电网的谐波污染和监测

高频谐波的危害和治理随着国内外电力电子技术的发展,大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域,如电解装置、电气机车、轧制机械、高频炉等,故国内外电网中的谐波污染状况日益严重.美国电力科学研究院EPRI最近的报告指出,全美因谐波等电能质量损失达几百亿美元.电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热,使电力电容器组工作不正常,甚至造成热击穿损坏;对电力系统中的发电机、调相机、继电保护自动装置和电能计量等也有很大危害,严重时会引发设备误动作,造成重大事故;谐波污染对通信、计算机系统、高精度加工机械,检测仪表等用电设备也有严重的干扰.因此,必须采取有效的措施来消除电网中的高次谐波.在低压配电网中这些谐波污染问题显得尤为突出,严重影响到各种类大型厂矿的正常生产,如钢铁、煤矿、化工、纺织等企业,以及IT和大规模微电子集成电路企业,造成产品报废,生产线停产,生产设备的寿命骤减甚至损坏.谐波使电网中串、并联设备产生谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率,大量的三次谐波电流流过中线时会使线路过热甚至发生火灾.谐波对计算机和数控设备具有很大危害,可以影响程序运行,破坏数据,使信息丢失,导致控制系统误动作.谐波能够影响各种电气设备的正常运行,对电机、变压器、电容器、电缆等设备造成振动、过热、绝缘老化,严重影响设备的使用寿命甚至直接造成设备损坏.例如大众汽车在生产中所产生的谐波直接影响上海安亭电网,且谐波的干扰使得大众的DeviceNet现场总线自动化生产系统无法正常工作.这些谐波污染问题带来的严重经济损失以及随着电力市场的发展趋势,政府、企业和个人用户对电能质量越来越重视,产生谐波污染的用户需要相应的设备减轻或消除其对周边电力系统的影响,电力运行管理部门也会加强对相关企业的监督管理.目前用户通常采用并联型无源滤波器来抑制谐波,但存在不少缺陷.现在的趋势是采用电力电子装置进行谐波补偿,即电力有源滤波器(APF).与前者相比,有源滤波器能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿,而且补偿特性不受电网阻抗的影响.有源滤波器的应用范围很广,从最常用的钢铁企业及其他有色金属冶炼加工企业,到煤矿,造纸,化工,玻璃,纺织以及电子和大规模集成电路芯片制造企业,以及IT业所需的大量计算机服务器等,都需要有源滤波器保证其生产线的可靠稳定运行.有源滤波器的设计制造在国内外均处于一个较初步阶段.国内外生产和研发该产品的公司很少.目前在国内提供有源滤波器销售服务的只有外资企业,即ABB中国投资有限公司(上海)的低压产品部,芬兰NOKIANCAPACITOR公司,以及法国梅兰日兰电气有限公司在中国所设机构.这几家公司只提供产品的售前咨询、销售安装和售后技术服务,而其技术核心的研发,以及设备元件的生产、装配和测试均在国外完成.并且设备的价位很高,给各用户安全高效的生产运行,以及技术革新,新生产线的引进等设置了较大的资金障碍.目前国内依然停留在理论仿真、样机试验的阶段,还没有可生产工业用有源滤波器的企业,离工业化、产品化还有较大距离.这样就造成了少数的外资公司在有源滤波器系列上处于价格和技术的垄断地位.并且由于国内外电网的不同(结构、电压等级、谐波源、谐波次数等),国外的产品并不能完全适合我国电网的应用实际.但是根据国内经济发展的现状,我国在有源滤波器方面的需求在近些年将有较大的增长.我国首都北京将在2008年举办奥运会,届时,谐波问题是电能质量的主要问题,现阶段北京奥组委已经建立专门的谐波测量站,每周定期向国际奥组委上交谐波状况报告,以保证电能质量.我国最大的国际城市上海将在2010年全年举办世界博览会,场馆对电能质量也提出了更高的要求,上海市也建立了专门的谐波测量站,以保证电能质量.由此可见,谐波问题已成为当前电力系统面临的主要问题.抑制电网谐波的措施消除电网中的谐波对延长电力设备的使用寿命和保证负载的安全经济运行有着非常重要的意义!1.加换流装置的相数或脉动数交直流换流器产生的特征谐波电流次数与其整流电路部分的脉动数有关，当脉动数增多时，产生的谐波次数增高而谐波电流近似地与谐波的次数成反比，因此一系列次数较低成分较大的谐波能够得以消除从而减少谐波源产生的谐波电流!通过改造换流装置或利用相互间有一定移相角的换流变压器可有效减小谐波量! 这种装置的缺点是设备复杂造价提高！2.加装交流滤波装置装设谐波补偿装置的传统方法是采用调谐滤波器-".!目前所采用的调谐滤波装置一般由电力电容器电抗器和电子器适当组合而成，滤波原理是对某谐波频率形成低阻抗通路，相应的谐波电流经无源滤波器短路，从而避免其进入供电系统！调谐滤波器既可补偿谐波，可补偿无功功率，提电压水平，且结构简单，谐波补偿容量大，因此应用比较广泛!该方法的主要缺点是其补偿特性受到电网阻抗和运行状态的影响，容易和系统发生并联谐振，导致谐波被放大，致使滤波器过载甚至烧毁! 此外，它只能补偿固定频率的谐波，补偿效果不甚理想! 工程中实际应用的调谐滤波器，一般由一组或数组单调谐滤波器组成，每组单调谐滤波器调谐于需要滤除的谐波频率或者谐波频率附近，当需要滤除更高频率的谐波电流而其幅值又较小时，可以再加装一组高通滤波器!3.增加系统承受谐波能在规划和设计阶段，考虑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!4.采用有源滤波器等新型抑制谐波的措施谐波抑制的方法还有加装有源电力滤波器有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波) 补偿无功的新型电力电子装置"它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，有源电力滤波器通过监测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算出补偿电流，该信号经补偿电流发生电路放大得出补偿电流，补偿电流因与负载电流中要补偿的谐波电流大小相等)方向相反而抵消，从而使电网的电流)电压恢复为正弦波形，有源电力滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿"且补偿特性不受电网阻抗的影响，另外"有源滤波器还可以发出基波无功电流，进一步减少负载的无功功率，提高功率因数。

整 流相数 之 比的 限值 ，减少谐 波 电流的产 生 。
波分 量 较 大 时 ，有 的 继 电 器误 动 或 拒 动 。 如 零 序 电流过 大 ，可 能引 起接 地保 护误 动作 。 （ ）引 起 并 联 电容 器 过 载 。 目前 我 国 电 网 大 ５ 量 采 用 并 联 电容器 进 行 功率 因 数 补偿 。谐 波 的 存 在 常 使 并 联 电容器 与 系统 阻抗 及 负 载 阻抗 产 生 串
（ ）影 响 继 电保 护 和 自动装 置 正 常运 行 。谐 ４ 波 对 不 同 的继 电保 护 装 置 有不 同 程 度 的影 响 。 谐
脉 冲 数 ，减 少谐 波 电 流 的产 生 ；在 一 些 大 型谐 波 源 附 近 ，采 用 交 流 滤波 装 置 ，吸 收谐 波 电 流 ；对 于 大 容 量非 线 性 负 载 ，应 装 设 特 殊 类 型 的 电 能计 量 装 置 ，以 准确 计 量 电能 等 ；对 于 整 流 设 备 ，应 控 制 装 置 容量 ，增加 整 流 相 数 ，严 格 控 制 容 量 与
和 暂态谐波 电力系统所 指的谐 波是稳 态工频 倍 数的波 型。电网 暂态变化 诸如涌 流 、各种干 扰或 故障引起 的过压 、欠压则不属谐波范畴 。 引起波形 畸变 的谐波 源是 多种 多样的 ，在 电 力 的牛产 、传输 、转换 和使用 的各个 环节 中都会 产 生谐 波。谐波 主要是 由谐波 电流源 产生 的 ，当 正弦基 波电压施 加于非 线性设 备时 ，设备 吸收 的
发展 ，非线性 负荷急剧 增加 ，其所产 生的谐 波 电
（ ）家用电器 ； （ ）各种 由晶闸管控 制的异 步电 ３ ４
动机软 起动装嚣、节能综 合控制装罄等 由此 可见 ．谐 波的 产生 是由 于负载 的非线性 性 质 ，使它 自身等效 为一 个谐波源 ，向系统反送

电力谐波的产生原因及抑制方法电力谐波是指电力系统中产生的非正弦波形，它由于交流电系统中的非线性负载、电力线上的电容器和电感器等因素引起。

电力谐波在电力系统中的存在可能会导致设备的故障、能源浪费和电网负载能力的下降。

因此，对电力谐波的产生进行有效的抑制是非常重要的。

1.非线性负载：非线性负载是电力谐波的主要源头。

非线性负载通常包括电力电子设备，如电视、计算机、UPS电源、逆变器、风力发电机等。

这些设备的工作原理会产生非线性电流，进而导致电网中谐波的产生。

2.电容器和电感器：电容器和电感器也会对电力谐波的产生做出贡献。

在电力系统中，电容器和电感器常用于无功补偿和电能储存。

然而，由于电容器和电感器的等效电路具有谐振特性，它们会对电力谐波起到放大的作用。

3.电网接地方式：电网的接地方式也会影响电力谐波的产生。

当电网采用不完全中性接地时，地线电流会导致电子设备的谐波污染。

抑制电力谐波的方法有多种，下面将介绍几种常见的方法：1.优化电力系统设计：对于新建的电力系统，可以采用谐波抑制措施进行设计。

例如，将非线性负载远离主要的电源和敏感设备，减少非线性负载对谐波的干扰。

2.增加电力系统的容量：增加系统容量可以降低电力谐波对设备的影响。

通过增加设备的容量，可以减少设备的负载率，从而降低了负载谐波。

3.应用谐波滤波器：谐波滤波器是目前应用最广泛的抑制电力谐波的方法之一、谐波滤波器可将电力谐波从电网中滤除，从而减少对设备的影响。

4.提高设备的抗谐波能力：可以通过改善设备的设计或增加额外的抗谐波装置，使得设备能够更好地抵抗电力谐波的干扰。

5.加强监测和管理：及时监测电力谐波的产生和影响程度，对于谐波超标的情况进行调整和管理。

可以采用在线监测系统对电力谐波进行实时监测，并根据监测结果采取适当的措施。

综上所述，电力谐波的产生原因主要是非线性负载、电容器和电感器以及电网接地方式等因素的综合作用。

为了有效抑制电力谐波，需要采用适当的方法，包括优化电力系统设计、增加系统容量、应用谐波滤波器、提高设备的抗谐波能力以及加强监测和管理等。

个 是从 源头上 消灭 ，就是 对 电子设备进 行一 定 的
控 制措施 ，一个 是从 路径上 消弱 、滤 除，如在 谐波
源 周 围装 设 电力滤波 器 。另外 ，也可 以通过提 高设
当前 调 谐 型 滤 波 器 最 常 用 的可 能 要 数 Ｌ 型 的 ｃ 了 ，因 为 其在 可 以 同 时使 谐 波 和无 功功 率 均 得 到 补偿 。 串联 电抗 的 电抗 率 随着 滤 波 次 数 的改 变 而 不 同 ，偏离 调谐 频率 一 般在 １ ％以内 ，滤 波作 用 为 ０ 主 ，效果 比较理想 ，补 偿作用 为辅 ，较适 用 ，结构 简单 ，成 本 小 。但Ｌ 调 谐 型 滤 波器 也 存 在 难 以克 ｃ
理 ，从技术方面 来说 ，主要包 括 以下方面 ：
３ １ 提 高 系 统容 量 ．
提高 系统 容量 能够相 对减 小谐 波对 系统 的影 响 效 果 。但 该 方 法 有 以下 不 足 ：不 能 消 除 系 统 中谐 波 ；增加 系统 建设投 资 ；不适用 已建 项 目；新建 配
如 果谐波 频率 比较靠近 网络 谐振 点，很有 可 能导致 击 穿 线 路 。最 后 ，对 电力 电容 器而 言 ， 由于 其 本 身对 电力 谐波没 有足够 大 的阻抗 ，会导致 提高流 经
量 、进 而导致 设备产 热过 多及振 动 ，大大减 少其使 用 寿命 ，严 重 时有 发 生 火 灾 的可 能 ；有 时 甚 至会
无 燃料储 存设 备 ，一 旦燃气 管道 发生 管道故 障或燃
参考文献
［ 燃 油燃 气 锅 炉房 设 计 手 册 编写 组 ．燃 油燃 气锅 炉房 设 计 １ ］ 手册 ［ ．机械 工业 出版 社 ， ９． Ｍ］ １ ８ ９

ｌ ！
解决谐 波问题主要采取 以下几方面 的措施 ：
系统谐 波阻抗 、 波潮 流分布和谐波放大现象等。 谐
要准确测量谐波 ， 首先 了解谐波 的基本性质。 国际电工委员 会（Ｅ 在 ６０ ＩＣ） １０标准 中规定 ， 把谐 波按其波动快慢 和性质分为
四 类 ： 稳 态 （ 变化 ） 波 、 动 谐 波 、 速 变 化 谐 波 、 准 慢 谐 波 快 间谐 波 及
响；
在电力的生 产 、 传输 、 转换和使用的各个环节中都会产生谐
在发电环节 ， 当发 电机三相绕组 完全对称 ， 铁心也完全均匀
一
致时不会产生谐波 ， 但实 际中受工艺 、 技术等 因素制约 ， 发电
机总会产生少量的谐 波。对发 电机 的结构和接线采取一定措施 后， 可以认为发 电机供给的是具有基 波频 率的正弦波形 的电压 。 在其它几个环节中 ，谐波 的产生 主要是来 自下列具有非线
（ ） 五 对继 电保护和 自动控 制装 置产 生干扰 和造成误动或拒
动；
（ ） 六 使计量仪表 ， 特别是感应式 电能表产生计量误差 ； （ ） 波通过静 电感应 、 七 谐 电磁感 应及传导等 多种 方式影响
通信 系统 的正常运行 。
性特性的 电气设备。
） 具有铁磁饱 和特性 的铁芯设备 ， ： 如 变压器 、 电抗器等 。
减短 。
！
一
量的电力 晶闸管可控开关设备等 ， 它们大量的用于化工 、 电气铁
道， 冶金 ， 矿山等工矿企业 以及 各式各样 的家用 电器中（ 如计算
谐波测量 对抑制治理谐波有着下列重要的指导作用 ：检定
实际网络谐波 源用 户的谐波水平是否符合标准的规定 ；了解 和 机、 电视机 、 录像机 、 微波炉 、 电磁炉等 ）以上这些 非线性 电气设 掌握各种 电力设备投运前 、 。 后相关 系统 的谐波水平及其变化 、 检

电气化铁路供电系统中的谐波分析与抑制谐波是指电路中频率为基波频率整数倍的幅度较小但频率较高的波动。

在电气化铁路供电系统中，谐波的产生会对电网造成一定的影响，不仅会导致设备工作不稳定，还可能损坏设备，影响供电质量。

因此，对电气化铁路供电系统中的谐波进行分析与抑制是非常重要的。

首先，谐波产生的原因主要有电动机、整流器、变压器等非线性负荷设备的工作方式引起的。

这些设备在工作时，会引入谐波电流，造成电网谐波污染。

而这些谐波电流会经由供电系统传递到其他设备，引起更严重的谐波问题。

因此，对谐波的产生机理进行深入分析是解决问题的关键。

为了对电气化铁路供电系统中的谐波进行准确分析，我们需要采用适当的谐波分析方法。

其中，最常用且有效的是频谱分析法。

通过对供电系统电流和电压进行频谱分析，可以得到不同频率的谐波成分和其幅度大小。

根据分析结果，可以判断出谐波的主要来源，为进一步的抑制提供指导。

在谐波抑制的过程中，我们首先需要考虑的是使用合适的滤波器。

滤波器可以将谐波电流或电压与基波分离，从而减少谐波对电网的影响。

根据谐波频率的不同，可以选择合适的滤波器类型，如谐波滤波器、无源滤波器等。

此外，还可以在系统中增加平滑电容器，来降低谐波电流的幅度。

通过合理选择和布置滤波器，可以有效地抑制谐波，提高供电系统的稳定性。

除了滤波器外，我们还可以通过优化系统设计来进一步抑制谐波。

例如，可以合理选择电气设备，并对设备进行合理的匹配。

对于电动机设备，可以选择带有谐波抑制的电机，减少谐波的产生。

此外，还可以改善供电系统的接地方式，提高系统的接地质量，从而减少谐波的传播。

当然，在进行谐波抑制时，我们还需要注意采取有效的监测与测试措施。

通过定期的谐波监测，可以了解系统中谐波的变化情况，及时发现和解决问题。

在进行谐波测试时，应选择合适的测试仪器，并且保证测试方法的准确性和可靠性。

通过有效的监测和测试，可以及时发现并解决谐波问题，从根本上提高供电系统的稳定性和可靠性。

谐波的危害与治理谐波是指工业、农业及其他领域电器设备产生的不同频率的电流或电压的干扰信号。

谐波的产生对人类的健康和设备的正常运行产生了相当大的危害。

在以下的几个方面，我们将详细介绍谐波的危害性以及相应的治理方法。

首先，谐波对人类的健康造成了威胁。

在人体组织中，脑、肌肉、神经等都是通过电信号进行传递和控制的。

而谐波的存在会使得这些电信号被扭曲、失真甚至干扰，从而导致血液循环、神经传导、肌肉运动等功能受到影响。

长期暴露在谐波环境下，人们可能会出现头痛、疲劳、失眠、注意力不集中、神经衰弱等症状。

其次，谐波对电力系统的稳定性和设备的正常运行产生了影响。

谐波信号会加大电网中的负荷，降低系统的功率因数，导致电网负荷不均衡、频率偏移等问题。

同时，谐波还会增加电力设备的损耗，缩短使用寿命，引发电力设备故障和事故。

特别是对于高精度的仪器设备和敏感的电子设备来说，谐波的存在会严重影响其正常运行和测量结果的准确性。

另外，谐波还会影响到公共环境和通信系统。

在城市中，电网中的谐波信号可能会通过建筑物和地下管道传播到附近的电子设备或通信系统中，导致通信信号的干扰和传输中断。

在无线通信领域，谐波会引起频谱污染，减少频谱资源的利用效率。

针对谐波的治理，有以下几个主要方法：1.滤波器：通过引入滤波器来削弱或消除谐波信号。

滤波器可以根据谐波的频率特性进行设计，将谐波信号从电力系统中分离出来，保证电力系统的正常运行。

2.接地：正确接地可以有效降低谐波信号的存在。

接地系统的设计和维护需要严格按照相关标准进行，确保接地电阻的有效连接和在线监测，减少谐波的传播。

3.变压器改进：采用带低谐波的高效变压器，可以有效削弱变压器内部的谐波产生和传播。

例如，采用三脉动焊接变压器可以避免谐波的产生和增强Transformer（SVPWM）技术等。

4.现代电气设备：使用具有谐波抑制功能的现代电气设备，可以降低谐波产生和传播的风险。

例如，使用高效节能的电子节能灯、电力电容器、有源滤波器等。

谐波治理方案7篇（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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表５ Ａ、 Ｂ、 Ｃ 三相 各 次 谐 波 电压 总 畸 变 率 统 计 参 数 最 大值 最 小 值 平 均值 ９ ５ ％概 率值 越 限 值 越 限 次 数
Ａ 相 电 压 总畸 变 率（ ％） ６ ． ７ ３ ７ Ｂ 相 电 压 总畸 变 ７ 率（ ％） ９ ０ ２
表 ２ １ ０ ｋ Ｖ＃ １总进 线 负荷 三 相不 平 衡 度
统计指标
ｌ 最大值 ｛ 最小值 ｌ 平均值 Ｉ ９ ５ ％概率值 ｌ 超限值 Ｉ 超限挺数
电压不平衡度（ ％） １ ０ ． ９ ０ ６ ｌ ０ ． ０ ０ １ Ｉ Ｏ ． １ ０ ８｛ Ｏ ． １ ６ ４ ｌ ２ ｌ 电流不平衡度（ ％） ｌ ３ ． ０ ４ ７｛ Ｏ ． ０ ０ ３ Ｉ １ ． １ ０ ２ ｌ １ ． ４ ３ ８ ｊ — ｌ
ｌ 能源・ 电力
装置 主 要 有 以下 几 种监 测和 统 计 功 能 ： （ １ ） 三相各次谐波电压、 电流 及其 谐 波含 有 率 ； （ ２ ） 三 相 电压 、 电流 总谐 波 畸 变率 ：
（ ３ ） 三相 有 功 、 无功 功 率 及 其 方 向 ； （ ４ ） 总 的有 功 、 无功 功 率 ， 功 率 因数 及 相 位 移 功 率 因数 ：
１ Ｏ ｋ Ｖ
Ｃ相
１ ． Ｏ ２ ３
１ ． ８ ９ ８
３ ． ７ ８ ５
２ ． ３ ３ ５
１ ． ０ ８ ０
定， 对 电 网 电压 母 线 的 电压 正 弦 波 形 畸 变率 、 电 压 波 动值 和 闪
变值 、 三 相 电压 不 平衡 度进 行 监 测 。 分析 谐 波状 况 。
谐 波 监 测 点 一般 选择 在 主要 发 电 厂 、 枢 纽 变 电站 及 接 有 大谐 波 源 负荷 或 电 容 器 组 的 ２ ２ ０ ｋ Ｖ 及 以 下 电压 等 级 的 母 线 上 ． 也

浅谈电力系统中谐波污染的危害与治理摘要：目前，谐波污染已成为影响电力系统安全稳定运行的主要因素之一。

谐波会影响电力系统中的电能质量，产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，对谐波污染进行有效的治理，对于保证电力系统正常的经济运行具有重要的意义。

本文介绍了电力系统中常见的谐波污染源种类,分析了谐波污染的危害，并对谐波治理方法进行了总结。

关键词：电力系统;谐波治理abstract: at present, the harmonic pollution has become one of the main factors that affect the safe and stable operation of power system. harmonics will affect the quality of the electrical energy in the power system, generate additional harmonic losses, reducing the efficiency of power generation, transmission and distribution of electrical equipment, of harmonic pollution effective governance, is of great significance to ensure normal economic operation of power systems . this article describes a common kind of harmonic pollution sources in the power system, harmonic pollution hazards, and harmonic treatment methods are summarized.keywords: power systems; harmonic control 中图分类号：tm712 文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）1.电力系统中谐波的来源谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，而基波是指其频率与工频相同的分量。

电力系统谐波的危害和治理【摘要】随着电力电子装置的应用日益广泛,电网中的谐波污染也日益严重，已经引起了相关部门的关注，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。

【关键词】电力电子技术谐波治理【正文】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。

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。

一何为谐波二谐波的危害1.对供配电线路的危害（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）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次谐波的含量较多，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.对电力设备的危害（1）对电力电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。

对于膜纸复合介质电容器，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。

电力系统中谐波的危害电网谐波是怎么产生的？其主要来自于以下几个方面：一是发电源质量不高产生谐波：发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因，发电源多少也会产生一些谐波，但一般来说很少。

二是输配电系统产生谐波：输配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。

它的大小与磁路的构造形式、铁心的饱和程度有关。

铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额定电流的0.5%。

三是用电设备产生的谐波：晶闸管整流设备。

由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。

我们知道，晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。

如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。

如果整流装置为三相全控桥6脉整流器，变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流；如果是12脉冲整流器，也还有11次及以上奇次谐波电流。

经统计说明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源。

变频装置。

变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网造成的谐波也越来越多。

电弧炉、电石炉。

由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。

中 文 摘 要I摘 要近年来，随着电力电子技术的发展，电网中具有非线性、冲击性和不平衡用电特性的负荷不断增加，产生大量谐波。

电网中的谐波污染日益严重，影响到供电质量和用户使用的安全性，因此电网谐波污染的治理越来越受到关注。

本文首先针对谐波问题，叙述了谐波产生原因、危害等，并介绍了谐波抑制方法。

其中，有源电力滤波器是抑制电网谐波的有效手段之一，这种滤波器能对频率和幅度都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响，因而受到了广泛重视。

其次，对有源电力滤波器的基本原理、分类和基本组成进行了阐述。

本文重点研究了谐波电流的检测方法。

本文对平均功率理论和瞬时功率理论进行了分析、比较，指出了它们适用的范围及优缺点。

详细介绍了瞬时基于无功功率理论的几种谐波和无功电流检测方法：p-q 检测法和q p i i -检测法，并分析了它们的检测原理、特点及使用局限性。

本文建立MATLAB/Simulink 的仿真模型，着重对基于瞬时无功功率理论的几种谐波电流检测方法：p-q 检测法、q p i i -检测法分别进行仿真，并对比仿真结果，得出较好的谐波或无功电流检测方案。

针对不同的负载和负载突变情况进行了仿真，得出不同方法的使用条件和最优结果。

关键词：有源电力滤波器，瞬时无功功率，电流检测，仿真ARSTRACTIIAbstractIn recent years, with the development of power grids, converters are to be a wide range of development and application. Though its large-scale transformation of the energy and transport play a significant role, it also brought pollution to the power grid, resulting in a harmonic. These harmonics to the electrical equipment hazards. For harmonic suppression and reactive power, power system applications of the filter. However, the shortcomings of passive power filter, active power filter has been a rapid development.Harmonic suppression method of filtering technology are mainly passive and active power filter technology. Active power filter technology and passive power filter technology, with little effect by the grid impedance, dynamic compensation to the advantages of harmonic pollution in governance has played a leading role. Active power filter of the study focused on the main circuit structure of the form (in series, parallel and series-parallel), harmonic current detection method and the compensation current control methods. This article focuses on the harmonic current detection method.This paper analyzes the emergence of power system harmonics and hazards, of power theory and the theory of instantaneous power analysis, comparison, pointing out that their scope and the advantages and disadvantages. Detailed information on the instantaneous reactive power theory based on the number of harmonics and reactive current detecting method, p-q detection method, q p i i detection method and analysis of their detection principle, characteristics and use limitation.MATLAB / Simulink simulation model, focusing on instantaneous reactive power based on the theory of harmonic current detection method of p-q detection method and q p i i -detection method simulations, were carried out and compared the experimental results, obtaining better harmonics or reactive current detection program. For different mutation load and load simulation experiments, the use of differentARSTRACTmethods to arrive at the conditions and optimal results.Keywords:active power filter , instantaneous reactive power , current detection , simulationIII目 录IV目 录摘 要 ............................................................................................................. I ABSTRACT . (II)第一章 绪论 (1)1.1谐波的发展及现状 (1)1.2电力系统谐波的产生原因及其危害 (2)1.2.1 谐波产生原因 (2)1.2.2 电力系统谐波的危害及对电能计量的影响 (2)第二章 谐波及有源电力滤波器的基本概念及原理 (4)2.1电力系统有关谐波的基本概念及含义 (4)2.1.1 谐波的定义 (4)2.1.2 谐波分析中的常用概念 (5)2.2有源电力滤波器技术的提出 (6)2.2.1 无源电力滤波器 (6)2.2.2 有源电力滤波器 (7)2.3有源电力滤波器的组成、原理和发展趋势 (7)2.3.1 有源电力滤波器的基本结构和工作原理 (7)2.3.2 有源电力滤波器的分类 (8)2.3.3 有源电力滤波器的发展趋势 (9)2.4有源电力滤波器的谐波电流检测技术及其发展 (10)第三章 无功功率理论 (12)3.1平均功率理论 (12)3.20 坐标系下瞬时无功理论 (13)3.3 0dq 坐标系下瞬时无功理论 (18)3.4 无功功率理论的对比研究 (21)目 录V3.4.1平均功率理论 (21)3.4.2瞬时功率理论 (21)第四章 基于瞬时无功理论的谐波电流检测法 (23)4.1三相三线制电路 (23)4.1.1q p -检测法 (23)4.1.2 ip-iq 检测法 (24)4.2 三相四线制电路 .................................................................错误！未定义书签。

稿件编号：１　６７１－１　０４１（２００６）０３－００１　４－０２　城市电网的谐波污染　与治理　

安婷婷　（杭州科技职业技术学院，浙江杭州３１００００）　摘要：目前，随着工业化进程越来越快，城市自动化程度越来越高．大功率　电子整流装量、非线性设备以及自动化家用电器被大量使用，使城市的电网　受谐波的污染程度日益增加．本文主要阐述了城市电网中谐波所带来的影　响。介绍了几种谐波检测方法，以及对谐波治理提出了一些新的看法。　关键词：谐波检测：电Ｉ电质量：滤波；电容器　中圈分类号：ＴＭ７２７文献标识码：Ｂ　

Ｔｈｅ　Ｕｒｂａｎ　ｇｒｉｄ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ａｎａ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ＡＮ　Ｔｉｎｇ・ｔｉｎｇ　（Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　ｃｏｌｌｅｇｅ，　Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１帅Ｏ０．Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｗｉｔｈ　ｒａｐｉｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒａｐｉｄ　ｕｒｂａｎ　ｈｉｇｈ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ｌａｒｇｅ　ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ　ｆａｉｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ。ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｌｏａｄｓ　ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ　ｗｅｒｅ　ｈｅａｖｙ　ｕｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｃｉｔｙ　ｇｒｉｄ　ｗａｓ　ｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｕｒｂａｎ　ｇｄｄ　ｈａｒｍｏｎｉｃｓ。ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｈａｒｍｏｎｉｃｓ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ。　ａｎｄ　ｒｅｓｏｌｖｅｄ　ｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｉｄｅａｓ　ｏｆ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｈａｍｅｓｓｅｓ．　

电力系统谐波检测算法研究与实现一、本文概述随着电力电子技术的快速发展和广泛应用，电力系统中的谐波问题日益突出，谐波的存在对电力系统的安全、稳定、经济运行构成了严重威胁。

对电力系统谐波的有效检测与抑制成为了当前研究的热点和难点。

本文旨在深入研究和实现电力系统谐波检测算法，为电力系统的谐波治理提供理论支持和技术保障。

本文首先介绍了谐波的基本概念、产生原因及其对电力系统的影响，阐述了谐波检测的重要性和紧迫性。

接着，综述了目前国内外在谐波检测领域的研究现状和发展趋势，指出了现有算法的优点和不足。

在此基础上，本文提出了一种基于快速傅里叶变换（FFT）和小波变换（WT）相结合的电力系统谐波检测算法，并详细阐述了该算法的基本原理、实现步骤和性能优势。

本文的研究内容包括但不限于：谐波信号的数学模型建立、谐波检测算法的设计与优化、仿真实验与结果分析等方面。

通过理论分析和实验验证，本文所提算法在谐波检测的准确性、实时性和鲁棒性等方面均表现出较好的性能，为电力系统的谐波治理提供了有效的技术手段。

本文的研究成果不仅具有重要的理论价值，而且具有广泛的应用前景。

未来，我们将继续深入研究和完善谐波检测算法，推动其在电力系统中的应用和推广，为保障电力系统的安全、稳定、经济运行做出更大的贡献。

二、谐波检测算法的理论基础在电力系统中，谐波是指频率为基波频率整数倍的电压或电流分量。

谐波的存在会对电力系统的稳定性、设备的正常运行以及电能质量产生不良影响。

对电力系统中的谐波进行准确检测和分析至关重要。

谐波检测算法的理论基础主要涉及傅里叶变换、滤波器设计以及信号处理技术等方面。

傅里叶变换是谐波检测中最常用的数学工具。

通过将时域信号转换为频域信号，可以清晰地观察到各次谐波分量的幅值和相位。

快速傅里叶变换（FFT）是实际应用中最常用的算法，它能够在短时间内完成大量的数据处理，提高谐波检测的实时性。

滤波器是谐波检测中常用的硬件或软件设备，用于提取特定频率的谐波分量。

因是 它具有 容性 阻抗 特 性 ， 以及 阻抗 和 频 率 成 反 比
电动机在 短 时期 内损 坏 。１ ８ ９ ４年 ， 西 省 安康 地 区 陕
发生 ５次谐 波 的严 重 谐 振 ， １ Ｖ 配 电 电压 中 的 使 Ｏｋ
Ｕ ／ 经 常 在 ８ ， 大 时 到 ｌ 以 上 ， 络 内 的 ｕ 最 ９ 网
的特 性 。它容 易 与 电 网中大 部分 都是 感性 阻抗 的 电
气设 备 配合 而 构 成 谐 波 谐 振 或 接 近 谐 波 谐 振 的条
件； 由于 它的 阻抗 和频 率成 反 比， 以容 易 吸收谐 波 所
电流 而引起 过 载 。
数 台感 应 电动 机发 热 损 坏 ， 坏 的时 间都 在 电 网 电 损
过测 试 、 分析 、 算 ， 计 结合现 场 实 际情 况 ， 用适 宜 的谐 波 治理 设 备 和技 术 ， 采 可提 高 电 网 的 电能质 量
及 电气设 备运 行 的可 靠性 。本 文在 阐述 谐 波危 害 、 波 源类 型及谐 波 治理技 术 的基 础 上 ， 出 了治 谐 提
理谐 波 的建议措 施 。
会 降 低 １ ～２ ％ ， 波损 耗 与 Ｕ （ ｘ ） 正 ５ Ｏ 谐 Ｒ／ 成 比 ， 波造成 的损耗 和发 热增 加 。 日本《 谐 电气 学会 杂
志》 中论 述 到 ： 畸变 波 形 电 压 馈 电 时 ， 通 鼠笼 型 电 普 动 机 ＩＲ损失 的 附加 值为 ２ ～ ３ ％ ， 槽 鼠笼 和 Ｏ ０ 深 双 鼠笼 电动 机可 达 ５ ～１ ０ 。当 ３ ５ ７次 谐波 Ｏ ０ 、、 电压达 到额 定 电压 的 １ ～ ２ 以上 时 ， 以导 致 ０ Ｏ 可
１ １ ２谐 波对 变压 器 的危 害 ．．