电力系统谐波测量方法浅析

电力系统谐波测量方法浅析
摘要：随着电工技术的高速发展，各种新器件、新负载层出不穷，它们所产生的大量谐波对电力系统的安全造成了很大的危害，谐波问题也成为了大家日益关注的问题。

因此提高针对谐波问题的检测水平，对于改善电网环境和提高电网的安全性都是十分重要的。

本文首先对国内外电力谐波检测技术的发展现状作了简要介绍，又对电力谐波的基本性质及其所造成的危害作了详细阐述，对针对谐波检测的主要检测方法以及检测设备进行了概括。

关键词：谐波检测;fft
abstract:with the rapid development of electrical technology, various new devices, new load after another, they produce a lot of harmonics on power system security caused great harm, harmonic problems have become a growing concern everyone. thereby increasing the level of detection for harmonic problems, for improving the environment and improve the power grid’s safety is very important.
this article first foreign power harmonic detection technology, gave a brief introduction, but also on the power harmonics and the fundamental nature of the harm caused elaborated on the main test for the harmonic detection method and detection equipment summarized.
key words: harmonics analysis;fft
中图分类号：s219.4文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）随着近年来国民经济的不断发展以及科学技术的不断提高，电能已经成为社会生产和生活当中所必需品之一，在人们日常的生活以及生产当中占据了无法替代的位置。

特别是自从上世纪90年代初以来，伴随着现代电力技术的高速发展使电能得到了更加充分的利用，随之而来的是大量新型负荷、非线性负载的投入使用，结果由这些新设备所产生的谐波污染却日趋严重，使得整个系统当中的电压波形畸变愈发严重，给整个电网造成了很大的威胁。

谐波已经成为影响电力系统当中电能质量的一个重要因素，成为人们日益关注的问题[1]。

由于谐波对电网以及电气设备所造成的危害日趋严重，为了保障电网安全高效的运行，减少谐波所造成的损害，所以我们需要从谐波产生的原因和基本性质进行深层次的分析和研究，从而找到更为精确的谐波测量方法并研制出实时性好、精度高的谐波测量装置，能够更加精确的测量谐波的各项数据，从而为更好地抑制和治理谐波提供支持。

而且通过谐波的治理，不仅能降低一些无用的电损耗，还能使用电设备的使用寿命得到延长，整个电网的电磁环境得到改善，电能的质量和利用率也能得到提高[2]。

谐波测量作为研究和分析各种谐波问题的出发点和主要依据，对谐波的抑制和治理有着十分重要的指导作用，检测的范围包括电网的方方面面，具体有：鉴定实际电网中各个主要的谐波源用户所
产生谐波水平是否与规定的标准相符，并根据监测情况采取相关措施；能够对各种电气设备在投运前、后和相关系统的谐波水平及其变化情况进行及时的掌握，从而保障各种设备的安全运行，维护生产安全；通过对谐波故障和个别异常的原因检测，找到相应的对策以解决相关问题；还可以针对一些谐波问题的进行专题模式的测试，进一步了解系统内谐波源的特性，谐波阻抗以及谐波潮流，还有谐波谐振和谐波放大现象等现象的产生原因[3]。

综上可知，对于电力系统谐波检测的研究，无论是从实用性的角度还是其理论意义都有很大的价值。

1.国内外研究现状
随着电力电子以及电力系统相关技术在最近十年来的蓬勃发展，加上各种新型负载特性的非线形化程度越来越高，使得谐波所造成的危害大有愈演愈烈之势。

据相关报告介绍，仅仅美国每年由此造成的一系列损失就已经高达上百亿美元，由谐波问题以及由此引发的相关问题所带来的巨大经济损失已经引起了各国相关行业对谐波研究领域的关切。

目前国际电工委员会(iec)和国际大电网会议(cigre)两大机构都专门成立了针对谐波问题的相关机构并进行深入研究。

其中国际大电网会议每隔一年就要召开有关电力谐波方面的国际学术会(ichps)，在其1996年召开的第七次会议中又将学术会的名称改为电力谐波与电能质量学术会(ichqp)，为该领域进行更加深入的研究起了推动作用，也为谐波检测进行更广泛的国际合作开辟了新的
平台和途径[4]。

在现阶段，对谐波检测的方法及其相关设备的研发方面研究仍然是一个非常活跃的领域，而且其研究范围也不仅仅局限于电力系统学科，是一个由数字信号处理和检测、电气工程理论研究、计算机系统仿真技术、功率电子学、仪器与仪表设计和系统控制技术等多学科交叉融合的研究领域，形成了自己特有的研究方式[4]。

2 电网谐波的危害及基本性质
2.1 电网谐波的危害
在电力系统中，由电力谐波所造成的威胁不但已经涉及到整个电网的方方面面，还是其他电力用户的设备等，都会受到影响。

谐波污染造成的主要危害表现在以下几个方面[5-6]：
(1)对电网质量的影响以及供配电线路的危害
谐波使得电网中的电流和电压波形发生了畸变。

例如在民用配电系统的线路中，一些特殊的非线性负载会产生了大量的奇数次谐波，而在三相四线制的配电线路中，相线上所产生的3k次的谐波会在中线上产生叠加效应，中线中所经过的电流值会大于相线上的电流值，从而影响电网安全；而且有相同频率的谐波电压和电流所产生的有功功率和无功功率还会使得电网电压降低，甚至严重时会导致自动控制失灵、继电保护误动作，从而大大影响线路的稳定运行。

(2)对变压器的危害
电网谐波会使变压器的铜耗和铁耗增大，而这两方面损耗的增
加会使得变压器的实际使用容量减少；另外绕组一旦发生环流，绕组电流会超过额定值，而且由此产生发热加剧还会使得变压器的内部温度大幅上升，并在运行时产生很大的噪音，这些都会影响到变压器的使用寿命并对变压器的运行产生造成隐患。

(3)对电力电容器的危害
当电网存在谐波时，由于电容器的容抗与频率成反比，因此在谐波电压作用下的容抗要比在基波电压作用下的容抗小得多，从而使谐波电流的波形畸变比谐波电压的波形畸变大得多，而假使该电网的电压已经发生了畸变，电容器的投入将会使情况更为恶化。

另外，它的还会使电容器工作时发热程度大大加剧，引发绝缘的老化，从而埋下安全隐患。

而在谐波严重的情况下，还会使电容器由于过流而损坏甚至于击穿或爆炸。

(4)对低压开关设备的危害。