基于嵌入式系统的电力谐波检测技术应用研究

□张万里

随着社会经济的高速发展，电力系统成为推动经济发展的主要动力，但在使用过程中，出现了严重的谐波问题，直接影响了电能的质量和用电设备的安全。电力谐波检测作为分析谐波源和治理谐波的关键步骤，能够合理有效地治理谐波，保证电力系统安全经济运行。新形势下，嵌入式系统以其功能强大、成本消耗低等优势，广泛应用于电力系统，本文在深入分析嵌入式系统内涵特征以及电力谐波产生与危害的基础上，对于嵌入式系统的电力谐波检测技术的应用进行了全面阐述。

一、嵌入式系统概述

嵌入式系统是为了应用于某一特定领域或功能而专门设计的计算机系统，常常被置入受控器件内部。它是以应用为目的，以计算机技术为基础，系统开发入员根据实际需要进行合理设计，把软硬件操作系统设计成可裁剪的，从而能够适应于对功能、成本、体积等方面都有严格要求的应用系统。嵌入式系统的实质是一种计算机应用形式，能够充分把计算机技术、半导体技术和电子技术与不同领域相结合，因此是一个集技术与资金于一身，高度分散且需要不断创新的知识集成系统，可以运用于实时的和多任务的系统。在电力系统的实际运行中，每个嵌入式系统就是一个计算机软硬件的集合体，这个集合体具有特定的用途，其中嵌入式处理器和嵌入式操作系统分别是硬软件的核心部件。

二、电力谐波的产生与危害

谐波就是电力系统中的非正弦波电压。当电流流经非线性负载时，常常会与所加的电压呈现非线性关系，这就导致了电路中出现谐波。在电力系统中，非线性负载是谐波产生的根本原因，往往会影响电能的质量和用电设备的安全。

(一)电力谐波产生的原因。

1．用电技术方面的因素。社会经济的不断发展，提高了人们的节能意识，促进了电力电子技术的广泛运用，人们在社会的许多领域采用了大量高效用电的新型非线性负载，这些新型非线性负载大都是以非正弦波电压方式进行用电，它们的广泛运用常常会引发谐波问题，成为当今电力谐波产生的最主要因素。

2．发电技术方面的因素。随着社会对能源需求日益增加，人类将会面临着能源耗尽的危险，能源开发应积极转向清洁和无污染的新能源开发。在电力生产中，人们开始利用清洁无污染的可再生能源进行发电，而这些新型能源多采用非正弦、非工频的方式供电，传统公用电网为了接纳新型能源，常采用电力电子变频装置进行电源转换，从而实现不同频率的电源的同步运行，但是在转换过程中，变频装置会产生一些谐波。

(二)电力谐波的危害性。电力谐波作为一种污染，对电力系统产生十分严重的危害，直接影响到电力系统的安全稳定运行。

1．降低设备的利用率和电能的质量。在电力系统中，一方面谐波电流会在电能的产生与输送过程中，不断地增加网损，使输电线路的电能损耗增加，降低电能传输的效率和速度，另一方面新型非线性负载的间断性用电方式也能够降低电源电压的工作效能。同时，谐波电流在输电线路中常常会引起畸变压降，降低了电能的质量。

2．影响用电设备的正常运行。电力系统中的电气设备是根据工频、正弦电流的用电方式进行设计的，谐波电流的产生对于用电设备的最佳工作状态产生重大影响。一方面电力系统中的谐波会对显示器屏幕的显示效果产生影响，也会因为用电设备内元件出现过热现象，从而降低了使用寿命。同时，谐波会使调速装置的变速控制出现故障，从而影响了用电设备的安全正常运行。

三、基于嵌入式系统的电力谐波检测现状分析

基于嵌入式系统的电力谐波检测在电力系统的运行中发挥了重要作用。电力谐波检测能够对谐波源的谐波产生情况进行准确定性，为谐波治理工作的开展提供科学依据。在具体的运行过程中，谐波检测是通过定期或不定期的方式进行，能够全面地掌控电力谐波水平，确保用户设备安全、稳定、高效、经济运行;同时，当谐波问题发生时，谐波检测能够为事后谐波的治理工作提供决策性的帮助。但是，在实际的电力谐波检测过程中，仍然存在着诸多方面的不足，具体表现在如下几个方面:

(一)电力系统谐波污染严重。现代电力电工技术不断发展，促使电力系统已经成为了社会发展的重要组成部分。一方面，随着社会经济的高速发展，社会各行业广泛地运用大量的变频器和大功率的直流电源，这就导致了谐波问题的产生，其危害性非常大。另一方面，随着谐波问题的不断出现而又得不到合理有效的治理，这样谐波就会给用电设备造成严重的损害，影响了用电设备的正常运行和使用寿命。这一切就明确表明电力系统谐波问题不仅没有得到有效治理，而且发展现状令人担忧。

(二)有源滤波器成本较高，很难进行全面推广。有源滤波器是现阶段能够有效地提升电能质量和降低谐波危害的一种重要手段，但是，有源滤波器都是采用进口的方式，成本费用较高，很难进行全面推广;除此之外，有源滤波器在使用的过程中，对于操作技术标准具有较为严格的要求并且程序非常繁琐，这就更加难以进行广泛性推广。同时，相对于当今电力系统发展来说，有源滤波器在实际使用过程中还需要不断地优化和升级。

四、基于嵌入式系统的电力谐波检测技术

谐波检测能够有效地分析谐波源，也能为谐波的治理提供重要依据。但是，由于谐波的出现显得无规律可循，随机性、非线性很强，需要在嵌入式系统的基础上，积极探讨电力谐波检测技术。

(一)利用模拟滤波器进行检测。模拟滤波器检测是谐波检测的重要方式，也是较早使用的检测手段。模拟滤波器的工作原理是利用带组滤波器进行谐波检测，其操作过程简单、检测成本低，能有效屏蔽电网中的谐波。但是该方法也存在致命的缺点，表现在方法陈旧、误差较大。因此，这种检测手段的实用性不强，应用性不足，没有得到广泛的认可。

(二)利用无功率原理进行检测。利用无功率原理进行检测，是谐波检测的重要方法，这种方法最大的优点是可以得到准确的检测数据，其工作原理是利用三相电路和电力滤波器对电路电量传输过程中的瞬间来进行谐波检测，利用这种检测手段得到的检测数据较为准确，具有一定的实用性。但是该种方法的准确性很高，能准确检测出谐波值。但是也存在不足的地方，主要是检测过程繁琐、费用较高，可操作性不强。

总之，基于嵌入式系统的电力谐波检测技术能够积极地控制和治理谐波问题，是电力系统安全稳定发展的重要保障。新形势下，要积极运用现代科学技术，基于嵌入式系统的基础上，不断创新与发展谐波检测技术，使之向着多元化方向发展，从而能够有效地解决电力系统中的谐波问题。

［1］王炽．电力谐波检测研究与应用进展［J］．电子科技，2013

［2］董新彪．电力系统谐波检测方法的研究［J］．科学实践，2012