通信電源系統的諧波分析與治理探討

許宏艷

摘 要：在通訊事業日新月異的新時期，通信電源系統的規模不斷擴大，在通信系統中的地位與作用與日俱增。本文從通訊系統諧波的產生原因入手，就其治理方法做了深入分析。

關鍵詞：通信電源；諧波；治理

隨著電力電子技術的進一步發展，電力系統中各種大功率電子裝置不斷增多，為了更好地保證電力系統的運行效率與自動化水平，各種大干擾設備不斷出現，給電網、通信事業帶來一定的影響，甚至危及這些系統的安全經濟運行。通信電源系統作為通信系統的重要組成部分，其一旦受到干擾，必然會造成供信號發生畸變。因此，我們有必要對通信電源系統的常見諧波進行分析，及時有效的處理各種諧波，保證通信系統的良好運行。

1 諧波概述

自新世紀以來，隨著我國經濟水平的不斷上升和電力系統發展進程的加速，各種電子產品不斷涌現，導致阻抗問題成為電力行業的熱門話題。這是因為阻抗問題的存在不僅造成電力系統無功功率消耗過快，同時很大程度上降低了電能的發出功率。另外，非線性電子裝置在電力系統中的廣泛應用造成大量的諧波污染問題，這也讓供電質量無法得到有效保證。面對這種情況，我們首先要明確諧波的產生及影響。

1.1 諧波的產生

在通信領域中，計算機設備、UPS設備、整流器以及開關裝置都會產生諧波，這些設備原理是通過利用晶閘管以及IGBT整流元件的導通特性來控制正弦電流的變化，這種電流的變化跟傳統電流的變化有著明顯的差距，用數字學的方法分析，可以將其稱之為傅里葉畸變，其所得出的結果是基波分量和它整數倍的諧波分量，前者是指理想的正弦交流電能，后者指的就是諧波。

1.2 諧波的常見形式

在我國的電力系統中，除了50Hz以外的正弦信號都可以稱之為諧波，其產生的根本原因在于帶有非線性阻抗特性的設備使用電能產生，目前常見的諧波形式主要有可控硅整流垂直斬波、容性整流駝峰電流、高頻諧波電流失真、相移電流四中。

1.3 通信電源系統諧波的危害

諧波電流和諧波電壓的產生是電力系統中十分常見的問題，也可以說是電網污染的一種。在二十世紀人們就已經發現了這種問題并對其危害作了一定的說明。但是由于當時諧波污染為題并不嚴重，沒有引起人們的重視。但是近幾年來，隨著各種電子設備的普及，諧波污染問題日益嚴重，由諧波污染引發的事故不斷產生，給人們日常生活與生產造成極大的威脅，甚至危及人們生命財產安全。就諧波污染危害而言，它對電力系統的危害主要表現在：對發電站柴油發電機組構成影響，影響變壓器的正常運行，影響電力電纜系統、危及斷路器、引起電力測量誤差等。

2 通信電源系統諧波的治理

近期，節能降耗已經深入人心，不僅僅是一個企業、一個國家的問題，更是全世界、全球性、全人類的問題。可以說，節能降耗已成為國家發展的重點所在，為了更好的實現這一目標，諧波治理不容忽視。可以說，無論是從保證電力系統的安全、穩定及經濟運行的角度，還是從用電設備、用電安全的角度，都要有效的治理諧波問題，還電網一個潔凈的電氣環境，營造“綠色電網”，已經迫在眉睫。我國諧波治理的水平還比較低，限制諧波的主要措施有：

2.1 濾波設備的合理選擇

2.1.1 無源濾波器

目前在通信電源系統中，LC無源濾波器的應用較為廣泛，此種裝置可以用來進行諧波補償。其應用的最大優點就是過濾效果顯著，且使用方法非常簡單方便，能夠很好的保證運行環境安全。但是此種方法也有一定的劣勢，比如需要應用非常多的元器件，如果不加以合理利用，可能會有很多資源被浪費，節能性非常差。

2.1.2 有源濾波器

有源濾波器在消除諧波過程中，可對系統中的諧波實施動態補償，可有效降低高次諧波電流引發的線路以及設備損耗等，并能實現諧波變化的跟蹤補償，具有良好的諧波抑制效果，但其結構復雜，以及在實施補償中產生的功耗較高。

2.1.3 混合型濾波器

混合型濾波器在應用中，可將其串聯在負載、無源濾波器與電源之間，有源濾波器視作一個抗阻器件，其對諧波抗阻表現為高阻，而對基波則的抗阻則為0，從而避免了電網中諧波的流入，達到隔離諧波、避免諧振的作用。

2.2 濾波設備安裝與調試

在通信電源系統中選擇一個恰當位置安裝濾波器也非常重要，一般而言，諧波會受到時間的影響，時間變化，諧波也會發生波動，但是如果能夠合理安裝濾波器，就能夠解決這一問題，可以抑制系統中存在的大量諧波。

在安裝諧波治理設備之前，應合理選擇濾波設備的容量I。若設在濾波設備安裝處實際測得的諧波電流值為I0，選擇的諧波實測量用THDi表示，則安裝的濾波設備需滿足以下條件：I≥（THDi實測值-THDi目標值）

在設備安裝過程中，首先應正確選取其安裝位置，同時還需留出足夠的空間，以便于諧波治理設備的調試與維護。同時，在安裝過程中，進行設備接線時，應嚴格檢查輸入的駐點參數，確保其滿足設備安裝的技術規范要求。再次，在導線敷設時，還需確保其接線端子與導線截面積能夠對應于工作電流，并留有足夠的裕量，以確保濾波設備在進行高次諧波補償過程中的安全運行。最后，在完成安裝之后，在經檢查，確保接線無誤之后，還需依據調試圖進行設備調試，在濾波設備正常運行情況下，方可投入諧波治理之中。

2.3 諧波諧振的治理

諧波諧振對通信電源系統運行有著非常大的不利影響，因此治理諧波的過程中，實際上就是在治理諧波諧振，具體的解決方法如下：（1）值勤人員要盡可能的減少諧波源；（2）盡量控制帶有諧波源的諧波電流進入到電

網中；（3）在諧波源前應該安裝設置濾波器，能夠有效避免諧波電流進入到通信電源系統中；（4）通信電源系統參數要盡量避開諧波諧振區間。值勤人員可以調整補償電容器組數，以此讓整個系統參數發生變化，這樣就可能避免諧振區域，此外，在確保功率因素不發生任何變化時，可以對系統內容性參數進行調整，也能夠避開諧振。

3 結論

總之，非線性電子裝置的應用，使得非線性負荷隨著增加，通信電源也因此受到了諧波非常嚴重的影響。由于諧波之間能夠疊加，損耗一定功率，這使得電網利用效率大為下降。在抑制與治理諧波問題上，工作人員首先要對諧波源類型、所具備的特性、產生機理等進行有效根治，以此才可以有針對性的應用方法，來抑制諧波。

參考文獻

[1]羅文.淺析通信電源系統諧波治理與節能降耗[D].通信電源新技術論壇―2010通信電源學術研討會論文集，2010.

[2]姜衛華.通信電源系統的諧波分析與治理[J].信息通信，2013.

[3]孫鵬博.通信電源系統的諧波分析與治理[D].天津大學碩士論文，2012.

[4]李喬，吳捷.自適應諧波電流檢測方法用于有源電力濾波器的仿真研究[J].電工技術學報，2004（12）.

[5]姚為正，王群，劉進軍，王兆安.有源電力濾波器對不同類型諧波源的補償特性[J].電工技術學報，2000（06）.