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电力系统谐波检测方法概述

电力系统谐波检测方法概述摘要：文章从谐波检测的重要性和谐波检测所应达到的基本要求出发，对当前国内外存在的各种谐波检测方法进行归类和分析，重点阐述了各自的优势和缺点，以期为更好地进行谐波检测作理论准备。

关键词：谐波检测；傅立叶变换；小波分析近年来，随着各种非平稳、非对称、非线性电气装置（如电力机车、变频器等）的投入使用，电网中的谐波含量急剧增长。

大量谐波的存在不仅降低了电能质量，同时还影响到电网的安全稳定运行。

因此，谐波必须得到有效治理。

而谐波治理的基础和依据无疑是进行准确的谐波检测。

从实际应用看，谐波检测的研究已获得不菲的成果，各种方法层出不穷，但这些方法都有各自优缺点和适用场合，需要进行系统梳理，以便更好地发挥各自特色。

1 谐波检测的主要作用谐波检测是分析谐波源和治理谐波的关键步骤，其作用主要如下：①能对谐波源的谐波产生情况进行准确定性，从而为“谁污染，谁治理”条款的实施提供科学依据。

②通过定期或不定期检测，掌控电网的谐波水平，从而确保电力系统设备的安全及经济运行。

③遇到谐波事故，进行合理检测后，能为事后治理提供决策帮助。

2 谐波检测的基本要求谐波检测是解决谐波问题的关键因子，其基本要求如下：①谐波测量的方法和测量数据的处理都须遵照GB/T 14549-93《电能质量：公用电网谐波》的要求。

②由于电网的状态转换速度非常之快，因此要求相关的谐波检测方法具有相应的动态跟踪能力。

③为了不产生误判，要求各类谐波检测方法具有一定的抗御杂波、噪音等非特征信号分量的能力。

④稳定性好。

要求在电力系统各种运行情况（正常或异常）下都能测出谐波。

3 谐波检测的方法从根本上说，谐波检测其实就是对电力系统中特定点的电流和电压信号进行采集，然后作某种数学处理，并将提取出的特征量和相关标准进行比对的过程。

它一般包括三个步骤：信号预处理、谐波幅值和相位测量、结果再处理。

其中，信号预处理和结果再处理是谐波检测方法的核心，不同的谐波检测方法在这两个方面有着本质的区别。

绝缘子检测方法

绝缘子检测方法绝缘子是电力系统中常见的重要设备，用于支持和固定输电线路，同时起到隔离和保护线路的作用。

然而，由于长期的使用和环境的影响，绝缘子可能会出现老化、污秽、破损等问题，从而降低了其绝缘性能，对电力系统的安全稳定运行带来风险。

因此，对绝缘子进行定期的检测和维护至关重要。

本文将介绍几种常见的绝缘子检测方法。

1. 目视检查法目视检查法是最简单、最常用的绝缘子检测方法之一。

通过肉眼观察绝缘子的外观，检查是否存在明显的破损、污秽等情况。

目视检查法适用于绝缘子外部破损和污秽的初步判断，但无法发现绝缘子内部的故障和隐患。

2. 声波检测法声波检测法是一种非接触式的绝缘子检测方法。

通过将声波传感器靠近绝缘子表面，利用声波的反射和传播规律，检测绝缘子内部存在的空气泄漏、松动等问题。

声波检测法可以有效发现绝缘子内部的故障，但对于绝缘子外部的问题无法进行准确判断。

3. 热像仪检测法热像仪检测法是一种基于红外热像技术的绝缘子检测方法。

通过使用热像仪对绝缘子进行扫描，获取绝缘子表面的温度分布情况。

绝缘子在正常情况下应该具有均匀的温度分布，若存在局部温度异常，可能预示着绝缘子存在故障或老化问题。

热像仪检测法可以快速发现绝缘子的异常情况，但对于故障的具体原因和程度无法进行准确判断。

4. 放电检测法放电检测法是一种常用的绝缘子内部故障检测方法。

通过在绝缘子上施加高压电源，观察是否产生放电现象。

放电检测法可以判断绝缘子是否存在内部击穿、漏电等问题，但对于绝缘子的污秽程度和老化程度无法进行准确判断。

5. 等效电路法等效电路法是一种基于电容器等效原理的绝缘子检测方法。

通过在绝缘子上施加一定频率的交流信号，测量绝缘子的等效电容值和电阻值，从而判断绝缘子的绝缘性能。

等效电路法可以对绝缘子的电气性能进行准确评估，但需要专业设备和复杂的计算过程。

绝缘子检测方法有目视检查法、声波检测法、热像仪检测法、放电检测法和等效电路法等。

不同的检测方法各有优缺点，可以根据实际情况选择合适的方法进行绝缘子的检测和维护。

谐波及无功电流的直接检测方法

谐波及无功电流的直接检测方法孙生鸿,李　鹏,陈志业(华北电力大学电力工程系,河北省保定市071003)摘要:分析了现有的谐波及无功电流检测方法,提出了一种快速的谐波及无功电流直接检测新方法。

该直接检测方法引入比例微分环节(PD )作为负反馈,可以补偿滤波环节的延时,显著提高动态响应速度,并具有较好的检测精度。

当电网电压不对称时该方法同样适用。

最后,通过M A TLAB 仿真,验证了快速直接检测方法的有效性。

关键词:谐波电流;无功电流;检测;负反馈;M A TLAB 中图分类号:TM 93收稿日期:2002204211。

教育部博士点专项科研基金资助项目(1999007904)。

0　引言随着电力电子及非线性负荷的广泛应用,如何抑制电网谐波、提高电能质量问题已经提上日程。

目前现场大多采用无源滤波补偿装置和A PF 等有源滤波补偿装置,而有源滤波器具有能够实现动态连续实时补偿、不受电网元件影响等特点,在抑制电网谐波、提高电能质量方面显示出了强大的生命力。

为了实现有源滤波器件的实时性及良好的补偿性能,谐波及无功电流的实时检测就显得非常重要。

目前提出的各种检测方法可能在某一方面具有优越性,但都不尽完善。

现有的检测方法[1～4]主要有:自适应干扰对消法及基于人工神经网络的自适应检测法,这两种方法动态性能不够理想,适合负荷变化缓慢的情况;基于小波分析的检测法,在实时性方面有了改善,但在兼顾动态性和补偿效果两方面还有待进一步研究;基于瞬时无功功率理论的A B 0变换方法和d q 0变换方法,物理意义清晰、易于实现,但A B 0变换方法受电压畸变的影响较大,d q 0变换方法需要三角函数发生器,使实现变得复杂。

为改进以上方法的不足,本文在瞬时无功功率理论的基础上,对现有的谐波及无功电流检测方法进行简化,使检测过程更简洁、方便,力求兼顾并保证谐波及无功电流检测的动态效果和检测精度。

1　检测原理1.1　算法公共电网电压的畸变率往往很低,因此研究中假定电网电压为三相对称正弦电压。

电网谐波的产生及其检测方法分析

电网谐波的产生及其检测方法分析电网谐波的产生及其检测方法分析0 引言随着现代电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通等各种领域得到广泛应用，但由于电力电子装置是一种非线性时变拓扑负荷，其产生的谐波和无功注入电网，会使设备容量和线路损耗增加，造成发配电设备利用率的下降，影响供电质量，对电力系统的安全稳定运行构成潜在威胁。

目前，谐波污染、电磁干扰和功率因子降低已成为电力系统的三大公害，因此，研究和分析谐波产生的原因，为抑制电力系统的谐波干扰提供好的检测方法，对提高电网运行质量满足用户需求具有重要的实际意义。

1 谐波产生的原因在电力系统中，电压和电流波形理论上应是工频下的正弦波，但实际的波形总有不同的非正弦畸变。

从数学的角度分析，任何周期波形都可以被展开为傅里叶级数，因此，对于周期T=2π/ω的非正弦电压μ(t)或电流i(t)，在满足狄里赫利条件下可以展开成如下形式的傅里叶级数，即：式中：c1sin(ωt+θ1)为基波分量；cnsin(nωt+θn)为第n次谐波分量。

可以看出，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。

虽然在实际的电网中还存在一些频率小于基波频率整数倍的正弦分量，但主要研究的还是电网中存在的整数次谐波。

公用电网中的谐波产生原因主要和以下两方面有关：(1)电源本身以及输配电系统产生的谐波。

由于发电机三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致等制造和结构上的原因，使得电源在发出基波电势的同时也会产生谐波电势，但由于其值很小，一般在分析电力系统谐波问题时可以忽略。

在输配电系统中则主要是变压器产生谐波，由于其铁芯饱和时，磁化曲线呈非线性，相当于非线性器件，饱和程度越深波形畸变也就越严重，再加上设计时出于经济性考虑，使磁性材料工作在磁化曲线的近饱和区段，从而产生谐波电流。

电场法在线检测直流绝缘子的可行性研究

谐波电场引言高压直流输电由于具有线路造价低无交流输电方式的同步运行稳定性问题短路电流易控制调节速度快运行可靠无电容充电电流及节省线路走廊等优势在电力输送中取得了快速的发展随之带来的线路可靠性问题也得到了广泛关注根据相关研究结果在相似的地理环境下直流输电线路中绝缘子的金属端头的腐蚀污秽程度都比交流输电线路中的严重绝缘子的损坏率也更高
insulator string under DC voltage
瓷绝缘子串中的电位分布是由绝缘子金具与地之间的空气电阻、绝缘子自身电阻和泄漏电阻及绝缘子金具与导线之间的空气电阻共同决定的。试验结果表明，瓷绝缘子的等效参数受湿度、表面污秽、空间电荷等因素的影响，电位分布是绝缘子自身特性、污秽、空气湿度、温度、空间电荷等因素综合作用的结果。这就决定瓷绝缘子串的实际直流电位分布不规则。由于 E =−∆φ ，这就决定了瓷绝缘子串的电场分布也是变化的，没有一个固定的规律，因此直流分量电场不适用于在线检测直流瓷绝缘子。
轴向分布电场的曲线都是光滑的，其分布特点是：靠近高压金具端的场强最高，随着向接地端移动场强迅速降低，在接近接地金具端又有所提高；当绝缘子串中存在零值绝缘子或绝缘子中有内绝缘导通性故障时，该处的电位分布变为常数，由于电场
3 直流电场法在线检测直流绝缘子
在实验室对瓷绝缘子串和合成绝缘子串分别施加 50kV 直流电压，测量它们的直流电场，测量时将便携式直流电场测试仪 [14] 沿绝缘子表面由低
Rg1 Rg2
Rg3
Rb1
Rb2
Rb3
Rgn−1
Rgn Rbn−1 Rbn
RI1
RI2
RI3
RIn−1
RIn
Rg－绝缘子金具与地之间的空气电阻；Rb－绝缘子自身电阻及泄漏电阻； RI－绝缘子金具与导线之间的空气电阻

论电力系统谐波测量和分析方法

论电力系统谐波测量和分析方法摘要在供电系统中产生谐波根本原因是由于给具有非线性阻抗特性的电气设备（又称为非线性负荷）供电的结果。

这些非线性负荷在工作中时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。

为了更好提高电力系统的供电质量，就需要我们积极探讨电力系统谐波相关问题，鉴于此情况，本文针对电力系统谐波测量和分析方法进行相关探讨。

关键词电力系统；谐波；测量前言纵观现代经济的发展和时代的进步，可以发现电力资源已经是当代社会生产生活最重要的资源了为了保证电力系统安全稳定的运行，电力参数的监测显得尤为重要，随着电力电子技术的发展及其广泛应用，电力电子装置带来的谐波问题对电力系统安全运行构成的潜在威胁日趋严重，谐波污染已被认为是电网的一大公害，引起世界各国的高度重视，故此本文分析一下电力系统谐波测量和分析方法。

1 谐波危害（1）谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。

大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾。

（2）谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，直至最终损坏。

（3）谐波会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。

（4）谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必要的供电中断和损失。

（5）谐波会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给供电部门或电力用户带来直接的经济损失。

（6）谐波会对设备附近的通信系统产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量；重则导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

（7）谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。

（8）谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱[1]。

绝缘子检测方法

目前国内采用的方法有：1、绝缘电阻法绝缘子在线检测过程中，绝缘电阻的测量是通过泄漏电流的测量得以实现的。

高压输电绝缘子一般采用结构简单、机械强度高、老化率低、串接成串后可在任意电压等级的输电线上使用的盘形悬式绝缘子组合而成，其等效电路可用RC串并联电路表示。

绝缘电阻法存在的问题并非完全在于电流的准确测量，它还取决于以下因素：（1）输电线路的电压变化直接影响到泄漏电流的大小，且电压变化引起的电流改变值在理论上足以与一至二个绝缘子劣化时的电流改变值相当。

（2）绝缘子的泄漏电流与其表面的污秽程度密切相关。

杆塔结构、绝缘子老化程度、绝缘子形状及天气状况，如温度、湿度，甚至风速风向对绝缘子泄漏电流的大小都有影响，因而泄漏电流值在正常情况下亦是一个随时间变化的量，存在一个如何正确判定绝缘子串是否存在劣质绝缘子，即如何确立判断标准的问题。

2、电场测量法高压线路上的合成绝缘子可简化为夹在两金属电极间的连续绝缘材料，绝缘子的伞裙对电场分布无影响。

在这个简化模型中，根据电场理论计算的电场强度和电势沿绝缘子轴向的变化曲线A在正常时光滑；当绝缘子存在导通性缺陷时，该处电位变为一常数，在相应的位置上有畸变，中间下陷，两端上升。

因此，测量合成绝缘子串的轴向电场分布可找出绝缘子的内绝缘导通性故障。

3、脉冲电流法所谓脉冲电流法就是通过测量绝缘子电晕脉冲电流的方法来判断绝缘子的绝缘状况，其原理是：存在劣质绝缘子的绝缘子串中，由于劣化绝缘子的绝缘电阻很低，它在绝缘子串中承担的电压也较小，于是其它正常绝缘子在绝缘子串上的承受电压必然明显大于正常情况时的承受电压，而因回路阻抗变小，绝缘子电晕现象的加剧，电晕脉冲电流必将变大。

根据线路上存在劣质绝缘子时电晕脉冲个数的增多、幅值增大的现象，利用宽频带电晕脉冲电流传感器套入杆塔接地引线取出电晕脉冲电流信号，通过一定的信号处理手段，从而达到在低压端检出不良绝缘子的目的。

电力谐波如何进行有效检测

电力谐波如何进行有效检测？随着我国工业化进程的迅猛发展，电网装机容量不断加大，电网中电力电子元件的使用也越来越多，致使大量的谐波电流注入电网，造成正弦波畸变，电能质量下降，不但对电力系统的一些重要设备产生重大影响，对广大用户也产生了严重危害。

为了整个供电系统的供电质量，必须对谐波进行有效的检测和治理。

电力系统中谐波的来源电力系统中的谐波来自电气设备，也就是说来自发电设备和用电设备。

由于发电机的转子产生的磁场不可能是完善的正弦波，因此发电机发出的电压波形不可能是一点不失真的正弦波。

目前我国应用的发电机有两大类：隐极机和凸极机。

隐极机多用于汽轮发电机，凸极机多用于水轮发电机。

电力谐波检测方法1.模拟电路消除谐波的方法很多，即有主动型，又有被动型；既有无源的，也有有源的，还有混合型的，目前较为先进的是采用有源电力滤波器。

但由于其检测环节多采用模拟电路，因而造价较高，且由于模拟带通滤波器对频率和温度的变化非常敏感，故使其基波幅值误差很难控制在10%以内，严重影响了有源滤波器的控制性能。

近年来，人工神经网络的研究取得了较大进展，由于神经元有自适应和自学习能力，且结构简单，输入输出关系明了，因此可用神经元替代自适应滤波器，再用一对与基波频率相同，相位相差90度的正弦向量作为神经元的输入。

由神经元先得到基波电流，然后检测出应补偿的电流，从而完成谐波电流的检测。

但人工神经网络的硬件目前还是一个比较薄弱的环节，限制了其应用范围。

2.傅立叶变换利用傅立叶变换可在数字域进行谐波检测，电力系统的谐波分析，目前大都是通过该方法实现的，离散傅立叶变换所需要处理的是经过采样和A/D转换得到的数字信号，设待测信号为x(t)，采样间隔为t秒，采样频率=1/ t满足采样定理，即大于信号最高频率分量的2倍，则采样信号为x(n t)，并且采样信号总是有限长度的，即n=0，1……N-1。

这相当于对无限长的信号做了截断，因而造成了傅立叶变换的泄露现象，产生误差。

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