【正文】 在工業(yè)、交通及家庭中的廣泛應(yīng)用，諧波問(wèn)題日趨嚴(yán)重，從而引起各國(guó)的高度重視。但由于諧波源的多樣性，在電網(wǎng)中一般還是加裝濾波器的方法來(lái)抑制高次諧波，這些裝置一般可分類(lèi)為無(wú)源濾波器和有源濾波器兩種。為了減小電網(wǎng)支路中的諧波，濾波器支路的阻抗須遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電網(wǎng)支路阻抗。為了使無(wú)源濾波器在這些情況下也具有一定的濾波效果，往往以犧牲在電網(wǎng)主要諧波頻率處的濾波效果為代價(jià)來(lái)適當(dāng)?shù)亟档推焚|(zhì)因數(shù)。因此，采用無(wú)源濾波器技術(shù)是很難將電網(wǎng)諧波限制在國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以?xún)?nèi)的。隨著20世紀(jì)60年代以來(lái)新型電力半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)，脈寬調(diào)$1J(PWM)技術(shù)的發(fā)展，以及基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的提出，針對(duì)無(wú)源濾波器的缺陷在1969年Bird和Marsh等人提出了向電網(wǎng)中注入三次諧波電流以減少電源系統(tǒng)中電流的諧波成分，這是(Active Power Filter)APF思想的萌芽。APF通過(guò)向電網(wǎng)注入諧波及無(wú)功或改變電網(wǎng)的綜合阻抗頻率特性，以改善波形，除了具有相應(yīng)速度快，具有很好的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償功能等優(yōu)點(diǎn)外，還具有可進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，抑制電壓閃變等多種功能。從1984年開(kāi)始，每?jī)赡暾匍_(kāi)一次的電力系統(tǒng)國(guó)際諧波會(huì)議(ICHPS)為這個(gè)領(lǐng)域的國(guó)際交流提供了直接的渠道，正推動(dòng)著諧波研究工作深入開(kāi)展。于此同時(shí)，我國(guó)許多科研和生產(chǎn)單位，一些高等院校相繼開(kāi)展了諧波研究工作，在多次學(xué)術(shù)會(huì)議上交流了這一方面的成果。理論上涉及到了功率理論的定義、諧波電流的檢測(cè)方法、有源電力濾波器的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性研究等。此外，清華大學(xué)、華北電力大學(xué)、重慶大學(xué)等高等院校也對(duì)APF展開(kāi)了深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究。隨著電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的惡化和電力用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量越來(lái)越高的要求，公用電網(wǎng)諧波污染已經(jīng)起了有關(guān)部門(mén)的廣泛關(guān)注，電力系統(tǒng)諧波的監(jiān)測(cè)、控制和抑制已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)研究的一個(gè)重要課題。為了有效補(bǔ)償和一種負(fù)荷產(chǎn)生諧波電流，首先對(duì)諧波的成分有精確認(rèn)識(shí)，因而需要實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流中的諧波本文講介紹本文著重介紹了基于三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波測(cè)量的理論。諧波次數(shù)不能為非整數(shù)，因此也不能有非整數(shù)諧波。暫態(tài)過(guò)程的實(shí)測(cè)波形是一個(gè)帶有明顯高頻分量的畸變波形，但盡管暫態(tài)過(guò)程中含有高頻分量，暫態(tài)和諧波卻是麗個(gè)完全不同的現(xiàn)象：諧波按其定義束說(shuō)是在穩(wěn)態(tài)情況下出現(xiàn)的，并且其頻率為基波頻率的整數(shù)倍。在進(jìn)行諧波分析時(shí)，正弦電壓通常由下數(shù)學(xué)式表示： (2．1)式(2．1)中：U為電壓有效值，為初相角，為角頻率。理論上任何周期性波形都可以分解成傅立葉級(jí)數(shù)形式，稱(chēng)為諧波分析或頻域分析。 電力系統(tǒng)諧波的標(biāo)準(zhǔn)由于電網(wǎng)中的諧波電壓和電流會(huì)對(duì)電網(wǎng)本身和用電設(shè)備造成很大的危害，所以必須限制諧波電流流入電網(wǎng)和控制諧波電壓在允許的范圍內(nèi)，以保證供電質(zhì)量。中壓電網(wǎng)(24一77kv)，一般2%5%、個(gè)別6%。表1一I公用電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)限值 The limited value of Public electric grid harmonic voltage (Phase 表1一1給出了公用電網(wǎng)諧波電壓限值。電力系統(tǒng)中的諧波來(lái)自電6設(shè)備。隱極機(jī)多用于汽輪發(fā)電機(jī)。當(dāng)發(fā)電機(jī)的端電壓高于額定電壓的10％以上時(shí)，由于電機(jī)的磁飽和．會(huì)使電壓的三次諧波明顯增加。所以發(fā)電、變電設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量鄙比較小，比圍家的考核標(biāo)準(zhǔn)低的多，因此發(fā)電、變電設(shè)備不是影響電網(wǎng)電壓渡形方面質(zhì)量的主要矛盾。晶閘管整流裝置采用移相控制，從電網(wǎng)吸收的是缺角的正弦波，所以給電網(wǎng)帶來(lái)的是另一部分的缺角正弦波，顯然留下部分中含有大量的諧波。洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、空調(diào)等有繞組的設(shè)備中，因?yàn)椴黄胶怆娏鞯淖兓材苁共ㄐ胃淖?。因此，同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子就分別感應(yīng)出(h1)和(h+1)次諧波電流。諧波電流對(duì)隱極式同步電機(jī)的定子零部件，也能引起嚴(yán)重問(wèn)題，甚至構(gòu)成制約條件。由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載般都是固定連接的，在受到諧波影響時(shí)，不能臨時(shí)降低負(fù)載來(lái)避免異常過(guò)熱和縮短壽命，在確定允許的諧波電壓時(shí)，應(yīng)使絕大多數(shù)電動(dòng)機(jī)在諧波電壓下不至過(guò)分增大消耗壽命的速度。當(dāng)直流電流、低頻電流地電流流入變壓器繞組時(shí)，變壓器產(chǎn)生嚴(yán)重磁飽和，使其中的諧波電流增大，以致威脅設(shè)備本身和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。諧波會(huì)大大增加電力變壓器的銅耗和鐵耗，降低變壓器的有效出力，諧波導(dǎo)致的噪聲會(huì)使變電所的噪聲污染指數(shù)超標(biāo)，影響工作人員的身心健康。電纜中的諧波電流會(huì)產(chǎn)生熱損，使電纜介損、溫升增大，使線(xiàn)路電阻隨頻率增加而提高，造成電能的浪費(fèi)。對(duì)于架空線(xiàn)路而言，電暈的產(chǎn)生和電壓峰值有關(guān)，雖然電壓基波未超過(guò)規(guī)定值，但由于諧波的存在，當(dāng)諧波電壓與基波電壓峰值重合時(shí)，其電壓峰值可能超過(guò)允許值而產(chǎn)生電暈，引起電暈，損耗增加。國(guó)內(nèi)外電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明:受諧波影響而導(dǎo)致的電氣設(shè)備損壞中電容器占有最大比例。器溫升每上升8℃，壽命縮短1/2。造成電能計(jì)量的誤差。由此可知，上述三種配電斷路器都可能因諧波產(chǎn)生。 對(duì)其通信系統(tǒng)的影響諧波對(duì)通信線(xiàn)路的干擾，不但可以損害通話(huà)的清晰度，由于諧波和基波的綜合作用，曾有多次觸發(fā)電話(huà)響起的記載，在極端情況下會(huì)威脅通信設(shè)備和人員的安全。通過(guò)對(duì)諧波源諧波產(chǎn)生機(jī)理的定性分析產(chǎn)生的諧波進(jìn)行測(cè)量和定量計(jì)算打下了基礎(chǔ)。2）帶通選頻法和FFT變換法帶通選頻方法采用多個(gè)窄帶濾波器，逐次選出各次諧波分量，基本原理如圖1所示:：基本原理圖利用FFT變換來(lái)檢測(cè)電力諧波是一種以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)的測(cè)量方法，其基本過(guò)程是對(duì)待測(cè)信號(hào)(電壓或電流)進(jìn)行采樣，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換，再用計(jì)算機(jī)進(jìn)行傅里葉變換，得到各次諧波的幅值和相位系數(shù)。3）瞬時(shí)功率矢量法1984年，并在此基礎(chǔ)上提出了2種諧波電流的檢測(cè)方法：pq法和ii法。這2種方法的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)電網(wǎng)電壓對(duì)稱(chēng)且無(wú)畸變時(shí)，各電流分量(基波正序無(wú)功分量、不對(duì)稱(chēng)分量及高次諧波分量)的測(cè)量電路比較簡(jiǎn)單，并且延時(shí)小。此理論是基于三相三線(xiàn)制電路。4）傅里葉變換利用傅立葉變換可在數(shù)字域進(jìn)行諧波檢測(cè)，電力系統(tǒng)的諧波分析，目前大都是通過(guò)該方法實(shí)現(xiàn)的，離散傅立葉變換所需要處理的是經(jīng)過(guò)采樣和A/D 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)，設(shè)待測(cè)信號(hào)為x(t)，采樣間隔為△t 秒，采樣頻率f=1/△t 滿(mǎn)足采樣定理，即f大于信號(hào)最高頻率分量的2 倍，則采樣信號(hào)為x(n△t)，并且采樣信號(hào)總是有限長(zhǎng)度的，即n=0，1……。5）小波分析法對(duì)于一般的諧波檢測(cè)，如電力部門(mén)出于管理而檢測(cè)，需要獲得的是各次諧波的含量，而對(duì)于諧波的時(shí)間則不關(guān)心，因此傅里葉變換就滿(mǎn)足要求。三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論11，隨后得到了廣泛深入的研究并逐步完善。正交坐標(biāo)變量作為分析基礎(chǔ)。根據(jù)（)和（)引入瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無(wú)功功率，有p=ei+ei （） ； p=eiei （） （）寫(xiě)成矩陣形式把()()代入，可得p，q對(duì)于三相電壓、電流表達(dá)式p=ei+ei+ei （）從（）可以看出，三相電路的瞬時(shí)有功功率就是三相電路的有功功率；；； （） 瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無(wú)功電流定義1:三相電路瞬時(shí)有功電流i和瞬時(shí)無(wú)功電流i分別為矢量i在矢量e及其法線(xiàn)上的投影。于是，由、即可算出被檢測(cè)電流i、i、i的基波分量i，、i，、i。ip、： i、i檢測(cè)方法的原理圖： 該方法需要與a相電網(wǎng)電壓e同相位的正弦信號(hào)sin和對(duì)應(yīng)的余弦一cost，通過(guò)鎖相環(huán)（PLL)和正、余弦發(fā)生電流得到與電源電壓e。C= 所以：式中:n=3k+l時(shí)取“一”；n=3k 1時(shí)取“+” 檢測(cè)示例(l)電網(wǎng)電壓波形無(wú)畸變時(shí)假設(shè)被檢測(cè)對(duì)象為全控橋式整流電路的交流側(cè)電流，并假設(shè)整流電路的直流側(cè)接電阻電感負(fù)載。iq運(yùn)算方式檢測(cè)到的諧波分量的波形也相同。因此研究電網(wǎng)電壓波形畸變時(shí)對(duì)檢測(cè)方法的影響是很有意義的。采用p、q運(yùn)算方式和ip一iq運(yùn)算方式檢測(cè)到的諧波分量、:由仿真結(jié)果可以看出，采用p、q運(yùn)算方式所得到的基波分量i是不準(zhǔn)確的。但在電網(wǎng)畸變或不對(duì)稱(chēng)時(shí):p、q檢測(cè)方法存在誤差，iq、iq檢測(cè)方法只取sin硯和一cos硯，畸變電壓的諧波成分在運(yùn)算過(guò)程中不出現(xiàn)，因而檢測(cè)結(jié)果不受影響，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。一方面，用戶(hù)需要電力部門(mén)公共電網(wǎng)電能質(zhì)量能確保用戶(hù)正常生產(chǎn)用電；另一方面，電力部門(mén)也要求用戶(hù)的生產(chǎn)用電不影響公共電網(wǎng)的正常供電，特別是對(duì)于一些會(huì)對(duì)公必電網(wǎng)電能質(zhì)量造成睡大影響的大型用戶(hù)，從源頭上進(jìn)行電能質(zhì)量的治理是必須的。為了有效補(bǔ)償和一種負(fù)荷產(chǎn)生諧波電流，首先對(duì)諧波的成分有精確認(rèn)識(shí)，因而需要實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流中的諧波。參考文獻(xiàn)[1] 羅安．電網(wǎng)諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)及裝備[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2006[2] WAGER V E．Effects of Harmonics on Equipment[J]．IEEE Tram on PD，2000，8(2)：672．680．[3] 張直平．城市電網(wǎng)諧波手冊(cè)[M]．中國(guó)電力出版社，2003：23．54．[4] 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陳冬紅．《電力系統(tǒng)諧波測(cè)量和分析方法研究》[D].附錄1隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展以及電力市場(chǎng)的開(kāi)放，電能質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越引起廣關(guān)注。諧波給供電眾業(yè)的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)了巨大影響。有關(guān)諧波的數(shù)學(xué)分析早在18世紀(jì)和19世紀(jì)就己奠定了良好的基礎(chǔ)。到了50年代和60年代，由于高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展，發(fā)表了大量電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題的論文。諧波的研究是很有意義的。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，對(duì)通信設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重干擾等。對(duì)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，無(wú)諧波就是“綠色”的主要標(biāo)志之一。那里很多情況下，經(jīng)濟(jì)的能源或儲(chǔ)備共享是受限于傳輸能力和情況并非越來(lái)越好。A電力系統(tǒng)的模型基于諧波功率流的模塊化方法在分區(qū)及其線(xiàn)性部分系統(tǒng)的非線(xiàn)性部分 。射擊控制是基本上與電壓調(diào)節(jié)函數(shù)在被調(diào)整以確保點(diǎn)火延遲通過(guò)更改網(wǎng)無(wú)功功率注入足夠的電壓支持SVC。 絡(luò)表示電源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的線(xiàn)性部分 (進(jìn)口原版)通過(guò)在每個(gè)諧波索取其導(dǎo)納矩陣頻率。每個(gè) TCR 分支注射在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的諧波電流節(jié)點(diǎn)，與對(duì)面的跡象。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)載列于附件。在接地的選擇在變壓器和諧波過(guò)濾器的缺乏連接是故意的。電流注入和諾頓等效方法有幾乎相同的計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)每個(gè)迭代和一個(gè)考慮諧波的數(shù)目相對(duì)于的線(xiàn)性關(guān)系。在另一方面牛頓法生產(chǎn)最快由于其小的迭代次數(shù)的全面解決方案 （小于六個(gè)迭代） 和諾頓等效方法將成為一個(gè)只有 80 多個(gè)諧波時(shí)要考慮，有很好的選擇。對(duì)傳輸中的擴(kuò)張目標(biāo)放松管制的環(huán)境應(yīng)該從不同的傳統(tǒng)的電力工業(yè)。附錄2With the development of the power system and the opening of the electricity market，the power quality problem has been received increasing attention. The pollution of the harmonies to the grid increasingly severe，owing to the prevalence of the nonlinear loads(harmonies courses) application. With the development of power system，the power quality is requested to be better and better．Harmonic is the most general phenomenon in power system．And harmonic is the main index of power power system harmonic is one of the most important parameter. With the development of electric power and electron technology, a number of the nonlinear 10ads and all kinds of mutating equipments are widely applied in every walk of life，what they bring a mass of harmonic current make the content of harmonic increase in the power system and quality of power drop．The harmonic affects the safe operation and economic benefit of power supply enterprises to great extent. So, it is urgent to eliminate harmonic. So the harmonic and its suppression technology have being the mon concerning topic worldwide. Harmonic is derived fr