電力系統中諧波檢測儀及其通訊技術的應用

胡威

摘 要 目前，由于對電能的檢測和管理還存在一些問題，如功能單一、實時性差、缺乏統計分析、效率不高等，因此，需要一種檢測與管理的方法來改善現階段電力系統所面臨的問題。

關鍵詞 電力諧波 通訊技術

在電力系統中，最理想電流與電壓波形是工頻下的正弦波，而實際中往往會存在不同的畸變，特別是在近些年配電網中變頻調速、換流器、電子設備等的不斷應用，導致非線性負荷增加，使電力系統中的電流與電壓波形嚴重畸變，造成電網中出現大量的諧波，造成許多電力事故的出現。所以，諧波污染在目前被公認為是影響電網安全的一大公害。在進行諧波治理過程中，主要采用諧波監測的方法，這也是解決諧波危害的基礎，對一支諧波有著指導性的作用。根據諧波檢測的發展歷程，主要可以分為3個階段：第一，19世紀初到20世紀40年代，主要以傅立葉變換為基礎，對諧波進行檢測；第二，20世界50-80年代，主要采用選頻測量技術；第三，20世紀80年代至今，隨著計算機技術、微處理技術及集成電路的發展，出現了快速傅立葉變換的頻譜分析儀及諧波分析儀，通過這些檢測儀器的使用，使得計算結果的精確度大大提高。在我國，采用該算法和鎖相技術對諧波進行測量始于上世紀80年代，現在已經發展成為數字式、電子式、智能化的諧波測試方法。

一、諧波檢測儀的原理及方法

1、采用模擬帶阻或帶通濾波器進行測量

這是最早的諧波測量方法，其優勢在于電路造價低、結構簡單、容易控制且輸出阻抗低。其不足之處在于受環境影響大，檢測的精度不高，檢測結果含有較多基波分量，造成的運行損耗相對較大。

2、神經網絡基礎上的諧波檢測

這是一種可以對計算能力進行提高、對任意連續函數進行逼近的基礎上，通過理論的學習及分析動態網絡時獲得的研究成果，即神經網絡。現階段，該網絡在電力系統諧波檢測中的應用尚處于初級階段，其主要應用于電力系統諧波預測、諧波源辨識及諧波測量等方面。在諧波測量中采用神經網絡，主要需要考慮的是網絡的組成、算法的選擇及樣本的確定等問題。

3、小波分析方法測量諧波

這方面的研究在現階段已經取得重大的進展，主要是對傅立葉變換在時域完全無局部性缺陷和頻域完全局部化缺陷的解決，也就是在時域和頻域都具有局部性。采用該方法可以使電力系統中高次諧波變化投影到不同尺度上，從而反映出奇異、高頻高次諧波信號的特性，從而為諧波分析提供依據。

4、FFT變化法

采用該方法對電力系統諧波進行檢測，是基于數字信號處理基礎上的測量方法，主要操作步驟是首先對被測信號的電壓或者電流進行采樣，經過轉化后，再利用計算機進行傅立葉變化，從而得到各次諧波的相位系數及幅值。該方法是目前電力系統使用最為廣泛的諧波檢測方法，其精度高、功能多、操作簡便的特點，實現了諧波檢測的準確性。

二、電力通訊技術應用

當今社會對電能的需求越來越高，對供電的可靠性要求也不斷提高，電網的諧波帶給電力系統諸多的負面影響。主要表現為：發電設備、輸電設備、供電設備及用電設備都不同程度的增加了損耗，降低了設備的利用率及效率；使自動裝置及繼電保護的可靠性下降；造成測量儀器指示不準確，諧波影響儀器儀表的增長工作；對通訊系統造成干擾，影響通信設備及人員的安全；對用電設備造成印象，使用電設備出現誤動，降低設備使用壽命。所以，電力系統應該對諧波進行嚴格的檢測，改善用電環境。

隨著電力事業的發展，電力通信事業也不斷的高速發展，使得通訊能力極大增強。對著對電能質量的重視和研究，保證電能質量成為電力企業的共識，建立一個系統的、高效的電能西涼在線監測網對電網進行監控與管理成為必然，這樣就可以隨時對電能質量水平進行監測，以便找到影響電網安全運行的原因，及時采取有效的措施進行解決，改善電力系統的供電質量，保證電網的安全運行，實現其經濟效益。一直以來對電力諧波影響從未停止，電力諧波檢測儀器復雜多樣，但是不同的儀器的兼容性成為難點，針對這一問題，PQDIF數據格式成為統一格式的標準，實現了數據的有效管理，使得資源得到共享，建立了一個實用的通用平臺，將電能質量檢測引入標準化的發展階段。不管是從經濟型和高效性哪種角度來看，避免了由于數據格式的不同造成的數據處理效果不理想的局面。基于互聯網基礎的PQDIF格式儲存和傳輸在電力諧波檢測系統中的運用，也使得電力通訊技術得到了發展。

隨著信息技術與通信技術的發展，電能質量檢測技術正向著信息化、網絡化和標準化的方向發展，更加的適應了電力系統的運行，在電力系統諧波檢測中，更好的融入計算機技術、通信技術及電子技術，是諧波檢測的發展趨勢。

（作者單位：荊州市荊州區供電公司）