电力系统中电子技术在谐波治理中的应用

杨艳++王超

摘 要：随着时代的突飞猛进，我国科技的发展也进入到了新的阶段，特别是针对电力行业来说，作为我国主要支柱行业之一，信息化时代背景条件下，也需要进行不断的创新和思考。就目前而言，电力行业已经成为了一个最基础的行业，不但为我国其他行业正常的生产和发展带来了重要保障。同时也是我国居民正常生活的基础。但是由于电力行业的重要性，所以对于行业本身也具有更加严谨的要求，特别是对电力输送时出现的问题进行相应的解决，所以，在电力系统中研究电子技术在谐波治理中的应用，将对我国电力行业的发展提供重要的参考。

关键词：电力系统中的电子技术 谐波治理方法 分析和运用

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（c）-0021-01

谐波是一种正弦波，其特点主要是频率始终在基波的整数倍，而当电路中有非线性元器件或者负载时，就会导致电网内部再次产生多个与基波呈整数或者分数倍的正弦波，这些波也就说电网谐波，特别是一些高次谐波，很容易导致电网不稳定，也会导致诸多安全问题的发生，于此同时，谐波污染已经被电子行业列为主要的发展问题之一。而作者将通过该文，就电力系统中电子技术在谐波治理中的应用进行分析和探讨。

1 谐波产生的原因

对于电力系统而言，谐波的产生是一个无法消除的过程，按照谐波产生的元器件不同，主要可以将谐波的来源归结为两大类：（1）电源产生谐波，这种谐波主要是由于发电机电压器等工作电压高于额定电压，且百分比要大于10%，同时加上磁饱和，引发3次谐波出现快速增加；（2）由于用户采用的电器多为非线性电器，例如电焊装置以及电弧炉等等，同时还有一些电镀直流装置；变频冰箱空调等特殊装置，导致交流整流发生逆变。

2 电网谐波的害处

电网谐波的影响相对广泛，一般来说其危害可以按照类型分为四类：（1）谐波会对供电网络产生威胁，特别是相关测量时，通常会采用电磁继电器，但是谐波会引发测量元件发生误动，最后导致配电系统安全性难以得到保障；（2）谐波会对设备造成损毁，一般在电网中主要采用的金属以铜铁居多，而不同的谐波则会导致这些金属出现磨损，直接导致变压器出现异常，另外谐波也会导致电容器消耗过多，最终发生过早老化报废；（3）谐波会对通讯系统产生电磁干扰，从而导致通讯的质量下降；（4）谐波对于人体的危害也是极其巨大的，其主要危害就是同时产生的噪音会让人的正常生活受到影响，同时会导致人的正常细胞受到刺激而发生异变。

3 电子技术分类

对于目前我国电力系统来说，主要用到的多为半导体元器件，所以电子技术的类型也可以分为以下几类，即高压直流输电技术，无功补偿技术，交流输电技术，用户电力技术以及变频技术。就高压直流输电技术来说，主要被广泛运用到电力输送以及工程建设方面；无功补偿技术，是针对对于输电系统的无功功率进行相应的功率补偿，保证以满足输送的需求；交流输电技术则广泛运用于晶闸管控制的移相器、相间功率控制器等等元器件的制造中；而用户电力技术的目标是实现输电系统的可靠性和稳定性，提升供电的效率，运用比较常见的元器件有：动态电压恢复器（DVR），固态断路器（SSCB）等等；最后是变频技术，变频技术目前运用比较常见的是空调冰箱等电器，当然还会运用在发电厂的风机以及抽水机，主要是通过频率调整，实现节能效果[1]。

4 电子技术在谐波治理中的运用

4.1 有源滤波器的实现

有源滤波器（又被称为APF），故名思意，其工作原理与电压有直接的关系。有源滤波器的在工作时，通常会首先对补偿目标进行电流以及电压的数据测量，同时对谐波以及无功功率进行计算，最后算出补偿电流的大小，并且保证其余谐波以及无功电流相消除，最后达到获得电源电流的目标。而在有源滤波器的研究历程中，大功率开关元器件的雏形以及瞬间无功理论的提出，都为其发展提供了宝贵的数据。但是有源滤波器的开发还是需要太大的成本，而且容量较低，所以目前对于有源滤波器的研究暂时停滞，有的研究则考虑将有源滤波器与无源滤波器进行结合，即研究混合滤波装置的工作职能，这种方法可以有效降低因串联导致的谐振现象，对于有源滤波器的容量要求也没有太高，利于实现[2]。

4.2 有源功率因素校正设备实现

将整流器的电流通过正弦电压处理，就可以得到功率因素的校正。但是需要建立在一定的电路条件下，即需要一个无源或者有源电路作为基础，前者设计难度相对较小，仅需要控制电流的谐波，即设定电抗性负载；而后者则需要专有的控制系统，利用开关让输入电流转化为正弦电流，以免谐波发生干扰，也是运用较为广泛的一种方式。有源功率因素校正电路一般会采用升压斩波电路或者Buck-Boost型电路，即根据电感电流进行分析，将有源因数校正设备分为连续导通以及间断导通两种情况。而目前有源功率因数校正方法的研究已经完成了小功率可控电源的研发，而三相有源功率因素校正技术则还在研究发展阶段，尚未获得广泛运用，不过已经是目前世界电子科研主要的研究目标之一[3]。

5 结语

信息化是目前新时代的特征，而信息技术作为时代的特定产物，也被广泛运用到现在科技中，特别是一些电子通信行业，甚至包含重要的电力行业。就电力行业而言，其主要的核心在于测量以及调整，特别是对于电力行业的输送电网来说，由于对民众的日常生活以及工业产生发展具有重要的作用，所以其可靠性也是极其重要的。电网谐波是电力系统中长久以来存在的问题，无论是在电力输送的效率、质量、电网设备的安全以及居民身体健康方面，都存在较大的威胁，而电子技术则在此刻体现出其重要的价值，通过相关的电子技术，可以准确找出谐波的产生以及电网的缺陷，从而通过先进的技术手段进行治理，降低和减轻谐波对电力系统造成的影响，提升输电效率，保证工业正常的生产流程和民众正常的生活。

参考文献

[1] 李建民.浅谈配电网谐波的危害及其治理措施[J].科技创新与应用，2014，12（34）：155.

[2] 张建军，陈磊，毛俊杰.电力系统谐波产生的原因及治理措施分析[J].科技资讯，2014，12（35）：110.

[3] 李江，王义伟，魏超，等.卡尔曼滤波理论在电力系统中的应用综述[J].科技创新与应用，2014，3（6）：136-138.