电力系统中的谐波问题

电力系统中的谐波问题（共9篇）

电力系统中的谐波问题 篇1

摘要：本文阐述了电力系统中谐波的定义, 以及其产生的原因;谐波对电气设备、电网和继电保护的危害;还有用无源滤波器、有源滤波器、静止无功补偿装置等对电网中谐波的治理。

关键词：电力系统,谐波,危害,治理

1 引言

随着电力电子技术的发展, 各种电力电子设备得到了广泛的应用。但是, 电力电子设备是非线性的, 它会产生大量的谐波并注入电网, 对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在的威胁, 使电网出现包括功率因数低、谐波含量高、三相不平衡、功率冲击、电压闪变和电压波动等一系列问题。

2 谐波的产生

在电力系统中, 电压和电流波形应是标准的正弦波, 但由于各种各样的原因, 波形或多或少会产生一些畸变。从数学的角度, 将满足狄里赫利条件的电压电流波形展开为傅里叶级数, 从展开式中可以看出, 级数中拨包含直流分量和无穷多个频率为基波频率的整数倍的交流分量。所谓谐波就是一个周期电气量的正弦分量, 其频率为基波频率的整数倍, 这也是国际上公认的谐波定义。由于谐波的频率是基波频率的整数倍, 因此通常又被称为高次谐波。

2.1 电源产生谐波

由于发电机制造工艺的问题, 致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波, 因此, 产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势, 所产生的电流稍稍偏离正弦电流。几个这样的电源并网时, 总电源的电流也将偏离正弦波。

2.2 非线性负载产生谐波

谐波产生的另一个原因是由于非线性负载。当电流流经线性负载时, 负载上电流与施加电压呈线性关系。而电流流经非线性负载时, 则负载上电流为非正弦电波, 即产生了谐波。

3 谐波的危害

3.1 谐波影响各种电气设备的正常工作。

对于三次及其整数倍的电流谐波, 当其侵人三角形连接的变压器, 会在其绕组中形成环流, 使绕组发热, 对变压器造成损坏。对星形连接中性线接地系统, 三次及其整数倍的电流谐波侵人变压器中性线同样会使中性线发热。对于发电机, 谐波会使其产生附加功率损耗、发热、机械振动等异常。对断路器的影响有当电流波形过零点时, 由于谐波的存在可能造成高的, 这将使开断困难, 并且延长故障电流的切除时间。

3.2 谐波对电容器绝缘的影响

当电网电压中的谐波分量较大时, 其电压峰值也必然较高。电压峰值的大小, 反映了各次谐波分量数值的代数和, 即谐波的最大偏差值。电容器内部绝缘的损坏主要是由于内部产生了局部放电。当电网中存在谐波时, 可能会使其工作电压的峰值大于局部放电熄灭电压, 形成长时间局部放电, 影响其使用寿命并致使电容器损坏。

3.3 使电网产生谐振

当电网正常运行时, 线路的容抗大于感抗, 一般不会发生谐振。当电网存在谐波时, 对谐振频率来说, 系统感抗大大增加而容抗大大减小, 就有可能产生谐振, 谐振会使谐波电流放大几倍甚至几十倍, 使电容器出现过电流与过负荷, 温度增高, 易导致电容器等设备被烧毁

3.4 谐波会导致损耗的增加

高次谐波电流会使输电线路功耗增加, 造成电能的浪费由于中性线正常时流过电流很小, 故其导线较细, 当大量的三次谐波电流流过中性线时, 会造成向公用电网的中性线注人更多电流, 造成超载、发热, 影响电力正常输送, 甚至发生火灾。

3.5 谐波对继电保护的影响

如果继电保护装置是按基波负序量整定其整定值大小, 若谐波干扰叠加到极低的整定值上, 则可能会引起负序保护装置的误动作, 影响电力系统安全。

4 谐波的治理

4.1 无源滤波器

无源滤波器, 通常是采用电容器、电抗器和电阻按功能要求组合而成。即在谐波源附近或公共电网节点装设单调谐滤波器, 由L, C, R元件构成谐振回路, 当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时, 即可阻止该次谐波流入电网, 相当于吸收谐波电流, 同时还可以进行无功功率补偿。由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点, 无源滤波器是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。

4.2 有源滤波器

有源滤波器是由全控电力电子器件构成的采取PWM控制的变流器, 提供与补偿电流大小相等、极性相反的电流, 以抑制负载所产生的有害电流在电力系统中传播的主动式综合补偿装置。即有源滤波器利用可控的电力电子器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流, 使电源的总谐波电流为零, 达到实时补偿谐波电流的目的。

4.3 装设静止无功补偿装置

对快速变化的谐波源, 如:电弧炉、电力机车和卷扬机等, 它不仅会产生谐波外, 还会引起供电电压的波动和闪变, 造成系统电压三相不平衡, 严重影响公用电网的电能质量。因此应装设能吸收动态谐波电流的静止无功补偿装置, 提高供电系统承受谐波的能力。同时, 可以抑制电压波动、电压闪变、三相不平衡, 还可补偿功率因数。

4.4 加串联电抗器

当线路产生谐波时, 线路中的电流会大大增加, 危及设备的安全。因此, 当谐波电流超过规定允许值时, 在回路中设置串联电抗器, 增加线路的阻抗, 以抑制谐波电流。

5 结语

人民生活水平的不断提高, 其对电能的需求量以及供电可靠性的要求也不断增加, 谐波造成的危害也会不断增加。为了消除谐波。不仅要制造出高性能的滤波器, 还应该从电源出发, 制造出可以代替非线性负载的线性负载。随着科学的进步, 相信谐波治理问题最终将会得到妥善的解决。

参考文献

[1]王庆祥.电网谐波的产生及其检测方法分析[J].现代电子技.2009年第9期.181-184

[2]李家冲李生明.电力系统谐波抑制研究[J].长江工程职业技术学院学报.2008年第4期.25-27

[3]耿肃.电力系统谐波危害及预防措施装备制造技术[J].2009年第6期.189.193

[4]李颖峰马永翔.无功补偿及谐波抑制技术研究进展[J].陕西理工学院学报.2009年第1期17-21

电力系统中的谐波问题 篇2

1)促进了电表功率反应性能的提高，实际上就是让电表尽量的反应出实际的功率，即基波和谐波所形成的综合功率，就是一种全能量的计量方式;

2)对谐波进行过滤和忽视，即增加电表的抗干扰能力，只对基波进行功率测量，也就是一种纯基波的计量方式;

3)利用电表对基波和谐波的功率进行分辨和区别计量，此种方式也可以看做是谐波电能计量的方式。此种方式随着技术手段和计费标准的改进将成为电能计量的一个趋势。

3.2谐波计量的发展。在我国的电力计量中使用的是全能量的计量，这种计量方式中当基波电流稳定的时候，计量较为准确可靠，但是系统中一旦出现谐波干扰，且超过了计量设备允许的范围时，全能量的计量表就会失去作用，误差增加。因此，将谐波和基波隔离开，并实现分别计量将成为未来电力计量的发展趋势。也就是在研制中建立简化的电力系统，将谐波影响下德尔计量误差进行模型化的处理，并以此确定基波线性模型和谐波作用下的非线性模型，这样就可以将二者区别开来，以此对谐波作用下的有效电流值进行计量，这样就可以实现对有效谐波计量的目标。

3.3谐波电表的发展。目前针对谐波的干扰，技术人员已经研制出了谐波电表，专门对谐波用户进行计量。但是因为谐波电量的收费标准没有形成，所以此种谐波电表的应用还需要时间。但是此种谐波电表在试验中却现实了突出的优点。

谐波电表完全可以消除感应式电表中因为机械运转、器件失灵、倾斜度增加等造成的计量失真。此种全电子是电能表的研发，是在原有单片机的基础上发展而来的，采用大容量芯片，汉字点阵字库、A/D结合DSP结合CPU的形式，不断完善独立计算和计量的专用芯片，从而拓展了大量程、宽量限的电表，由此实现了对谐波和基波的进行分别测量而区别计量的能力，这样电表就具备了计量基波有功电能、基波无功电能、实际消耗电能、总电能等。全新的改进电子式电表具有更加宽的频率响应，误差频率特性曲线将更加的平直，所以在谐波存在的情况下，新型的电子电表的误差即将远远小于感应式电子电表，并可以实现基波和谐波分别计量的目的。

4结束语

总之，任何事物都有其存在的价值，电力谐波的产生是不可避免的，也给电力计量带来了发展的动力。目前投入到电力网络中的非线性载荷日益增加，其产生的谐波总量也越来越大，由谐波引起的电压电流畸变则直接对电力计量产生的负面的影响，导致计量失真或者损失。因此研制更加精确而灵敏的谐波计量电表就成为来了电力计量技术的发展方向，进而实现对有效谐波和基波共同计量的目标。

参考文献：

[1]李育才、李明姝，谐波电能计量技术的应用[J].吉林电力，(05).

[2]李开周，电能计量中电能质量问题与谐波的影响探讨[J].中国新技术新产品，2010(21).

电力系统中的谐波问题 篇3

【关键词】谐波；危害；管理

【中图分类号】TD611 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0304-01

谐波污染已成为电力系统的三大公害之一。供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注，为保证供电系统中所有的设备能正常工作，必须加强对谐波的管理并采取有力的措施，抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。

1 谐波的产生和电力线路中谐波的类型

所谓谐波是指一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍，有数字频谱的特征。谐波主要产生于两类元件：含半导体的非线性电气元件；含电弧和铁磁非线性设备。由于这两类元件广泛存在于电力线路中，所以谐波来源于三个渠道：—是发电源产生的谐波；二是输配电系统产生的谐波；三是用电设备产生的谐波。可见谐波存在于电力生产、传输、转换和使用的各个环节，具有普遍存在的特征。

2 谐波对电力线路的危害

2.1 对输电线路的危害

由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随频率的升高而增加。在集肤效应的作用下，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加了设备的功率损耗、电能损耗，使导体发热，破坏绝缘，严重时造成短路，甚至引起火灾。另外，由于输电线路存在着分布的线路电感和对地电容及无功电容等电感和电容的存在，它们与系统母线侧及系统串联或并联，组成串联回路或并联回路时，可能会发生串联谐振或并联谐振，导致在线路中产生很高的谐振电压，严重时会使电力系统或用电设备的绝缘击穿，造成恶性事故。

2.2 影响线路的稳定运行

为保证线路与设备的安全，保证线路的稳定运行，电力线路中使用了大量继电保护和自动装置及低压开关设备。但由于谐波的影响，这些按基波量设定的高灵敏度继电保护和自动装置如变电站主变的复合电压启动过电流保护装置，母线差动保护元件误动以及线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动准同期装置等发生误动或使晶体管继电器产生误动或拒动，严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。谐波电流使断路器的铁耗和铜耗增大而发热，造成脱扣困难或额定电流降低或脱扣电流降低等不正常现象，出现误动作或不动作。

2.3 对电力设备的危害

当含谐波的电压加在电容器两端时，因为谐波频率高，电容器对谐波阻抗很小，使电容器电流变大，导致电容器温度升高，损耗系数增大、附加损耗增加，容易发生故障，影响电容器的使用寿命，严重时会引起电容器过负荷甚至爆炸。同时谐波还可能与电容器一起在电网中造成电力谐波谐振，使电网的谐波加剧，产生谐波扩大现象，危害更大。同时，由于谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度，谐波电流的存在还增加了铜损，也会对大大增加非对称性负荷的变压器励磁电流的谐波分量，因此会减少变压器的实际使用容量。

2.4 对用电设备的影响

谐波对电力用户电动机的影响最为明显。谐波能使电机产生附加的损耗和转矩，并能减少电动机的绝缘寿命。谐波产生的脉冲转矩，会导致出现电机转轴扭曲和机械振动的问题，发出很大的噪声。此外，谐波还对计算机网络、通信等弱电设备产生干扰；还影响电力测量的准确性和计量仪表的精确性，甚至导致计量设备无法工作；谐波对人体也有不良的影响。

3 供电系统谐波的管理

3.1 通过技术措施，减少谐波的危害

减少谐波目前采用的方法是：①运用由L、R、C元件构成谐振回路，可阻止与谐振回路的谐振频率相同或相近频率的谐波进人电网；②利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流趋向零；③在谐波源处并联加装静止无功补偿装置，可以有效减少波动的谐波量、改善功率因数、稳定母线电压、降低三相电压不平衡度等，提高供电系统承受谐波的能力；④将电容器组的某些支路改为滤波器或采取串联电抗器，也可以采取限定电容器组的投入容量。

3.2 加强管理，减少谐波的危害

各部门各负其责，尽量不把本部门管辖范围内的谐波传送到其他线路，如发电部门提高发电机制造的工艺水平，提高三相绕组绝对对称性，铁心的均匀一致性，从源头上减少谐波的产生，同时对输送出的电流实行检测，不把电厂的谐波送到供电部门；对于供电部门来说，谐波的产生不可避免，但是通过一定的技术手段，加强监测，实时控制，并通过加大供电系统短路容量、提高供电系统的电压等级、加大供电设备的容量、尽可能保持三相负载平衡等措施，可以提高电网抗谐波的能力。

3.3 加强对用户端谐波的管理

（1）加大对谐波的危害性和治理方面的宣传，使用户深刻认识谐波治理的重要性，谐波治理是保证电网和设备安全稳定运行的举措。

（2）用电用户产生的谐波对电网影响也最大，因此必须加强对用户的管理，按照GB 17625.1-2003《电磁兼容限值谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》，要求购置的用电设备，经过试验证实，符合该标准限值才允许接入到配电系统中；GB/T14549《电能质量公用电网谐波》规定的注入公共连接点的谐波电流允许值的用户，必须安装电力谐波滤波器，以限制注入公用电网的谐波，限制消除谐波对电力设备及装置的有害影响；

（3）加大用电检查力度，对于已运行的电能质量污染源用户进行补立档案，本着“谁干扰，谁污染，谁治理”的原则，进行谐波源当地治理，即对于产生大量谐波的用户，在用户变的低压侧加装滤波装置，将谐波限制在标准允许的范围内。

4 结束语

谐波问题是复杂的，要解决供电系统中的谐波问题，必须要多方面共同努力，通过制定相关政策、健全相关制度和技术创新，一定可以把谐波控制在较微小的范围内，从而保证电网和电力设备的安全运行，杜绝因谐波造成的电力安全事故。

参考文献

[1]龚亚峰.徐州城区配电网配电可靠性控制对策研究[J].中国农村水利水电，2006，（5）

[2]区家辉.提高10kV配电网配电可靠性的措施[J].湖北电力，2005，（3）

电力系统中的谐波问题 篇4

1 工厂低压配电系统中的谐波污染问题分析

1.1 谐波的主要危害表现

谐波是指当低压配电系统中出现的频率大于50Hz的电流或者是电压, 这些大于50Hz的电流或者是电压能够对低压配电系统产生影响, 使得低压配电系统的电流或者是电压出现非正规的正弦波。 谐波对低压配电系统的危害不仅集中在电网中, 而且还会对低压配电系统周边的相关设施设备产生危害。

首先, 谐波会导致相关电气设备过热, 降低电气设备的使用效率, 影响电网中的电能输送, 严重的还会引起相关电气设备发生故障, 影响电气设备的使用寿命。

其次, 谐波还极有可能会导致低压配电系统出现局部的谐振, 放大谐波含量, 造成低压电网以及相关联的电气设备烧毁, 严重的会对电网中的继电保护装置产生错误指令, 使其受到严重干扰。

1.2 谐波污染对工厂低压配电系统的影响表现

工厂低压配电系统中谐波污染的主要危害主要集中在以下几个方面。

首先, 谐波会对工厂低压电网中的变压器产生影响, 谐波会直接增加变压器的耗损, 导致变压器出现异常升温、 发出不正常的噪声, 并且还会导致变压器中的相关绝缘部件产生老化, 影响变压器功能的发挥和使用寿命。

其次, 谐波会对工厂低压电网中的电动机产生影响, 同样会增加电动机的耗损和使用效率, 导致电动机线圈温度升高影响设备使用寿命, 并且谐波还会在电网中产生与电动机反向的旋转磁场, 降低电动机力矩, 并且产生异常震动。

另外, 谐波还会对低压电网中的电缆产生不良影响, 谐波产生的集肤效应会增加电缆的阻抗, 造成温度升高、 耗损增加的问题, 并且会对电缆的绝缘介质产生恶劣影响, 加速老化, 严重的集肤效应还有可能导致电缆的定载流量下降, 影响供电效能。 除此之外, 谐波还会对低压配电系统中的多种设备如电容器、 继电保护装置等产生不良影响, 影响工厂供电的安全性和稳定性。

2 工厂低压配电系统中谐波污染问题的治理对策和措施

针对工厂低压配电系统中的谐波污染问题, 通常采用带电抗的无功补偿系统、 增加低压配电系统中中性线截面的方式来进行治理。

2.1 带电抗的无功补偿系统

根据相关统计分析可知, 工厂低压配电系统中的非线性谐波主要为150Hz和250Hz, 又被称为3 次谐波和5 次谐波, 针对这两种主要谐波的特征, 通过选用双电抗系统的非调谐滤波设备能够有效地消除工厂低压配电系统中的谐波危害。 将电抗系数分别为12.5% 和4.5% 的电抗与补偿一半容量的电容进行串联, 根据工厂低压配电系统中无功补偿系统的负荷变化进行轮换投切, 以此来达到电容补偿的目的。 通过带电抗的无功补偿系统不仅能够提高工厂低压配电系统的使用效率和相关设备利用效率, 而且还能够对谐波问题进行有效地抑制, 达到净化低压电网的目的。

2.2 增大中性线截面

通过工厂变配电室中的电容补偿系统能够对电网中的变压器、 发电机等相关设备进行保护, 能够有效减少低压配电网络中设施设备的消耗损耗, 但是工厂低压配电系统中的非线性配电线缆和低压柜母排中性线中仍然会留有大量的谐波, 为了处理这些滞留谐波对工厂低压配电系统的危害, 需要采取增加中性线截面的方法来进行处理。 以低压配电系统中气体放电灯供电照明回路为例进行分析, 当照明回路中的三相负荷分配比较均匀的时候, 中性线的截面与相线的截面相同即可, 但是当出现三相负荷分配不均匀的问题时, 为了保证照明回路不出现负荷过载的问题, 需要增加中性线的截面要比相线截面大一级, 这样才能够保证照明回路的正常运行。

因此, 为了处理和减少工厂低压配电系统中的谐波问题, 对于系统中的非线性负荷供电电缆和低压柜中母排的中性线, 中性线的截面应当与相线的截面一致, 或者是大一级, 这样才能够更好地保证工厂低压配电系统的正常运行。

通过对谐波问题的危害和主要表现以及相关的处理对策分析可知, 为了更好地应对工厂低压配电系统中的谐波问题, 建议在工厂变配电室低压母线上设置并联的电容器集中补偿柜, 并且采用带双系统的电抗器补偿系统, 增加相关中心线的截面, 这样不仅能够利用电容器对电网中基波的功率因数补偿限制合闸涌流, 而且还能够对低压配电系统中的3次谐波和5 次谐波进行消除, 有效的保证工厂低压配电系统谐波问题的处理效果。

3 结语

谐波对工厂低压配电系统的危害是极大的, 不仅会影响低压配电系统的供电效能, 而且还会对相关的电气设备产生影响, 严重的甚至会影响电气设备的使用寿命和使用效率。 本文对谐波危害的分析应当引起相关工作人员的关注, 从事工厂电气维护管理的工作人员应当对低压配电系统中的谐波问题、 危害以及综合处理措施有着清晰的认识和深入的研究, 根据实际情况不断加强谐波问题治理, 尽可能的降低谐波的危害, 保证工厂低压配电系统的正常、 安全、 稳定运行, 为工厂的生产好发展提供有力的支持。

摘要：随着经济社会的不断发展, 各种非线性用电设备的数量以及低压配电系统的发展也在不断加快, 人们对低压配电系统的安全性和可靠性要求也越来越高。目前电压变化参数如波形和幅值等都会对常用的电子设备产生影响, 尤其是谐波问题对工厂低压配电系统中的常用电子设备的影响受到人们的广泛关注。基于此, 本文首先探究了工厂低压配电系统中谐波的危害, 然后分析了相关的治理对策, 以期为相关单位维护电网稳定性提供一定的参考。

关键词：谐波污染,工厂,低压配电系统,治理对策

参考文献

[1]马双.低压系统谐波治理研究与应用[J].中国高新技术企业, 2013.

[2]瞿炜平, 胡爱中.工厂企业供电系统谐波治理研究[J].华东电力, 2012.

民用建筑配电系统谐波问题研究 篇5

电力系统中谐波的存在,往往会导致电网波形产生畸变,这不仅使原来在正弦情况下的某些量及其相互关系发生改变,而且对电力系统、用户设备、通信线路都造成相当的危害。电网中谐波含量的增加,将导致电气设备寿命缩短,网损加大,系统发生谐振的可能性增加,产生危险的过电压过电流;同时可能引起继电保护和自动装置误动、仪表指示和电度计量不准、通信干扰等一系列问题。即使各级电网谐波限制在标准之内,由于谐波引起的损耗以及电气设备绝缘寿命缩短所造成的等值损失电量也很可观,据统计约为用电量的0.7%。如果电网中谐波严重超标或发生谐波谐振,损耗将大大增加[1,2,3,4]。

1 民用建筑配电系统典型的谐波源

民用建筑中谐波源主要有以下两类:

1)含有半导体非线性元件的谐波源。

UPS电源、直流屏、变频调速器、软起动器、气体放电灯、电子镇流器、家用电器及办公电器的直流电源、可控硅调光器、交流调压器等电力电子装置。这些设备产生的谐波电流取决于它本身的特性和工作状况及加给它的电压,而与电力系统的参数关系不大,可以被看作是谐波恒流源。它们所产生的谐波电流主要为奇次谐波,也是民用建筑配电系统中主要的谐波源。

2)含有电弧和铁磁非线性设备的谐波源。

交流电动机、变压器、特种光源、断路器和熔断器动作电弧等,一般情况下同步电机所产生的奇次谐波与异步电机所产生的间谐波和次谐波并不严重,可以忽略。变压器所产生的谐波电流大小与其铁芯饱和程度有关。正常运行时,电压为额定值,铁芯工作在轻度饱和的范围,此时它基本上是线性电路。在一些特殊情况下:如建筑物刚投入使用或夜间轻载运行,变压器运行电压偏高;变压器投切操作;负载剧烈变化;外网电压波动;变压器在高过载情况下造成励磁电流过大;严重三相不平衡导致直流分量增大;太阳耀斑爆发引起的地磁暴在电网中产生的感应电流等,此时铁芯饱和程度变深,谐波电流含量增大,主要为三次谐波。

2 民用建筑配电系统谐波监测

谐波监测包括对电力系统中不同点的电压和电流信号的采集和处理。研究民用建筑配电系统谐波监测,需要参考国际电工委员会(IEC)制定的谐波测量的要求。

IEC 61000 4-7标准描述了电力系统中测量谐波失真的技术。为了统一测量仪器的要求,这个标准把谐波在广义上分成了3类:准稳态谐波(慢变);脉动谐波;快速变化谐波(非常短的谐波脉冲)。为测量准静态谐波而设计的仪器只适合测量谐波的长期效应(例如热效应),或者测量恒定的谐波电流,例如电视接收机产生的恒定谐波电流。对于脉动谐波电流(例如受到相位调控的室内电器发动机的倒转或者速度的变化而产生的脉动谐波电流)的测量,必须保证测量过程是连续的,即观察间隔之间没有间隙。为了评估快速变化的谐波产生的瞬时效应或者短时脉冲(例如电子控制或者脉动控制的接收机等敏感仪器产生的快速变化谐波),测量仪器必须要具有连续实时测量的能力。

一般建议谐波测量最高到50次谐波,但对于一些特定的情况,谐波测量也有最高到100次谐波的讨论。由于需要记录大量的数据,因此可以用不同观察间隔上的统计评价来压缩数据。该标准推荐了5种时间间隔:甚短时间间隔:3 s;短时间间隔:10 min;长时间间隔:1 h;1天的时间间隔:24 h;一个星期的时间间隔:7 d。谐波监测的硬件要求:一些商业设备被专门设计用于电力系统,例如谐波分析仪。而另一些设备则更通用,例如信号分析仪。这两类设备的主要不同之处在于是否需要在谐波分析过程中跟踪基频的变化。

便携式设备体积小,重量轻,容易在现场装配和使用。互感器(卡夹式)和互联电缆通常是这个设备的一部分。他们通常利用基于微处理器的电路去计算可达50次的独立谐波,同时也可以计算它们的均方根值,THD和TIF指数。其中一些仪器还可以用来计算谐波功率,把存储的波形和计算的数据上传到计算机。通常,计算机的存入功能允许计算机通过RS323界面定期下载仪器的数据。为了减少成本,便携式仪器通常都只限有一个或两个通道。电池操作对于使用的灵活性必不可少,这样能够不依靠外部电线或者电源提供能量。

3 结语

本文研究了民用建筑配电系统谐波问题,介绍了民用建筑配电系统谐波的危害,主要的谐波源和谐波监测等问题,为民用建筑配电系统谐波评估和治理提供了依据。

参考文献

[1]吕润飨.电力系统高次谐波[M].北京:中国电力出版社,1998.

[2]吴竞昌.供电系统谐波[M].北京:中国电力出版社,1998.

[3]江志刚.城市电网谐波检测方案探讨[J].华中电力,2000,13(6):55-56.

[4]安婷婷.城市电网的谐波污染与治理[J].仪器仪表用户,2006(3):14-15.

节能灯照明系统谐波电流问题研究 篇6

随着我国经济的进一步发展和我国电力市场的发展, 各行各业对电能的需求日益增长, 同时对供电可靠性, 安全性和电能质量也提出了更高的要求。

谐波是影响电能质量的最主要因素之一, 存在于配电系统已经很多年了, 随着电力电子技术及建筑智能化技术的发展, 谐波问题日趋严重。变压器、电力电容器, 各种电力电子装置、各类节能灯等伏安特性为非线性的设备均能产生谐波。同时更多的精密设备和各类电子装置对电能质量也很敏感。在建筑电路中如果谐波含有率长时间偏高, 会使电缆电线载流量大, 温度升高, 留下火灾隐患;若谐波电压太高, 会引起电子设备无法正常工作, 或电气保护设备误动作, 或对通信设备和电网产生干扰, 或引起电能计量装置计量不准确等等。

而想要进行准确的配电设计, 精确的谐波电流值是非常重要的。但目前设计标准或手册都只是基波电流的计算, 对于谐波都是以电流限制的形式来进行要求。因此, 对于不同谐波源产生的谐波电流值需要逐个分析研究。

本研究的目的主要是针对当前建筑电气照明系统中由于节能灯的大量应用而带来的严重问题和后果。根据本研究的数据和结论, 不但可以为建筑电气照明系统的改造, 故障的解决提供理论支持, 还可以为电气设计师在建筑电气配电设计上提供有效的参考。

1 节能灯谐波的产生和国标中的谐波标准

1.1 节能灯谐波概况

节能灯, 又称为省电灯泡、电子灯泡、紧凑型荧光灯及一体式荧光灯, 是指将荧光灯与镇流器组合成一个整体的照明设备。节能灯的尺寸与白炽灯相近, 与灯座的接口也和白炽灯相同, 所以可以直接替换白炽灯。节能灯的正式名称是稀土三基色紧凑型荧光灯, 20世纪70年代诞生于荷兰的飞利浦公司, 并且被国家纳入到了863推广计划中。这种光源在达到同样光能输出的前提下, 只需耗费普通白炽灯用电量的1/5至1/4, 从而可以节约大量的照明电能和费用, 因此被称为节能灯。

实际上, 节能灯就是一种紧凑型的日光灯。由于其自带电子镇流器, 正是谐波产生的根源所在。在供电系统的负载端, 谐波主要产生与具有非线性特性的设备, 而节能灯自带的电子镇流器是由滤波电路、触发电路、高频振荡电路和LC串联输出电路组成。这些元件都是非线性的, 从而导致了不同程度的波形畸变。

1.2 照明设备谐波标准

在国家标准GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》的规定中, 公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量 (方均根植) 不应超过表1中的规定允许值。

在2003年颁布的GB17625.1-2003《电磁兼容限制谐波电流发射限制 (设备每相输入电流≤16A) 》中, 按照谐波电流限制, 将设备分为四类, 其中有功功率大于25W的照明设备被定义为C类, 并做了较详细的规定。节能灯虽然属于标准中有功输入功率小于等于25W的放电灯, 但大量使用的节能灯串, 应归为C类。其谐波电流应至少符合以下两个要求中的一个:

(1) 谐波不超过表2中D类设备每瓦允许的最大谐波电流限制; (2) 3次谐波电流畸变率不超过86%, 5次谐波不超过61%。

通过此标准的规定可以看出, 此标准只是针对功率大小来划分谐波限制, 并未将按照光源分类给出谐波限制, 而且谐波限值是比较大的。

2 节能灯谐波电流的测量

商业建筑中是节能灯大量使用的典型场所, 因其对照明的主要要求体现在三个方面:一是节能, 由于营业时间长、灯具数量多;二是显色性好;三是灯具小巧美观。因此, 自带电子镇流器的稀土三基色紧凑型荧光灯是最合适的选择。因此, 从实际工程应用角度来考虑, 在实验室搭建了一个模拟实际工程情况的试验平台, 这样通过试验不仅能推导出大量使用节能灯后的谐波特性, 还能够使试验结果与实际工程紧密结合。

实验电路如图1所示, 设计最大25个灯是因为在JGJ-16-2008《民用建筑电气设计规范》中规定:照明系统中的每一单相回路的电流不宜超过16A, 光源数量不宜超过25个。

实验中选择了两种不同品牌的节能灯 (A和B) 进行实验, A选择品牌为飞利浦品牌的三基色自镇流荧光灯;B选择了佛山出品的一种杂牌自镇流荧光灯。

根据工程的实际情况, 实验共需采集两类数据: (1) 每5个灯一组, 共采集5盏、10盏、15盏、20盏、25盏五组数据进行分析。 (2) 三是根据三相平衡原则, 同时接通三相A、B、C回路, 采集三相四线制条件下N线的谐波数据。

实验中节能灯谐波值和标准规定限制如表3。

实验数据如表4-表7。

3 谐波电流系数f的提出

在建筑照明设计时, 一般会根据灯具的规格和数量来计算回路中电流, 但这样计算是按照正常基波状态, 并没有考虑谐波电流的影响。从实验结果可明显看出, 节能灯回路中谐波电流值非常大, 不考虑谐波电流的影响的设计是有问题。

利用畸变因数, 可精确计算节能灯回路的电流值, 即基波电流I1和总输入电流I的有效值之比:。

式中In为第n次谐波的有效值。按照畸变因数计算回路电流, 在工程上应用非常不方便。所以为了方便应用, 直观、可靠地计算节能灯的实际电流。本课题提出节能灯的谐波校正系数f, 定义为:。

式中:I为实际电流 (A) ;f为节能灯谐波校正系数;I1为基波电流 (A) ;Un为额定电压 (k V) ;Pe为设备额定功率 (k W) 。

在工程上应用, 必须要保证在使用谐波校正系数f后计算电流不大于实际正常负荷电流。通过上述实验, 分析、综合考虑后, 确定谐波校正系数应取实验数据中最大值, 才能确保工程安全。

此处, 功率因数可取0.9。

利用实验数据通过上式计算可得实验中使用的节能灯, 由个数1增加至25时, 对于的校正系数f。

从数据中看出, 节能灯f值的变化规律虽然随着数量的增加而变大, 但变化的范围较大是杂牌的产品。因此, 考虑到市场上节能灯品牌众多, 质量良莠不齐, 必须将谐波校正系数的取值偏大考虑。所以, 笔者认为f取值为1.7, 比较合适。

4 结论

(1) 基本上两种节能灯的各次谐波都不能完全负荷国家标准, 一般3、5、7、9次谐波都比较接近标准值, 但是11次以上的高次谐波值高出标准值较多。

(2) 实验中所用到的25W以下的节能灯, 电流总谐波含量THDI非常高, 最高接近100%;单个节能灯造成的问题并不严重, 但大量使用节能灯将对电网造成的非常严重污染。

(3) 从节能灯同品牌不同数量的实验中可以得出, 节能灯产生的电流总谐波含量随着灯的数量增加而增加, 但不是线性叠加。

(4) 工程设计中, 计算电流比实际电流小很多, 尤其是三相四线制供电系统的N线电流增加较大, 若没有滤波措施, 很容易使得N线超负荷, 不仅可能损坏设备, 甚至有造成火灾的隐患。

(5) 提出节能灯谐波系数f概念, 可用于校正计算电流数值, 使得设计师在计算电流时能更加准确。

5 改进措施

节能灯回路的谐波抑制, 可从控制谐波源和加装滤波器两方面考虑。

(1) 从实验数据和结论中可知, 3、5、7、9次谐波都比较接近标准值, 节能灯生产厂家应完善节能灯中滤波电容的设计, 使之具有针对11次以上谐波滤波的能力。

(2) 两种节能灯比较而言, 名牌节能灯的各次谐波值要小于杂牌节能灯, 说明厂家在灯具制造和滤波方面还是有一定标准要求的。建议大规模使用节能灯的场所, 购买知名厂家的产品。

(3) 目前节能灯线路中, 加装滤波器方面建议使用高通滤波器, 主要可消除某些高次谐波和某次谐波以上的所有谐波, 配合节能灯中滤波电容的低次谐波的滤波效果, 可较好的滤除节能灯照明回路中的大部分谐波。

(4) 节能灯谐波校正系数f主要用于节能灯线路设计中电流的计算, 可较精确的计算出节能灯回路中计算电流值 (包含基波电流和谐波电流) , 可以此为依据较为地准确选择开关、导线等电气设备, 并考虑是否需要设计滤波装置。

6 结语

本文从大规模使用节能灯的电气照明回路的谐波电流入手。通过实验分析, 有针对性地说明了使用节能灯照明回路的谐波现状, 并提出了改进措施。通过再次实验验证, 在使用了滤波装置的节能灯回路中, 各次谐波值基本都符合国家标准GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》的要求。

参考文献

[1]GB 50054-2011, 低压配电设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2011.

[2]JGJ/T 16-2008, 民用建筑电气设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2008.

[3]GB/T 14549-1993, 电能质量公用电网谐波[S].北京:国家技术监督局, 1993.

[4]GB17625.1-2003, 电磁兼容限制谐波电流发射限制 (设备每相输入电流≤16A) [S].北京:国家质量监督检验检疫总局, 2003.

[5]陈蕴倩.现代建筑电气设计中电源谐波问题的研究[D].浙江大学, 2015.

[6]晏浚博.民用建筑照明谐波研究[D].北京建筑工程学院, 2014.

电力系统中的谐波问题 篇7

船舶电力系统是一个独立的系统, 随着电力技术的飞速发展以及科技的进步, 船舶电力系统已经从早期的单一照明供电, 逐渐发展成现代的船舶电力。然而, 正是由于大量半导变流器的普遍投入使用, 以及电力技术的应用, 这使得船舶电力系统中的谐波污染日益严重[1]。

谐波会造成电动机的电机和变压器的附加损耗, 并且产生噪声、过热现象、谐波过电压以及机械振动, 甚至会损坏变压器与电机。同时谐波会引起, 电流变化率电压变化率过高或产生过热效应, 控制系统误差, 会给换流装置带来影响、并且引起晶闸管故障[2]。高次谐波也会对线路以及通讯设备带来干扰, 从而产生电力测量仪表中的误差。

而谐波问题涉及面很广, 其中包括畸变波形、谐波抑制的分析方法、谐波潮流计算、电网谐波潮流计算、谐波测量、谐波源分析以及谐波限制标准等[2]。谐波检测是谐波问题的一个重要分支, 也是研究谐波问题的基础与出发点。

2基于傅里叶变换的谐波检测算法

傅里叶变换方法是电能质量谐波分析的最基本最常用的方法, 信号满足狄里赫利条件的傅里叶级数定义式为:

传统离散傅里叶变换 (DFT) 的定义式为:

而然, 电网电压信号中间谐波分量的幅值一般比较小, 若对其进行同步采样分析, 基波分量的频谱泄露将会严重影响临近的间谐波及其谐波分量的频谱, 这可能会使得谐波测量产生很大的误差。为了降低非同步采样下的谐波误差, 可以采用加窗插值的方法对各个参数进行估计运算。

现如今较为常用的窗函数可分为以下几种: (1) 基本窗函数, 包括矩形窗、三角形窗, 梯形窗等; (2) 广义余弦类窗函数, 即由正弦函数和余弦函数组合而成的窗函数, 包括Hanning窗、Hamming窗等; (3) 构造类窗函数, 有高斯窗等。其中余弦窗在现有的DFT频谱检测方法中应用最广。广义余弦窗的时域表达式为:

窗函数的类型由K与ap决定。aq需满足约束条件:

当K=0, a0=a1=1时, w (k) 为矩形窗;K=1, a0=a1=0.5时, w (k) 为Hanning窗;当K=1, a0=0.54, a1=0.46时, w (k) 为Hamming窗;当K=2, a0=0.42, a1=0.5, a2=0.08时, w (k) 为Blackman窗。

由于还要进行插值运算, 考虑到运算的复杂度和检测的实时性, 主要使用频谱抑制效果较好而计算又相对简单的Hanning窗。由式 (4) 可得Xrlf在频域加Hanning窗的结果为:

虽然加窗插值法能够减小一定的误差, 但为了检测出信号中所有的间谐波和谐波分量, 窗宽在大多数情况下可能会高达几十个信号周期, 并且容易受噪声干扰, 这对实时检测是不利的。

3基于小波变换的谐波检测方法

小波变换是将信号与一个时域和频域均具有局部化性质的平移伸缩小波基函数进行卷积, 将信号分解成位于不同频带时段上的各个成分。小波变换是在工程应用中最重要的是最优小波选择, 目前主要是通过小波分析处理信号的结果与结论的误差来判定小波的好坏, 并由此选择小波基。Á

式中, a, b∈R, 且a≠0。称a为伸缩因子, b为平移因子。定义下式

为关于基小波ψ的小波逆变换。可以通过离散伸缩因子a和平移因子b得到离散小波变换 (DWT) 。通常取a=a0m, b=nb0a0m, m, n∈Z可得:

这时的小波函数就是离散小波。相应的离散小波变换为

特殊地, 取a0=2, b0=1, 可以得到二进小波 (Dyadic Wavelet) , 相应的变换为二进小波变换。尽管目前小波变换法在谐波检测中广泛应用, 但是由于小波变换所含信息量较大, 不容易硬件实现, 同时对噪声较为敏感, 所以小波算法在电力系统谐波、简谐波中的应用仍然需要更进一步的研究。

4各类谐波检测算法比较与分析

从信号求解的分辨率、稳定性、可靠性、和实时性考虑加窗DFT、小波变换和HHT法应用于船舶电力系统谐波检测时各有优缺点。

(1) DFT算法稳定、实用、有效, 采用FFT算法可以提高算法的实时性;但其缺点也是十分明显的的, 如算法运算所需时间长, 计算量也较大, 且需进行2次变换, 检测结果也不具有较好的实时性等等。而且在非同步采样情况下使用这种方法分析计算时, 会产生频谱混叠、频谱泄漏和栅栏效应等问题。 (2) 小波分析法是近些年较为常用的一种暂态分析算法, 同时也是一种频域特性和时域特性的局部变换, 因此很多FFT变换不能处理的问题它都能够处理, 比如FFT变换无法检测函数和信号的频域特性的问题。但是小波变换法不能像FFT那样得到各次谐波频谱的准确数值信息, 从而对于稳态信号的检测小波变换法并不适用。

参考文献

[1]施伟峰, 许晓彦.船舶电力系统建模与控制[M].电子工业出版社, 2012:170-174.

[2]武福愿.船舶电力推进系统谐波控制方法研究[D].武汉理工大学, 2009.

[3]王兆安, 杨君, 刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].机械工业出版社, 2005.

[4]杜智慧.电力推进船舶电网的谐波抑制[J].广东造船, 2015.

[5]周雪峰.基于FFT算法的电网谐波检测方法[J].工矿自动化, 2012.

电力系统中的谐波问题 篇8

1 电解铝整流系统的特征

电解铝是当前获取金属铝的主要方式, 是以氧化铝为原料, 在冰晶石熔体中进行熔盐电解的化学过程。其制备过程主要表现出以下4个特征。

1.1 耗电量大

电解本身是一种能耗量极大的生产方式, 这是因为金属铝的化学属性极为活泼, 传统的置换等化学处理方式无法有效地从化合物中提取出金属铝, 从总体上看, 电解是当前最高效的制备方式。

1.2 功率因数较低

电解制铝过程对电力的要求较高, 电力系统直接供应的电力形式无法满足电解需求, 因此, 在电解铝系统中, 还需要经过调压变压器、整流变压器和大功率元件整流系统, 才能进入最终的电解活动。在这一过程中, 系统众多、无功消耗极大, 且电解铝系统的功率因数较低。

1.3 供电可靠性要求高

电解铝是一个连续的过程, 在电解铝活动中对电力供应的稳定性和可靠性有极高的要求, 一旦出现电力供应的中断, 则会导致电解反应停止, 且在恢复供电后的一段时间内电解生产都无法正常进行。如果停电超过1 h, 浸泡在电解溶液中的半成品会发生其他反应, 进而影响金属铝的产出率, 甚至会对电解槽的内衬造成严重的破坏。

1.4 谐波污染现象较为严重

电解铝系统中的大功率元件整流系统在运行过程中会产生大量的谐波, 如果无法有效控制谐波的产生和传播, 则会对周围的供电网络和通信网络造成消极影响, 严重情况下, 还会对电解铝系统的运行质量和效率产生影响。通常情况下, 整流供电的功率一旦低于0.9, 则会导致电解铝系统出现功率下降、绝缘发热或老化等问题。

2 电抗器的作用

电解铝过程中大功率元件的整流系统会产生严重的谐波现象, 这种现象不仅会对电网和通信网络产生影响, 还会影响电解铝设备的工作状态。针对电路中的谐波现象, 当前主要的解决办法是在线路中安装电抗器。

在电容器回路中安装阻尼电抗器, 在电容器回路投入时可起到抑制涌流的作用。同时, 可与电容器组一起组成谐波回路, 起到各次谐波的滤波作用。比如在500 k V变电所35 k V无功补偿装置的电容器回路中, 为了限制投入电容器时的涌流和抑制电力系统的高次谐波, 在35 k V电容器回路中必须安装阻尼电抗器。抑制三次谐波后, 采用额定电压为35 k V、额定电感量为26.2 m H和额定电流为350 A的干式空心单相户外型阻尼电抗器, 它与2.52 Mvar电容器对三次谐波形成谐振回路, 即三次谐波滤波回路。具体接法如图1所示。

3 谐波问题和无功补偿的高相关性

在电解铝系统中的大功率整流系统中, 感性无功与容性无功一同出现在同一谐波源中, 谐波电流产生的无功现象会相互补偿。通常情况下, 补偿现象会对供电网络中的基波功率造成影响, 具体表现为一部分基波功率转化为谐波功率后回到电网, 这种谐波功率在电网中继续存在会对与电网连接的其他电力用户造成损害。如果在这一过程中整流系统的运行参数设定不科学, 无功现象的相互补偿会被继续放大, 进而产生共振现象。因此, 在选择滤波器组时, 除了要考虑提高电峰测的功率因数, 还应避免谐振出现。

为了满足系统无功补偿的要求, 采取的主要方法有2种:1当电解铝系统中滤波装置的无功容量与补偿容量出现差值时, 可使用并联电容器提升补偿容量;2当供电网络的电抗值与并联电容器的电容值构成的谐振频率较高, 而电解铝产生的电力负载谐波电压较低时, 不需要考虑谐波的补偿问题, 但在实际的电解铝系统运行中, 这一标准比较难把握, 需要从电解铝系统的实际出发, 切实保证谐波的补偿要求得到满足。

4 结束语

电解铝是当前提取金属铝的主要方式, 这一提取方式的运行质量和效率直接影响着铝制品行业的发展。因此, 对电解铝整流系统的谐波电流和无功功率的分析具有鲜明的现实意义。本文从电解铝整流系统的特点、电抗器的应用, 以及谐波问题与无功功率的关系的角度对谐波电流和无功功率问题进行了分析, 以期为电解铝整流系统运行质量的提升提供支持和借鉴。

参考文献

[1]陈广生.电解铝整流系统的谐波电流与无功功率[J].科技传播, 2013 (01) :26-27.

电力系统中的谐波问题 篇9

1.1 电力谐波的产生。

电力系统中的谐波产生主要有以下几个方面的原因:a.产生电力电源质量较差就容易产生谐波。发电机本身的三相绕组在生产过程中不能做到完全的对称, 因此铁芯也就不能完全的均匀而一致, 再加上发电过程中的干扰因素, 发电源多少都会产生部分谐波, 但总体来看, 发电机谐波占有比例较小;b.输电系统产生的谐波, 输配电系统中所产生的谐波主要是因为变压器而引发的谐波。因为变压器的铁芯出现饱和, 磁化曲线的非线性, 再加上设备变压器时的经济性考虑, 导致变压器工作磁密选择在磁化曲线饱和段上, 这样就使得磁化电流出现非平滑线性特征, 所以含有奇次谐波。工作中铁芯的饱和程度越大, 变压器的工作点就越发偏离线性规律, 谐波电流也就越强;c.用电设备引发谐波, 此种谐波的产生主要是因为晶体闸管整流设备引起。因为晶体闸管在电力机车、铝电解槽、充电设备、开关设备等方面有广泛的应用, 这就给电力网络的谐波产生制造了大量的隐蔽源头。如果整流装置为单相电流电路, 在接感性负载的时候, 就会含有奇次谐波电流, 而第三次谐波的含量更是高达基波的30%;接容性负载的时候则会出现谐波电压, 其中谐波含量则随着电容的增加而增大。实际测算, 因整流装置而产生的谐波占电力谐波的40%, 是最大的谐波源。

1.2 谐波的测量。

要研究谐波就要对进行测量, 在研究谐波问题的时候这时不可回避的要点, 也是控制谐波的基础。通过对谐波的测量, 可对电力网络中的谐波进行实时的检测和控制, 对其含量和方向进行掌握, 以此分析谐波的流向, 并对其进行计量正反电量、各次谐波含量、电压电流幅值、相位等主要参数, 为电力网络的谐波治理和控制提供依据。因为谐波本身具有非线性、随机性、不稳定、成因复杂等特性, 对谐波的测量很难达到准确无误。目前电力谐波的测量方式有:模拟带通或者带阻滤波器测量、傅里叶变换测量、瞬时无功测量、神经网络测量、小波法测量等。这些方法都有其有点和缺陷, 目前使用最为广泛的是傅里叶变换频域分析测量法。

2 谐波对电力计量的影响

2.1 对电感电表的影响。

电感式的电表工作主要是依靠磁感应来产生推动器件转动的力矩, 从而完成计量的。工作中电压线圈所产生的电流的磁通分两个部分, 一侧穿过铝盘而通过回磁板而形成工作磁通, 一侧是不穿过铝盘而是左右的铁轭形成分工作磁通。而电流线圈所产生的磁通则会两次穿过铝盘, 并通过电流组件而形成回路。因为电压线圈和电流线圈产生的是交变磁通, 在不同的位置穿过铝盘, 这就在铝盘上不同的位置产生感应电流, 此种电流与磁场产生相互作用就推动了铝盘的转动, 铝盘转动与负载有功功率是正比关系。电磁感应式的电表设计是以基波为设计基础的, 因谐波和基波叠加所产生的电压和电流是一种畸变状态, 其可以导致电感式电表的误差率特性曲线出现迅速的下降, 因此在电量计量中会对电表的准确性产生较大的影响。

2.2 对电子式电表的影响。

与感应式电表的相比, 电子式的电表计量误差已经相对于频率变化有所减小。而以基波计量为标准的时候, 电子式电表计量的误差要比感应式电表的误差还大, 这时因为其制作的原理来决定的, 电表进行采用的方式是:A/D采用-乘法器-处理器-显示输出, 设备是按照正弦50Hz在不超过国家标准的情况下进行工作的。按照电子式电表的检定规则, 电子式电表的电流、电压所允许的失真的正弦波是在一定的范围内的, 而多次谐波将导致整个波形计量的超限, 产生失真引发乘法器误差。

3 谐波在计量中的应用和发展

3.1 谐波对计量的应用。在谐波存在的情况下, 谐波作用下的

电能计量有三种方式:a.促进了电表功率反应性能的提高, 实际上就是让电表尽量的反应出实际的功率, 即基波和谐波所形成的综合功率, 就是一种全能量的计量方式;b.对谐波进行过滤和忽视, 即增加电表的抗干扰能力, 只对基波进行功率测量, 也就是一种纯基波的计量方式;c.利用电表对基波和谐波的功率进行分辨和区别计量, 此种方式也可以看做是谐波电能计量的方式。此种方式随着技术手段和计费标准的改进将成为电能计量的一个趋势。

3.2 谐波计量的发展。

在我国的电力计量中使用的是全能量的计量, 这种计量方式中当基波电流稳定的时候, 计量较为准确可靠, 但是系统中一旦出现谐波干扰, 且超过了计量设备允许的范围时, 全能量的计量表就会失去作用, 误差增加。因此, 将谐波和基波隔离开, 并实现分别计量将成为未来电力计量的发展趋势。也就是在研制中建立简化的电力系统, 将谐波影响下德尔计量误差进行模型化的处理, 并以此确定基波线性模型和谐波作用下的非线性模型, 这样就可以将二者区别开来, 以此对谐波作用下的有效电流值进行计量, 这样就可以实现对有效谐波计量的目标。

3.3 谐波电表的发展。

目前针对谐波的干扰, 技术人员已经研制出了谐波电表, 专门对谐波用户进行计量。但是因为谐波电量的收费标准没有形成, 所以此种谐波电表的应用还需要时间。但是此种谐波电表在试验中却现实了突出的优点。

谐波电表完全可以消除感应式电表中因为机械运转、器件失灵、倾斜度增加等造成的计量失真。此种全电子是电能表的研发, 是在原有单片机的基础上发展而来的, 采用大容量芯片, 汉字点阵字库、A/D结合DSP结合CPU的形式, 不断完善独立计算和计量的专用芯片, 从而拓展了大量程、宽量限的电表, 由此实现了对谐波和基波的进行分别测量而区别计量的能力, 这样电表就具备了计量基波有功电能、基波无功电能、实际消耗电能、总电能等。全新的改进电子式电表具有更加宽的频率响应, 误差频率特性曲线将更加的平直, 所以在谐波存在的情况下, 新型的电子电表的误差即将远远小于感应式电子电表, 并可以实现基波和谐波分别计量的目的。

结束语

总之, 任何事物都有其存在的价值, 电力谐波的产生是不可避免的, 也给电力计量带来了发展的动力。目前投入到电力网络中的非线性载荷日益增加, 其产生的谐波总量也越来越大, 由谐波引起的电压电流畸变则直接对电力计量产生的负面的影响, 导致计量失真或者损失。因此研制更加精确而灵敏的谐波计量电表就成为来了电力计量技术的发展方向, 进而实现对有效谐波和基波共同计量的目标。

参考文献

[1]李育才, 李明姝.谐波电能计量技术的应用[J].吉林电力, 2010 (5) .

[2]李开周.电能计量中电能质量问题与谐波的影响探讨[J].中国新技术新产品, 2010 (21) .