电力系统谐波检测与治理的研究 摘要：目前电力系统谐波危害已经引起了各个部门的关注，为了整个供电系统 的供电质量，必须对谐波进行有效的检测和治理。 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(n t)，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，
三相四线制配电系统，适用于低电压用户。 三相说白了就是常说的三根火线，但是他们互相之间有个120度的角度差。 也就是说，在同一时间，三根火线上的电压，电流之和都等于零。 三相四线制配电，是由一般的供电变压器低压侧引出，变压器低压侧为星（Y）型接线，它一共有4根出线，每相的通过三个相同的负载后都要通过中性线（零线）回到变压器。 零线不带电。电路要畅通总得有电压高的和电压低的。这样才能从电压高的流向电压低的。零线0电压 没有零线可以 1，零线是单相电，电流回路线，电压通常是220伏，电流经过火线与零线之间的电器就作功了，没有作功的电就经过零线回电厂了。两根或三根火线也能组成回路，其电压就是380伏。 2，家庭用电是单相电，供电部门送来的是一根火线，一根零线，家里墙上插座的火线零线就是这么接过来的，另外还有个孔是接地线，以防电器漏电，也叫安全线 电压是两点之间的电势差，平时说的电压隐含了以大地为零电势面的前提。零线是三相供电制的相平衡（电势连）线，理论上对大地电压应是 0V，实际上相平衡不能时刻保证，所以零线会有微弱的电压。 为什么火线有电压而零线没有? 简单一点说，在两相电中不是电从火线流向零线的，而是在相互交替变化着来回的流，一秒钟变化50次，也就是我们说的频率是50赫兹，发电厂出来的电，其中一相输出的同时，进行接地连接，那么这一相就是零线了。而另一相则为火线，大地本身导电，两根线又是同相所以不存在电压差，因此也不会有电压。 远距离高压输电用三相三线制，三根都是火线，没有零线。到变压成我们用的380V或是220V工频电源时，在变电处将零线接地所以地线和零线在变压器处同点位，除非它的接地处发生故障，我们不应该感觉出零线带电。但由于大地的电阻比零线的大，所以当某处漏电时，就会发生零线带电的状况，还由于零线通过的电流比地线漏电流大的多，导致零线上的电压降低，使用户端零线电位与地不一致，也会造成零线带电。 现在我国是三相四线制，火线就是其中一个相线。零线就是中线，地线是保护线。
基于DSP的电力系统谐波检测装置的设计 摘要 随着现代电力电子设备和非线性负载的大量使用，谐波污染日趋严重，谐波己成为电力部门及其用户日益关注的问题，因此对谐波进行检测与分析具有重要的意义。本文首先介绍了国内外电力系统谐波测量装置的现状，分析了数字信号处理芯片在电力系统中的应用情况，对谐波分析的相关理论与技术进行了研究，设计了以DSP为核心的硬件与软件系统。 硬件设计方面，根据电力系统中数据采集和处理的实际特点，设计了信号的多通道采样保持和时钟转换电路，实现了多路信号的同步采样和快速转换。充分发挥了微控制器的控制功能和DSP芯片的数字信号处理优势。 软件算法方面，系统采用传统的快速付立叶变换(FFT)，对采集的电压和电流信号进行频谱分析。论文中还详细分析了信号的采样问题，以及信号的数字滤波问题。初步设计了对采集数据进行计算和处理的相关软件算法，实现了对谐波的测量功能。 本装置可以快速、准确地进行谐波的测量和分析。 关键词：DSP；谐波；同步采样；快速傅里叶变换
Abstract With the wide applications of modern power electronics equipment and nonlinear load,harmonic deterioration has increased rapidly, which has attracted great attentions by powerdepartment and users.By analyzing the situations of the electric harmonic monitoring equipments home and abroad,aiming at the demand of power department and practical application.The application of Digital Signal Processor in the electric power systems is introduced in this paper,it aims at the harmonic theories and technologies analysis and exploits a hardware floor and a software system with DSP core. The hardware design aspect, according to the electrical power system in the data acquisition and the processing actual characteristic, has designed the signal multichannel sampling maintains with the switching circuit, has realized the multi-channel signal synchronized sampling and the split-second-selection.Has displayed the micro controller's control function and the DSP chip digital signal processing superiority fully. The software algorithm aspect, the system uses the tradition to pay fast sets up the leaf to transform (FFT), carries on the spectral analysis to the gathering voltage and the electric current signal. In paper also multianalysis signal sampling question, as well as signal digital filtering question.The preliminary design has carried on the computation and the processing related software algorithm to the gathering data, has realized to the overtone survey function. This equipment may be fast, accurate carries on the overtone the survey and the analysis. Key Words：Digital Signal Processor；Harmonic；Synchronous sampling； Fast Fourier Transfer
第23卷 第5期 电子测量与仪器学报 Vol. 23 No. 5 2009年5月 JOURNAL OF ELECTRONIC MEASUREMENT AND INSTRUMENT · 29 · 本文于2008年1月收到。 *基金项目: 国家自然科学基金(编号: 60775047)资助项目; 国家863计划(编号: 2007AA042244)资助项目。 电力系统谐波及其检测方法研究* 唐 求 王耀南 郭斯羽 (湖南大学电气与信息工程学院, 长沙 410082) 摘 要: 谐波测量在电力系统中占有重要的作用和地位。本文概述了谐波测量的主要方法, 对基于加窗插值FFT 的谐波测量方法进行了分析和研究。在此基础上, 设计并实现了一种多功能虚拟谐波测量系统, 采用加窗插值FFT 算法, 以图形化编程语言LabVIEW 为开发平台, 实现了电力系统电压、电流谐波参数的测量。与传统的谐波测量系统相比, 该系统硬件简单、编程灵活、可自定义、数据分析与处理能力强、使用方便, 测量结果证明了系统的可行性和准确性。 关键词: 谐波测量；加窗插值FFT ；虚拟仪器；LabVIEW 中图分类号: TM714 文献标识码: A 国家标准学科分类代码: 470.4054 Research on harmonics and its measurement method in power system Tang Qiu Wang Yaonan Guo Siyu (College of Electrical and Information Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China) Abstract: The harmonic measurement plays an important role in power system. In this paper, some main harmon-ics measurement methods are generally described, and a harmonic measurement method based on interpolating win-dowed FFT is discussed. According to the interpolating windowed FFT method, a multifunctional virtual instrument system for harmonic measurement of voltage and current signals is designed and implemented with LabVIEW envi-ronment. Compared with traditional harmonic measurement system, this system is flexible, self-defined, capable of data processing and analysis, with simple hardware and so on. The measurement results show the feasibility and the validity of the system. Keywords: Harmonic measurement;interpolating windowed FFT;virtual instrument;LabVIEW 1 引 言 近年来, 随着工业和民用用电负荷的迅速增加以及各种电力电子设备的广泛应用, 非线性负载的数量和容量日益增加, 电力系统谐波污染日趋严重。电网谐波使得电压、电流的波形发生畸变, 使电力系统的发、供、用电设备出现许多异常现象和故障, 对电力系统的安全、经济运行造成极大的危害。谐波问题已成为电力部门普遍重视和关心的问题[1] 。谐波测量是处理谐波问题的基础, 是分析和控制电网谐波含量的依据。 传统的电力谐波测量方法多采用电力谐波分析仪或MATLAB 软件包, 但是它们不具有图形化编程 和远程测控能力, 因此具有局限性。 本文在研究谐波测量的主要方法的基础上, 设计了基于加窗插值FFT 的虚拟谐波测量系统。实现了三相电压、三相电流的总谐波畸变率(THD)以及各次(1~13次)谐波畸变率的测量。系统集信息采集、处理和传输于一体, 具有数据采集、谐波分析处理和显示等功能, 试验结果表明了其性能良好, 测量稳定。 2 谐波测量方法 谐波测量是解决谐波问题的基础和主要依据, 通过对谐波的检测, 可以实时监测电网中谐波的含量及其潮流方向, 计量各次谐波含量、 谐波电压电流幅值、相位等参数, 从而提高测量和计量仪表的准确
本科生毕业论文(设计)题目电力系统谐波检测算法分析 学生姓名 学号 学院电子与信息工程学院 专业电子信息工程 指导教师 二Ｏ一九年五月二十日
目录 1 绪论 (3) 1.1 谐波检测的目的及意义 (3) 1.2 国内外研究现状及发展趋势 (3) 1.3 课题研究内容 (4) 2 电力系统谐波简介 (4) 2.1 谐波的基本概念 (4) 2.1.1 什么是谐波 (4) 2.1.2 谐波的表示方法 (5) 2.1.3 谐波的特征量 (6) 2.2 谐波产生的原因 (6) 2.3 谐波的危害 (7) 2.4 电力系统谐波检测方法 (7) 3 基于瞬时无功功率的电力谐波检测技术 (8) 3.1 传统功率理论 (8) 3.2 三相瞬时无功功率 (9) 3.3 p-q谐波检测法 (11) 3.4 ip-iq谐波检测法 (12) 3.5 d-q谐波检测法 (13) 4 改进型ip-iq谐波检测法 (14) 4.1 调节LPF截止频率 (14) 4.2 增加PI调节器 (15) 5 仿真与分析 (16) 5.1 MATLAB简介 (16) 5.2 仿真模型的建立 (17) 5.2.1 p-q谐波检测法仿真模型 (17) 5.2.2 ip-iq谐波检测法仿真模型 (20) 5.2.3 d-p谐波检测法仿真模型 (23) 5.2.4 改进型ip-iq谐波检测法仿真模型 (24) 5.3 仿真实验 (25) 5.4 波形分析 (29)
5.5 本章小结 (29) 6 总结 (30) 参考文献 (30) 致谢 (33)
电力系统谐波检测算法分析 摘要：本篇论文，旨在针对电力系统谐波所涉及的算法检测过程，进行相对深入的细致研究。其中，本文着重于针对以三相瞬时无功功率理论为基础，而积极构建出的谐波电流检测算法，进行科学合理的综合探究，并深入阐述基于该理论的p-q、i p?i q、d-q这三种算法的原理，并在MATLAB平台上构建相应仿真系统，验证三种算法的可行性，对比三种算法的优劣，其中i p?i q算法检测谐波时更加精准迅速，适用范围更广，通过借助PI调节器以及更改LPF的参数，改进其中的i p?i q算法，进一步增加其谐波检测的精准度，实验结果表明，改进后的i p?i q 算法在检测精度上，较改进之前而言有较大提高。 关键词：谐波检测；瞬时无功功率； p-q；i p?i q； d-q；
低压供电系统中三相四线制和三相五线制有何区别 三相四线制就是动力负载和照明负载共用－根零线。三相五线是动力照明分开。 三相四线制:相线A、B、C，保护零线PEN，PEN线上有工作电流通过，PEN在进入用电建筑物处要做重复接地；三相五线制：相线A、B、C，零线N，保护接地线PE，N线有工作电流通过，PE线平时无电流（仅在出现对地漏电或短路时有故障电流）； 前者属于TN-C接地系统，后者属于TN-S接地系统。如今我国民用建筑的配电方式采用后者。 三相四线制分两种情况： TN-S：L1L2L3+PE（保护线）+N（中性线） TN-C：L1L2L3+PEN（二者合一） 三相五线制有一种情况： TN-C-S：L1L2L3+前半部PEN，后半部PE+N 具体如下： 低压系统接地制式按配电系统和电气设备接地的不同组合分类，可分为TN、TT、IT三种形式，其文字代号的意义如下： 1、第一个字母表示配电系统的对地关系： T：电源端有一点直接接地； I：电源端所有带电部分与地绝缘，或有一点经阻抗接地。 2、第二个字母表示电气装置的外露导电部分与地的关系： T：外露导电部分对地直接做电气连接，与配电系统的任何接地点无关； N：外露导电部分与配电系统的接地点直接做电气连接（在交流配电系统中，接地点通常就是中性点） 在TN系统中，所有电气设备的外露导电部分接到保护线上，与配电系统的接地点相连接。这个接地点通常是配电系统的中性点。如果没有中性点（如配电变压器二次侧为三角形接线）或未引出中性点，可将变压器二次侧的一相接地，但该接地线不能用作PEN线。保护线应在每个变电所附近接地。配电系统引入建筑物时，保护线在其入口处接地。为了在故障时，保护线的电位尽量接近地电位，应尽可能将保护线与附近的有效接地极相连，如有必要，可增加接地点，并使其均匀分布。 根据中性线N与保护线PE是否合并的情况，TN系统又分为TN-C、TN-S及TN-C-S。 1、在TN-C系统中，保护线与中性线合并为PEN线，具有简单、经济的优点。当发生接地故障时，故障电流大，可采用一般过电流保护电器切断电源，以保证安全。但对于单相负荷或三相不平衡负荷以及有谐波电流负荷的线路，正常PEN线有电流，其所产生的压降呈现在电气设备的金属外壳和线路金属套管上，这对敏感的电子设备不利。另外，PEN线上的微弱电流在爆炸危险环境也能引起爆炸，因此，我国《爆炸危险环境电力设备设计规范》中明确规定：在1、10区爆炸危险环境中不能采用TN-C系统。同时由于PEN线在同一建筑物内往往相互有电气连接，当PEN线断线或相线直接与大地短路时，都将呈现相当高的对地故障电压，这时可能扩大事故范围。 2、在TN-S系统中，保护线与中性线分开，具有TN-C系统的优点，但价格较贵。由于正常情况下PE线不通过负荷电流，与PE线相连的电气设备金属外壳不带电位，所以适用于数据处理和精密电子仪器设备的供电，也可用于有爆炸危险的环境中。在民用建筑中，家用电器大都有单独接地极的插头，采用TN-S供电，既方便又安全。但TN-S系统仍不能解决相线对大地适中引起电压升高和对地故障电压的蔓延问题。 3、在TN-C-S系统中，PEN线自A点起分为保护线和中性线，分开以后，N线应对地绝缘。为了防止分开后的PE线与N线混淆，应按国标GB7947-87的规定，给PE线和PEN线涂以黄绿相间的色标，给N线涂以浅蓝色色标。PEN自分开后，PE线与N线不能再合并，否则将丧失分开后形成的TN-S系统的特点。 TN-C-S是广泛采用的配电系统，在工矿企业中，对电位敏感的电气设备往往设置在线路未端，而线路前端大多数为固定设备，因此，到了线咱未端改为TN-S系统十分不利。在民用建筑中，电源线咱采用TN-C系统，进入建筑物内改为TN-S系统。这种系统，线路结构简单又能保证一定的安全水平。在电源侧的PEN线上难免有一定的电压降，但对工矿企业的固定设备及作为民用建筑的电源线都没有影响，PEN分开后即有专用的保护线，可以确保TN-S所具有的特点。
毕业设计论文 题目：基于有源滤波器和FFT的电力系统谐波检测方法研究
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
电力系统谐波影响及消除（网络摘录）2011.12.20 返回日志列表 从补偿电容无法投入，谈谐波危害，分析谐波来源，提出治理谐波的初步建议随着个私经济特别是特钢和化学工业在我市的发展，我公司的供电量也不断的增长，为了使功率因素达到标准，必须投入补偿电容，但是这几个乡镇的变电所的补偿电容器却无法投上，强行投入后，电容器熔丝也会很快熔断。但根据其他变电所运行经验，在此功率因数下，无功电流不应大于熔丝熔断电流。这是为什么呢? 经过对该地区的供电现状分析，这是由于谐波引起的。所谓谐波，即理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压，但是由于各种原因，使这种理想状态在实际中无法存在。因此通过对周期性电压或电流的傅立叶分解，所得到的频率为基波整数倍分量的含有量，称为谐波。 谐波对于电网的危害非常大，主要表现在以下方面： 1.由于电网主要是按基波设计的。由于LC元件的存在，虽然在基波时不会发生谐振，但在某个特定谐波时却可能引起谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，电网谐振引起设备过电压，产生谐波过流，对设备造成危害。特别是对电容器和与之串联的电抗器。其中，特别要注意的是，由于电容器是容性负载，能与电网上感性设备(其它设备主要是感性设备)配合，构成共振条件，又由于其大小与谐波频率成反比，因此，电容更容易吸收谐波共振电流，引起电容过载，造成电容损坏，或者熔丝熔断。 2.使电网中的电气设备产生额外的损耗(谐波功率)，降低了设备的效率，同时谐波会影响设备的正常工作，例如变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，电机产生机械振动等故障，绝缘部分老化、变质，严重时候甚至设备损坏。 3.导致继电保护和自动装置误动或拒动，造成不必要的损失，谐波会使电气测量仪表测量不准确，造成计量误差。 另外，谐波还会产生对设备附近的通信系统产生干扰等其他危害。 既然谐波危害如此之大，那么谐波是如何产生的?又如何能减小它的影响和危害呢? 谐波来源 1、中频炉、电弧炉等设备是该地区谐波的主要来源 对该地区负荷进行分析，发现主要的原因是该地区特钢工业发达，中频炉、电弧炉等作为一类高效的加热源已经非常普及。电弧炉是利用电极物料间产生的电弧熔炼金属，因此，它的电流波形很不规则，含有多种谐波(2次到7次)以及间谐波，这是谐波的一个重要来源。而中频炉是工频电流整流后再变为中频，再利用电磁感应来熔炼金属，因此产生大量的高次谐波，其中以5次、7次、11次等奇次谐波为主。这正是该地区谐波的主要来源。 2、用户变压器群是该地区谐波的重要来源 一般情况下，三相变压器由于铁芯为“日”形状，中相比边相要短一半，因此，三个磁路的不对称引起变压器励磁电流中含有谐波分量。所以当对空载三相变压器加电压激励时，即使受电侧没有零序电流通路(中性点不接地或三角形接线)，励磁电流中也会有谐波分量。虽然在实际运行时，这个谐波分量很小，但由于变压器绕组接法以及各绕组和电网各相的连接统一规定时，则各台变压器励磁电流里的同次谐波彼此叠加，形成了电网中谐波的又一重要来源。例如，在绝大多数配变中，都是Y，yn接线，变压器的中间的铁柱对应的线圈即中相接的都是B相，这样的统一接法，就为3、5、7等次谐波提供了一个分别互相叠加的条件。在该地区，现有35kV用户变压器5台，总容量400kVA，10kV用户变压器约800台，总容量330kVA.如此庞大的用户变群又成为了谐波的又一个重要来源。
1.什么是三相五线制? 在三相四线制制供电系统中,把零线的两个作用分开,即一根线做工作零线(N),另外用一根线专做保护零线(PE),这样的供电结线方式称为三相五线制供电方式.三相五线制包括三根相线、一根工作零线、一根保护零线.三相五线制的接线方式如下图1 所示. 图1 三相五线制接线示意图 该接线的特点是:工作零线N与保护零线PE 除在变压器中性点共同接地外,两线不再有任何的电气连接.由于该种接线能用于单相负载、没有中性点引出的三相负载和有中性点引出的三相负载,因而得到广泛的应用.在三相负载不完全平衡的运行情况下,工作零线 N是有电流通过且是带电的,而保护零线 PE 不带电,因而该供电方式的接地系统完全具备安全和可靠的基准电位. 2.三相五线制与三相四线制的比较 (1)基本供电系统简介常用的基本供电系统有(380V)三相三线制和(380/220V)三相四线制等,但这些名词术语内涵不是十分严格.国际电工委员会(IEC)对此作了统一规定,称为TT 系统、TN系统、IT 系统.其中TN 系统又分为TN-C、TN-S 系统. TT 式供电系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称为保护接地系统,也称TT 系统.第一个符号T 表示电力系统中性点直接接地;第二个符号T 表示负载设备金属外壳和正常不带电的金属部分与大地直接联接,而与系统如何接地无关.在TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地。 TN 方式供电系统是将电气设备的金属外壳和正常不带电的金属部分与工作零线相接的保护系统,称作接零保护系统,用 TN 表示.TN-C 方式供电系统是用工作零线兼作接零保护线,可以称作保护中性线,可用NPE 表示,即常用的三相四线制供电方式.TN-S 式供电系统是把工作零线N 和专用保护线PE 严格分开的供电系统,称作TN-S 供电系统,即常用的三相五线制供电方式. IT 方式供电系统,其中I 表示电源侧没有工作接地,或经过高阻抗接地.第二个字母T表示负载侧电气设备进行接地保护.IT 方式供电系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好.一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格地连续供电的地方,例如连续生产装置、大医院的手术室、地下矿井等处. (2)三相四线制(TN-C)与三相五线制(TN-S)系统的比较 在三相四线制供电方式中,由于三相负载不平衡时和低压电网的零线过长且阻抗过大时,零线将有零序电流通过,过长的低压电网,由于环境恶化、导线老化、受潮等因素,导线的漏电电流通过零线形成闭合回路,致使零线也带一定的电位,这对安全运行十分不利. 在零线断线的特殊情况下,断线以后的单相设备和所有保护接零的设备产生危险的电压,这是不允许的. 采用三相五线制供电方式,用电设备上所连接的工作零线 N 和保护零线 PE 是分别敷设的,工作零线上的电位不能传递到用电设备的外壳上,这样就能有效隔离了三相四线制供电方式所造成的危险电压,使用电设备外壳上电位始终处在"地"电位,从而消除了设备产生危险电压的隐患. 发电机中,三组感应线圈的公共端作为供电系统的参考零点,引出线称为中线(在单相供电中称为零线);另
《虚拟仪器技术》课程设计任务书(三) 题目：谐波测量分析系统设计 一、课程设计任务 随着科学技术的发展，各种电子产品在电力系统中得到大量应用，特别是各种非线性负载包括可控整流传动装置及高压直流输电系统的投入，以及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，理想电力系统的近似程度变差，直接表现是电网中的电压和电流波形产生周期性畸变。电网中除了与供电电源同频率的正弦量(称为基波分量)以外，还出现了一系列大于基波频率整倍数的正弦波分量(高次谐波分量)。这一系列正弦分量统称为电力谐波。当电网中存在的谐波成分超过一定指标，轻者增加能耗，缩短设备运行寿命，重则造成停电事故，直接影响安全生产。所以，对电网中谐波含量准确的测量，确切掌握电网中谐波的实际状况，对于防止谐波危害、维护电网的安全运行是十分必要的。 LabVIEW具有强大的信号分析与数学运算功能，在它的数学分析库中包含了数以百计的VI 程序，能够进行各种时域与频域信号分析。 本课题通过虚拟仪器LabVIEW图形化软件开发平台，设计一种谐波测量分析系统。本课题中系统的功能实现采用虚拟仪器技术的思想，选择开放式的LabVIEW虚拟仪器软件开发平台，将LabVIEW软件引入到谐波测量分析系统中，能模拟测量低压配电系统的基波电流，基波频率，总畸变率THD、thd，2－31次各次谐波电流含有率等参数。具体指标与要求如下： (一) 要求设计一个通道的正弦信号发生器以模拟实际电流，具体要求为： 1、频率围：0.001Hz～100KHz； 2、幅值：0～200A，可选； 3、直流偏置：0～100V，可选； 4、可调整幅值、相位、频率；调整后无须重新启动（提示：用循环结构）； 5、在产生的信号中可以加入高斯噪声。 (二) 谐波测量分析系统能模拟测量低压配电系统的基波电流，基波频率，总畸变率THD、thd，2－31次各次谐波电流含有率、直流含量等参数。 (三) 谐波测量分析系统可以对产生的正弦信号进行频谱分析，得到相关的频谱图。 （四）所有测量分析的参数都要在系统前面板中进行显示，所产生的正弦信号及其频谱图要求分别进行波形显示。
电力系统谐波检测与治理的研究 1、谐波的定义 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力量，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，称为非谐波或分数谐波。谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。 2、谐波的危害 电网谐波造成电网污染，正弦电压波形畸变，使电力系统的发供用电设备出现许多异常现象和故障，情况日趋严重。电力系统中谐波的危害是多方面的，概括起来有以下几个方面： 2.1 对供配电线路的危害 2.1.1 影响线路的稳定运行 供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护，使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但由于电磁式继电器与感应式继电器对10%以下含量高达40%时又导致继电保护误动作，因而在谐波影响下，不能全面有效地起到保护作用。晶体管继电器虽然具有许多优点，但由于采用了整流取样电路，容易受谐波影响，产生误动或拒动。这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。 2.1.2影响电网的质量 电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。如民用电配电系统中的中性线，由于荧光灯、调光灯、计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中3次谐波的含量较低，可达40%；三相配电线路中，相线上的3的整数倍谐波，在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。另外，相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。 2.2 对电力设备的危害 2.2.1对电力容器的危害 当电网存在谐波时，投入电容器后，其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。对于膜低复合介质电容器，虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍；对于全膜电容器，允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍，但如果谐波含量较高，超出电容器允许条件，就会使电容器过电流和过负荷，损耗功率超过上述值，使电容器异常发热，在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中时，还可能使电网的谐波加剧，即产生谐波扩大现象。另外，谐波的存在往往使电压器呈现尖顶波形，尖顶电压波易在介质中诱发局部放电，且由于电压变化率大，局部放电强度大，对绝缘介质更能起到加速老化的作用，从而缩短电容器的使用寿命。一般来说，电压每升高10%，电容器的寿命就要缩短1/2左右。再者，在谐波严重的情况下，还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。 2.2.2 对电力变压器的危害 谐波使变压器的铜耗增大，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗都要增加。谐波还使变压器的铁耗增大，这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。同时
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
三相三线制 三相三线制（three-phase three-wire system ）不引出中性线的星型接法和三角形接法。电力系统高压架空线路一般采用三相三线制，三条线路分别代表a，b，c 三相，我们 在野外看到的输电线路，一回即有三根线（即三相），三根线可能水平排列，也可能是三角 形排列的；对每一相可能是单独的一根线（一般为钢芯铝绞线），也有可能是分裂线（电压 等级很高的架空线路中，为了减小电晕损耗和线路电抗，采用分裂导线，多根线组成一相线， 一般2-4 分裂，在特高压交直流工程中可能用到6-8 分裂），没有中性线，故称三相三线制。 三相交流发电机的三个定子绕组的末端联结在一起，从三个绕组的始端引出三根火线 向外供电、没有中线的三相制叫三相三线制。 电晕：曲率半径小的导体电极对空气放电，便产生了电晕。 （电晕产生热效应和臭氧、氮的氧化物，使线圈内局部温度升高，导致胶粘剂变 质、碳化，股线绝缘和云母变白，进而使股线松散、短路，绝缘老化。） 三相四线制 概述 在低压配电网中，输电线路一般采用三相四线制，其中 三相四线制 三条线路分别代表A,B,C 三相，另一条是中性线N（如果该回路电源侧的中性点接地，则中性线也称为零线，如果不接地，则从严格意义上来说，中性线不能称为零线）。在进入 用户的单相输电线路中，有两条线，一条我们称为火线，另一条我们称为零线，零线正常情 况下要通过电流以构成单相线路中电流的回路。而三相系统中，三相平衡时，中性线（零线）是无电流的，故称三相四线制；在380V 低压配电网中为了从380V 线间电压中获得220V 相间电压而设N 线，有的场合也可以用来进行零序电流检测，以便进行三相供电平衡的监控。
有源电力滤波器中的谐波检测电路设计 摘要：针对现在有源电力滤波器中谐波检测的缺陷，设计出一种基于DSP、AD756和MAX260等硬件相结合的谐波检测电路。分析了ip-iq谐波电流检测算法，并且在硬件上实现。介绍了硬件结构原理，给出硬件设计框图和谐波检测各部分的程序流程，并研制出谐波检测电路。实验结果验证了谐波检测的快速性和准确性，系统运行稳定可靠，有较好的应用前景。关键词：谐波检测；TMS320F2812；AD7656；PLL；MAX260；C8051F330 对于有源电力滤波器(APF)而言，实时准确地检测出谐波电流是非常关键的，它的快速性、准 确性、灵活性以及可靠性直接决定APF的补偿性能。设计的谐波检测电路检测出的多路模拟信号会有一定的延迟性，这会大大影响APF计算谐波的精确性和准确性。本文中谐波检测装置所用的AD7656具有6路同步采样特性，克服了测量结果之间延迟的缺点，使得测量精度高。以上优点弥补了目前APF中谐波电流检测技术的缺陷，而且抗混叠滤波器、隔离放大器、过零检测电路、锁相倍频电路的设计增强了检测的精确性。1 装置整体运行原理及相关算法1．1 装置运行原理图1为并联型有源电力滤波器的原理结构框图。图中，交流电网对非线性负载电，非线性负载为谐波源，产生谐波并且消耗无功功率。有源电力滤波器由4部分组成：谐波电流检测电路、电流跟踪控制电路、主开关器件驱动电路和主电路。谐波电流检测电路采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq算法，根据有源电力滤波器的补偿目的检测出负载电流中的谐波分量，同时还要检测直流侧母线电容电压。然后将这些信号输入电流跟踪控制电路，通过控制算法生成一系列PWM信号，以此作为补偿电流的指令信号。这些信号经过电平转换后输入主开关器件驱动电路，驱动主电路中的主开关器件。此时，APF 产生并向电网注入补偿电流，该电流与非线性负载电流相位相反，幅值为负载
电力系统谐波管理暂行规定 SD126～84 第一章总则 第一条电力系统中的谐波主要是治金、化工、电气化铁路等换流设备及其他非线性用电设备产生的。随着硅整流及可控硅换流设备的广泛使用和各种非线性负荷的增加，大量的谐波电流注入电网，造成电压正弦波形畸变，使电能质量下降，给发供电设备及用户用电设备带来严重危害。为保证向国民经济各部门提供质量合格的50赫兹电能，必须对各种非线性用电设备注入电网的谐波电流加以限制，以保证电网和用户用电设备的安全经济运行，特制订本规定。 第二条本规定适于电力系统以及由电网供电的所有电力用户。 第三条电网原有的谐波超过本规定的电压正弦波形畸变率极限值时，应查明谐波源并采取措施，把电压正弦波形畸变率限制在规定的极限值以内。在本规定颁发前已接入电网的非线性用电设备注入电网的谐波电流超过本规定的谐波电流允许值时，应制订改造计划并限期把谐波电流限制在允许范围以内。所需投资和设备由非线性用电设备的所属单位负责。 第四条新建或扩建的非线性用电设备接入电网，必须按本规定执行。如用户的非线性用电设备接入电网，增加或改变了电网的谐波值及其分布，特别是使与电网连接点的谐波电压、电流升高，用户必须采取措施，把谐波电流限制在允许的范围内，方能接入电网运行。 第五条进口设备和技术合作项目亦应执行本规定。但如对方的国家标准或企业标准的全部或部分规定比本规定严格，则应按对方较严格的规定执行。 第六条谐波对通讯等的影响应按国内有关规定执行。 第七条用户用电设备对谐波电压的要求较本规定的电压正弦波畴变率极限更严格时，由用户自行采取限制谐波电压的措施。 第二章电压正弦波形畸变率极限值和谐波电流允许值 第八条电网中任何一点的电压正弦波形畴变率均不得超过表1规定的极限值。 表1 电网电压正弦畸形畸变率极限值(相电压)
三相五线制供电方式 一、概述 在三相四线制制供电系统中，把零干线的两个作用分开，即一根线做工作零线(N),另外用一根线专做保护零线 (该接线的是: 工 作零线N与保护零线PE除在变压器中性点共同接地外,两线不再有任何的电气连接。由于该种接线能用于单相负载，没有中性点引出的三相负载和有中性点引出的三相负载,因而得到广泛的应用。在三相负载不完全平衡的运行情况下，工作零线N是有电流通过且是带电的，而保护零线PE不带电，因而该供电方式的接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。 二、三相五线制供电的原理 众所周知，在三相四线制供电中由于三相负载不平衡时和低压电网的零线过长且阻抗过大时，零线将有零序电流通过，过长的低压电网，由于环境恶化，导线老化、受潮等因素，导线的漏电电流通过零线形成闭合回路，致使零线也带一定的电位，这对安全运行十分不利。在零干线断线的特殊情况下,断线以后的单相设备和所有保护接零的设备产生危险的电压，这是不允许的。如采用三相五线制供电方式，用电设备上所连接的工作零线N和保护零线PE是分别敷设的，工作零线上的电位不能传递到用电设备的外壳上，这样就能有效隔离了三相四线制供电方式所造成的危险电压,使用电设备外壳上电位始终处
在“地”电位，从而消除了设备产生危险电压的隐患。 三、对三相五线制敷设的要求 (1) 在用绝缘导线布线时，保护零线应用黄绿双色线，工作零线一般用黑色线。沿墙垂直布线时，保护零线设在最下端，水平布线时，保护零线在靠墙端。 (2) 在电力变压器处，工作零线从变压器中性瓷套管上引出，保护零线从接地体的引出线引出。 (3) 重复接地按要求一律接在保护零线上，禁止在工作零线上重复接地。 (4) 采用低压电缆供电时应选用五芯低压电力电缆。 (5) 在终端用电处(如闸板、插座、墙上配电盘等)工作零线和保护零线一定分别与零干线相连接。 (6) 对老企业的改造应逐步实行保护零线和工作零线分开的办法。例如在车间入户时零干线做重复接地，重复接地以后工作零线单独敷设，保护零线由此重复接地体引出；使用四极漏电保护断路器的，在断路器前是三相四线制，在断路器后改为三相五线制; 在架空线路供电又实行动力电和照明电分开架设的(两棚线)，可以用随照明线横担架设的零线为工作零线，随动力线横担架设的零线做保护零线。 四、三相五线制供电的应用范围 凡是采用保护接零的低压供电系统，均是三相五线制供电的应用