【正文】 有些不符?？梢院苊黠@的看到畸變波形的各次諧波幅值和相角隨諧波次數(shù)變化的情況。而穩(wěn)態(tài)諧波分析所涉及的主要數(shù)學(xué)工具就是傅里葉變換（傅里葉級(jí)數(shù)和傅里葉變換） 。2電網(wǎng)諧波的數(shù)學(xué)理論在電力系統(tǒng)中，電壓、電流等物理量可以看作信號(hào)予以變換和處理。希望盡早改變這種不合理的電能計(jì)量狀態(tài)，找到一種合理準(zhǔn)確的電能計(jì)量算法。此時(shí)諧波與基波的潮流方向相反,全電子式電能表記錄的是基波電能與諧波電能的代數(shù)和,記錄的電能比負(fù)載消耗的基波有功電能還要小,致使電能計(jì)量不合理。為此有必要研究在諧波影響下的電能計(jì)量方式，以確保電能計(jì)量準(zhǔn)確，保障電力營(yíng)運(yùn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益。 主要研究的內(nèi)容隨著非線性用電負(fù)荷的日益增多，供電系統(tǒng)中諧波電壓和電流成分不斷增加。小波變換應(yīng)用在諧波測(cè)量方面尚處于初始階段。通過對(duì)含有諧波的電流信號(hào)進(jìn)行正交小波分解，可以分析電流信號(hào)的各個(gè)尺度的分解結(jié)果，并利用多分辨的概念將低頻段(高尺度)上的結(jié)果看作不含諧波的基波分量。它克服了傅立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)，即它在頻域和時(shí)域都具有局部性。仿真結(jié)果表明，用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)諧波與無功電流檢測(cè)的網(wǎng)絡(luò)，不僅對(duì)周期性變化的電流具有很好的跟蹤性能，而且對(duì)各種非周期變化的電流也能進(jìn)行快速跟蹤，對(duì)高頻隨機(jī)干擾有良好的識(shí)別能力。目前已有一些研究成果。它主要有 3 方面的應(yīng)用：a、諧波源辨識(shí)；b、電力系統(tǒng)諧波預(yù)測(cè)；c、諧波測(cè)量。瞬時(shí)無功功率理論解決了諧波和無功功率的瞬時(shí)檢測(cè)及不用儲(chǔ)能元件實(shí)現(xiàn)諧波和無功補(bǔ)償?shù)葐栴}，對(duì)治理諧波和研發(fā)無功補(bǔ)償裝置等起到了很大的推動(dòng)作用。這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)電網(wǎng)電壓對(duì)稱且無畸變時(shí)，各電流分量(基波正序無功分量、不對(duì)稱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。 法適用范圍廣，不僅在電網(wǎng)電壓畸變時(shí)適用，在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱時(shí)也同樣有效。頻率輸入 帶通濾波器數(shù)字式相位比較器環(huán)路濾波器壓控振蕩器頻率輸出可編程分頻器圖12 頻率同步數(shù)字鎖相裝置框圖 瞬時(shí)無功功率理論1984 年，日本學(xué)者 H．Akagi 等提出了瞬時(shí)無功功率理論，并在此基礎(chǔ)上提出了兩種諧波電流的檢測(cè)方法：pq 法和 法。一旦鎖定，便將跟蹤輸入信號(hào)頻率變化，保持二者的頻率同步，輸出的同步信號(hào)去控制對(duì)信號(hào)的采樣和加窗函數(shù)。圖中數(shù)字式相位比較器把取自系統(tǒng)的電壓信號(hào)的相位和頻率與鎖相環(huán)輸出的同步反饋信號(hào)進(jìn)行相位比較。 (14)??()())nXXnN????n=0,1,2……M1c．采用數(shù)字式鎖相器使信號(hào)頻率和采樣頻率同步。m? (12)2()/sin)wmmxGIfNx???? (13)m1/2phase??b．，得到理想采樣頻率下的采樣值，見修正算式(4)。在實(shí)際測(cè)量過程中，選用矩形窗插值算法和海寧窗插值算法能夠滿足測(cè)量精度的要求。減少頻譜泄漏的方法主要有3種：a．采用加窗插值算法對(duì)快速傅立葉算法進(jìn)行修正的方法。而且在采樣過程中，當(dāng)信號(hào)頻率和采樣頻率不一致時(shí)，即當(dāng)式(1)不成立時(shí)，會(huì)產(chǎn)生頻譜泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng)，使計(jì)算出的信號(hào)參數(shù)(即頻率、幅值和相位)不準(zhǔn)確，尤其是相位的誤差很大，無法滿足測(cè)量精度的要求，因此必須對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)。應(yīng)用此方法測(cè)量諧波，精度較高，功能較多，使用方便。輸入放大器濾波器 1濾波器 2濾波器 n檢波器 1檢波器 2檢波器 n多 路 顯 示 器圖 11 濾波式諧波測(cè)量裝置 快速傅里葉變換理論基于傅立葉變換的諧波測(cè)量是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的一種方法。該檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是:電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，輸出阻抗低，品質(zhì)因素易于控制。目前常用的一些諧波測(cè)量方法，根據(jù)測(cè)量原理的不同，分成如下幾類： 采用模擬帶通或帶阻濾波器測(cè)量方法最早的諧波測(cè)量是采用模擬濾波器實(shí)現(xiàn)的，其模擬并行濾波式諧波測(cè)量裝置方框圖如圖 11 所示。諧波測(cè)量是諧波問題中的一個(gè)重要分支，也是研究分析諧波問題的出發(fā)點(diǎn)和主要依據(jù)。在這個(gè)過程中，諧波測(cè)量的精度和實(shí)時(shí)性有了很大的提高。諧波分析儀只測(cè)取電網(wǎng)周期信號(hào)的各次諧波，而頻譜分析儀是在一定頻率范圍內(nèi)測(cè)取各種信號(hào)全部頻率分量的幅值。數(shù)字式測(cè)量?jī)x器是先對(duì)模擬信號(hào)采樣、量化為數(shù)字信號(hào)，然后經(jīng)數(shù)字處理，得到得到基波和各次諧波的幅值和相位。 諧波測(cè)量?jī)x器的分類（1）按測(cè)量原理分：模擬式測(cè)量?jī)x器和數(shù)字式測(cè)量?jī)x器。　 （2）限制諧波注入電網(wǎng)的諧波電流及其在電網(wǎng)中產(chǎn)生的諧波電壓，防止其對(duì)電網(wǎng)發(fā)供電設(shè)備的干擾，保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，把公用電網(wǎng)的諧波量控制在允許范圍內(nèi)，以保證電能質(zhì)量，防止諧波對(duì)電網(wǎng)和用戶的電氣設(shè)備、各種用電器具造成危害，保持其安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并獲得良好的社會(huì)效益,這就是制訂諧波國(guó)標(biāo)的目的。電能質(zhì)量39。從 1985 年起，起草工作組做了大量課題論證工作，同時(shí)學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和聯(lián)系國(guó)內(nèi)實(shí)際，完成了標(biāo)準(zhǔn)的制訂，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局于 1993 年發(fā)布了中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T1454993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》 ，制定了相應(yīng)的諧波標(biāo)準(zhǔn)，使諧波測(cè)量管理工作規(guī)范化，而且實(shí)施諧波國(guó)標(biāo)對(duì)保證電容器的安全運(yùn)行有重要意義。諧波測(cè)量是諧波問題的一個(gè)重要分支，它是諧波問題研究的主要依據(jù)，也是分析諧波問題的出發(fā)點(diǎn)。（4） 與諧波有關(guān)的測(cè)量問題和限制諧波標(biāo)準(zhǔn)的研究。諧波問題涉及到的面很廣，有關(guān)諧波問題的研究可以劃分為以下幾個(gè)方面：（1） 諧波的補(bǔ)償和抑制（2） 諧波分析以及諧波影響和危害的分析。其中，用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波最多。特別是電能表(多采用感應(yīng)型)，當(dāng)諧波較大時(shí)將產(chǎn)生計(jì)量混亂，測(cè)量不準(zhǔn)確。其中電磁感應(yīng)與靜電感應(yīng)的耦合強(qiáng)度與干擾頻率成正比，傳導(dǎo)則通過公共接地耦合．有大量不平衡電流流人接地極，從而干擾弱電系統(tǒng)。對(duì)于漏電斷路器來說，由于諧波泄漏電流的作用，可能使斷路器異常發(fā)熱，出現(xiàn)誤動(dòng)作或不動(dòng)作。另外，電動(dòng)機(jī)中的諧波電流，當(dāng)頻率接近某零件的固有頻率時(shí)還會(huì)使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，發(fā)出很大的噪聲。（6） 對(duì)用電設(shè)備的危害諧波對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響，主要是增加電動(dòng)機(jī)的附加損耗，降低效率，嚴(yán)重時(shí)使電動(dòng)機(jī)過熱。（5） 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)體截面積越大集膚效應(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。隨著諧波次數(shù)的增加。由于以上兩方面的損耗增加，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)，需要考慮電網(wǎng)中的諧波含量的影響。（4）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)體外部因漏磁引起的雜散損耗都要增加。一般來說，電壓每升高10%，電容器的壽命就會(huì)縮短1/2左右。龍其是電容器投入在電壓已經(jīng)畸變的電網(wǎng)中時(shí)，可能使電網(wǎng)的諧波加劇，即產(chǎn)生諧波擴(kuò)大現(xiàn)象。對(duì)于膜紙復(fù)合介質(zhì)電容器，允許有諧波時(shí)的損；對(duì)于全膜電容器，允許有諧波時(shí)的損耗。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。（2）影響電網(wǎng)的質(zhì)量 電網(wǎng)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。晶體管斷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)。諧波對(duì)公用電網(wǎng)和其他電力系統(tǒng)的危害主要有以下幾個(gè)方面：（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。因?yàn)榉蔷€性負(fù)載只在輸入電壓被控制的部分吸取電流,雖然這樣可以很好地提高效率,但卻會(huì)在負(fù)載電流中引起諧波。諧波產(chǎn)生的根本原因是非線性負(fù)載如高壓直流輸電系統(tǒng)、變頻器、可控整流器、電弧爐、電動(dòng)機(jī)車等的應(yīng)用,造成電網(wǎng)中的諧波污染、三相電壓的不對(duì)稱性以及電壓波動(dòng)和閃變?nèi)遮厙?yán)重。當(dāng)電力系統(tǒng)中諧波含量達(dá)到一定程度時(shí),將對(duì)電力設(shè)備帶來嚴(yán)重危害,影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 諧波測(cè)量在電力系統(tǒng)中的重要性電網(wǎng)諧波是指對(duì)周期性交流量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解, 得到頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，電力系統(tǒng)中的諧波變化特點(diǎn)有兩種：（1）隨機(jī)性的變化，為小周期，短間隔的不規(guī)則性的變化，反映出諧波為隨機(jī)變量的特征。（3）快速變化諧波。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，把諧波按波動(dòng)性質(zhì)分為四類：（1）準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)（慢變化）諧波。為諧波電能監(jiān)測(cè)裝置的研究與開發(fā)提供基本的理論依據(jù)。重點(diǎn)研究基于FFT、小波變換等諧波檢測(cè)的方法，對(duì)不同分析方法進(jìn)行仿真分析。數(shù)字采樣測(cè)量技術(shù)（如快速傅里葉變換的數(shù)字技術(shù)和小波變換的數(shù)字技術(shù)）的發(fā)展突破了以前存在的各種技術(shù)的限制，為功率和電能的測(cè)量提供了精密和快速的方法。在有諧波存在的電學(xué)量的測(cè)量中，以功率和電能的測(cè)量最為重要。a．鑒定實(shí)際電力系統(tǒng)及諧波源用戶的諧波水平是否符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，包括對(duì)所有諧波源用戶的設(shè)備投運(yùn)時(shí)的測(cè)量；b．電氣設(shè)備調(diào)試、投運(yùn)時(shí)的諧波測(cè)量，以確保設(shè)備投運(yùn)后電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；c．諧波故障或異常原因的測(cè)量；d．諧波專題測(cè)試，如諧波阻抗、諧波潮流、諧波諧振和放大等。諧波問題對(duì)電力系統(tǒng)涉及面很廣，包括對(duì)畸變波形的分析方法、諧波源分析、電源諧波潮流計(jì)算、諧波補(bǔ)償和抑制、諧波限制標(biāo)準(zhǔn)與諧波測(cè)量及在諧波情況下對(duì)各種電氣量的測(cè)量方法等。因此無論是感應(yīng)式電能表還是電子式電能表都同時(shí)計(jì)量了基波電能和諧波電能。按照電能計(jì)量只計(jì)基波電量的觀點(diǎn)，感應(yīng)式電能表多計(jì)量了線性負(fù)荷的電量，少計(jì)量了非線性負(fù)荷的電量。 （2）當(dāng)基波電源對(duì)非線性負(fù)荷供電時(shí)，非線性負(fù)荷將產(chǎn)生諧波功率及電能，諧波功率將流人電網(wǎng)和其它用戶，而電磁式電能表記錄的是基波電能減去一部分諧波電能的值。國(guó)內(nèi)外技術(shù)人員針對(duì)感應(yīng)式電能表的誤差模型、諧波條件下的誤差完成了大量的理論和試驗(yàn)工作。國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)中最常用的電能計(jì)量表計(jì)是感應(yīng)式電能表和電子式電能表，從其電能計(jì)量原理來看，兩種電能表在電網(wǎng)諧波條件下都無法做到準(zhǔn)確的電能計(jì)量。諧波污染問題已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到廣泛的重視。關(guān)鍵詞：諧波能量，小波變換，分解與重構(gòu)，穩(wěn)態(tài)信號(hào)，MATLAB 仿真Harmonic power measurement algorithmand MATLAB simulationAbstract The main topic of the basic theory of wavelet transform for the realization of plex industrial site accurate measurement of power, based on wavelet deposition and reconstruction algorithm of the harmonic energy measurement method, introduced wavelet deposition and reconstruction algorithm and the algorithm harmonic signal extraction, a presence in the environment based on harmonic wavelet transform algorithm for active energy measurement, and the steadystate signal energy measure were simulated.The results confirm that the algorithm based on wavelet transform energy measure accuracy can meet the requirements of the existing power grid, has great practical value and feasibility.Keywords: Harmonic energy，Wavelet Transform，Deposition and reconstruction，Steadystate signal，MATLAB simulation. 目錄摘 要 ..........................................................................................................................IIIAbstract ........................................................................................................................IV1 緒論 ............................................................................................................................1 選題背景及研究意義 ......................................................................................1 諧波分類及變化特點(diǎn) ......................................................................................2 諧波測(cè)量在電力系統(tǒng)中的重要性及電網(wǎng)諧波的標(biāo)準(zhǔn) ...