配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)治理和分析研究

李海濤　謝培成　黃志威　許家鳳　杜悅愛

（廣東電網(wǎng)公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)治理和分析研究

李海濤謝培成黃志威許家鳳杜悅愛

（廣東電網(wǎng)公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

由于電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展革新，新興技術(shù)的應(yīng)用越廣泛，那么非線性負(fù)荷量就越大，因此會(huì)導(dǎo)致電力配電網(wǎng)絡(luò)中的諧波也越來越多，隨之而來的危害也越來越大。本文從電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的原因和危害著手，簡單介紹了電網(wǎng)諧波的概念和危害，解析了諧波分析研究方法，提出了諧波在線監(jiān)測(cè)建設(shè)方案和無源濾波治理方法。希望對(duì)于電網(wǎng)諧波的治理有幫助并取得良好的治理效果。

配電網(wǎng) 諧波 監(jiān)測(cè) 無源濾波

諧波碎玉電力設(shè)備的正常運(yùn)行以及終端本身均會(huì)產(chǎn)生不可彌補(bǔ)的損傷，因此在整個(gè)電力系統(tǒng)中諧波檢測(cè)和治理已經(jīng)成為熱點(diǎn)問題，而電力系統(tǒng)的工作人員則在怎樣治理諧波和預(yù)防諧波所造成的危害中不斷的摸索。

1　電網(wǎng)諧波的概念和危害

所謂電網(wǎng)諧波是指在一個(gè)供電系統(tǒng)之中，與電網(wǎng)基波頻率相同但是卻有別于電網(wǎng)基波頻率的電量成為電網(wǎng)諧波。電力負(fù)荷一般分為兩種，即線性負(fù)荷以及非線性負(fù)荷，而電網(wǎng)諧波是由于非線性負(fù)荷所導(dǎo)致。諧波的危害:（1）影響變壓器的正常工作。（2）污染公用電網(wǎng)。（3）影響繼電保護(hù)器的可靠性。（4）對(duì)電容器的損傷以及諧振。

2　諧波檢測(cè)分析方法

（1）模擬濾波法。模擬濾波法也分為兩種方法，其一是利用低通濾波器得到基波電流分量，然后再減去所檢測(cè)到的諧波電流分量；其二是從濾波器中所濾除的基波電流中得到的諧波電流。（2）基于傅里葉變換的諧波測(cè)量法。傅里葉變換法先對(duì)待檢測(cè)的電流或者電壓進(jìn)行采樣處理，然后再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換之后將數(shù)字進(jìn)行離散傅里葉交換，然后得到各次諧波的相位系數(shù)以及幅值。其原理是把波形進(jìn)行分解，然后在形成各個(gè)頻率的疊加。（3）基于瞬時(shí)無功功率理論的檢測(cè)方法。該理論是以瞬時(shí)無功功率和有功功率為基礎(chǔ)的理論，現(xiàn)將三相瞬時(shí)電壓，暫記為u1、u2、u3，瞬時(shí)電流，暫記為i1、i2、i3，將其通過旋轉(zhuǎn)然后轉(zhuǎn)換到靜止的既定坐標(biāo)軸上，從而得出新的電壓和電流，通過法線投影處理從而得到無功瞬時(shí)電壓和電流，進(jìn)而算出無功功率，經(jīng)過轉(zhuǎn)化和分離的方式最終得出諧波電流分量。（4）小波變換法。這種方法是將某一特定的時(shí)間電流頻率的分布情況計(jì)算出來，然后再將頻譜信號(hào)分解成信號(hào)塊，最后就能計(jì)算出電力系統(tǒng)的諧波電流分量。

3　諧波在線監(jiān)測(cè)的必要性和建設(shè)方案

3.1在線監(jiān)測(cè)的必要性

諧波會(huì)根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)、時(shí)間、地點(diǎn)等不同而發(fā)生改變，而在一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中諧波無時(shí)無刻不是處于運(yùn)行和變化之中，由于運(yùn)行狀態(tài)無法捉摸因此無法進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，但是諧波會(huì)隨時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)的正常的運(yùn)行，在檢測(cè)諧波的過程中單單依靠簡單的測(cè)試儀器根本不能全面真實(shí)的將諧波的情況反映出來。由此在線檢測(cè)系統(tǒng)在采集了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)之后立刻進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而為諧波的治理提供依據(jù)。

3.2諧波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)方案

諧波在線檢測(cè)裝置的建立對(duì)于諧波的治理起到良好的促進(jìn)作用，也是治理諧波危害的根本，諧波在線檢測(cè)主要有三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成:首先是數(shù)據(jù)的采集，其次是通訊傳輸，最后是后臺(tái)數(shù)據(jù)處理設(shè)施。在線檢測(cè)傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是首先選取幾個(gè)具有針對(duì)性的檢測(cè)點(diǎn)，比如遭到諧波污染比較嚴(yán)重的企業(yè)或者受到比較大的諧波影響的變電所等，對(duì)于這些點(diǎn)實(shí)施實(shí)時(shí)檢測(cè)，傳統(tǒng)的檢測(cè)手段能夠節(jié)省大量的檢測(cè)費(fèi)用，檢測(cè)結(jié)果也比較好，但是不能面面俱到，如果某些沒有得到檢測(cè)的點(diǎn)發(fā)生諧波影響時(shí)，那么就不能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；另外不能夠?qū)φ麄€(gè)供電系統(tǒng)進(jìn)行全面的掌握，由此對(duì)于整體的治理方案更是無從談起。而新興的諧波檢測(cè)方式在線檢測(cè)方法其檢測(cè)范圍會(huì)涵蓋整個(gè)系統(tǒng)的所有變電站和用戶，因此能夠全面的掌控諧波的產(chǎn)生和傳播，然后實(shí)施及時(shí)有效的治理措施避免諧波對(duì)于電力終端設(shè)備的破壞。

3.3全覆蓋監(jiān)測(cè)點(diǎn)與終端設(shè)備類型的選擇

在覆蓋點(diǎn)的檢測(cè)終端設(shè)備的選擇上一定要遵循檢測(cè)諧波所需要的精度要求以及終端功能的要求，主要的終端設(shè)備為低壓用戶、10Kv的公用、專用配變以及變電所。

（1）低壓用戶所使用的智能電表。目前使用最為廣泛的是低壓三相智能電表，該種電表可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表的功能。主要的型號(hào)如下表1所示:（2）公用或者專用配電監(jiān)測(cè)設(shè)備的選擇，在國內(nèi)應(yīng)用最多的是杭州炬華科技、北京華源電力技術(shù)有限公司和中科院制造的產(chǎn)品，如表2所示:（3）在終端檢測(cè)設(shè)備的選擇上一定采購對(duì)于精度要求較高的設(shè)備，因此在采購時(shí)根據(jù)檢測(cè)回路的區(qū)別選擇的型號(hào)和廠家會(huì)隨之區(qū)分。

4　無源濾波治理方法

在諧波的治理方法中目前最有效的方法有三種:諧波隔離，電力電子裝置改造，濾波裝置。（1）諧波隔離。其原理是將由于非線性負(fù)荷所產(chǎn)生的諧波實(shí)施隔離措施，主要的治理措施是提高變壓器的選擇容量，這樣諧波在三角形繞組中循環(huán)時(shí)所產(chǎn)生的熱量即變壓器的電能損耗影響力就會(huì)減小；（2）電力電子裝置改造。電力系統(tǒng)主要的諧波來源在交流器，因此可以通過多電平控制和多重化的方式來減小變流器的諧波產(chǎn)生。③濾波裝置。無源濾波簡稱LC，其原理是利用電路的電阻、電容和電感互相組合，然后設(shè)計(jì)構(gòu)成一個(gè)濾波電路，該電路能夠過濾多次的諧波，因此效果比較好。

表1　家用智能電表的型號(hào)

表2　公用配電檢測(cè)設(shè)備和專用配電監(jiān)測(cè)設(shè)備

5　結(jié)語

本文從工程的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，了解了諧波的產(chǎn)生原因以及所造成的危害，制定了具有針對(duì)性的治理措施，通過實(shí)際應(yīng)用證明了其能完全解決由于諧波導(dǎo)致的電容器等電力設(shè)備損壞的事故，對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)的諧波治理工作起到了促進(jìn)作用。隨著檢測(cè)系統(tǒng)的不斷完善，目前雖然諧波檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)揮的作用及其有限，作為電力系統(tǒng)的工作人員一定要會(huì)對(duì)諧波的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，最后對(duì)其做出有效的治理，在此方面做出創(chuàng)造性的發(fā)展，幫助用戶和企業(yè)在使用電力時(shí)更加可靠安全。

［1］刁奉麗，刁奉菊.淺析電網(wǎng)諧波的危害與治理［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（20）.

［2］旻王一，王琦.三相四線制電網(wǎng)諧波起因危害及治理［J］.科技與企業(yè)，2013（19）.