配電網諧波系統性監測治理和分析研究

李海濤　謝培成　黃志威　許家鳳　杜悅愛

（廣東電網公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

配電網諧波系統性監測治理和分析研究

李海濤謝培成黃志威許家鳳杜悅愛

（廣東電網公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

由于電力電子技術的不斷發展革新，新興技術的應用越廣泛，那么非線性負荷量就越大，因此會導致電力配電網絡中的諧波也越來越多，隨之而來的危害也越來越大。本文從電網諧波產生的原因和危害著手，簡單介紹了電網諧波的概念和危害，解析了諧波分析研究方法，提出了諧波在線監測建設方案和無源濾波治理方法。希望對于電網諧波的治理有幫助并取得良好的治理效果。

配電網 諧波 監測 無源濾波

諧波碎玉電力設備的正常運行以及終端本身均會產生不可彌補的損傷，因此在整個電力系統中諧波檢測和治理已經成為熱點問題，而電力系統的工作人員則在怎樣治理諧波和預防諧波所造成的危害中不斷的摸索。

1　電網諧波的概念和危害

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

2　諧波檢測分析方法

（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量法。傅里葉變換法先對待檢測的電流或者電壓進行采樣處理，然后再經A/D轉換之后將數字進行離散傅里葉交換，然后得到各次諧波的相位系數以及幅值。其原理是把波形進行分解，然后在形成各個頻率的疊加。（3）基于瞬時無功功率理論的檢測方法。該理論是以瞬時無功功率和有功功率為基礎的理論，現將三相瞬時電壓，暫記為u1、u2、u3，瞬時電流，暫記為i1、i2、i3，將其通過旋轉然后轉換到靜止的既定坐標軸上，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電壓和電流，進而算出無功功率，經過轉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間電流頻率的分布情況計算出來，然后再將頻譜信號分解成信號塊，最后就能計算出電力系統的諧波電流分量。

3　諧波在線監測的必要性和建設方案

3.1在線監測的必要性

諧波會根據運行狀態、時間、地點等不同而發生改變，而在一個電網系統中諧波無時無刻不是處于運行和變化之中，由于運行狀態無法捉摸因此無法進行模擬實驗，但是諧波會隨時導致系統的正常的運行，在檢測諧波的過程中單單依靠簡單的測試儀器根本不能全面真實的將諧波的情況反映出來。由此在線檢測系統在采集了實時數據之后立刻進行數據分析，從而為諧波的治理提供依據。

3.2諧波監測系統建設方案

諧波在線檢測裝置的建立對于諧波的治理起到良好的促進作用，也是治理諧波危害的根本，諧波在線檢測主要有三個環節構成:首先是數據的采集，其次是通訊傳輸，最后是后臺數據處理設施。在線檢測傳統的檢測方法是首先選取幾個具有針對性的檢測點，比如遭到諧波污染比較嚴重的企業或者受到比較大的諧波影響的變電所等，對于這些點實施實時檢測，傳統的檢測手段能夠節省大量的檢測費用，檢測結果也比較好，但是不能面面俱到，如果某些沒有得到檢測的點發生諧波影響時，那么就不能進行數據分析；另外不能夠對整個供電系統進行全面的掌握，由此對于整體的治理方案更是無從談起。而新興的諧波檢測方式在線檢測方法其檢測范圍會涵蓋整個系統的所有變電站和用戶，因此能夠全面的掌控諧波的產生和傳播，然后實施及時有效的治理措施避免諧波對于電力終端設備的破壞。

3.3全覆蓋監測點與終端設備類型的選擇

在覆蓋點的檢測終端設備的選擇上一定要遵循檢測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，該種電表可以實現遠程抄表的功能。主要的型號如下表1所示:（2）公用或者專用配電監測設備的選擇，在國內應用最多的是杭州炬華科技、北京華源電力技術有限公司和中科院制造的產品，如表2所示:（3）在終端檢測設備的選擇上一定采購對于精度要求較高的設備，因此在采購時根據檢測回路的區別選擇的型號和廠家會隨之區分。

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荷所產生的諧波實施隔離措施，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時所產生的熱量即變壓器的電能損耗影響力就會減小；（2）電力電子裝置改造。電力系統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，然后設計構成一個濾波電路，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

表2　公用配電檢測設備和專用配電監測設備

5　結語

本文從工程的實際應用出發，了解了諧波的產生原因以及所造成的危害，制定了具有針對性的治理措施，通過實際應用證明了其能完全解決由于諧波導致的電容器等電力設備損壞的事故，對于配電網絡的諧波治理工作起到了促進作用。隨著檢測系統的不斷完善，目前雖然諧波檢測系統發揮的作用及其有限，作為電力系統的工作人員一定要會對諧波的數據進行檢測并進行數據分析，最后對其做出有效的治理，在此方面做出創造性的發展，幫助用戶和企業在使用電力時更加可靠安全。

［1］刁奉麗，刁奉菊.淺析電網諧波的危害與治理［J］.科技創新導報，2013（20）.

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