浅析电力系统中谐波检测与抑制方法

浅析电力系统中谐波检测与抑制方法

区秀珊

（广东汇源通集团有限公司528000）

摘要：随着现代科学技术的不断发展，电子技术也被广泛的应用到电力系统运行过程当中，并且提升电力系统高效、节能以及高速运行方面发挥着非常积极的作用。但是在电力技术实际的应用过程中，由于其具有非线性特性这一特点，使得其在运行过程中，不可避免会存在谐波污染等问题。一旦出现谐波污染，会对整个电力系统运行产生尤为严重的影响。基于此，本文就电力系统中谐波检测与抑制方法进行了探究。

关键词：谐波；检测；抑制；电力系统

在现代社会发展过程中，社会发展以及人们生产生活对于电力能源的应用也越来越广泛，并且在电力事业发展过程中，越来越多现代新型技术被应用其中，最具代表性的就是电子技术的应用。电子技术的应用完全实现了电力系统运行自动化，在为用户提供更为便捷的用电服务方面发挥着非常积极的作用。但是在现阶段电力系统运行过程中，谐波的存在会直接影响用电设备、变电设备以及电力系统通信的安全运行。如何在电力系统运行过程中做好谐波的检测以及抑制工作，也成为了现阶段电力系统运行过程中倍受关注的一项工作内容。

一、电力系统谐波概述

1、电力系统谐波产生原理分析

在电力电子技术发展和广泛应用背景下，在现阶段电力系统运行过程中，各类电源装置以及电动机调速设备多数是其大功率开关器件为主，尽管这种现代化工业装置可以在较大程度上实现对于电力系统运行进行高效节能控制，但是，在使用开关进行电能转换过程中，其装置本身会产生许多无功电流和高次谐波[1]，这样一来，也就必然会给整个电力系统带来较大的危害。

2、谐波危害概述

在电力系统运行过程中，一旦出现谐波，将会给整个电力系统带来严重的危害。具体表现为以下几点。

首先，谐波的存在会导致电气测量相关仪表计量准确度较低，这样一来，也就必然会给测量仪表的计量精度产生一定的影响，相应的，继电保护以及自动装置误动作现象发生，严重者甚至会出现跳闸现象，给区域电网正常及安全运行带来严重的影响。

其次，在电力系统运行过程中，谐波的存在通常会直接导致电气设备故障这类不良事件发生。简单来说，在电网运行过程中，如果出现三次、五次或者七次谐波电压含有率为10%-20%[2]，电动机将会在短时间内出现损坏。不仅如此，现阶段变压器低压侧通常会设置补偿装置，这种装置具有放大高次谐波电流的作用，这样也就会导致电气设备在谐波作用下出现温升过高或者电流过大现象，进而导致电气设备故障发生。

最后，谐波的存在会导致电网中无功率并联电容器故障发生，具体表现为电容其绝源老化，严重者甚至会引发用电安全事故，给人们的财产及生命安全带来较大的影响。相关统计表明，电容器故障这类不良事件中，有71%-83%的故障是谐波导致的电容器故障。

二、谐波检测方法概述

1、模拟滤波法和傅里叶变换检测法

模拟滤波法和基于傅里叶变换检测法是谐波检测发展初期较为常用的检测方法。首先是模拟滤波法，对于模拟滤波法而言，由于其具有电路结构简单、品质因数控制相对简单、造价低以及输出阻抗地等特点，常被应用到固定频率谐波检测过程中；其次是基于傅里叶变换检测法，这种方法通过对一个周期电压值或者电流值进行采集和计算，可以得出其中所包含的谐波次数及各谐波的相位幅值和系数，然后通过变换计算可以得出相应的补偿信号，这种方法使用相对方面且精度较高。但是对于上述的两种方法而言，模拟滤波法检测精度不高，基于傅里叶变换检测法实时性较差，因此，现阶段在进行谐波检测时，这两种方法的应用率并不是特别的高。

2、瞬时无功率检测法

基于瞬时无功率检测法又被称为p-q算法，其主要检测原理为：通过对αβ正交左边变换法的应用，使电力系统的中的三相瞬态电压和电流变为两项电压和电流，然后合成为旋转电压和电流矢量。通常来说，这种矢量在α-β轴上会存在投影，相关工作人员就可以利用投影将高次谐波进行分离，同时进行αβ反变换，这样就可以准确的得出所检谐波分量瞬态三相有功功率和无功功率。通常来讲，这种检测法只适用于电力系统中正弦且对称的三相电压，总体来说，具有一定的局限性。

3、小波变换检测法

小波变换检测法同样也是现阶段谐波检测过程中的一类检测方法。所谓的小波变换，指的就是时间和频率的局域变换。其主要的检测工作原理为：通过将小波变换，可以从信号中对有效信息进行提取，然后应用多种运算方式对信号或者函数进行分析，最终实现对于谐波的检测。相对比上述几种检测方法，基于小波变换检测法具有较高的精准度和分析灵敏度，这样一来，就可以在较大程度上提升谐波检测的工作效率。随着其相关技术的日益成熟，现阶段小波变换检测法也成为了现阶段最为常用的一种谐波检测方法[3]。

三、电力系统谐波抑制方法概述

1、在谐波源处加装滤波装置

在谐波源处加装滤波装置是现阶段电力系统架构最为常用的一种谐波抑制方法，其主要是通过在谐波源处装置相应的滤波器，实现对于谐波的抑制。现阶段较为常用的滤波装置有三种，即：无源滤波装置、有源滤波装置以及混合滤波装置。

首先是无源滤波装置。所谓的无源滤波装置，指的就是LC无源滤波设备，其主要是由电抗器、电容器以及电阻器组合而成，在实际的应用过程中，通过和谐振源的方式并联至配电网中。这种滤波装置具有结构简单、运行可靠性高且费用较低、设备投资较少等优点，但是在实际的应用过程中，这类装置损耗大、体积大以及易放大某些次谐波等缺点，使得这类装置很难满足现代电力系统谐波抑制的具体要求。

其次是有源滤波装置。有源滤波装置又被称为APF。这种装置可以通过对可控功率半导体器件的应用，在电网中注入与原谐波电流幅值相同且相位相反的电流，实现总谐波电流值为零，这样就可以实现对于谐波电流的实施补偿。相比于无源滤波装置，有源滤波装置的可控性更强，并且相应速度更快，但是由于受技术的制约，现阶段这类装置普遍存在损耗大、价格贵的缺陷，因此，并未在大范围内得到使用。

最后是混合滤波装置。所谓的混合滤波器，指的就是将将有源滤波器和无源滤波器通过串联或者并联的方式混合应用，这种滤波装置在运行可靠性、可控性以及相应速度方面都具有着显著的优势，可以很好的实现对于谐波的抑制。这种装置兼具了有源和无源滤波装置的优点，在实际的应用过程中，只需要结合电力系统应用实际，就可以有效的实现对于谐波的抑制[4]。

2、在谐波源处加装静止无功补偿装置

对于谐波源而言，其除了会产生谐波之外，还会在一定程度上导致电压波动或者闪变这类不良事件的发生，这样也必然会导致电力系统电能质量的严重下降。因此，在谐波源处加装静止无功补偿装置也是抑制谐波有效措施之一。在实际的应用过程中，电力系统工作人员应将静止无功补偿装置与谐波源处进行并联，然后在电力系统运行过程中，就可以有效的避免上述不良事件的发生。

综上所述，在现代电力系统运行过程中，由于谐波的存在，极易给整个电力系统的安全有序运行带来诸多不利的影响。随着现阶段社会发展对于电力系统安全运行要求的日益提升，只有对谐波的产生原理及危害进行正确的认知，并采取相应的方法对谐波进行检测和一直，才能更好的保证电力系统安全高效运行。

参考文献：

[1]曹宇声.电力系统中谐波检测与抑制方法分析[J].自动化应用,2019(03):107-108.

[2]杨铭轩.电力系统中谐波检测与抑制方法分析[J].电子测试,2016(22):39-40.

[3]洪亮.浅谈电力系统谐波检测及抑制方法[J].电子制作,2013(14):35.

[4]彭先伟,宋仲康,吕华林.电力系统谐波检测与抑制方法的研究[J].仪表技术,2010(05):63-64+70.