谐波治理
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谐波治理范文第1篇
中图分类号： F407 文献标识码： A
一、治理谐波的意义
电力用电网络中含有谐波，这是众所周知的事实，这在5年前，还不太能为人所知，可现在，无论是电力系统的从业人员，还是与用电有关的人员，都对“谐波”及其危害有所认识了。
近年来，电力网中非线性负载的逐渐增加是全世界共同的趋势，如变频驱动或晶闸管整流直流驱动设备、计算机、重要负载所用的不间断电源（UPS）、节能荧光灯系统等，这些非线性负载将导致电网污染，电力品质下降，引起供用电设备故障，甚至引发严重火灾事故等。世界上包括我国的一些建筑物突发火灾被证明与电力污染有关。
谐波的危害十分严重。无论是从保障电力系统的安全、稳定、经济运行的角度，还是从用户用电设备的安全、正常工作的角度，有效地治理谐波，将其限制在允许范围之内，还电网一个洁净的电气环境，都是当前很紧要的任务，所以说谐波治理问题的研究具有十分重大的理论和现实意义。
二、配电系统中的谐波源
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
三、谐波在配电系统中的危害
1、谐波对变压器的影响
由于谐波造成的变压器铁芯中的磁通量的减少和变压器绕组中导线的集肤效应加大，也就是最通常的铁损、铜损增加，必然造成变压器工作温度上升，形成恶性循环，降低效率。一般来说，谐波容易造成星形变压器产生谐振现象，对三角形变压器在绕组中形成环流而过热。
2、谐波对供电电缆的影响
由于用户系统中导线阻抗的频率特性，导线的电阻会随着频率的升高而增加，又由于导线中集肤效应的作用，谐波会使得用户自身供电系统中导线的附加损耗增加。尤其值得注意的是这类谐波还会使三相供电系统中的中性线的电流增大，导致中性线过载而引发故障。且大大浪费了电能，无谓的多交电费。
3、谐波对电动机的影响
由于集肤效应、磁滞、涡流等现象将随着谐波次数增高而使得各类旋转电机的铁芯和绕组中产生的附加损耗增加。在一般的工业用户中，各类电动机负载往往要占整个负载的 70% ― 80% 。由此可见，谐波对一般工业用户会带来很大的不必要的电能损耗。此外，谐波造成的电机转子的脉冲转矩也将使电机的转轴产生扭曲振动，使设备疲劳过度而损坏。
4、谐波对电力电容器的影响
电容器对于高次谐波呈现低阻抗，从而在高次谐波的影响下很容易击穿。有的电容器和系统电路中的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近某次谐波分量的频率时，就会使得谐波电流放大，引起电容器过热，过电压而不能正常工作，或加速电容器老化，缩短寿命。
5、谐波对通信系统的影响
通信系统的换流设备和 UPS 设备本身是很严重的谐波源。这类设备产生的谐波频率一般在3-10KHz之间，该频段的谐波必然会干扰载波通信的正常工作，由此产生的干扰电压将会严重影响通信线路的通信质量，甚至于在某些情况下还会造成通信线路的中断等严重后果。
6、谐波对PLC等微电脑控制设备的影响
绝大部分的数控类设备都通过一系列的交直流电机，通过变频调速来控制的。在此过程中谐波的瞬时脉冲会引起控制元件的误动作，引发莫明故障,尤其是由于数控设备中的控制用芯片中的电容受到谐波的影响，很容易老化甚至短路，造成设备不能工作,使生产过程中断。另外在精密加工设备的各类继电器的接触点上，在谐波的作用下很容易形成一个氧化碳膜层，既增加了接触点的阻抗又大大降下低了控制器的灵敏度。总之，谐波电流引起电压波型的畸变,对PLC、微电脑等精密高档程序控制设备的影响很大，特别是在自动化生产或流水线的场合，最终直接影响产品品质。
7、谐波对低压开关设备的影响
谐波的存在，使附加电流增大,导致保护器件因过流量大而容易烧坏。
8、谐波对蓄电池充电设备的影响
无论是UPS中的蓄电池还是汽车、地铁、电动车甚至小到手机中的蓄电池，有一个普遍现象就是使用一段时间后蓄电池的蓄电量会大大低于原出厂标定值。其实，原因就是在蓄电池的充电过程中电源中由于整流、换流等非线性的原理，使谐波的含量很高，不但使各类蓄电池的极板表面严重氧化而充电不足，导致蓄电池蓄电量下降，而且使充电过程中的电能的浪费达到惊人的程度。
9、谐波对企业电力测量准确性的影响
目前国内采用的电力测量仪表都是在工频(50Hz)正弦波的情况下设计使用的。当存在谐波时，由于频率和波型都发生极大的变化，将产生计量混乱，测量不准确。
四、配电系统谐波治理对策
为了全面掌握电网的谐波水平和负荷的谐波特性，应定期对电网进行谐波普查测试，当大容量的谐波源设备、电容器（或滤波器）组等接入电网前后，均应进行专门的谐波测试，以确定电网背景谐波状况、谐波源的谐波发生量、电容器（或滤波器）组对谐波的影响等，以决定其能否正式接网运行。
谐波造成对电网的污染，使得用户防不胜防，有的用户，按照电力部门的原设计方案和配比，应该是可以拖动负荷的，但由于谐波的存在，就是拖不动，不得不停下一部份负荷，使得变压器的负荷能力“缩水”，而传统的无功补偿装置，仅能起到无功补偿的作用，即仅仅提高功率因数。但是，在提高功率因数的同时，又对谐波电流进行了放大，即把系统负荷产生的谐波电流放大数倍以上。我们知道，谐波会消耗有功功率，也就是说，谐波含量高了，也要“用电”的。因此，有的企业，通过安装大量的补偿电容，获得了高的功率因数，你的电费单上的“力调费”是正的了。可在此同时，也付出了大量的有功电度，实际上，你也多交了电费，这是不划算的。
谐波的治理是每一个用电户和供电部门应该认真考虑的问题，如何把谐波的污染降低到最低限度，又不要花太多的钱，我认为：任何事物都不是一尘不变的，都会有种种区别，而我们对于谐波的处理，也不能遵循一个准则，即一定要滤波。一是当低谐波时，可以采取“抑制”的方式，即使用谐波抑制器抑制谐波，使得投入系统中用于无功补偿的电容器能平安地投入，进行无功补偿，在补偿电容器的回路中串入一个谐波抑制器；二是当系统中的谐波有一定的含量，但还不至于达到抑制不了时，也可以采取另一种“抑制”的手段，即串入一定百分率的电抗器，对谐波进行抑制，同样可以达到使得补偿电容器平安投入系统，对无功功率进行补偿的作用。三是当系统中的谐波含量达到一定的量时，用“抑制”已无法解决问题时，就要毫不犹豫地采用滤波的手段，针对某一次或某几次大含量的谐波进行“滤除”，这就是当前人们说到的最多的“滤波”了。这时，滤除谐波，以保证系统中的谐波含量低于国标的限额，即同时能保证系统平安运行。
五、结论
谐波的综合治理工作是一项节能环保的有益的工作。单纯无功补偿用的电容器组对谐波治理和抑制无能为力。并且，由于谐波的存在,设备电感与无功补偿用的电容器组发生并联谐振，及外系统感抗与无功补偿用的电容器发生串联谐振，使得谐波进一步放大，从而使得电压和电流畸变更加严重。电气线路的集肤效应，导致电缆、电线发热，绝缘材料加速老化。 消除电力电子装置谐波污染的工作，可称之为当今技术应用的“绿色工程”。抑制甚至消除谐波，才能真正地实现节约电能、减少损耗，降低成本；提高效率、稳定生产、优化质量。
参考文献：
1. 许遐, 2008年09月,公用电网谐波的评估和调控出版.中国电力出版社
谐波治理范文第2篇
关键字：电网 谐波 危害 治理
中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0125-02
1 谐波的界定及产生原因
由于交流电网有效分量为工频单一频率，任何与工频频率不同的成分都被称为谐波。通常来说谐波的展现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[1]。由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。因此来说在电网运作的过程中非线性负荷是形成电网谐波的主要原因。通常在电网中主要具有非线性负荷的是UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等，通常来说以上电网中常用到的设备是谐波产生的主要源头设备。在电力网络运作的过程中主要分为发电、输电、配电、用电四大环节，其中各个环节都有可能产生谐波，总体来说四大环节中用电的过程中产生的谐波最多。
发电过程中产生的谐波通常来说较为微弱，主要来源于发电机的使用；发电机在使用的过程中只有达到三相绕组完全对称的情形之下才不会有谐波的产生，但由于现电机制作工艺以及环境等多方面的因素的问题，达到发电机三相绕组对称现象的绝对出现是一大难点，但由于其在发电的过程中产生的谐波较少通常不是谐波治理过程中的主要问题。
输电配电过程中必然使用的设备是电力变压器，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[2]。通常来说电力变压器铁心的饱和度越高，其在使用的过程中产生的谐波也就相对越大。
用电过程中谐波的产生是最大的，其主要是展现于使用晶闸管式整流设备、变频装置、充气电光源以及常规家庭使用的电器等设备所释放出的谐波。晶闸管式整流设备由于在充电装置以及开关电源等处被广泛的运用，因此其所在使用的过程中产生的谐波通常也较多；据相关资料统计显示，在现代谐波中由于晶闸管式整流设备产生的谐波占据的比例已经高达百分之四十。同样在变频装置以及充气电光源等设备使用的过程中也会一定程度的产生谐波，但由于其都是在用电环节中所产生的谐波，因此在整体电网运作的过程中用电环节所产生的谐波是先进谐波危害的主要源头。
2 谐波的主要危害
关于电网谐波的概念界定以及主要产生原因上一章节已经进行了充分的论述，那么在实际的运作中，电网谐波具有怎样的危害呢？概括性的来说在电网运作的过程中电网谐波所产生的主要危害展现为以下方面：首先，谐波对于配电网络系统的危害。在配电网络系统中一般来说都采用一些电磁式继电器以及感应继电气元件对于配电常规的设备进行保护以及测量，而通常来说谐波的出现会一定程度上引起以上元件的误动或是拒动；由于上述元件在实际的电网系统运作过程中都是为了有效保障配电网络的稳定，因此无论是误动还是拒动的现象出现都会在一定程度上引起配电网络系统的整体安全运营。其次，谐波会对于电力网络设备形成一定的危害。在电网运作的过程中谐波的出现能够在一定程度上对于多种电力设备形成不同方面的危害以及影响。例如谐波通常会对于电力变压器形成一定的铜损以及铁损，影响变压器在电网变压中稳定正常的动作。谐波对于电力电容器也具有很大的影响，谐波的出现会导致导致电容器的损耗加大，加速老化从而影响电容器的正常使用。电能表是评价电能消耗重要而基本的测量工具，是用户缴费的凭证，而谐波可能使电能计量产生较大误差，严重时会导致计量混乱；同样，谐波也是引起滤波装置误启动，保护误动和拒动的重要因素；此外，谐波会通过静电感应电磁感应以及传导等多种方式耦合进通讯系统，影响它们的正常运行[3]。再次谐波对于人体健康的危害。谐波的出现通常会携带一定程度的噪音，谐波产生的噪音往往极度容易形成变电所的噪声污染超标，从而影响从事电力工作人员的身心健康。同时在电力人员工作的过程中，或是在普通人在使用电器的过程中，只要该设备发射出谐波，那么谐波就一定程度上会对于人体的细胞形成刺激，从而使得正常的细胞形成翻转，当人体细胞的翻转频率与谐波较为相同时，就会进一步的影响到人体的大脑与心脏的健康。
通过上文中对于谐波特性的分析，笔者认为对于谐波的治理其思路主要应当从两大方面进行展开，首先，强化对于谐波的隔离，非线性用电设备是谐波产生的主要源头，谐波隔离需要对于非线性用电设备产生谐波的控制，减少对于其他层级电网的影响。其次，滤波器的安装使用，滤波器是现今技术手段抑制谐波危害的最佳代表，其通常主要分为有源以及无源两种，在实际的使用过程中有源以及无源却有着很大程度的不同。有源滤波器其运作原因主要是通过对于电源侧的电流波型与正弦波相比较，同时由有源滤波器进行差额的拟补，就目前发展形势来说，有源滤波器是今后抑制谐波危害的主要发展趋势。无源滤波器主要工作原理是通过将L、C串联或是并联，然后在其谐波产生的过程产生谐振，通过谐振对于谐波的电压进行降低，同时也对于谐波的危害进行降低，有效的针对谐波危害进行缓解。
3 谐波治理技术现状
有关于谐波治理的问题最早起源于上世纪三十年代中期，但到了上世纪五十年代随着现代科技的快速发展，电力系统的技术革新，新技术以及新设备的普遍性引用，再为人们带来甚多便利的同时也为人们带来了较大的谐波治理问题。随着谐波问题的日益严重，在国际的范围内都引起了严重的反响，各国都对于谐波治理技术进行了充分性的研究，截至目前，世界谐波治理技术的发展较期初阶段而言，有着较大程度的进步，但其同时依旧存在较多方面的不足。整体来说，目前我国谐波治理技术方面主要展现在一下方面。
（1）电力系统谐波污染现状严峻；随着现代电力系统的进一步优化以及升级，电力系统已经成为了当今社会发展过程中不可或缺的一种技术支撑而存在；在经济高速发展的今天，大量的变频器以及大功率直流电源应用广泛，在此过程中对外产生的谐波危害十分巨大。其次，随着谐波的产生不能得到有效的抑制，谐波对于变压器的损害，严重的影响了其正常的使用寿命长短。据相关研究资料表明，对于大功率直流电源而言，其产生的谐波危害是普通电力技术说产生的谐波危害的1.8～3.8倍[3]。
（2）有源滤波器成本较高，推广力度较高。对于现阶段来说，提升电能质量，降低谐波危害的技术手段中，有源滤波器是现今所有技术手段中较为具有代表性的一个，但尤其相对来说严重依赖进口，因而其成本通常来说都较高，在推广的过程中具有较高的难度；同时由于其在使用的过程中，还具有较为严格以及繁琐的操作技术标准，在实际的推广过程中较难进行泛性推广。就现今阶段来说，有源滤波器在实际的使用过程中，其容量均不超过600 kVar，参考当今电力系统发展来说，有源滤波器还需要实现进一步的优化以及升级。
（3）谐波检测手段滞后，检测数据不准确。有效抑制谐波危害提升电能质量，必须在其使用的过程中，通过科学的谐波检测手段进行相关数据的汲取，然后通过分析从而进一步的进行解决。但在实际运作的过程中，由于我国多数的电力系统机关，现采用的谐波检测技术严重滞后，其数据的汲取在很大程度上都不能最为科学的展现谐波危害以及特性，不仅不能有效的进行谐波危害预估，同时还不利于对于谐波的有效抑制。
4 谐波治理建议
通过上文对于谐波危害的分析，我们知道谐波的出现不仅对于电网设备形成一定程度的影响，同时对于人体健康也具有一定的危害，电网谐波的治理是提升电网设备利用率以及保障人体健康的有效措施。在对于谐波治理的问题上，国家已经给与了充分的重视，同时规范了相关谐波治理过程中的技术标准以及管理标准，详见GB/T14549）93《电能质量公用电网谐波》、GB12326-90《电能质量电压运行波动和闪变》、全国供用电规则（第30，31条）[4]等法规。在谐波治理的过程中结合以上方面的标准，笔者认为应当在谐波治理的过程中坚持以下方面的原则，通过有效的措施限制谐波源注入电网。同时将电网中的谐波指数控制在安全允许的范围之内，并保障电网在运作的过程中其设备不受到谐波的影响。通过以上理论以及标准的指导，笔者认为在谐波治理的过程中主要通过以下措施进行。
（1）加强对于谐波污染危害以及治理的宣传，提升相关工作人员对于谐波危害的重视度。只有意识层面的真正提升，才能够有效的促进相关工作人员在进行谐波处理的问题上，能够尽心尽责。另外定期对于相关技术人员的技术培训也是十分必要的。由于个人能力的不同，在进行谐波处理的问题上，相关技术人员技术水准不一致，但由于谐波治理的需要，电网公司可以定期的针对相关技术人员进行技术以及理论的培训，从而有效提升整体技术人员的技术操作水准，有效的在工作开展谐波治理。
（2）加强电网谐波治理工作与地方电力试验所的有效结合联系，从而进一步的提升电网谐波治理工作的效率以及科学性。电力试验所与电网谐波治理工作的结合，能够有效的通过电力试验所的试验成果理论推动电网谐波治理工作的进展。理论是技术推动的有效工具，因此加强地方电力实验所与谐波治理工作的结合是保障谐波治理科学理论的有效保障。就现今谐波治理技术而言，其还存在较多的不足，而仅仅依靠电力试验所或是电力机关单方面的推动是远远不足的；在实际的工作中由于各自的工作岗位以及职责不同，电力机关的实际问题经验以及技术发展需求，其更为明确；就电力试验所而言，其主要突出的是对于相关技术的掌握以及高理论能力；如能对于两种强势的结合，必然能够形成一种良好的连锁反应，从而推动谐波治理工作的有效开展。
（3）定期的对于变电所以及重点用户的谐波测试，同时并针对测试结果建立非线性用户技术档案。设非线性用户技术档案的建立能够为谐波处理工作提供较为充分的数据参考价值，同时对于谐波较为严重的地区，应当根据其主要污染源的特点及时的采取有效措施，以保障其谐波危害在第一时间进行遏制。谐波处理不是一个阶段性的工作，而是应当在电力机关展现为一个持续性的工作，应当在电力机关中进行制度性的规定，只有定期的针对变电所以及重点用户进行频繁的谐波测试，才能在第一时间发现问题，将谐波的危害降低至最低。
（4）在大中小型非线性负荷接入电网的过程中，依据针对其非线性符合进行有效的实测，根据实测结果查看其是否能够满足相关规定，如果发现电网谐波超标严重的现象，可以在第一时间进行停止供电，避免其影响电网的正常运作。在此过程中主要是需要强化监控，在现代手段中，智能电网技术虽然能够有效的进行电网运作监控，但在实际的过程中仅仅依靠智能电网联网监控技术进行实时的监督是远远不够的，其还需要通过相关工作人员的失地测试相结合从而有效的对于电力系统运作过程中的谐波问题进行有效的检测以及监管，避免由于谐波的大量产生而带来不必要的损失。
（5）加强电力部门对于谐波处理的管理工作，强化地域间谐波处理工作的交流与合作。古往今来我们知道，地域的合作的发展的前提，在谐波的处理过程中也一样，由于地方发展水平以及谐波治理技术展现不一致，地域间的联系以及合作能够有效的避免地方技术的不足，同时地域间的联系还能有效的推动地方谐波处理技术的发展。通过对于跨区域的电力机关谐波处理联合作业，能够有效的通过对于不同地区的优势结合，提升谐波处理的效率，同时还能通过有效的跨区域合作，以谐波处理先进地区对于谐波处理落后地区的技术进行有效的带动，推动我国电力机关整体谐波处理能力。
随着现代经济的高速发展，电力系统成为了经济发展的重要助推力，但在电力系统大量使用的过程中，谐波的产生为我国可持续发展以及生态平衡提出了严峻的考验。本文中主要就电力系统中谐波的产生原因以及主要危害进行了详尽的阐述，通过对于现今我国电力谐波治理技术的分析，有效的发现了我国电网谐波治理技术的不足，同时针对不足之处，提出了相应的改善策略。通过本文的研究，笔者期望能够引起相关机构的高度重视，同时本文所提出的相关发展建议旨在有效为我国相关机构指定谐波治理策略提供参考。
参考文献
[1] 张耀宇，黎志锋.南海电网谐波源治理措施探讨[J].电力电容器与无功补偿，2008，29（5）.
[2] 詹峰.谐波治理和管理措施探讨[J].电力电容器与无功补偿，2008，29（2）.
谐波治理范文第3篇
关键字：电力谐波检测治理
前言
随着我国工业化进程的迅猛发展，电网装机容量不断加大，电网中电力电子元件的使用也越来越多，致使大量的谐波电流注入电网，造成正弦波畸变，电能质量下降，不但对电力系统的一些重要设备产生重大影响，对广大用户也产生了严重危害。目前，谐波与电磁干扰、功率因数降低被列为电力系统的三大公害，因而了解谐波产生的机理，研究和清除供配电系统中的高次谐波，对改于供电质量、确保电力系统安全、经济运行都有着十分重要的意义。
一、电力系统谐波危害
①谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾。
②谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，直至最终损坏。
③谐波会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。
④谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必要的供电中断和损失。
⑤谐波会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给供电部门或电力用户带来直接的经济损失。
⑥谐波会对设备附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。
⑦谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。
⑧谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱。
二、谐波检测方法
1.模拟电路
消除谐波的方法很多，即有主动型，又有被动型；既有无源的，也有有源的，还有混合型的，目前较为先进的是采用有源电力滤波器。但由于其检测环节多采用模拟电路，因而造价较高，且由于模拟带通滤波器对频率和温度的变化非常敏感，故使其基波幅值误差很难控制在10%以内，严重影响了有源滤波器的控制性能。近年来，人工神经网络的研究取得了较大进展，由于神经元有自适应和自学习能力，且结构简单，输入输出关系明了，因此可用神经元替代自适应滤波器，再用一对与基波频率相同，相位相差90度的正弦向量作为神经元的输入。由神经元先得到基波电流，然后检测出应补偿的电流，从而完成谐波电流的检测。但人工神经网络的硬件目前还是一个比较薄弱的环节，限制了其应用范围。
2.傅立叶变换
利用傅立叶变换可在数字域进行谐波检测，电力系统的谐波分析，目前大都是通过该方法实现的，离散傅立叶变换所需要处理的是经过采样和A/D转换得到的数字信号，设待测信号为x(t)，采样间隔为t秒，采样频率=1/t满足采样定理，即大于信号最高频率分量的2倍，则采样信号为x(nt)，并且采样信号总是有限长度的，即n=0，1……N-1。这相当于对无限长的信号做了截断，因而造成了傅立叶变换的泄露现象，产生误差。此外，对于离散傅立叶变换来说，如果不是整数周期采样，那么即使信号只含有单一频率，离散傅立叶变换也不可能求出信号的准确参数，因而出现栅栏效应。通过加窗可以减小泄露现象的影响。
3.小波变换
小波变换已广泛应用于信号分析、语音识别与合成、自动控制、图象处理与分析等领域。电力谐波是由各种频率成分合成的、随机的、出现和消失都非常突然的信号，在应用离散傅立叶变换进行处理受到局限的情况下，可充分发挥小波变换的优势。即对谐波采样离散后，利用小波变换对数字信号进行处理，从而实现对谐波的精确测定。小波可以看作是一个双窗函数，对一信号进行小波变换相当于从这一时频窗内的信息提取信号。对于检测高频信息，时窗变窄，可对信号的高频分量做细致的观测；对于分析低频信息，这时时窗自动变宽，可对信号的低频分量做概貌分析。所以小波变换具有自动“调焦”性。其次，小波变换是按频带而不是按频点的方式处理频域信息，因此信号频率的微小波动不会对处理产生很大的影响，并不要求对信号进行整周期采样。另外，由小波变换的时间局部可知，在信号的局部发生波动时，不会象傅立叶变换那样把影响扩散到整个频谱，而只改变当时一小段时间的频谱分布，因此，采用小波变换可以跟踪时变和暂态信号。三、电力系统谐波治理
限于篇幅问题，本文在此只介绍基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，基于改造谐波源本身的谐波抑制方法一般有以下几种。
(1)增加整流变压器二次侧整流的相数
对于带有整流元件的设备，尽量增加整流的相数或脉动数，可以较好地消除低次特征谐波，该措施可减少谐波源产生的谐波含量，一般在工程设计中予以考虑。因为整流器是供电系统中的主要谐波源之一，其在交流侧所产生的高次谐波为tK1次谐波，即整流装置从6脉动谐波次数为n=6K1，如果增加到12脉动时，其谐波次数为n=12K1(其中K为正整数)，这样就可以消除5、7等次谐波，因此增加整流的相数或脉动数，可有效地抑制低次谐波。不过，这种方法虽然在理论上可以实现，但是在实际应用中的投资过大，在技术上对消除谐波并不十分有效，该方法多用于大容量的整流装置负载。
(2)整流变压器采用Y/或/Y接线
该方法可抑制3的倍数次的高次谐波，以整流变压器采用/Y接线形式为例说明其原理，当高次谐波电流从晶闸管反串到变压器副边绕组内时，其中3的倍数次高次谐波电流无路可通，所以自然就被抑制而不存在。但将导致铁心内出现3的倍数次高次谐波磁通(三相相位一致)，而该磁通将在变压器原边绕组内产生3的倍数次高次谐波电动势，从而产生3的倍数次的高次谐波电流。因为它们相位一致，只能在形绕组内产生环流，将能量消耗在绕组的电阻中，故原边绕组端子上不会出现3的倍数次的高次谐波电动势。从以上分析可以看出，三相晶闸管整流装置的整流变压器采用这种接线形式时，谐波源产生的3n(n是正整数)次谐波激磁电流在接线绕组内形成环流，不致使谐波注入公共电网。这种接线形式的优点是可以自然消除3的整数倍次的谐波，是抑制高次谐波的最基本方法，该方法也多用于大容量的整流装置负载。
(3)尽量选用高功率因数的整流器
采用整流器的多重化来减少谐波是一种传统方法，用该方法构成的整流器还不足以称之为高功率因数整流器。高功率因数整流器是一种通过对整流器本身进行改造，使其尽量不产生谐波，其电流和电压同相位的组合装置，这种整流器可以被称为单位功率因数变流器(UPFC)。该方法只能在设备设计过程中加以注意，从而得到实践中的谐波抑制效果。
(4)整流电路的多重化
整流电路的多重化，即将多个方波叠加，以消除次数较低的谐波，从而得到接近正弦波的阶梯波。重数越多，波形越接近正弦波，但其电路也越复杂，因此该方法一般只用于大容量场合。另外，该方法不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时也可以减少直流输出电压中的谐波幅值，并提高纹波频率。如果把上述方法与PWM技术配合使用，则会产生很好的谐波抑制效果。该方法用于桥式整流电路中，以减少输入电流的谐波。
当然，除了基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，还有基于谐波补偿装置功能的谐波抑制方法，它包括加装无源滤波器、加装有源滤波器、装设静止无功补偿装置(SVC)等等，在此就不再详细论述。
随着现代信息技术，计算机技术和电子技术的发展，电能质量问题已越来越引起用户和供电部门的重视。应用先进的电能质量测试仪器不仅能大大提高电能质量的监测与治理水平，同时还可建立先进可靠的电能质量监测网络，及时分析和反映电网的电能质量水平，找出电网中造成电能质量谐波及故障的原因，采取相应的措施，为保证电网的安全、稳定、经济运行提供重要的保障。
参考文献：
电能质量－公用电网谐波GB／T14549-1993[J]
谐波治理范文第4篇
【关键词】客户端谐波；谐波治理；方案对策
随着社会经济发展和科技进步，客户对供电质量的要求越来越高，但客户大型设备的启停、转换频繁，电子装置等非线性负荷的迅猛增涨，谐波造成电能质量的问题也在增加。通过事故教训，谐波的危害性已逐渐被客户认识，开始重视谐波的治理工作。但是在实际工作中，还有相当一部分企业对谐波的危害程度认识不清，对谐波污染一无所知或置之不理，从而影响自身的生产，而且还殃及电网上的其他客户。
1 客户端谐波概述
客户端产生谐波最根本性的原因是非线性负载的存在。当电流通过非线性负载的时候，负载上的电流不是呈现正弦波形，在此状态下，众多客户汇聚到一起，引起电网中电流波形不再是正弦波，这非正弦波可以用傅里叶级数进行分解，即为基波正弦量和频率是基波整数倍的高次谐波正弦分量的总和。
客户端谐波的主要来源是受电设备和用电设备：1、电变压器空载合闸涌流产生谐波。变压器空载合闸会产生8至15倍的额定电流的励磁涌流，造成变压器中铁芯处于饱和状态，出现大量的奇数谐波。2、用电设备方面产生的谐波影响更大，如整流器、逆变器、电弧炉、变频换流等设备。譬如，整流器和逆变器，一个是将交流转换成直流，另一个相反。它们电路中的二极管阻抗非常小，接近于零，反向阻抗无穷大，每相电流输出波形为矩形波，利用傅里叶级数展开周期的矩形波形，可以看到除了工频正弦波以外，还叠加了一系列高次波形，即是谐波。还譬如，变频调速电机、变频空调等设备，虽然在实现平滑调速的同时还节约大量的电能，但在变频调速的过程中会产生大量的高次谐波。再如冶金行业中使用的中频炉、高频炉等冶炼设备，在整个冶炼过程中，频繁的开路和短路，会造成电压的波动和闪变。还有电视、电磁炉、微波炉等家用电器当中也存在着谐波，虽产生的谐波功率小，但是数量庞大，特别是对供电企业的低压配电网影响也可见一斑。
2 客户在谐波治理中存在的问题
用电客户普遍对于谐波产生的原因和危害没有过多的认识，更谈不上采取积极措施去治理。然而，随着产生谐波源的电气设备的使用越来越广泛，谐波污染造成的危害日趋严重，经过一系列的事故教训，让人们逐步认识到谐波的危害，采取治理措施的重要性和必要性。
谐波的危害主要体现在：1）引起电压的畸变。使设备不能正常运转，降低了功率真因数，增加了设备的损耗。2）增加了客户配电线路的损耗。谐波电流在配电线路上产生谐波压降，增大了线路附加损耗。特别对电缆线路的危害更大，除了上述的因素，谐波电压增强了介质的电场强度，会大大缩短电缆的寿命。3）增加配电变压器的损耗。谐波使变压器的铜损增大，谐波还会使变压器铁芯饱和，铁损也会增大。4）影响电容器安全运行。谐波在电容器上通过电效应、热效应和谐振引起谐波电流放大，使电容器过电流；谐波电压容易使电压呈现尖顶波形，使电容器过电压，两种情况都会导致电容器损坏。5）增加感应式电动机损耗，使电动机过热。6）会引起继电保护和自动装置工作紊乱、误动或拒动，并使电气测量仪表计量不准确。7）会对邻近的通讯设备产生干扰。8）对其它设备的影响，如引起断路器灭弧困难、开断能力降低，造成断路器损坏；避雷器因谐波过电压而损坏，电压互感器因谐振而损坏等。
由于谐波治理的专业性和理论性较高，需要专业测量设备和专业人员，才能准确测量和计算出各类设备的谐波分量，有针对性的采取措施治理，而客户电气运行值班人员一般不具备这样的专业能力。供电企业不但要注重用电客户的安全运行管理，在谐波污染日趋严重的形势下，也要把客户的谐波管理纳入正常的管理范畴和工作重点，对客户开展常态化的检测工作，对注入电网公共接入点的谐波不达标的客户，协助客户分析和制定治理计划，督促客户及时整改。挑选在谐波治理方面经验丰富、技术力量雄厚的专业厂家进行现场谐波治理，确保注入电网公共接入点的谐波符合国家标准。
3 谐波治理的对策和措施
谐波治理实际措施的选择要根据谐波达标要求、措施的效果、经济性和技术成熟程度等综合比较后确定，谐波治理应优先对谐波源本身或在其附近采取适当的技术措施。结合各种谐波治理的手段和措施，主要有以下几个方面。
（1）增加系统承受谐波能力。将谐波源由较大容量的供电点或由高一级电压的电网供电，可以减小谐波的影响。
（2）加装串联电抗器。在客户进线处加串联电抗器，以增大和系统的电气距离，减小谐波的相互影响。
（3）改善三相不平衡度。从电源电压、线路阻抗、负荷特性等找出三相不平衡原因，加以消除，可以有效地减小3次谐波的产生。
（4）优先选用/Y联结组别的变压器，这样的联结可以将三的整数倍的高次谐波抑制在二次侧，电网上只有5、7、11、13等奇次谐波。
（5）加装静止无功补偿装置（或称动态无功补偿装置）。采用TCR、TCT或SR型静补装置时，其容性部分设计成滤波器，有抑制电压波动、闪变、三相不对称和补偿功率因数的功能，有效地减小波动谐波源的谐波量。
（6）增加整流装置的脉动数（相数）。对整流装置进行改造或者利用相互间有一定移相角的整流变压器，可有效地减小谐波量。
（7）加装交流滤波装置。通过设计，在谐波源附近安装若干单调谐及高通滤波支路，以吸收谐波电流，可有效地减小谐波量。
（8）避免电容器对谐波的放大。改变电容器的串联电抗器，三次谐波较大时，串联12%的电抗器；五次谐波较大时，串联4.5%的电抗器等等，或将电容器的某些支路改为滤波器，或限定电容器的投入容量，可以有效地减小电容器对谐波的放大并保证电容器的安全运行。
（9）采用有源滤波器APF等新型抑制谐波的措施。有源滤波器APF的基本原理是利用电力电子技术动态地产生一个与谐波源相反的谐波，从而有效地消除其影响。
以上是目前的谐波治理的一些常用的手段和方法，随着科学技术的不断发展和进步，新方法、新技术会不断地问世，解决谐波污染的方法和途径会越来越多，也会越来越彻底，治理成本的经济性也会越来越合理。但无论技术发展得怎样，归根结底还是要人们去重视、去解决，才能减少和避免谐波对社会生产生活所造成危害。
4 总结
本篇文章介绍了用户端谐波产生的原因和危害，并且探析了当前在谐波治理上的措施和方法。但是在实际操作中，客户端谐波治理工作是一项艰难、复杂的系统工程，虽然部分客户在谐波治理后体验到了电能质量改善和经济效益诸多好处，但是还存在着相当大的客户群体对谐波治理的不重视、不理解，导致供电企业电网深受其害，电能质量得不到保证，客户自身用电异常和故障不断，造成供用电纠纷和矛盾不断。具备专业优势的供电企业应该进一步加强宣传、解释和引导工作，通过实际案例让客户真正认识到谐波的危害性，为客户提出科学、经济、合理和便于操作的谐波治理方案，最终达到治理的目的，供用电双方实现和谐共赢人局面。
参考文献：
[1]孙树勤.林海雪.干扰性负荷的供电[M].中国电力出版社.1999.
[2]刘利宏.治理谐波污染，提高电能质量[J].电气时代.2002.
谐波治理范文第5篇
【关键词】配电网；谐波；治理
所谓谐波，是一种频率为基波整数倍的系列正弦波。自上世纪80年代以来，随着我国国民经济的快速发展，大功率整流设备、变频调速设备、换流逆变器设备等在配电网中得到广泛应用，给配电网注入了大量的非线性阻抗特性，导致配电网波形出现严重畸变现象，配电网中的谐波问题严重，在很大程度上对电力系统及电气设备造成危害，不仅使供电电能质量水平逐步恶化，同时还使配电变压器偏离其高效经济运行工况区域，增大了配电变压器的运行损耗，降低其运行节能经济性能水平。因此，在倡导节能减排的今天，如何做好配电网中的谐波治理，提升电能利用率及电网安全运行率，是当前电网工作者关注的热点问题之一。
1．配网中的谐波源
1.1从谐波源的性质上，可分为恒压谐波源及恒流谐波源两类
恒压谐波源的特点是其谐波电压与外接阻抗无关。如，电力系统中的发电机所产生的谐波电势只取决于发电机本身的结构和工作情况。恒流谐波源的特点是其谐波含量与电力系统的参数无关，主要取决于它本身的参数和工作情况，配电网中非线性用电设备则是这种谐波源的典型代表。在配电网中，谐波源主要由恒流谐波源产生，恒压谐波源产生的谐波量相对较小。
1.2从产生谐波的规律上，谐波源可分为稳态谐波源及动态谐波源两种
稳态谐波源的特点是注入网络中的谐波电流，当网络中的感性和容性负荷不变时，其谐波幅值也不变。稳态谐波源主要包括变压器、发电机、电动机、可控和不可控整流设备等。动态谐波源的特点是随负荷的变化而剧烈变化，主要包括大容量的冲击负荷、大型电弧炉、电气机车的换流设备等。
2.谐波在配网中的危害
变频器如一般无线电电磁干扰一般，其产生的谐波主要通过如下三种方式对对电源及邻近用电设备产生谐波污染，即传导、电磁辐射及感应耦合。传导是指谐波按着各自的阻抗分流到电源系统和并联的负载，对并联的电气设备产生干扰；感应耦合是指在传导的过程中，与变频器输出线平行敷设的导线又会产生电磁耦合形成感应干扰，电磁辐射是指变频器输出端的谐波还会产生辐射作用，对邻近的无线电及电子设备产生干扰。配电网中谐波的危害具体表现在如下几方面：
1）变压器：电流和电压谐波将增加变压器铜损及铁损，造成变压器温度上升，绝缘能力下降，容量裕度减小。谐波还能产生共振及噪声等。2）感应电动机：如变压器一般，电流和电压谐波也能增加电动机铜损及铁损，温度升。同时谐波电流会改变电磁转距，产生振动力矩，使电动机发生周期性转速变动，影响输出效率，并发出噪声。3）电力电容器：当谐波产生时由于频率增大，电容器阻抗瞬间减小，涌入大量电流，造成过热甚至损坏电容器，还有可能发生共振，产生振动及噪声。4）开关设备：因谐波电流导致开关设备在起动瞬间产生很高的电流变化率，使暂态恢复峰值电压增大，破坏绝缘，还会引起开关跳脱、引起误动作。5）保护电器：电流中含有的谐波会产生额外力距，改变电器动作特性，引起误动作，甚至改变其操作特性，或烧毁线圈。6）计量仪表：造成感应盘产生额外转距，导致误差，精度降低，甚至烧毁线圈。7）电力电子设备：电力电子设备通常靠精确电源零交叉原理或电压波形的形态来控制和操作，若电压有谐波成分时，零交叉移动、波形改变、以致造成许多误动作。
3.谐波治理技术
要综合防治谐波，其根本在于最大限度地减少或消除注入系统的谐波电流，以便将谐波电压控制在规定的范围之内。电源阻抗是造成电压畸变的主要因素，阻抗愈大，则由同一电流畸变所造成的电压畸变也愈大。对于l0次以下的谐波而言，配电网络通常是感性的，因此电源阻抗与频率成正比，谐波次数越高，所造成的畸变就越大。因配电网的阻抗在一般情况下很难改变，因此需采用其他办法对谐波进行综合防治。
3.1加装无源电力滤波器
由于由电力电子器件构成的非线性节能设备在低压配电网中被广泛应用，因此导致谐波污染相当严重，而并联电容器组的投入则会引起某次谐波的放大。过大的谐波含量可能导致电容器损坏，甚至使得系统电压严重畸变。为防止谐波放大，在该装置中每组电容器均与电抗器相串联构成无源滤波器，选择L、C参数时主要兼顾3、5次谐波的抑制问题。统一将电抗率设定为6%，使其在基波频率下呈现容性，既作为基波无功补偿装置，又兼作谐波滤波器，避免电容器组产生谐波过电流，降低系统谐波含有率。实验结果证明该方法可以有效地抑制3、5次谐波。
3.2加装隔离变压器
均衡的3次谐波电流传回到电源，可通过一台Dyn接法的隔离变压器来降低谐波。使用该变压器时，通常装设一个旁路的电路以避免在进行变压器的维护工作时长时期地对负荷停止供电。在这种情况下，应采用中性线有足够大的通用四芯馈线。在重要的配电系统中，有时把隔离变压器就地装在每一配电盘上，以隔离3N次谐波电流与配电系统。隔离变压器要适当提高额定值，否则也会产生电压畸变和过热。
3.3加装有源谐波调节器
由于边频带上的频率是随传动装置的速度而变化的，并且时常很接近于基波频率，因此由变流器或逆变器产生的边频带和谐波用普通的滤波器来处理，难度较大。而有源谐波调节器通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变换技术，将与谐波和无功分量大小相等、方向相反的电流注入供配电系统中，来精确地补偿由负荷产生的谐波电流，实现滤除谐波、动态补偿无功的功能。
4.关于谐波治理的几点建议
4.1电力部门应从全系统出发，全面规划，采取有力措施加强技术监督与管理
对尚待投入负荷的谐波水平进行严格审核，并派专人在新用户设计、用电报装、投产初期等阶段对其进行与电能质量相关的监督与测试，建立相应的管理档案；对已投运的谐波源负载，要求用户加装滤波装置。要和上级生产管理、技术监督部门紧密配合，定期或不定期地检测本地区主要变电站、公用变压器或重大用户的电能质量，掌握谐波源及电网电能质量变化等相关情况。在监管过程中若发现某用户的用电设备对电能质量造成严重影响，将根据其设备用电情况，采取有效措施，务必在限期内使用户对电网电能质量的干扰降到允许范围内。
4.2改变谐波源的配置或工作方式，具有谐波互补性的装置应集中，否则应适当分散或交替使用，适当限制谐波量大的工作方式，可以减小谐波的影响。
4.3将谐波源由较大容量的供电点或由高一级电压的电网供电，并尽可能保持三相电压平衡，以增加系统承受谐波的能力，减小谐波的影响。
总之，谐波是影响配电网整体供电质量的关键性因素，虽然GB／T14549—1993《电能质量一公用电网谐波》对电网中各级电压谐波水平进行了量化限制，对用户注入公用电网的谐波电流也进行了相应的规定，但在日常实践中，人们普遍认为谐波治理是电力部门的工作，对谐波问题并未引起足够重视，而随着我国济经的迅猛发展，电力作为清洁能源在国民经济中的地位越发重要，因此，电力部门除自身重视谐波治理外，还应加强谐波治理的宣传工作，并积极提出适合用户的治理方案，以实现供、用电双方的综合治理，从而真正改善及提升整个网络的电力产品质量，达到减少能耗、提高电能利用率的目的。
【参考文献】
［1］FranciSCO C．De La Rosa(美)．电力系统谐波[M]．赵琰，孙秋野译．北京：机械工业出版社，2009．
