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电力系统谐波监测与抑制技术研究随着电力系统的快速发展和电子设备的广泛应用，电力质量问题日益突出。
其中，谐波是造成电力系统质量下降的一个重要因素。
谐波会导致电网设备的破坏、电力损耗的增加以及对用户设备的干扰等问题。
因此，电力系统谐波监测与抑制技术的研究和应用对提高电力系统的可靠性和质量至关重要。
一、谐波监测技术谐波监测是对电力系统中谐波分量进行实时监测和分析的过程。
通过谐波监测，可以了解电力系统中谐波的水平、频率和相位等信息，为进一步的谐波抑制提供依据。
1. 传统谐波监测技术传统的谐波监测技术通常采用数字示波器或功率分析仪等设备。
这些设备可以通过采集电流和电压波形，计算谐波的幅值和相位差等参数，并通过显示和记录的方式反映出谐波的情况。
然而，传统的谐波监测技术受到监测点有限、成本高昂以及数据处理复杂等限制。
2. 基于智能传感器的谐波监测技术近年来，随着传感器技术的发展，基于智能传感器的谐波监测技术得到了广泛应用。
这些智能传感器可以直接安装在电网设备上，实时采集电流和电压的波形数据，并通过无线通信传输给监测系统。
利用智能传感器，可以实现对电力系统多个监测点的谐波监测，提高监测的覆盖面和准确性。
二、谐波抑制技术谐波抑制技术是为了减少电力系统中谐波分量的水平，保持电力质量的稳定性和可靠性。
根据谐波抑制技术的原理和应用范围不同，可以分为有源谐波抑制和无源谐波抑制技术。
1. 有源谐波抑制技术有源谐波抑制技术是通过在电力系统中添加特定的电子器件，实时监测和控制电流和电压的波形，从而在电力系统中产生与谐波相反的波形，以抑制谐波。
有源谐波抑制技术具有响应速度快、抑制效果好等特点，但其设备成本高、容量有限等问题也需要解决。
2. 无源谐波抑制技术无源谐波抑制技术是通过改进电力系统的电网结构和设备设计，减少谐波的产生和传输，从而达到谐波抑制的目的。
无源谐波抑制技术可以通过限制谐波源的接入、加装滤波器和隔离变压器等设备来实现。
谐波治理措施
谐波治理措施是指为了控制或减轻电能系统中的谐波干扰和谐波问题，采取的一系列技术手段和措施。
下面列举几种常见的谐波治理措施：
1. 谐波滤波器：谐波滤波器是用于滤除电能系统中谐波成分的装置。
它们可以通过选择合适的滤波器参数，将谐波电流从系统中滤去，从而降低谐波干扰。
常见的谐波滤波器包括无源滤波器（谐波消除器）、有源滤波器、谐波滤波器组等。
2. 谐波控制变压器：谐波控制变压器是一种专门设计用于抑制谐波的变压器。
它的设计可以消除或减小电力系统中的谐波干扰，并保证电力质量。
3. 谐波抑制器：谐波抑制器是一种用于控制谐波干扰的装置。
它可以通过改变阻抗、相移、补偿等方式，来削弱或消除电力系统中谐波的影响。
4. 谐波限制器：谐波限制器是一种用于限制谐波电流流入电力系统的装置。
它可以通过控制谐波电流的大小和频率，来避免谐波电流对电力系统的损害。
5. 谐波控制技术：谐波控制技术是一种综合运用以上措施的技术手段。
它通过结合各种谐波治理措施，对电力系统中的谐波进行综合治理，以确保电力系统的正常运行和电力质量。
总之，谐波治理措施旨在降低谐波干扰，保证电力系统的正常
运行和电力质量。
在实际应用中，应根据具体情况选择合适的治理措施，并综合考虑成本、效果、可行性等因素，以达到最佳的谐波治理效果。
抑制谐波干扰常用的方法1.滤波器：应用良好设计的滤波器可以有效地降低谐波干扰。
滤波器可分为有源滤波器和无源滤波器两类。
有源滤波器通过输入与谐波相反的相位来实现谐波的抵消，而无源滤波器则通过吸收谐波的能量来消除谐波。
2.降低谐波发生源：降低谐波发生源的数量和强度也是有效抑制谐波的方法之一、可以采用合适的电源，避免使用产生大量谐波的设备，或者通过更换谐波发生源的设计和运行来降低其谐波产生量。
3.电力电子设备的设计优化：电力电子设备是电力系统中可能产生谐波的常见源。
通过对电力电子设备的设计进行优化，可以减少其产生的谐波。
例如，在设计中应用合适的滤波器和补偿装置，或者使用降低谐波的控制方法，都可以有效地减少谐波干扰。
4.使用变压器：变压器可以提供一定程度的谐波抑制功能。
在电力系统中，通过使用适当设计的谐波隔离变压器，可以有效地降低谐波的传播和干扰。
这是因为谐波对于变压器的阻抗通常较高，可以将谐波限制在变压器较小的区域内。
5.谐波滤波器的安装和调整：谐波滤波器是一种专门用于抑制谐波的装置。
通过安装谐波滤波器，可以在电力系统中选择性地去除谐波成分。
滤波器的调整需要深入研究电力系统的谐波特性，并根据实际情况进行适当的选择和设置。
6.谐波监测和控制：谐波监测和控制系统可以实时监测电力系统中的谐波情况，并采取相应的控制策略来抑制谐波。
这可以通过在线监测设备、谐波分析仪和自动控制装置实现。
当系统中的谐波水平超过预设阈值时，控制系统可以自动启动滤波器等设备来抑制谐波干扰。
7.谐波抑制转换器：谐波抑制转换器是一种特殊的电力电子装置，可以通过改变其频率和幅度来抑制谐波。
这种转换器通常应用在大功率电力系统中，可以降低对网络的谐波干扰。
总的来说，抑制谐波干扰的方法涉及系统设计、设备优化、滤波器安装调整和监测控制等多个方面。
通过综合运用这些方法，可以有效地减少谐波的产生和传播，提高电力系统的质量和稳定性。
电力系统中的谐波扰动与滤波技术引言：在如今高度电气化的时代，电力系统扮演着至关重要的角色。
然而，随着电力需求的不断增长，电力系统中所面临的问题也不断增多。
其中一项主要的问题就是谐波扰动。
本文将会探讨电力系统中的谐波扰动问题以及滤波技术的应用，以期增进对这一领域的了解。
什么是谐波扰动：谐波扰动是指在电力系统中，电流和电压波形中存在频率高于基波频率（通常为50Hz或60Hz）的非线性成分。
这种非线性成分会对电力网络各个部分产生不良的影响，导致电压失真、设备损坏以及电力质量下降等问题。
谐波扰动的来源：谐波扰动可以来自许多不同的源头。
其中一种常见的来源是非线性负载设备，如电弧炉、电焊机、变频器等。
这些设备的工作原理会引入高频随机谐波，从而导致电力网络中的谐波扰动。
此外，电力网络中的谐波还可以来自于输电线路的电感和电容、变压器的磁化特性以及电力电子设备中的电容和感性元件等。
谐波扰动对电力系统的影响：谐波扰动对电力系统的影响是多方面的。
首先，谐波扰动会导致电压失真，使得电力网络中的电压波形变得畸变，影响设备的正常工作。
其次，谐波扰动会引起电压和电流之间的相位差改变，导致设备的频率响应发生变化。
这会对电力系统的稳定性产生不利影响，并可能引发电力系统中的共振现象。
此外，谐波还会引起线路和设备的过热，甚至导致设备的损坏。
滤波技术的应用：为了解决电力系统中的谐波扰动问题，滤波技术被广泛应用。
滤波技术通过引入滤波器来消除电力系统中的谐波成分，以恢复电压和电流的纯净波形。
常见的滤波技术包括有源滤波器和无源滤波器。
有源滤波器是一种通过电子元器件来实现滤波的技术。
它能够通过检测谐波成分并产生相应的反向电流来抵消谐波。
有源滤波器具有更高的滤波效果和更广泛的适用性。
然而，由于其复杂的电子元器件和系统结构，有源滤波器的成本和维护难度较高。
无源滤波器则是一种通过被动元件来实现滤波的技术。
它利用电感和电容等被动元件来滤除谐波成分。
无源滤波器成本低廉、结构简单，适用于中小型电力系统中的谐波问题。
有源电力滤波器与无源电力滤波器的区别随着大量电力电子装置在电网的投入运行，谐波已被公认为电力系统的“污染”和“公害”，谐波问题以及谐波的治理问题随着电力系统的发展愈来愈引起广泛的关注。
目前谐波治理的方法主要有无源滤波技术和有源滤波技术两种。
无源滤波装置是目前应用最为广泛的谐波抑制手段，它是按照希望抑制的谐波次数专门量身制造的，采用电感、电容的调谐原理，将谐波陷落在滤波器中，以减少对电网的注入。
无源滤波装置结构简单，成本较低，技术已比较成熟，但是也存在着难以克服的缺陷：1、滤波特性受系统参数的影响较大，极易与系统或者其它滤波支路发生串并联谐振。
2、只能消除特定的几次谐波，而对其他的某次谐波则会产生放大作用3、滤波、无功补偿、调压等要求之间有时难以协调4、谐波电流增大时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载，甚至损坏设备。
5、有效材料消耗多，体积大有源滤波技术作为一种新型的谐波治理技术，是消除谐波污染、提高电能质量的有效工具，与无源滤波技术相比，有着无可比拟的优势，主要表现在以下几个方面。
1、实现了动态补偿，可对频率和大小均变化的无功功率进行补偿，对补偿对象的变化有极快的响应速度；2、有源滤波装置是一个高阻抗电流源，它的接入对系统阻抗不会产生影响，因此此类装置适合系列化，规模化生产；3、当电网结构发生变化时装置受电网阻抗的影响不大，不存在与电网阻抗发生谐振的危险，同时能抑制串并联谐振4、补偿无功功率时不需要储能元件，补偿谐波时所需要的储能元件不大5、用同一台装置可同时补偿多次谐波电流和非整数倍次的谐波电流，既可以对一个谐波和无功源进行单独补偿，也可对多个谐波和无功源进行集中补偿6、当线路中的谐波电流突然增大时有源滤波器不会发生过载，并且能正常发挥作用，不需要与系统断开7、装置可以仅输出所需要补偿的高次谐波电流，不输出基波无功功率，不但减小了有源滤波器的总容量，还可以避免轻负荷时发生无功倒送现象。
目前国内生产有源滤波装置的企业较少，而且滤波性能也不甚理想。
电网谐波的危害及抑制技术随着工业、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、计算机、复印机、电子式镇流器荧光灯等已成为人民日常生活的一部分，如果这些装置不能正常运行，必定扰乱人们的正常生活。
但是，电视机、计算机、复印机、电子式照明设备、变频调速装置、开关电源、电弧炉等用电负载大都是非线性负载，都是谐波源，如将这些谐波电流注入公用电网，必然污染公用电网，使公用电网电源的波形畸变，增加谐波成份。
近几年，传感技术、光纤、微电子技术、计算机技术及信息技术日臻成熟。
集成度愈来愈高的微电子技术使计算器的功能更加完美，体积愈来愈小，从而促使各种电器设备的控制向智能型控制器方向发展。
随着微电子技术集成度的提高，微电子器件工作电压变得更低，耐压水平也相对更低，更易受外界电磁场干扰而导致控制单元损坏或失灵。
例如，２０世纪７０年代计算机迅速普遍推广，电磁干扰及抑制问题更是十分突出，一些功能正常的计算机常出现误动作，而无法找出原因。
１９６６年日本三基电子工业公司率先开发了“模拟脉冲的高频噪音模拟器”，将它产生的脉冲注入被试计算机的电源部分，结果发现计算机在注入１００～２００Ｖ脉冲时就误动作，难怪计算机在现场无法正常工作，其原因之一是计算机的电源受到了污染。
因此，受谐波电流污染的公用电源，轻者干扰设备正常运行，影响人们的正常生活，重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪，会造成严重经济损失。
国际电工委员会（ＩＥＣ）已于１９８８年开始对谐波限定提出了明确的要求。
美国“ＩＥＥＥ电子电气工程师协会”于１９９２年制定了谐波限定标准ＩＥＥＥ—１０００。
绪论电能质量的好坏，直接影响到工业产品的质量，评价电能质量有三方面标准。
首先是电压方面，它包含电压的波动、电压的偏移、电压的闪变等；其次是频率波动；最后是电压的波形质量，即三相电压波形的对称性和正弦波的畸变率，也就是谐波所占的比重。
我国对电能质量的三方面都有明确的标准和规范。
随着科学技术的发展，随着工业生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。
它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。
举个常见的例子来说，电子节能灯在使用量所占比重较小的电网中运行，的确比常用的白炽灯好，不仅亮度高又省电，而且使用寿命也长。
但是相反，在大量投运节能灯后，就会发现节能灯的损坏率大大提高。
这是由于节能灯是非线性负荷，它产生较大的谐波污染了这一片电网，造成三相负荷基本平衡情况下，中心线电流居高不下，造成了该片电网供电质量下降，用电设备发热增加，电网线损增加，使得该区的配变发热严重，严重影响其使用寿命。
因此我们对非线性用电设备产生的谐波必须进行治理，使谐波分量不超过国家标准。
第一章 基础概念1.1 电力系统的组成电力系统是由发电、输电、用电三部分组成。
其中过程为发电厂发电经升压变压器升压并网，再由输电网络输送的各个变电站，变电站进行降压后输送给各个用户，用户经过再一次降压后给用电设备供电。
主要设备为发电机、升压变压器、输电网络、降压变压器、用电设备及二次保护系等组成。
发电机的电压等级一般为6KV 、10KV ，输电网络为110KV 、220KV 、500KV ，配电网络为10KV 、35KV ，用电设备一般为380V 、220V 。
我国电力系统采用三相50HZ 交流供电。
1.2 功率的概念在供电系统中，通常总是希望交流电压和交流电流时正弦波形（不含有谐波的情况下），正如电压为：()ωt U t U sin 2=式中 U ------电压有效值ω--------角频率f πω2=f ---------频率 (50HZ) 正弦电压施加在线性无源负载上如电阻、电容、电感上时，其电流的表达式为：()()ϕ-=ωt I t I sin 2I --------电流有效值φ--------相位角 电压和电流的关系从相位图上看如：（绿色为电压，红色为电流）电流相位角φ>0时，为电流滞后电压，负载呈现为感性（如电动机）电流相位角φ<0时，为电流滞后电压，负载呈现为容性（如无功补偿器）视在功率为： UI S = （KV A ）有功功率为：ϕcos UI P = (KW)无功功率为：ϕsin UI Q = （Kvar ）在正弦交流电路中，有功功率P 是用来做功的，是负载消耗掉的真正的功率。
绪论电能质量的好坏，直接影响到工业产品的质量，评价电能质量有三方面标准。
首先是电压方面，它包含电压的波动、电压的偏移、电压的闪变等；其次是频率波动；最后是电压的波形质量，即三相电压波形的对称性和正弦波的畸变率，也就是谐波所占的比重。
我国对电能质量的三方面都有明确的标准和规范。
随着科学技术的发展，随着工业生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。
它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。
举个常见的例子来说，电子节能灯在使用量所占比重较小的电网中运行，的确比常用的白炽灯好，不仅亮度高又省电，而且使用寿命也长。
但是相反，在大量投运节能灯后，就会发现节能灯的损坏率大大提高。
这是由于节能灯是非线性负荷，它产生较大的谐波污染了这一片电网，造成三相负荷基本平衡情况下，中心线电流居高不下，造成了该片电网供电质量下降，用电设备发热增加，电网线损增加，使得该区的配变发热严重，严重影响其使用寿命。
因此我们对非线性用电设备产生的谐波必须进行治理，使谐波分量不超过国家标准。
第一章 基础概念1.1 电力系统的组成电力系统是由发电、输电、用电三部分组成。
其中过程为发电厂发电经升压变压器升压并网，再由输电网络输送的各个变电站，变电站进行降压后输送给各个用户，用户经过再一次降压后给用电设备供电。
主要设备为发电机、升压变压器、输电网络、降压变压器、用电设备及二次保护系等组成。
发电机的电压等级一般为6KV 、10KV ，输电网络为110KV 、220KV 、500KV ，配电网络为10KV 、35KV ，用电设备一般为380V 、220V 。
我国电力系统采用三相50HZ 交流供电。
1.2 功率的概念在供电系统中，通常总是希望交流电压和交流电流时正弦波形（不含有谐波的情况下），正如电压为：()ωt U t U sin 2=式中 U ------电压有效值ω--------角频率f πω2=f ---------频率 (50HZ) 正弦电压施加在线性无源负载上如电阻、电容、电感上时，其电流的表达式为：()()ϕ-=ωt I t I sin 2I --------电流有效值φ--------相位角 电压和电流的关系从相位图上看如：（绿色为电压，红色为电流）电流相位角φ>0时，为电流滞后电压，负载呈现为感性（如电动机）电流相位角φ<0时，为电流滞后电压，负载呈现为容性（如无功补偿器）视在功率为： UI S = （KV A ）有功功率为：ϕcos UI P = (KW)无功功率为：ϕsin UI Q = （Kvar ）在正弦交流电路中，有功功率P 是用来做功的，是负载消耗掉的真正的功率。
抑制谐波措施引言在电力系统中，谐波是指电流或电压中频率是基波频率的整数倍的周期性波动。
谐波不仅会给设备带来损害，还会影响电力系统的稳定性和可靠性。
因此，采取适当的措施来抑制谐波的产生和传播至关重要。
本文将介绍一些常见的抑制谐波的措施。
谐波的来源谐波在电力系统中的主要来源包括非线性负载、电弧炉、电弧焊、电力电子设备等。
这些设备产生的谐波会通过电网进行传播，对其他设备和系统造成干扰和损害。
抑制谐波的措施1. 谐波滤波器谐波滤波器是一种常用的抑制谐波的装置。
它根据谐波的频率选择合适的滤波器，将谐波电流或电压引导到滤波器中，然后将其消耗掉或通过其他方式处理。
谐波滤波器可以分为有源滤波器和无源滤波器两种类型。
有源滤波器利用电力电子器件来生成与谐波相反的电流或电压信号，以相消的方式来抑制谐波；无源滤波器则利用谐波阻抗来消除谐波。
2. 谐波控制变压器谐波控制变压器是另一种常见的抑制谐波的装置。
它通过在变压器中加入谐波抑制线圈或使用特殊设计的铁心来降低谐波电流。
谐波控制变压器可以在一个设备上同时实现电力传输和谐波抑制的功能，具有经济和方便的特点。
3. 主动滤波器主动滤波器是一种根据谐波的特性主动产生反向谐波以抵消谐波的装置。
它利用智能电子器件感知谐波信号，并根据信号特性产生相应的反向谐波，从而实现谐波抑制的效果。
主动滤波器具有较高的抑制效率和较好的响应速度，适用于对谐波响应要求较高的应用场合。
4. 电力电子器件的优化设计电力电子设备是谐波的主要产生源之一，因此对电力电子器件进行优化设计可以有效降低谐波的产生。
例如，在设计电力电子器件时，可以合理选择电子器件的参数和拓扑结构，以减少谐波的产生和传播。
5. 谐波限制标准的遵守为了保证电力系统的正常运行和设备的安全可靠，各国都制定了谐波限制标准。
遵守这些标准可以规范设备的设计和使用，减少谐波产生和传播。
因此，在设计和使用电力设备时，应注意选择符合标准要求的设备，并正确使用和维护这些设备。
