配电网谐波系统性监测治理和分析研究

李海涛　谢培成　黄志威　许家凤　杜悦爱

（广东电网公司东莞供电局，广东东莞 523000）

配电网谐波系统性监测治理和分析研究

李海涛谢培成黄志威许家凤杜悦爱

（广东电网公司东莞供电局，广东东莞 523000）

由于电力电子技术的不断发展革新，新兴技术的应用越广泛，那么非线性负荷量就越大，因此会导致电力配电网络中的谐波也越来越多，随之而来的危害也越来越大。本文从电网谐波产生的原因和危害着手，简单介绍了电网谐波的概念和危害，解析了谐波分析研究方法，提出了谐波在线监测建设方案和无源滤波治理方法。希望对于电网谐波的治理有帮助并取得良好的治理效果。

配电网 谐波 监测 无源滤波

谐波碎玉电力设备的正常运行以及终端本身均会产生不可弥补的损伤，因此在整个电力系统中谐波检测和治理已经成为热点问题，而电力系统的工作人员则在怎样治理谐波和预防谐波所造成的危害中不断的摸索。

1　电网谐波的概念和危害

所谓电网谐波是指在一个供电系统之中，与电网基波频率相同但是却有别于电网基波频率的电量成为电网谐波。电力负荷一般分为两种，即线性负荷以及非线性负荷，而电网谐波是由于非线性负荷所导致。谐波的危害:（1）影响变压器的正常工作。（2）污染公用电网。（3）影响继电保护器的可靠性。（4）对电容器的损伤以及谐振。

2　谐波检测分析方法

（1）模拟滤波法。模拟滤波法也分为两种方法，其一是利用低通滤波器得到基波电流分量，然后再减去所检测到的谐波电流分量；其二是从滤波器中所滤除的基波电流中得到的谐波电流。（2）基于傅里叶变换的谐波测量法。傅里叶变换法先对待检测的电流或者电压进行采样处理，然后再经A/D转换之后将数字进行离散傅里叶交换，然后得到各次谐波的相位系数以及幅值。其原理是把波形进行分解，然后在形成各个频率的叠加。（3）基于瞬时无功功率理论的检测方法。该理论是以瞬时无功功率和有功功率为基础的理论，现将三相瞬时电压，暂记为u1、u2、u3，瞬时电流，暂记为i1、i2、i3，将其通过旋转然后转换到静止的既定坐标轴上，从而得出新的电压和电流，通过法线投影处理从而得到无功瞬时电压和电流，进而算出无功功率，经过转化和分离的方式最终得出谐波电流分量。（4）小波变换法。这种方法是将某一特定的时间电流频率的分布情况计算出来，然后再将频谱信号分解成信号块，最后就能计算出电力系统的谐波电流分量。

3　谐波在线监测的必要性和建设方案

3.1在线监测的必要性

谐波会根据运行状态、时间、地点等不同而发生改变，而在一个电网系统中谐波无时无刻不是处于运行和变化之中，由于运行状态无法捉摸因此无法进行模拟实验，但是谐波会随时导致系统的正常的运行，在检测谐波的过程中单单依靠简单的测试仪器根本不能全面真实的将谐波的情况反映出来。由此在线检测系统在采集了实时数据之后立刻进行数据分析，从而为谐波的治理提供依据。

3.2谐波监测系统建设方案

谐波在线检测装置的建立对于谐波的治理起到良好的促进作用，也是治理谐波危害的根本，谐波在线检测主要有三个环节构成:首先是数据的采集，其次是通讯传输，最后是后台数据处理设施。在线检测传统的检测方法是首先选取几个具有针对性的检测点，比如遭到谐波污染比较严重的企业或者受到比较大的谐波影响的变电所等，对于这些点实施实时检测，传统的检测手段能够节省大量的检测费用，检测结果也比较好，但是不能面面俱到，如果某些没有得到检测的点发生谐波影响时，那么就不能进行数据分析；另外不能够对整个供电系统进行全面的掌握，由此对于整体的治理方案更是无从谈起。而新兴的谐波检测方式在线检测方法其检测范围会涵盖整个系统的所有变电站和用户，因此能够全面的掌控谐波的产生和传播，然后实施及时有效的治理措施避免谐波对于电力终端设备的破坏。

3.3全覆盖监测点与终端设备类型的选择

在覆盖点的检测终端设备的选择上一定要遵循检测谐波所需要的精度要求以及终端功能的要求，主要的终端设备为低压用户、10Kv的公用、专用配变以及变电所。

（1）低压用户所使用的智能电表。目前使用最为广泛的是低压三相智能电表，该种电表可以实现远程抄表的功能。主要的型号如下表1所示:（2）公用或者专用配电监测设备的选择，在国内应用最多的是杭州炬华科技、北京华源电力技术有限公司和中科院制造的产品，如表2所示:（3）在终端检测设备的选择上一定采购对于精度要求较高的设备，因此在采购时根据检测回路的区别选择的型号和厂家会随之区分。

4　无源滤波治理方法

在谐波的治理方法中目前最有效的方法有三种:谐波隔离，电力电子装置改造，滤波装置。（1）谐波隔离。其原理是将由于非线性负荷所产生的谐波实施隔离措施，主要的治理措施是提高变压器的选择容量，这样谐波在三角形绕组中循环时所产生的热量即变压器的电能损耗影响力就会减小；（2）电力电子装置改造。电力系统主要的谐波来源在交流器，因此可以通过多电平控制和多重化的方式来减小变流器的谐波产生。③滤波装置。无源滤波简称LC，其原理是利用电路的电阻、电容和电感互相组合，然后设计构成一个滤波电路，该电路能够过滤多次的谐波，因此效果比较好。

表1　家用智能电表的型号

表2　公用配电检测设备和专用配电监测设备

5　结语

本文从工程的实际应用出发，了解了谐波的产生原因以及所造成的危害，制定了具有针对性的治理措施，通过实际应用证明了其能完全解决由于谐波导致的电容器等电力设备损坏的事故，对于配电网络的谐波治理工作起到了促进作用。随着检测系统的不断完善，目前虽然谐波检测系统发挥的作用及其有限，作为电力系统的工作人员一定要会对谐波的数据进行检测并进行数据分析，最后对其做出有效的治理，在此方面做出创造性的发展，帮助用户和企业在使用电力时更加可靠安全。

［1］刁奉丽，刁奉菊.浅析电网谐波的危害与治理［J］.科技创新导报，2013（20）.

［2］旻王一，王琦.三相四线制电网谐波起因危害及治理［J］.科技与企业，2013（19）.