通信电源系统的谐波分析与治理探讨

许宏艳

摘 要：在通讯事业日新月异的新时期，通信电源系统的规模不断扩大，在通信系统中的地位与作用与日俱增。本文从通讯系统谐波的产生原因入手，就其治理方法做了深入分析。

关键词：通信电源；谐波；治理

随着电力电子技术的进一步发展，电力系统中各种大功率电子装置不断增多，为了更好地保证电力系统的运行效率与自动化水平，各种大干扰设备不断出现，给电网、通信事业带来一定的影响，甚至危及这些系统的安全经济运行。通信电源系统作为通信系统的重要组成部分，其一旦受到干扰，必然会造成供信号发生畸变。因此，我们有必要对通信电源系统的常见谐波进行分析，及时有效的处理各种谐波，保证通信系统的良好运行。

1 谐波概述

自新世纪以来，随着我国经济水平的不断上升和电力系统发展进程的加速，各种电子产品不断涌现，导致阻抗问题成为电力行业的热门话题。这是因为阻抗问题的存在不仅造成电力系统无功功率消耗过快，同时很大程度上降低了电能的发出功率。另外，非线性电子装置在电力系统中的广泛应用造成大量的谐波污染问题，这也让供电质量无法得到有效保证。面对这种情况，我们首先要明确谐波的产生及影响。

1.1 谐波的产生

在通信领域中，计算机设备、UPS设备、整流器以及开关装置都会产生谐波，这些设备原理是通过利用晶闸管以及IGBT整流元件的导通特性来控制正弦电流的变化，这种电流的变化跟传统电流的变化有着明显的差距，用数字学的方法分析，可以将其称之为傅里叶畸变，其所得出的结果是基波分量和它整数倍的谐波分量，前者是指理想的正弦交流电能，后者指的就是谐波。

1.2 谐波的常见形式

在我国的电力系统中，除了50Hz以外的正弦信号都可以称之为谐波，其产生的根本原因在于带有非线性阻抗特性的设备使用电能产生，目前常见的谐波形式主要有可控硅整流垂直斩波、容性整流驼峰电流、高频諧波电流失真、相移电流四中。

1.3 通信电源系统谐波的危害

谐波电流和谐波电压的产生是电力系统中十分常见的问题，也可以说是电网污染的一种。在二十世纪人们就已经发现了这种问题并对其危害作了一定的说明。但是由于当时谐波污染为题并不严重，没有引起人们的重视。但是近几年来，随着各种电子设备的普及，谐波污染问题日益严重，由谐波污染引发的事故不断产生，给人们日常生活与生产造成极大的威胁，甚至危及人们生命财产安全。就谐波污染危害而言，它对电力系统的危害主要表现在：对发电站柴油发电机组构成影响，影响变压器的正常运行，影响电力电缆系统、危及断路器、引起电力测量误差等。

2 通信电源系统谐波的治理

近期，节能降耗已经深入人心，不仅仅是一个企业、一个国家的问题，更是全世界、全球性、全人类的问题。可以说，节能降耗已成为国家发展的重点所在，为了更好的实现这一目标，谐波治理不容忽视。可以说，无论是从保证电力系统的安全、稳定及经济运行的角度，还是从用电设备、用电安全的角度，都要有效的治理谐波问题，还电网一个洁净的电气环境，营造“绿色电网”，已经迫在眉睫。我国谐波治理的水平还比较低，限制谐波的主要措施有：

2.1 滤波设备的合理选择

2.1.1 无源滤波器

目前在通信电源系统中，LC无源滤波器的应用较为广泛，此种装置可以用来进行谐波补偿。其应用的最大优点就是过滤效果显著，且使用方法非常简单方便，能够很好的保证运行环境安全。但是此种方法也有一定的劣势，比如需要应用非常多的元器件，如果不加以合理利用，可能会有很多资源被浪费，节能性非常差。

2.1.2 有源滤波器

有源滤波器在消除谐波过程中，可对系统中的谐波实施动态补偿，可有效降低高次谐波电流引发的线路以及设备损耗等，并能实现谐波变化的跟踪补偿，具有良好的谐波抑制效果，但其结构复杂，以及在实施补偿中产生的功耗较高。

2.1.3 混合型滤波器

混合型滤波器在应用中，可将其串联在负载、无源滤波器与电源之间，有源滤波器视作一个抗阻器件，其对谐波抗阻表现为高阻，而对基波则的抗阻则为0，从而避免了电网中谐波的流入，达到隔离谐波、避免谐振的作用。

2.2 滤波设备安装与调试

在通信电源系统中选择一个恰当位置安装滤波器也非常重要，一般而言，谐波会受到时间的影响，时间变化，谐波也会发生波动，但是如果能够合理安装滤波器，就能够解决这一问题，可以抑制系统中存在的大量谐波。

在安装谐波治理设备之前，应合理选择滤波设备的容量I。若设在滤波设备安装处实际测得的谐波电流值为I0，选择的谐波实测量用THDi表示，则安装的滤波设备需满足以下条件：I≥（THDi实测值-THDi目标值）

在设备安装过程中，首先应正确选取其安装位置，同时还需留出足够的空间，以便于谐波治理设备的调试与维护。同时，在安装过程中，进行设备接线时，应严格检查输入的驻点参数，确保其满足设备安装的技术规范要求。再次，在导线敷设时，还需确保其接线端子与导线截面积能够对应于工作电流，并留有足够的裕量，以确保滤波设备在进行高次谐波补偿过程中的安全运行。最后，在完成安装之后，在经检查，确保接线无误之后，还需依据调试图进行设备调试，在滤波设备正常运行情况下，方可投入谐波治理之中。

2.3 谐波谐振的治理

谐波谐振对通信电源系统运行有着非常大的不利影响，因此治理谐波的过程中，实际上就是在治理谐波谐振，具体的解决方法如下：（1）值勤人员要尽可能的减少谐波源；（2）尽量控制带有谐波源的谐波电流进入到电

网中；（3）在谐波源前应该安装设置滤波器，能够有效避免谐波电流进入到通信电源系统中；（4）通信电源系统参数要尽量避开谐波谐振区间。值勤人员可以调整补偿电容器组数，以此让整个系统参数发生变化，这样就可能避免谐振区域，此外，在确保功率因素不发生任何变化时，可以对系统内容性参数进行调整，也能够避开谐振。

3 结论

总之，非线性电子装置的应用，使得非线性负荷随着增加，通信电源也因此受到了谐波非常严重的影响。由于谐波之间能够叠加，损耗一定功率，这使得电网利用效率大为下降。在抑制与治理谐波问题上，工作人员首先要对谐波源类型、所具备的特性、产生机理等进行有效根治，以此才可以有针对性的应用方法，来抑制谐波。

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