【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 諧波源。電力系統(tǒng)的諧波理論包含內(nèi)容廣泛，本文主要研究了其中諧波研究的目的以及諧波的基本概念和數(shù)學(xué)表達(dá)，其中諧波的概念和數(shù)學(xué)表達(dá)是根本，從數(shù)學(xué)的角度分析的諧波的各項(xiàng)分量之間的關(guān)系，至于正確分析了諧波的各項(xiàng)分量和特征，才能更好的制定出方案去抑制諧波。并且本文對(duì)諧波的基本原理和模型都有了較為細(xì)致的介紹，這樣才可以更貼切，更全面的了解諧波。本論文的主要框架如下：第一章：緒論主要介紹了電力系統(tǒng)諧波的研究的目的和電力系統(tǒng)諧波的研究的意義。并且對(duì)電力系統(tǒng)諧波的定義以及數(shù)學(xué)表達(dá)都有了較為詳細(xì)的介紹，并且對(duì)諧波的原理和基本模型都有了較為深刻的理解，同時(shí)介紹本文的主要工作。第二章：諧波的基本意義與特點(diǎn)主要介紹了電力系統(tǒng)諧波的基本定義和數(shù)學(xué)表達(dá)方式，主要介紹了諧波之間分量的關(guān)系。第三章：電力系統(tǒng)諧波的原理主要研究了電力系統(tǒng)諧波的原理和基本模型，只有掌握了諧波的基本模型，才可以更深入，更透徹的研究諧波，發(fā)現(xiàn)問題，找到抑制諧波的有效的正確的方法。第四章：總結(jié)與展望對(duì)答辯論文己完成的工作做出總結(jié)。第二章 諧波的檢測(cè)和分析方法為了有效補(bǔ)償和抑制負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流，首先必須對(duì)含有的諧波成分有精確的認(rèn)識(shí)，因而需要實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流中的諧波分量?，F(xiàn)有的諧波電流檢測(cè)和分析方法主要基于以下幾種原理：這是一種最為簡(jiǎn)單的諧波電流檢測(cè)方法，其基本原理是設(shè)計(jì)一個(gè)低阻濾波器，將基波分量濾除，從而獲得總的諧波電流量。這種方法過于簡(jiǎn)單，精度很低，不能滿足諧波分析的需要，一般不用。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利用FFT變換來檢測(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)。這兩種方法都可以檢測(cè)到各次諧波的含量，但以模擬濾波器為基礎(chǔ)的帶通選頻法裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元件多，測(cè)量精度受元件參數(shù)、環(huán)境溫度和濕度變化的影響大，且沒有自適應(yīng)能力；后一種檢測(cè)方法其優(yōu)點(diǎn)是可同時(shí)測(cè)量多個(gè)回路，能自動(dòng)定時(shí)測(cè)量。缺點(diǎn)是采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)限制諧波測(cè)量的最高次數(shù)，具有較長(zhǎng)的時(shí)間延遲，實(shí)時(shí)性較差。1983年日本學(xué)者赤木泰文提出的瞬時(shí)無功功率理論，即“p－q”理論，對(duì)電力諧波量的檢測(cè)做出了極大的貢獻(xiàn)，由于解決了諧波和無功功率的瞬時(shí)檢測(cè)和不用儲(chǔ)能元件就能實(shí)現(xiàn)抑制諧波和無功補(bǔ)償?shù)葐栴}，使得電力有源濾波理論由實(shí)驗(yàn)室的理論研究走向工作應(yīng)用。根據(jù)該理論，可以得到瞬時(shí)有功功率p和瞬時(shí)無功功率q，p和q中都含有直流分量和交流分量，即：BR p式中分別為p、q的直流分量，即為對(duì)應(yīng)的交流分量。由可得被檢測(cè)電流的基波分量，將基波分量與總電流相減即得相應(yīng)的諧波電流。因?yàn)樵摲椒ê雎粤肆阈蚍至?，且?duì)于不對(duì)稱系統(tǒng)，瞬時(shí)無功的平均分量不等于三相的平均無功。所以，該方法只適用于三相電壓正弦、對(duì)稱情況下的三相電路諧波和基波無功電流的檢測(cè)。 90年代提出的“d－q”理論進(jìn)一步發(fā)展和完善了“p－q”理論，該理論提出的檢測(cè)方法解決了三相電壓非正弦、非對(duì)稱情況下三相電路諧波和基波負(fù)序電流的檢測(cè)。該方法基于自適應(yīng)干擾抵消原理，將電壓作為參考輸入，負(fù)載電流作為原始輸入，從負(fù)載電流中消去與電壓波形相同的有功分量，得到需要補(bǔ)償?shù)闹C波與無功分量。該自適應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)是在電壓波形畸變情況下也具有較好的自適應(yīng)能力，缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢。在此基礎(chǔ)上，又有學(xué)者提出一種基于神經(jīng)元的自適應(yīng)諧波的電流檢測(cè)法。對(duì)于一般的諧波檢測(cè)，如電力部門出于管理而檢測(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，傅里葉變換就滿足要求。然而在對(duì)諧波電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)抑制時(shí)，不必分解出各次諧波分量，只需檢測(cè)出除基波電流外的總畸變電流，但對(duì)出現(xiàn)諧波的時(shí)間感興趣，對(duì)于這一點(diǎn)，傅里葉變換無能為力。小波變換由于克服了傅里葉變換在頻域完全局部化而在時(shí)域完全無局部性的缺點(diǎn)，即它在時(shí)域和頻域同時(shí)具有局部性，因此通過小波變換對(duì)諧波信號(hào)進(jìn)行分析可獲得所對(duì)應(yīng)的時(shí)間信息。從以上檢測(cè)方法看，基于瞬時(shí)無功功率理論的瞬時(shí)空間矢量法簡(jiǎn)單易行，性能良好，并已趨于完善和成熟，今后仍將占主導(dǎo)地位。基于神經(jīng)元的自適應(yīng)諧波電流檢測(cè)法和小波變換檢測(cè)法等新型諧波檢測(cè)方法能否應(yīng)用于工程實(shí)際，還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。 電力系統(tǒng)諧波的危害電力系統(tǒng)諧波的危害是多種多樣的，但不能忽視，諧波的危害往大說影響電力設(shè)備和用電設(shè)備，往小了說影響千萬家用戶的身體健康，千萬馬虎不得。一下介紹了大致的諧波的幾種危害。（1）影響線路的穩(wěn)定運(yùn)行供配電系統(tǒng)中的電力線路與電力變壓器一般采用電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器或晶體管繼電器予以檢測(cè)保護(hù)，使得在故障情況下保證線路與設(shè)備的安全。但由于電磁式繼電器與感應(yīng)式繼電器對(duì)10%以下含量高達(dá)40%時(shí)又導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)作，因而在諧波影響下不能全面有效地起到保護(hù)作用。晶體管繼電器雖然具有許多優(yōu)點(diǎn)，但由于采用了整流取樣電路，容易受諧波影響，產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng)。這樣，諧波將嚴(yán)重威脅供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運(yùn)行。（2）影響電網(wǎng)的質(zhì)量電力系統(tǒng)中的諧波能使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變。如民用配電系統(tǒng)中的中性線，由于熒光燈、調(diào)光燈、計(jì)算機(jī)等負(fù)載，會(huì)產(chǎn)生大量的奇次諧波，其中3次諧波的含量較多，可達(dá)40%；三相配電線路中，相線上的3的整數(shù)倍諧波在中性線上會(huì)疊加，使中性線的電流值可能超過相線上的電流。另外，相同頻率的諧波電壓與諧波電流要產(chǎn)生同次諧波的有功功率與無功功率，從而降低電網(wǎng)電壓，浪費(fèi)電網(wǎng)的容量。 （1）對(duì)電力電容器的危害：當(dāng)電網(wǎng)存在諧波時(shí)，投入電容器后其端電壓增大，通過電容器的電流增加得更大，使電容器損耗功率增加。對(duì)于膜紙復(fù)合介質(zhì)電容器。,但如果諧波含量較高,超出電容器允許條件,就會(huì)使電容器過電流和過負(fù)荷,損耗功率超過上述值，使電容器異常發(fā)熱，在電場(chǎng)和溫度的作用下絕緣介質(zhì)會(huì)加速老化。尤其是電容器投入在電壓已經(jīng)畸變的電網(wǎng)中時(shí)，還可能使電網(wǎng)的諧波加劇，即產(chǎn)生諧波擴(kuò)大現(xiàn)象。另外，諧波的存在往往使電壓呈現(xiàn)尖頂波形，尖頂電壓波易在介質(zhì)中誘發(fā)局部放電，且由于電壓變化率大，局部放電強(qiáng)度大，對(duì)絕緣介質(zhì)更能起到加速老化的作用，從而縮短電容器的使用壽命。一般來說，電壓每升高10%，電容器的壽命就要縮短1/2左右。再者，在諧波嚴(yán)重的情況下，還會(huì)使電容器鼓肚、擊穿或爆炸。（2）對(duì)電力變壓器的危害諧波使變壓器的銅耗增大，其中包括電阻損耗、導(dǎo)體中的渦流損耗與導(dǎo)體外部因漏磁通引起的雜散損耗都要增加。諧波還使變壓器的鐵耗增大，這主要表現(xiàn)在鐵心中的磁滯損耗增加，諧波使電壓的波形變得越差，則磁滯損耗越大。同時(shí)由于以上兩方面的損耗增加，因此要減少變壓器的實(shí)際使用容量，或者說在選擇變壓器額定容量時(shí)需要考慮留出電網(wǎng)中的諧波含量。除此之外，諧波還導(dǎo)致變壓器噪聲增大，變壓器的振動(dòng)噪聲主要是由于鐵心的磁致伸縮引起的，隨著諧波次數(shù)的增加，振動(dòng)頻率在1KHZ左右的成分使混雜噪聲增加，有時(shí)還發(fā)出金屬聲。（3）對(duì)電力電纜的危害由于諧波次數(shù)高頻率上升，再加之電纜導(dǎo)體截面積越大趨膚效應(yīng)越明顯，從而導(dǎo)致導(dǎo)體的交流電阻增大，使得電纜的允許通過電流減小。另外，電纜的電阻、系統(tǒng)母線側(cè)及線路感抗與系統(tǒng)串聯(lián)，提高功率因數(shù)用的電容器及線路的容抗與系統(tǒng)并聯(lián)，在一定數(shù)值的電感與電容下可能發(fā)生諧振。(4)對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害：諧波對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響，主