谐波定义(精)
谐波定义
一、谐波定义
供电系统谐波的定义是对周期性的非正弦电量进行傅立有叶级数分解，除了得到与电网基波相同的分量，还得到一系列大于电网基本频率相同的分量，这部分电量称为谐波.谐波频率与基波的比值（n=fn/f1)称为谐波次数。电网中有时也存在整数倍谐波，称为谐波（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。电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般为2≤n≤50.
二、谐波源
向公用电网注水谐波电流在公用电网上产生谐波电压的电气设备称位谐波源。具有非线性特性的电气是主要的谐波源，例如带有电子器件的交流设备，交流控制器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。我国工业也越来越朵的使用产生谐波的电器设备，例如晶闸管电路供电的直流提升机、交-变频率装置、轧钢支流转动装置、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧等。这些设备取用的电流是非正弦的，其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性极及其工作状况，而与电网参数无关，故可视为恒流源。各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关，称为该电路的特征谐波。对称三相变流低那路的网侧特征谐波次数为：PN±1（正整数）式中P为一个电网周期内脉冲触发次数（或称脉冲次数）。除特征谐波外，在三相电压不平衡，触发脉冲不对或非稳定工作状态下，上述电路还会产生非特征谐波。进行谐波分析和计算最有意义的是特征谐波，当电网接有多个谐波源时，由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同，其和将小于各分量的算术和。变压器激磁电流中含有3，5，7等各次谐波分量。由于变压器的原副边组中总有一组为角形接法，为3次谐波提供了通路，故3次谐波电流不流入电网。
三、电力系统抑制谐波的措施
为了把谐波对电力系统的干扰（污染）限制在系统可以接受范围内，我国和国际上分别颁布了电力系统谐波管理暂行规定和IEC标准，明确了各种谐波源产生谐波的极限值。
电力系统抑制谐波的主要措施有：
（1）在补偿电容器回路中串联一组电抗器如果对应某次谐波有XIn-Xcn=即发生谐波，则其谐波电流、电压都趋于无穷大。为了摆脱这一谐振点，通常在电容器支路串接电抗器，其感抗值的选择应选择应使在可能产生的任何谐波下，均使电容回路的总电抗为感抗而不是容抗，从根本上消除了产生谐波的可能性。
（2）装设由电容、电感及电阻组成的单调谐滤波器和高通滤波器。
单调谐波器是针对某个特定次数的谐波而设计的滤波器，高通滤波器是为了吸收若干较高次谐波的滤波器。应装设的滤波器类型、组数及其谐波频率（滤波次数）可由具体计算决定。
（3）增加整流相数
高次谐波电流与整流相数密切相关，即相数增多，高次谐波的最低次数变高，则谐波电流副值变小。一般可控硅整流装置多为6相，为了降低高次谐波电流，可以改用12相或34相。当采用12相整流时，高次谐波电流只占全电流的10%，危害性大大降低。
（4）当两台以上整流变压器由同有一段母线供电时，可将整流变压器一次侧绕组分别交替接成Y型和△形，这就可使5次、7 次谐波相互抵消，而只需考虑11次、13次谐波的影响，由于频率高，波幅值小，所以危害性减小。
产品概述
随着电力电子技术自动化技术应用的日益广泛，使得动态无功补偿与谐波治理的问题日益突出。配电系统中常常会出现有谐波、副荷较大且经常变化的工况，传统的静态无功补偿及静态无源滤波装置已经无法满足这种需求。PGLB系列滤波补偿成套装置应用先进的电力电子技术、信息技术，智能控制技术，采用科学、有效、经济的技术手段，即有效解决了谐波工况下并联电容器投切补偿的问题，又可根据用户实际要求抑制或者治理谐波，为新一代智能型无功滤波补偿及谐波治理的成套装置。
■型号含义
■技术特点
1.针对用户系统专门设计制造，按需消除特性谐波，如：5次、7次11次等，滤波效果明显。
2.设备投入，受电功率因数提高到0.95以上，使配电网的线损降低、配电变压器的承载效率增加。
3.采用高性能接触器及综合保护控制系统投切各滤波支路，使设备操作简单安全可靠。
4.快速检测系统情况，根据系统要求（谐波情况、无功情况）自动或手动投切，实时滤波补偿无功。
5.保护功能齐全，具有短路保护功能，过压保护、过流保护等，运行可靠性高PGLB滤波无功补偿装置是一种经济型单调谐滤波兼补偿设备，针对特性谐波的同时进行滤波。滤波支路采用了专业饿的滤波电抗器和电容器组组成单调谐式滤波，在有效滤除谐波的同时补偿无功功率，提高功率因数清除电网谐波污染。采用综合保护控制操作简单。单调谐滤波支路采用电脑模拟设计，针对用户实际情况分析计算，达到更好的效果，发挥设备的最大潜能。
■主要技术指标
1、额定电压：分为400V、660V、1100V3个档级（特殊要求可定制）
2、动态响应时间：
3、谐波测量范围：
4、精度：电压、电流0.5级；功率1.5级
5、基波无功补偿：功率因数可达到0.5-0395以上
6、谐波滤除率：非标准滤波型，满足GB/T14549-93Y的要求；标准滤波型，5次谐波的滤除率=50%
7、稳定电压范围：满足GB 12326-90的要求，△U=+2%
8、整机功耗：≤1%装置容量
9、结构形式：柜式结构，分立结构
10、防护等级：IP31，户外使用防护等级IP33（特殊要求可定制）
11、安装与施工：按一般电力配电的要求安装与施工
公用电网谐波电压（相电压）限值GB/T14549-93
IEEE-519PCC谐波电流限值（Ih/II)%
3PCC谐波电压限值（VH/V1）%
使用条件
1、运行环境温度-20℃～+45℃
2、环境温度+20℃时，相对湿度不超过90%
3、大气压力：80～110kPa(海拔2000米以下）；
4、无剧烈振动及冲击；
5、无导电及爆炸性公尘埃，无腐蚀性气体。
■适用范围
产品广泛应用于电力、冶金、铁道、军工、石油、机械、化工、港口、轻工、建材、矿山、造船等供配电系统中，要求动态无功补偿且同时需要抑制或治理谐波的场合；尤其适用有谐波、负荷较大且变化频繁的工况。
■产品作用
有效支撑系统电压、确保系统正常运行；保障功率因数达标，避免罚款，同时提高设备利用率和保护设备；有效抑制或治理谐波；降损节能。
■滤波补偿效益分析
PGLB系列无功补偿及滤波装置同时具有无功补偿和谐波滤除两大功能，使用电力滤波装置可达到降低用户生产电系统的谐波成分，提高用电负荷功率以及能量，解决谐波对供电设备的不利影响，降低用电系统内设备损坏和电损耗,提高生产效率,节电效果显著.
安装PGLB系列无功补偿及滤波装置,可为企业带来明显的经济效益,在改善可用电环境同时,节省了电费的支出.根据测试:一般情况下,使用630kWA-2500kVA配电变压器的用户,在低压侧安装该产品后,综合节电率达到7%-15%.
例如一台1600kVA的配电变压器拖1200kW的综合性负载,按平均负荷率70%,安装平高电气PGLB系列电力滤波装置后综合节电12.5%,电价0.70元/kW.h进行计算:(产品的投资回收期一般不超过 1.5年)一年节电:(12000.787600.700.125)=64.386万元.
■服务承诺
双方对总体设计方案确认后,根据需要方提供的负荷数及技术规格饿要求进行设计.随时和需要方人员保持联系,接受需方技术监造,并提供一切饿方便 .设备验收后,保修期一年,做到服务及时有效,在质保期内如因质量问题而发生故障免费维护.
HANS时间序列谐波分析法
HANTS（the Harmonic analysis of time series）——时间序列谐波 分析法 时间序列谐波分析法（Harmonic Analysis of Time Series，HANTS）是平滑和滤波两种方法的综合，它能够充分利用遥感图像存在时间性和空间性的特点，将其空间上的分布规律和时间上的变化规律联系起来。时间序列谐波分解法进行影像重构时充分考虑了植被生长周期性和数据本身的双重特点，能够用代表不同生长周期的植被频率曲线重新构建时序NDVI影像，真实反映植被的周期性变化规律。时间序列谐波分析法是对快速傅立叶变换的改进，它不仅可以去除云污染点，而且对时序图像的要求不象快速傅立叶变换（FFT）那么严格，它可以是不等时间间隔的影像。因此同快速傅立叶变换相比，HANTS在频率和时间系列长度的选择上具有更大的灵活性。时间序列谐波分析法进行时序影像的重构也是基于云对NDVI的负值影响，但是它与最大值去除云污染的影响是两个完全不同的方法。它是首先通过傅立叶变换得到非零频率的振幅和相位，然后将所有的点进行最小二次方拟合。通过观测资料与拟合曲线的比较，对于那些明显低于拟合曲线的点被作为云污染点通过把它们的权重赋为零而拒绝参与曲线的拟合。建立在剩余点上进行新的曲线拟合，通过这种反复进行的迭代过程实现图像的重构。 HANTS的核心算法是最小二乘法和傅立叶变换，通过最小二乘法的迭代拟合去除时序NDVI值中受云污染影响较大的点，借助于傅立叶在时间域和频率域的正反变换实现曲线的分解和重构，从而达到时序遥感影像去云重构的目的。 采用时间序列谐波分析法（HANTS）可以对时间谱数据进行平滑。其核心算法是傅立
基于MATLAB的电力谐波分析
目录 摘要 (2) Abstract (2) 1：绪论 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2谐波的产生 (3) 1.3电网中谐波的危害 (5) 1.4研究谐波的重要性 (5) 2：谐波的限制标准和常用措施 (7) 2.1国外谐波的标准和规定 (8) 2.1.1谐波电压标准 (8) 2.1.2谐波电流的限制 (9) 2.2我国谐波的标准和规定 (9) 2.2.1谐波电压标准 (10) 2.2.2谐波电流的限制 (11) 2.3谐波的限制措施 (12) 3：谐波的检测与分析 (15) 3.1电力系统谐波检测的基本要求 (15) 3.2国内外电力谐波检测与分析方法研究现状 (15) 3.3谐波的分析 (18) 3.3.1电力系统电压（或电流）的傅立叶分析 (19) 3.3.2基于连续信号傅立叶级数的谐波分析 (19) 4：电力谐波基于FFT的访真 (21) 4.1快速傅立叶变换的简要和计算方法 (21) 4.1.1快速傅立叶变换的简要 (21) 4.1.2快速傅立叶变换的计算方法 (21) 4.2 FFT应用举例 (22) 5：结论 (28) 附录： (28) 参考文献： (30) 致谢： (30)
基于MATLAB的电力谐波分析 学生： 指导老师： 电气信息工程学院 摘要：电力系统的谐波问题早在20世纪20年代就引起人们的注意，到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关换流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分的关注。 本文首先对目前国内外电力谐波检测与分析方法进行了综述与展望，并对电力谐波的基本概念、性质和特征参数进行了详细的分析，给出了谐波抑制的措施。并得出基于连续信号傅立叶级数的各次谐波系数的计算公式，推导了该计算公式与MATLAB函数FFT计算出的谐波系数的关系。实例证明：准确测量各次谐波参数，对电力系统谐波分析和抑制具有很大意义，可确保系统安全、可靠、经济地运行。同时实验结果表明，该法对设备要求不高，易于实现。 关键字：MA TLAB电力谐波分析 Harmonic Analysis of Electric Power System Based On Matlab Student: Teacher: Electrical and Information Engineering Abstract:The harmonic problem of electric power system has caused the attention of people in1920s and 1930s.Until 1950s,owing to the development of high voltage direct current transportation electricity technology,people published a large number of theses about the electricity power system harmonic problem,which caused by the current transform device.Since 1970s,because of the speedly development of eletricity power electronics technology,the various electric power electronics devices were applied extensively in the electric power system,industry,traffic and family,but the harm which the harmonic creates was serious more and more.Many country of the world all pay attention to the harmonic problem. Summary and Prospects of the first domestic and international power harmonics detection and analysis methods, and power harmonics of the basic concepts of the nature and characteristic parameters of a detailed analysis, given a harmonic suppression measures. Obtained based on the
电网谐波测量
1 绪论 随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，电力电子产品广泛地应用于工业控制领域，用户对电能质量的要求也越来越高，其中最为突出的是电压质量和谐波的问题，因此，如何提高电压质量、治理谐波就成为输配电技术中最为迫切的问题之一。所以，面对我国目前电网结构薄弱和输配电技术普遍存在的技术手段的落后、自动化水平低的现状，针对电压质量和谐波问题，研究电网谐波治理问题和无功补偿新技术及新装备，具有十分重要的理论和现实意义[3]。 1．1 谐波的定义 “谐波”这一名词起源于声学，在声学中谐波表示一根弦或一个空气柱以基波频率的倍数频率振动。电气学中所谓电网谐波，就是电网正弦电压波形畸变后，其波形可以按傅立叶级数进行分解，除了基波（50HZ）之外，还有一系列频率为基波频率整数倍的正（余）弦波，这些正（余）弦波称之为谐波。正是由于这些谐波注入了电网，就使得电网电压波形畸变[14]。 1．2 谐波的危害 电网谐波的危害主要有以下几点： 1、相同频率的谐波电压余谐波电流要产生同此谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网容量。 2、高次谐波能使电容器出现过电流与过负荷，温度增高，寿命减少，甚至出现发热、鼓肚、击穿或爆炸事故。同时在电压已经畸变的电网中，电容器的投入，还可能使电网的谐波加剧（谐波放大现象）。 3、谐波往往引起继电保护不工作或误动作，从而造成设备与系统的事故，尤其是半导体继电保护与整流型继电保护更为严重。
4、谐波能增大仪表的计量误差，干扰通讯网络的正常工作。 5、电机中有谐波电流，且频率接近某个零件的固有频率时，使电机产生机械振动并发出很大的噪声。 6、谐波对人体有影响。从人体生理学来看，人体细胞在受到刺激兴奋时，会在细胞膜静息电位基础上发生快速电波动或可逆翻转。其频率如果与谐波频率相接近，电网谐波的磁辐射就会直接影响人的脑磁场和心磁场。 1．3 谐波的产生 电网谐波来源于三个方面：其一是发电源质量不高产生谐波；其二是输电网产生谐波；其三是用电设备产生的谐波。其中以电气设备产生的谐波最多，具体情况如下： 1、整流设备。由于晶闸管整流的广泛应用（如电力机车的、路电解槽、电池充电器等），给电网造成大量的谐波。统计表明：由于整流装置产生的谐波占所有谐波的40%左右，这是最大的谐波源。 2、电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三项电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃料不稳定，引起三项负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的△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%。 3、电力变压器。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型，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，其次谐波电流可达额定电流的0.5%。另外变压器空载合闸时出现的涵流中也含有大量的谐波量。 4、家用电器。如电视机、录像机、电子调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波；在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能是波形改变。
电网谐波监测分析模块建设要求
建立统一的公司级谐波监测分析模块，集成全网电能质量监测数据并开展大数据分析，诊断、预测和评估电能质量干扰源对电网运行的影响，及时发现影响电网安全的隐患，支撑电能质量治理决策，增强电网系统运行可靠性和稳定性。
?谐波监测子模块数据交互方式 （1）总部和省公司谐波监测子模块数据交互应满足“电网谐波监测分析模块纵向接口要求”。 （2）省公司谐波监测子模块与省公司PMS数据交互：获取台帐、鉴权等信息，接口应满足“电网谐波监测分析模块与PMS接口要求”。?谐波分析子模块数据交互 谐波数据分析在总部谐波分析子模块开展，省公司可按权限直接访问总部相关数据。
?总部、省公司主站及其互联 总部谐波模块部署于总部信息内网二级系统域中，省公司谐波模块部署于省公司信息内网二级系统域中。总部谐波模块与省公司谐波模块通过信息内网纵向通道互联，应满足信息内网纵向边界安全防护要求。 ?监测终端接入省公司主站 监测终端通过现有通信通道接入信息内网谐波监测子模块，应满足信息内网终端接入安全防护要求。
1.变电站的重要供电母线及出线： ?跨省计量关口点（必须设置）; ?纽变电站高低压母线（可选设置）等。 2. 直流受端落点换流站（必须）及受其影响的变电站高低 压母线（可选）。 3.向干扰源用户供电的母线及出线： ?电气化铁路（必须）; ?电弧炉、中频炉、轧机、轨道交通、电动汽车充电站、电焊机、变频调速设备、起重设备、电加热和电解设 备、大型储能电站、大型电梯、变频空调、节能照明、逆变电源、开关试验站等（可选）。
4. 向敏感、重要、高危用户供电的母线及出线： 半导体制造、精密加工，党政机关、医院、交通枢纽、机场、金融、数据中心，危险化学品、易燃易爆品制造等（可选）。 5. 电源接入点： ?10kV及以上风电场、光伏电站等新能源发电专线接 入变电站相关母线及出线（必须）， ?其他发电厂（场、站）接入点（可选）。 6. 其他监测点： ?装设FACTS设备（如SVC、STATCOM等）的系统变 电站（换流站）母线及出线（必须）、 ?现场测试中超标较严重或用户投诉较多的变电站母线 及出线等（可选）。
一文教你读懂谐波测量方法
一文教你读懂谐波测量方法 来源：仪商网 在很多人认识里，只有使用同步采样才能进行精确的谐波分析，其实采用非同步采样同样能进行谐波分析，而且在许多情况下甚至比同步采样法更优秀。PA功率分析仪提供了常规谐波、谐波和IEC谐波三种谐波测量模式，支持同步和非同步的谐波分析，将两种分析方式互补使用可提高谐波的分析能力。下面通过其计算方法的简单，结合实例讨论三种谐波模式的使用。 谐波测量基本原理 目前最常用的谐波分析方法是使用傅里叶变换，将时域的离散信号进行傅里叶级数展开，得到离散的频谱，从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线，计算得出谐波各项参数。 在实际实现时，由于离散傅里叶变换存在“栅栏效应”，采样频率不为基波的整数倍时，部分谐波可能不在离散傅里叶变换后的离散频率点上，需要使用特殊的手段将栅栏空隙对准我们关心的谐波频率点。其中同步采样法和频率重心法使用最为广泛。 同步采样法 顾名思义，就是使采样频率与基波频率同步改变。该方法从源头上保证数据的采样频率为基波频率的整数倍，如IEC 61000-4-7标准就规定50Hz使用10倍基波采样率，采样数据经离散傅里叶变换即可得到各次谐波分量。同步采样常用硬件PLL实现，需要实时调
整采样频率，频率的锁定需要时间，受限于滤波器及相关器件，很难做到很宽的频域，也很难保证频谱特别丰富时的准确性。 频率重心法 使用足够高的采样频率（一般大于4倍基波频率）即可满足直接对信号进行采样，将信号的频谱间隔拉开，并且使用更多周期的数据点做离散傅里叶变换，降低频谱泄露的影响。最后根据窗函数的功率谱分布特性，通过频谱的谱峰和次谱峰，找到真正的谱峰频点——即离散频谱的谱峰和次谱峰的重心。通过频率重心法消除了栅栏效应的影响，对各次谐波使用重心法，还得到一个偏离系数，使用该系数配合窗函数功率谱，可求解得到对应频点的相位和幅值等信息。至此，非同步采样法同样得到了各次谐波。受限于窗函数的频谱特性，该法需要用足够高采样率来保证各频率成分的频谱互相影响足够小；而且截断造成的泄漏也不能太大，否则产生的假频率叠加到真实频谱里，导致结果误差更大。 简单对比 基于以上实现原理可知，同步采样法精度取决于PLL的准确度，而后期计算简单。PLL 中用到的滤波器限制了支持的基波频率上限，因此在基波频率较高时，同步采样法一般无法支持；同样是滤波器原因，无法很好滤除低偶次谐波，所以低偶次谐波幅值较大时，PLL 就无法同步基波采样，谐波分析结果也就完全错误。 频率重心法不需要额外滤波器，采样器件可工作在支持的最高采样频率，使有效谱线拉开的同时提高了支持的谐波频率范围，而为了消除泄漏的影响，需要使用更多的数据进行傅里叶变换。所以频率重心法引入了数倍于同步采样法的计算量。另外，重心法需要使用至少两根谱线，而且受窗函数主瓣宽度限制，频率重心法所能支持的频率下限只能达到频率分辨率的三倍以上。由于频率重心法没有反馈过程，不依赖于信号，模拟电路实现简单，理论上只要采样率和使用的数据点足够，就能得到正确的结果。 特别地，因为同步采样需要硬件电路，受限与成本与体积，大部分测量仪器只支持一到两个PLL源，而频率重心法无此限制，甚至可任意定义基波源（对应于PLL源，用于确定基波）。 应用实例
谐波分析产生原因,危害,解决方法
谐波分析 一、谐波的相关概述 谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般来说是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量，其实谐波是一个正弦波分量。 谐波产生的根本原因是非线性负载造成电网中的谐波污染、三相电压的不对称性。由于非线性负荷的存在,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。 电力系统中的谐波源主要有以下几类：（1）电源自身产生的谐波。因为发电机制造的问题，使得电枢表面的磁感应强度分布偏离正弦波，所产生的电流偏离正弦电流。（2）非线性负载，如各种变流器、整流设备、PWM变频器、交直流换流设备等电力电子设备。（3）非线性设备的谐波源，如交流电弧炉、日光灯、铁磁谐振设备和变压器等。 二、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。 三、谐波的分析 由于谐波导致的各种各样的事故和故障的几率一直在升高，谐波已成为电力系统的一大公害。我国对于谐波相关工作的研究大致起源于20世纪80年代。我国国家技术监督局于93年颁布了国家标准《电能质量——公用电网谐波》（GB/T 14549-1993）。该标准对公用电网中各个等级的电压的限用值、电流的允许值等都做了相应的规定，并以附录的形式给出了测量谐波的方法和数据处理及测量仪器都作了相应的规定。这个规定给我国相关人员进行谐波检测分析、谐波污染的抑制提供了理论依据和大致思路。
电力电网谐波的危害
电力电网谐波的危害 关键词:电力、电网谐波的危害电网电力 概述： 随着科技的不断进步，全球工业化的进程不断加快，对各种原材料的需求也不断增大，特别是钢材的需求量正以十分迅猛的速度增长。在2004年中国钢材产量达2.7亿吨。成为世界上第二大钢材生产国家，中国的钢材厂家也不断在发展壮大，而钢厂的主要设备是由电弧炼钢炉、变频炼钢炉和直流电动机等组成。从它的构成的原则就决定了这是占据大量功率及产生大量谐波的设备装置。无功功率的增大及谐波的发生直接对电力系统造成严重污染。 一、无功功率的影响： 1、设备及线路损耗增大。无功功率的增加使总电流增大，使设备及线路损耗增加，用电量增加是显而易见的。 2、增大设备容量。无功功率的增加会导致电流和视在功率的增大，从而使发电机、变压器、用电设备的容量和导线容量增加，同时，电力用户的起动及控制设备、测量仪表尺寸和规格也加大，增加了基建的投入。 3、线路的电压降增大，如果是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量降低，影响其它设备的正常运行。
二、谐波的危害： 1、谐波使公用电网系统下设备元件产生了附加谐波损耗，降低了发电，输电及用电设备的效率（导致用电量大增加），大量的3次以上的谐波流过中性线路时，会使线路过热损坏甚至发生火灾。 2、谐波影响各种电气设备的正常工作，谐波对电机的影响除了引起附加损耗外，还会引起机械振动、噪声增加和过电压；使变压器局部，电容器、电缆等设备发热。加速设备绝缘老化、减少使用寿命以至设备损坏报废。 3、谐波的发生还会引起公用电网中局部的并联谐振或串联谐振，从而进一步引起谐波放大，使上述的危害大大增加。甚至还会引起严重电力事故。 4、谐波还会影响电气线路中的保护元件，继电器、自动系统装置的误操作，电气测量仪表不准确等等。 5、谐波在注入电网系统后会对邻近的通信信号产生干扰，影响一定范围的通话质量。触发电话铃响，甚至在极端情况下，威胁通信设备和人员的安全。 综上所述。无功功率增大和谐波放大对供电部门和用户自身都造成极大的危害和损失，国家对谐波的治理制定了相应的控制标准《电能质量－公用电网谐波》(GB/T14549－93)，只有在国家允许的谐波含有量下供电部门才能对其正常供电。谐波含量超过国家标准所允许值的用电户，供电部门对其采取经济罚款和停止供电等措施。 针对冶炼行业的实际问题，一些冶炼厂家的基本目的是提高系统的功
电路分析基础谐波分析法
电路分析基础谐波分析法 本章实训谐波分析法的验证 实训任务引入和介绍 在电路分析的应用过程中～遇到非正弦周期电流电路的情况并不少见。有时候～电流波形非常简单,如矩形波、三角波等,～可以通过简单的计算得出其有效值、平均值及平均功率,但有时候非正弦周期电流的波形非常复杂～那么通过谐波分析法来进行电路分析就显得尤为重要。本次实训我们就以一个简单的电路为基础～通过简单的理论计算和实际测量的结合来验证谐波分析法。 实训目的 1.掌握非正弦周期电流电路的测量方法, 2.理解谐波分析法的基本原理, 3.学会用谐波分析法进行简单的电路分析。 实训条件 100V直流电源、150V/50Hz交流电源、100V/100Hz交流电源、功率计、 R=10Ω、L=1H、 3C=1.11*10uF、电压表、电流表。 操作步骤 (1)连接电路。 如图5-12所示，将在直流、交流电源串联，根据叠加定理，可以知道电路中的电流为非正弦周期电流，且该信号可以分解为100V直流、150V/50Hz交流、100V/100Hz电源给出的信号。
图5-12 实训电路 (2)理论计算。 已知: U,100，150sin,t，100sin(2,t,90:)V s R,10, 1X,,90,， c,C X,,L,10, L ? 直流分量作用于电路时，电感相当于短路，电容相当于开路。故有: I,0,U,0,P,0000 ? 一次谐波作用于电路时，有: 150 U,，0:Vs12 150，0:U2s1 I,,,1.32，82.9:A1R，j(X,X)10，j(10,90)L1C1 U,1.31，82.9:(10，j10),18.5，127.9:V1 ? 二次谐波作用于电路时，有: 100，,90:U2s2 I,,,2.63，,21.8:A2R，j(X,X)10，j(20,45)L2C2 U,2.63，,21.8:(10，j20),58.8，41.6:V2
谈IEC 61000系列标准文件对电网谐波国标的指导作用
谈IEC 61000系列标准文件对电网谐波国标的指导作用 作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2008-9-24 8:52:52 摘要：国内正在采用IEC 61000系列标准文件，文中针对这套标准文件和电网谐波国标关 系上的一些不同认识和理解，对照EIC 61000-3-6和《电能质量公用电网谐波》(GB/T 14549-1993)进行论述，以期达到提高认识，完善国家标准和正确执行标准的目的。 关键词：电磁兼容谐波国家标准 0概述 从1998年开始，我国发布的电磁兼容(EMC)标准中计有二三十项取自(等同或等效)国 际电工委员会(IEC)近年来颁布的IEC 61000系列标准文件［１］。 众所周知，各种电气设备之间以电磁传导、感应和辐射3种方式彼此关联并相互影响，在一定的条件下会对设备的正常工作和人类造成干扰和危害。20世纪80年代兴起的电磁 兼容学科就是以研究和解决这方面问题为宗旨的。该学科的着眼点是对干扰的产生、传播、接收、抑制机理以及相应的测量、计量技术进行深入的研究，在此基础上，根据经济、技 术最合理的原则，对产生的干扰水平、抗干扰水平，以及抑制措施作出明确的规定，使处 于同一电磁环境的设备都是"兼容"的。也就是说，一个设备(或装置、系统)在其电磁环境 中满意地执行其功能，而又不向该环境中的任何实体引入不能允许的电磁扰动。 EMC的基本任务是协调干扰发射者和承受者之间的关系，使其"兼容"。协调的办法是制定合理且配套的规定值。协调中所涉及的几个参数关系如图1所示。图中横坐标为独立 变量，如频率、电压偏差值、谐波含量、电压波动和闪变值、三相电压不平衡度等。
什么是间谐波
什么是间谐波?什么是电压谐波? 问：什么是间谐波? 答：间谐波是指不是工频频率整数倍的谐波。间谐波往往由较大的电压波动或冲击性非线性负荷所引起，所有非线性的波动负荷如电弧炉、电焊机，各种变频调速装置，同步串级调速装置及感应电动机等均为间谐波源，电力载波信号也认为是一种间谐波。间谐波源的特点是放大电压闪变和对音频干扰，影响电视机画面及增大收音机的噪声，造成感应电动机振动及异常。对于采用电容、电感和电阻构成的无源滤波器电路，间谐波可能会被放大，严重时会使滤波器因谐波过载而不能投运，甚至造成损坏。间谐波的影响和危害等同整数次谐波电压的影响和危害已成共识，IEC 61000-3-6对间谐波的发射水平作出了明确的说明，如间谐波电压水平应低于邻近谐波水平，并规定为(0.5%~1%)UN。我国目前还没有制定相应的 国家标准给出限制规定。 问：什么是电压谐波? 答：电压谐波是指电力系统各公共连接点的电压谐波含有率允许值。国际电工委员会文件IEC61000-3-6 《中、高压电力系统畸变负荷发射限制的评估》提出了决定畸变负荷接入电网时所作评估的一些基本原则和评估程序。其目的是将电网的谐波电压限制到对所有用电设备不致造成有害影响的水平(兼容水平)，保证对接入电网的用户都有合适的供电质量，并提出了电网谐波的兼容水平、规划水平和发射水平三个方面的标准。我国目前执行的电压谐波标志是GB/T 14549-1993 《公用电网谐波》，标准中对电网0.38，6，10，35，66，110kV 电压等级公共连接点的电压谐波含有率允许值做了明确的规定。 问：什么是电压波动和闪变? 答：电压波动和闪变是指电压幅值在一定范围内有规则变动时，电压最大值与最小值之差相对额定电压的百分比，或电压幅值不超过0.9p.u.~1.1p.u.(标幺值)的一系列随即变化。这种电压变化被称为闪变，以表达电压波动对照明灯的视觉影响。因此，闪变是说明对不同频率电压波动引起灯闪的敏感度及引起闪变刺激性程度的电压波动值，是人眼对灯闪的一种主观感觉。对用户负荷引起的闪变限制，是根据用户负荷的大小、协议用电容量占供电容量的比例及系统电压等级规定的。电力系统公共供电点由冲击负荷产生的电压波动允许值的百分数，分三级作不同的规范和限制。 (1)10kV及以下为2.5 (2)35～110kV为2.0 (3)220kV及以上为1.6 GB 12326-2000《电压允许波动和闪变》特别规定了各级电压下的闪变限制值，它适用于由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能造成人对灯闪 明显感觉的场合。 问：什么是三相电压不平衡度? 答：三相电压不平衡度是指三相系统中三相电压的不平衡度程度，用电压或电流负序分量与正序分量的均方根百分比表示。三相电压不平衡(即存在负序分量)会引起继电保护误动、电机附加振动力矩和发热。额定转矩的电动机，如长期在负序电压含量4%的状态下运行，由于发热，电动机绝缘的寿命将会降低一半，若某相电压高于额定电压，其运行寿命的
基波和谐波
什么是谐波？ "谐波"一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分和关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。 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”。电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般为2≤n≤40 一、1. 何为谐波？ 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。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以I区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、1 4，6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为lOOHz，3次谐波则是150Hz。一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7，11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。 “谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。傅里叶等人提出的谐波分析 方法至今仍被广泛应用。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。 到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问
谐波分析方法对比
谐波分析方法对比 随着用电设备的多样化和复杂化，线路中谐波的成分也变得越来越丰富，谐波污染的治理问题也变得越来越棘手，许多仪器也相应推出了谐波测量功能，我们该如何区分这些谐波的测量方法并正确地使用他们进行谐波测量呢？本文将进行“深究”。 在很多人认识里，只有使用同步采样才能进行精确的谐波分析，其实采用非同步采样同样能进行谐波分析，而且在许多情况下甚至比同步采样法更优秀。PA功率分析仪提供了常规谐波、谐波和IEC谐波三种谐波测量模式，支持同步和非同步的谐波分析，将两种分析方式互补使用可提高谐波的分析能力。下面通过其计算方法的简单，结合实例讨论三种谐波模式的使用。 谐波测量基本原理 目前最常用的谐波分析方法是使用傅里叶变换，将时域的离散信号进行傅里叶级数展开，得到离散的频谱，从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线，计算得出谐波各项参数。 在实际实现时，由于离散傅里叶变换存在“栅栏效应”，采样频率不为基波的整数倍时，部分谐波可能不在离散傅里叶变换后的离散频率点上，需要使用特殊的手段将栅栏空隙对准我们关心的谐波频率点。其中同步采样法和频率重心法使用最为广泛。 同步采样法 顾名思义，就是使采样频率与基波频率同步改变。该方法从源头上保证数据的采样频率为基波频率的整数倍，如IEC 61000-4-7标准就规定50Hz使用10倍基波采样率，采样数据经离散傅里叶变换即可得到各次谐波分量。同步采样常用硬件PLL实现，需要实时调整采样频率，频率的锁定需要时间，受限于滤波器及相关器件，很难做到很宽的频域，也很难保证频谱特别丰富时的准确性。 频率重心法 使用足够高的采样频率（一般大于4倍基波频率）即可满足直接对信号进行采样，将信号的频谱间隔拉开，并且使用更多周期的数据点做离散傅里叶变换，降低频谱泄露的影响。最后根据窗函数的功率谱分布特性，通过频谱的谱峰和次谱峰，找到真正的谱峰频点——即离散频谱的谱峰和次谱峰的重心。通过频率重心法消除了栅栏效应的影响，对各次谐波使用重心法，还得到一个偏离系数，使用该系数配合窗函数功率谱，可求解得到对应频点的相位和幅值等信息。至此，非同步采样法同样得到了各次谐波。受限于窗函数的频谱特性，该法
电网谐波解决方案
电网谐波在线监测系统解决方案 一〃概述 随着现代化的进程，非线性、冲击性和不对称性负荷大量接入电网，供电质量日趋严重。由于对生活质量和工作效率的高要求，现在人们比以往任何时候更加关注电能质量问题。电能质量包含多个方面，如电网电压偏差、电压谐波、电压波动与闪变、三相电压不平衡度等，但电压谐波是电能质量中最重要的一种。谐波主要是由用户中的非线性用电负荷（如：整流装置、冶炼炉、电气化机车等）引起的，一个用户引起的谐波不仅影响到自身，而且污染电网并影响到该电网中的其它电力用户。 然而，由于电网的广泛性和谐波的普遍性，广大电力用户、电力生产厂和供电公司希望随时随地了解电网谐波情况，因此通过对电网各点谐波的监测，并对谐波进行分析处理，以推进谐波的治理，提高电网的电能质量和加强电网的管理，有着重要意义 二〃系统的特点 电网谐波电压在线监测系统的主要特点体现以下几个方面： 全面性：配电网的各级高电压母线处（测量关口）、谐波源接入公用电网的公共连接点（包括用户处）。本系统既可以实现单个变电站的谐波在线监测，也可以实现区域变电站的谐波在线监测。 实用性：长期在线监测、安全、可靠、操作方便，可实现自动化。 经济性：现场安装的仪器功能简单、体积小、价格低，又能在平时作为常规仪器进行显示、谐波越限报警，便于推广和普及。 安全性：本系统采用无线通信方式，实现远程操控或就地无线通讯的非接触式操控方式，有效地保证了仪器和工作人员的安全。 抗干扰：现场存在强电磁干扰，采用了多种措施提高仪器抗干扰能力。结构上，采用了屏蔽式箱体结构，硬件设计上，加设看门狗电路、复合滤波电路和信号隔离电路；软件设计上采用数字滤波技术、数据校验技术、实时诊断技术等。 技术性：本系统采用的谐波测量仪器工作原理的技术水平要高，便于对实时监测的传输的数字信号在接收终端进行记录、分析、统计、储存和打印；高电压母线的谐波信号采集用国内首创的由西安亿维电力技术发展有限公司研制的《高压谐波监测系统》；本系统终端处理的软件功能强、容量大。 三〃电网谐波测量的目的与依据 目的 对发电、供电、用电三方的监督管理，保证公用电网的谐波指标限值在国家标准规定的范围之内，以保障国民经济各行各业的正常生产和产品质量以及人民的生活质量。 依据 1〃测量标准 原电力工业部标准《关于电网谐波管理的暂行规定》；
电力系统中谐波分析
电力系统中谐波的分析、检测与抑制方法的研究 - 1 - 第 1 章绪论 1.1 课题研究的背景及意义 电力系统的谐波问题早在 20 世纪 20 、 30 年代就引起了人们的注意， 当时在 德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。 70 年代以来， 由于电子技术的飞速发展， 各种电力电子装置在电力系统、 工业、 交通及家庭中 的应用日益广泛，谐波所造成的危害日益严重。 谐波的研究具有重要意义， 首先是谐波的危害十分严重。 谐波使电能的生产、 传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，导
致电气设备寿命缩短， 甚至发生故障或烧毁。 其次， 谐波研究的意义还可以上升 到治理环境污染、维护绿色环境的角度来认识。对电力系统而言，无谐波是“绿 色”的主要标志之一。在电力电子技术领域，要求实施“绿色电力电子”的呼声 也日益高涨。 目前， 随着全人类环保意识的加强， 对电力系统谐波污染的抑制也 己成为电工科学技术界所必须解决的问题。 最近十几年间， 对电力系统谐波问题的研究， 己经超出了电力系统自身的研 究范围。 同时， 电力系统谐波相关问题己经受到了世界各国经济、 行政管理部门 的重视， 不少国家己先后制定了限制电力系统谐波的标准， 其中也包括一些限制 和管理措施。 尽管近十几年来， 对电力系统谐波问题的研究取得很大进展。 在学 术上还有许多问题需要人们去研究解决、 在解决这些问题的同时， 才真正谈其制 定合适的法规或标准来限制和管理电力系统的谐波，并对其进行有效的制。
1.2 国内外对谐波的分析、检测与抑制方法研究的现状 谐波检测方法是电力谐波分析的关键环节，也是当前各相关文献论述的重 点。谐波检测一般包括三个步骤 : 谐波信号预处理；谐波幅值和相位测量；测量 再处理。其中谐波信号预处理和结果再处理都作为辅助算法，为谐波测量服务， 以优化检测性能，达到对谐波的分析、检测以及抑制高次谐波的目的。 电力系统中谐波的分析、检测与抑制方法的研究 - 2 - 1.2.1 目前国际上对电力谐波的研究现状 国际上对电力谐波问题的研究大约起源于五六十年代， 当时的研究主要是针 对高压直流输电技术中变流器引起的电力系统谐波问题。 近十几年间电力谐波的 研究， 已经越过了电力系统的范畴， 并且形成了自己特有的理论体系、 分析研究 方法、控制与治理技术、监测方法与技术、限制标准与管理制度等。目前，谐波 研究仍是一个非常活跃的领域。 发达国家的经验和预测表明， 随着科学技术的发 展， 非线性负荷用电设备的种类、
HVDC谐波分析
基于新型换流变压器HVDC谐波分析与仿真计算 李季,罗隆福,许加柱，李勇,刘福生 （湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082） 摘要：在构成高压直流输电系统一系列关键技术中，滤波装置占据十分重要的地位。本文提出了一种具有内部三角形绕组新颖的自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器，将传统交流滤波装置移至绕组内部即在换流变压器副方公共绕组串接5、7、11、13次滤波支路的接线方案，让谐波源无法流窜到高压网络中，有效的抑制了直流输电系统中的谐波成分。最后以新型换流变压器及相关的直流系统技术参数为依据，结合滤波装置为新型换流变压器的自补滤波提供谐波通道及满足换流器无功需求的特点，对基于新型换流变压器的直流输电系统中绕组及滤波支路谐波电流进行了详细的分析和仿真计算,仿真结果表明,本文提出的新兴换流变压器原理正确，参数选择合理，滤波效果好，总谐波含量低，具有良好的应用前景。 关键词：高压直流输电;换流变压器;滤波装置;谐波屏蔽;自耦补偿 1引言 在高压直流输电系统(HVDC)中，由于换流器的非线性特征，在交流系统和直流系统中不可避免的产生大量的谐波电压和谐波电流，对系统本身和用户都会造成影响和危害。对于交流系统的滤波来说，传统的滤波方式一般是在换流变压器网侧的母线上并联滤波器装置，兼作无功补偿设备。该种方式虽能较好的解决交流系统的谐波抑制和无功补偿问题，但并未克服通过换流变压器的无功和谐波对变压器本身所带来的影响；并且在现有的直流输电工程运行中仍然大量出现交直流侧谐波超标的现象，因此有必要采取更加有效的滤波设计[1-2]。 自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器通过特有的绕组连接方式，辅之以必要的滤波装置，不仅能满足交流系统的滤波及无功需求，而且能解决上述传统换流变压器以及直流输电系统中存在的问题，较之传统换流变压器及无源滤波装置有诸多优点。本文以新型换流变压器原理机及相关换流直流系统的技术参数为依据，对基新型换流变压器的HVDC 交流侧的滤波装置进行分析设计,各次谐波泄露量均能达到谐波国家标准，从而达到理想的综合补偿效果。2新型换流变压器工作机理 2.1接线方案 与传统换流变压器相比，新型换流变压器副边绕组有抽头引出接辅助滤波装置，这势必改变绕组间的电磁关系。图1所示为用于12脉动HVDC的新型换流变压器绕组接线与辅助滤波兼无功补偿设备布置图。由图可知，新型换流变压器副方采用延边三角形连接，中间引出抽头接辅助滤波装置，这在接线方式上相当于将传统变压器原方网侧的无源滤波装置移到副方绕组的中部，以利发挥自补滤波的作用，改善与消除传统滤波与无功补偿的不足]3[。 新型换流变压器要满足12脉波换相要求时，I 桥和II桥相电压分别左移15 ，右移15 。设变压器网侧，阀侧线电压比为1。原边匝数为1p.u;参考电压相量图2所示，根据正弦定理,可计算求得 8966 .0 1 2= = W W k c （1） 5176 .0 1 3= = W W k e （2） 其中, 1 W、 2 W和 3 W分别为变压器网侧绕组,延 边绕组和公共绕组的匝数; c k和 e k分别为延边绕组与网侧绕组、公共绕组与网侧绕组之间的匝比。 f f 图1新型换流变压器接线方案
电网谐波的危害及抑制技术
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 电网谐波的危害及抑制技 术 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-5594-41 电网谐波的危害及抑制技术 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 随着电网容量迅速增长，电网运行电压也不断提高，国外输电设备电压已达１０００ｋＶ我国从２０世纪８０年代开始进入大电网时期，输变设备电压已达５００ｋＶ。最近开始西北地区黄河上游水电深度开发，国家电力公司已批准建设第一条７５０ｋＶ输电线路。 随着工业、农业和人民生活水平的不断提高，除了需要电能成倍增长，对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多，电力质量（ＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙ）受到人们的日益重视。例如，工业生产中的大型生产线、飞机场、大型金融商厦、大型医院等重要场合的计算机系统一旦失电，或因受电力网上瞬态电磁干扰影响，致使计算机系统无法正常运行，将会带来巨大的经济损失。电梯、空调等变频设备、电视机、
电能质量及谐波标准
电能质量及谐波标准 内容提纲 1．电能质量基本概念 2．电能质量的影响 3．电能质量国家标准综述 4．电能质量国家标准摘要 5．电能质量国外标准简介 6．谐波国家标准基本内容 7．国外谐波标准介绍 1 电能质量的基本概念 （1）电力系统概况：结构、有功和无功平衡，各种干扰（2）电能质量——关系到电气设备工作（运行）的供电电压指标。（3）电能质量指标：电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压、电压暂降、波形缺口、…… （4）电能质量指标特点： a. 空间上、时间上不断变化
b. 需要供、用电双方共同合作维护 （5）电能质量问题的由来 ? 随电力工业诞生而存在的一个传统问题； ? 现代用电负荷结构发生了质的变化。电力电子技术广泛应用，家用电器普及，炼钢电弧炉和轧机的发展等，由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性引起电能质量的恶化。 ? 计算机的普及、IT产业的发展、微电子控制技术应用导致对电能质量要求越来越高。 例如：一个计算中心失电2s就可能破坏几十个小时数据处理结果，导致几十万美元产值损失； 1～2周波供电电压暂降，就可能破坏半导体生产线，导致上百万美元损失。 据统计美国因电能质量问题造成的损失每年高达260亿美元。 2005年由国际铜业协会（中国）的一次“中国电能质量行业现状与用户行为调研报告”中，调查了32个行业，共92个企业中有49个企业，因电能质量问题，在经济上损失2.5～3.5亿元（人民币），每个企业年经济损失约10万～100万（人民币）（其中有四家年损失1000万元以上）。（6）关于电能质量的定义 Power Quality——电能质量（电源质量、电力质量、电力品质） ? 导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。
用于谐波和间谐波检测的频谱分解法
第２９卷第４期２０１２年８月 现 代 电 力 Ｍｏｄｅｒｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１２现代电力，２０１２，２９（４） ｈｔｔｐ：∥ｘｄｄｌ．ｎｃｅｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｄｄｌ＠ｖｉｐ．１６３．ｃｏｍ 文章编号：１００７－２３２２（２０１２）０４－００３６－０５文献标志码：Ａ中图分类号：ＴＭ７１４ 用于谐波和间谐波检测的频谱分解法 覃 浩，杨洪耕 （四川大学电气信息学院，四川成都 ６１００６５） Ａｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ／Ｉｎｔｅｒ－ｈａｒｍｏｎｉｃｓ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ＱＩＮ Ｈａｏ，ＹＡＮＧ Ｈｏｎｇｇｅｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００６５，Ｃｈｉｎａ） 摘 要：在使用离散傅里叶变换进行电力系统谐波／间谐波分析时，若所分析信号中两频率成分过于密集，就会产生主瓣干扰。本文分析了传统方法在两频率成分发生主瓣干扰时失效的原因，在１０个周波采样长度下，提出一种用于抑制主瓣干扰的改进傅里叶算法：根据频域谱线的相位特性，将两个密集频率成分的傅里叶变换结果拆分成两组谱线，分别对这个两组谱线进行频率、幅值以及相位的校正。计算机仿真算例和实测分析表明，该方法计算简单，能在抑制旁瓣干扰的同时，有效拆分出信号中频率差小于频率分辨率的谐波与间谐波成分，或两个间谐波成分，满足工程精度要求。 关键词：离散傅里叶变换；主瓣干扰；谐波；间谐波；向量分解；频谱干扰 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｆ ｔｗｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｓｉｇ－ｎａｌ ａｒｅ ｔｏｏ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ，ｍａｉｎ ｌｏｂｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｗｉｌｌ ｇｅｎｅｒａｔｅｗｈｅｎ ｔｈｅ ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａ－ｌｙｚｅ ｔｈｅ ｈａｒｍｏｎｉｃｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｒ－ｈａｒｍｏｎｉｃｓ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｒｅａｓｏｎ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｈｅｎ ｍａｉｎ ｌｏｂｅ ｉｎ－ｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｗｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｇｅｎｅｒａｔｅｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ＤＦＴｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｏ ｒｅｓｔｒａｉｎ ｍａｉｎ ｌｏｂｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎｔｅｎ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，Ｂａｓｅｄｏｎ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＤＦＴ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｌｉｎｅ，ｔｈｅ Ｆｏｕ－ｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｗｏ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｒｅ ｓｐｌｉｔ ｉｎｔｏ ｔｗｏ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｇｒｏｕｐｓ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｌｉｎｅｓ ｔｈａｔａｒｅ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ ｂｙ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ－ｌｙ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｒｏａｃｈｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｐｌｉｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｈａｒｍｏｎｉｃｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｒ－ｈａｒｍｏｎｉｃｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｌｅｓｓ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｈａｒｍｏｎｉｃｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｗｏ ｉｎｔｅｒ－ｈａｒｍｏｎｉｃｓ，ｗｈｉｃｈ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａ－ｃｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｍａｉｎ ｌｏｂｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒ－ｅｎｃｅ；ｈａｒｍｏｎｉｃｓ；ｉｎｔｅｒ－ｈａｒｍｏｎｉｃｓ；ｖｅｃｔｏｒ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｓｐｅｃｔｒａｌ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ； ０ 引 言 由于电网中电力电子等非线性设备的广泛使用，电力系统谐波／间谐波现象及其影响倍受关注［１－３］。 离散傅里叶变换（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＤＦＴ）及其快速算法快速傅里叶变换（Ｆａｓｔ ＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ，ＦＦＴ）是目前电力系统谐波与间谐波分析最常用的工具，但这种算法在信号非同步采样的条件下，频谱离散化会引起短范围泄漏（即栅栏效应），时域截断会产生长范围泄漏，影响信号参数（幅值、相角、频率）计算结果的准确性［４］。 在解决非同步采样的问题上，人们采用同步锁相环技术（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ，ＰＬＬ）［５］或时域插值技术［６］来实现对基频信号的同步采样，此时由基波与谐波引起的频谱泄漏已接近于零。但对于含有间谐波的信号而言，由于间谐波频率的不可预知性，采样很难做到对间谐波同步，因此频谱泄漏现象依然存在。加窗插值傅里叶算法［７－１１］能够在非同步采样的情况下通过选用旁瓣较小的窗函数来减小长范围泄漏引起的误差，对ＤＦＴ计算结果使用插值修正算法以减小短范围泄漏引起的误差。但是，当信号中两个频率分量发生主瓣干扰时，上述方法和以往的加窗插值方法都只有通过增加采样长度来减少干扰，但增加采样长度使得分析时间大大增加，且在信号非平稳条件下也是不适用的。 本文在ＩＥＣ６１０００－４－７［１２］推荐的１０个基波周期采样长度条件下，提出一种基于频谱分解的电力系