变,这种电能质量的下降会给电力系统和用电设备带来严重的危害。
1.2 谐波的危害谐波对电力系统的危害主要表现在:(1)谐波使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率。
(2)谐波影响各种电气设备的正常工作。
(3)谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,引发严重事故。
(4)谐波会导致继电保护和自动装置误动作,并使电气测量仪表计量不准确。
(5)谐波对临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。
2 电力系统谐波分析理论和算法(FFT)在实际非正弦周期信号的测量中,一种方法是基于连续信号的傅立叶级数的谐波分析;另一种是采用离散傅立叶变换。
电力系统谐波和间谐波检测方法综述
电力系统谐波和间谐波检测方法综述一、本文概述随着电力电子技术的快速发展和广泛应用，电力系统中的谐波和间谐波问题日益严重，对电力系统的安全、稳定、经济运行构成了严重威胁。
因此，研究和发展有效的谐波和间谐波检测方法，对于提高电力系统的供电质量、保护电力设备和促进节能减排具有重要意义。
本文旨在对电力系统谐波和间谐波的检测方法进行全面的综述，分析各种方法的原理、特点、适用范围以及优缺点，以期为谐波和间谐波检测技术的发展和应用提供参考。
本文首先介绍了谐波和间谐波的基本概念、产生原因及其对电力系统的影响，为后续检测方法的研究提供了理论基础。
接着，详细阐述了传统的谐波和间谐波检测方法，如傅里叶变换、小波变换等，并分析了它们的优缺点和适用范围。
然后，介绍了近年来新兴的基于的谐波和间谐波检测方法，如深度学习、神经网络等，并探讨了它们在谐波和间谐波检测领域的应用前景。
对谐波和间谐波检测技术的发展趋势进行了展望，提出了未来研究的重点和方向。
本文期望通过对谐波和间谐波检测方法的综述，为相关领域的研究人员和技术人员提供一个全面、系统的参考，促进谐波和间谐波检测技术的不断创新和发展，为电力系统的安全、稳定、经济运行提供有力保障。
二、谐波和间谐波检测方法的分类电力系统中的谐波和间谐波检测是确保电力质量、保护设备和提高能源效率的关键环节。
针对这一目标，谐波和间谐波的检测方法主要可以分为两类：基于傅里叶变换的方法和现代信号处理方法。
基于傅里叶变换的方法是最常见的谐波和间谐波检测方法。
这类方法主要包括快速傅里叶变换（FFT）和离散傅里叶变换（DFT）。
FFT 是DFT的快速算法，能够在短时间内对信号进行频谱分析，从而准确地检测出谐波和间谐波的成分。
这类方法的主要优点是计算速度快，精度高，适用于稳态和准稳态信号的谐波分析。
然而，对于非稳态信号，FFT的检测结果可能会受到频谱泄漏和栅栏效应的影响。
现代信号处理方法则提供了更多的选择，以适应复杂多变的电力系统环境。
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配电网中谐波源识别方法比较摘要：力电子广泛应用以及其他非线性负荷的不断增加，造成电网波形严重畸变，对谐波进行检测、分析与控制已成为电工技术领域的热点问题。
其中，谐波源位置的确定是这些工作的基础。
本文对几种常见的谐波源识别方法进行比较，并分析了各种方法的优缺点，提出今后工作中的重点。
关键词：电力系统谐波；谐波源识别1 配电网中谐波的产生随着现代工业技术的发展，电网中电力电子广泛应用和非线性负荷急剧增加，谐波污染日益严重。
谐波源产生的谐波注入电网，通过网络扩大，可能降低对在同一或者临近馈线上的其他用户的电能质量，因此需要对谐波电流进行检测、分析和控制。
本文分析了几种谐波的识别方法。
2谐波源识别的几种方法2.1 利用状态估计技术的谐波源识别Heydt [1]等首先提出了谐波的状态估计问题并给出了一种利用最小方差估计器的谐波源识别算法。
他选用注入视在功率和线路视在功率作量测量，利用广义逆求解欠定方程组，从而获得对状态变量的最优估计。
但是，不可否认的这种方法有几个不可忽视的问题：（1）在波形存在畸变的情况下，关于无功功率没有一种普遍接受的定义，因此选用视在功率作为量测量没有普遍意义，因而是不合适的。
（2）根据Heydt论述的方法来估计谐波源的位置，需要由足够的谐波测量装置对电力系统的谐波进行连续测量。
然而，对于电力公司来说，需要考虑成本的问题。
因此人们希望装设尽可能少的检测仪器，和检测尽可能少的母线，来估计出谐波源的位置。
（3）在测量谐波中另一个重要的限制是典型的谐波母线电流注入频谱，I（ω），以1/h 的比率近似减少（h是谐波次数），而谐波母线电压频谱，V（ω），或者比1/h慢，或者比1/h 快。
作为一个实际的问题，25次以上的谐波减小量使可靠的测量几乎不可能。
（4）根据Heydt等提出采用状态估计的方法来获得负荷注入系统的谐波功率，当这一注入谐波功率为正时，则判定该负荷为谐波源。
2.2 基于谐波源模型的谐波源识别根据上面3.1节提出的问题，文献[6]又提出一种基于谐波源简化模型[1] 的谐波源识别方法。
毕业论文《电力系统谐波的检测》
摘要随着电力系统的发展以及电力市场的开放，电能质量问题越来越引起广泛关注。
由于各种非线性负载(谐波源)应用普及，产生的谐波对电网的污染日益严重。
谐波是目前电力系统中最普遍现象，是电能质量的主要指标。
电力系统谐波是电能质量的重要参数之一，随着电力电子技术的发展，大量的非线性负载和各种整流设备被广泛的应用于各行各业，使电网谐波含量大大增加，电能质量下降。
谐波给供电众业的安全运行和经济效益带来了巨大影响。
所以，抑制谐波污染、改善供电质量成为迫切需要解决的问题。
因此，谐波及其抑制技术己成为国内外广泛关注的课题。
对电力系统谐波的治理，需要电力部门和用户共同参与。
一方面，用户需要电力部门公共电网电能质量能确保用户正常生产用电；另一方面，电力部门也要求用户的生产用电不影响公共电网的正常供电，特别是对于一些会对公必电网电能质量造成睡大影响的大型用户，从源头上进行电能质量的治理是必须的。
本文介绍了谐波的概念、检测及危害，详细介绍了谐波产生的来源于，电力系统中的谐波来自电气设备。
也就是说来自发电设备和用电设备。
同时介绍了谐波的危害，包括对电网运行和用电设备的危害，还包括对继电保护和自动装置的影响。
为了有效补偿负荷产生谐波电流，首先对谐波的成分有精确认识，因而需要实时检测负载电流中的谐波。
本文着重介绍了基于三相电路瞬时无功功率理论的谐波测量的理论。
进而研究了电力系统谐波的抑制措施，消除或抑制谐波的对策,可以有效地减小谐波对电网的影响，以消除和防止谐波的影响。
关键词：电力系统谐波；危害；p、q检测方法,；ip、iq检测方法目录摘要 (I)目录 (I)第1章绪论 (3)1.1 谐波的提出及意义 (3)1.2国内外研究状况及进展 (4)1.2.1国外研究现状 (4)1.2.2国内研究现状 (6)1.3本文主要研究的内容 (7)第2章电力系统谐波的分析 (8)2.1 谐波的基本概念 (8)2.1.1 谐波的定义 (8)2.1.2 电力系统谐波的表达式 (8)2.1.3 电力系统谐波的标准 (9)2.2 电力系统谐波的产生 (10)2.3 电力系统谐波的危害 (12)2.3.1 对电机的危害 (12)2.3.2对变压器的危害 (12)2.3.3 对线路的危害 (13)2.3.4 对电容器的影响 (13)2.3.4 对继电保护、自动装置工作的影响 (14)2.3.5 对其通信系统的影响 (14)2.4 本章小结 (14)第3章电力系统谐波的检测 (16)3.1谐波检测的几种方法比较 (16)3.2基于三相电路瞬时无功功率理论的谐波测量 (18)3.2.1 瞬时有功功率和瞬时无功功率 (18)3.2.2 瞬时有功电流和瞬时无功电流 (20)3.2.3 基于瞬时无功功率的p、q检测方法 (21)3.2.4 基于瞬时无功功率的ip、iq检测法 (22)3.2.5 检测示例 (24)3.3本章小结 (26)结论 (27)参考文献 (28)附录1 (29)附录2 (32)致谢 (337)燕山大学毕业论文评审意见表 (38)个人简介 (40)第1章绪论1.1 谐波的提出及意义“谐波”一词起源于声学。
电力系统中谐波源
谐波源总而言之，谐波的产生，电网谐波来自于3个方面：一是发电源质量不高产生谐波；二是输配电系统产生谐波；三是用电设备产生的谐波.其中用电设备产生的谐波最多。
1发电源发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因,发电源多少也会产生一些谐波,但一般来说很少。
2输配电系统输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。
它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。
铁心的饱和程度越高,变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,其中3次谐波电流可达额定电流的0。
5%。
3用电设备3。
1晶闸管整流设备由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。
我们知道，晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。
如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30％；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大.如果整流装置为三相全控桥6脉整流器，变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流；如果是12脉冲整流器，也还有11次及以上奇次谐波电流.经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，这是最大的谐波源.3。
2变频装置变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。
3。
3电弧炉、电石炉由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网.其中主要是2 —7次的谐波,平均可达基波的8% -20%，最大可达45％。
电力系统谐波源的种类及其特性
电力系统谐波源的种类及其特性一、谐波源的种类电力系统中产生谐波的装置即谐波源，是具有非线性特性的用电设备【2】。
随着大容量电力电子装置和各种非线性负载在系统中的广泛应用，其产生的谐波污染也越来越多的受到了人们的认识与关注。
为了抑制系统的谐波，我们必须要了解各谐波源的特性。
1.现有的系统谐波源就其非线性特性可大致分为三种：（1）含有铁芯设备的各磁饱和装置，如变压器、电抗器等。
这类谐波源在电力电子装置大量应用前是主要谐波源。
（2）电弧焊、电弧炉这种强冲击的、非线性的负载。
这类谐波源不仅可以产生奇次谐波，还可以产生偶次谐波，频率范围也较大。
（3）各种电力电子换流装置。
这类具有相当容量的非线性负荷是目前电力系统中最主要的谐波源。
2.谐波注入系统的方式不同谐波源分为：（1）电流型谐波源。
系统谐波源具有电流源的特性，其谐波含量取决于本身的特性与系统参数无关，直流侧电感滤波的整流器属于电流型谐波源，如图1（a）。
（2）电压型谐波源系统谐波源具有电压源的特性，如发电机、直流侧电容滤波的整流器属于电压型谐波源，如图1（b）。
二、铁磁饱和装置发电机、电动机和变压器这种带有铁芯的设备工作在磁化饱和曲线拐点的下方时，处于线性状态；当其运行在拐点上方时，其铁芯处于非线性状态，即使加以纯正的正弦电压，电流也会发生畸变。
由于发电机和电动机都是旋转电机，产生谐波的主要原因是结构问题，且产生的谐波含量有限，并在设计和制造时会得到很好的补偿。
国际电工委员会规定发电机实际端电压的波形与基波的偏差在任何时刻都不得高于5%。
电动机产生的谐波量一般在0.6%一下。
因此发电机和电动机不是系统主要的谐波源。
发电机产生的谐波电势只与其本身结构和运行状态有关，基本与系统参数无关，因此可以将其视作恒压谐波源。
在电力系统中，变压器的总容量一般为发电机总容量的4倍以上，它是系统普遍存在的谐波源。
由于变压器在系统中的数量很大，因此变压器向系统注入的谐波不可忽视。
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电力系统谐波的基本特性和测量
谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍数。
理论上看，非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。
非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系，这类负荷的电流不是正弦波，且引起电压波形畸变。
周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后，那些大于基频的分量被称作谐波。
非线性负荷除了产生基频整次谐波外，还可能产生低于基频的次谐波，或高于基波的非整数倍谐波。
电力系统中出现系统短路、开路等事故，而导致系统进入暂态过程引起的谐波，将不归属谐波治理的范畴。
要治理谐波改善供电品质，需要了解谐波类型。
谐波按其性质和波动的快慢可分成四类：准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。
因其多样性和随机性，在实际工作中，要精确评估谐波量值非常困难，所以在IEC 6100-4-7标准中对前三类谐波进行了规定，推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。
兼顾数理统计和数据压缩的需要，标准对测量时段以及通过测量值计算谐波值提出了建议。
国标GB/T 14549-1993采用观察期3s有效测量的各次谐波均方根值的95%概率作为评价谐波的标准。
为简便实用，将实测值按由大到小的方式排序，在舍去前5%个大值后剩余的最大值，近似作为95%的概率值。
实际工作中，通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。
一般来说，将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点，测量该点的电压和注入公共电网的电流后，通过对电压和电流的分析，取得谐波测量资
料。
相对单点的谐波测量而言，从区域或整个电网角度来看，谐波源的定位和确定谐波模型进而分析它是一个相对复杂的过程。
谐波源定位，一般采用功率方向法和瞬时负荷参数分割法。
而谐波模型分析的方法一般有三种：非线性时域仿真、非线性和线性频率分析。
三种方法的相同点是对电网作适当的线性化处理，只是在处理非线性设备时采取了不同的模拟方式。
配网中的谐波源
严格意义上讲，电力网络的每个环节，包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上。
发电机是由三相绕组组成的，理论上讲，发电机三相绕组必须完全对称，发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才不致造成谐波的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，发电机总会产生少量的谐波。
输电和配电系统中存在大量的电力变压器。
因变压器内铁心饱和，磁化曲线的非线特性以及额定工作磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸多因素，致使磁化电流呈尖顶形，内含大量奇次谐波。
变压器铁心饱和度越高，其工作点偏离线性就越远，产生的谐波电流就越大，严重时三次谐波电流可达额定电流的5%。
用电环节谐波源更多，晶闸管式整流设备、变频装置、充气电光源以及家用电器，都能产生一定量的谐波。
晶闸管整流技术在电力机车、充电装置、开关电源等很多方面被普遍采用。
它采用移相原理，从电网吸收的是半周正弦波，而留给电网剩下的半周正弦波，这种半周正弦波分解后能产生大量的谐波。
有统计表明，整流设备所产生的谐波占整个谐波的近40%，是最大的谐波源。
变频原理常用于水泵、风机等设备中，变频一般分为两类：交-直-交变频器和交-交变频器。
前者将380V 50Hz工频电源经三相桥式可控硅整流，变成直流电压信号，滤波后由大功率晶体开关元件逆变成可变频率的交流信号。
后者将固定频率的交流电直接转换成相数一致但频率可调的交流电。
两者均采用相位控制技术，所以在变换后会产生含复杂成分(整次或分次)的谐波。
因变频装置一般具有较大功率，所以也会对电网造成严重的谐波污染。
充气电光源和家用电器更是常见的谐波源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯应用气体放电原理发光，其伏安特性具有明显的非线性特征。
计算机、电视机、录像机、调光灯具、调温炊具、微波炉等家用电器，因内置调压整流元件，会对电网产生高次奇谐波；电风扇、洗衣机、空调器含小功率电动机，也会产生一定量的谐波。
这类设备功率虽小，但数量多，也是电网谐波源中不可忽视的因素。