电力系统谐波的基本特性和测量,配网中的谐波源
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。
电力系统谐波源的种类及其特性
电力系统谐波源的种类及其特性电力系统中的谐波源是指在电网中引起电压或电流谐波的设备或负载。
谐波源的种类较多，主要包括非线性负载、谐波发生器和电弧设备等。
下面将分别介绍谐波源的种类及其特性。
1.非线性负载：非线性负载是电力系统中最主要的谐波源之一、这些负载包括电子设备、电力电子装置、变频器、整流器、照明装置等，其特点是由于非线性元件导致负载电流不是正弦波形，因而引起谐波。
非线性负载的特性包括：-非线性负载会引起电流谐波，并导致电网中电压谐波；-谐波电流的含有量与非线性负载的电流特性有关，比如电流大小、频率、波形等；-谐波源的阻抗会影响电网谐波的传播特性。
2.谐波发生器：谐波发生器是一种能够产生特定谐波频率的装置。
谐波发生器通常用于实验室研究或特定的工业应用中，其特点包括：-可以产生特定频率、幅值和相位的谐波；-通常采用精确的电子元器件来实现特定的谐波频率；-对于实验室研究，谐波发生器可以用于模拟电力系统中各种谐波的情况，以便研究各种谐波对电网的影响。
3.电弧设备：电弧设备是一类常见的谐波源，包括电弧炉、电焊机、电弧炉变压器等。
电弧设备的特点包括：-电弧设备运行时，产生高强度电弧，导致电流非线性特性导致谐波产生；-电弧设备的启动和停止会引起谐波的瞬变；-电弧设备通常具有较低的功率因数，并且由于非线性特性，会引起电网电压谐波。
除了上述谐波源外，还有其他一些不常见的谐波源，如直流传输线的换流设备、电力电子装置的不稳定性等也可能引起谐波。
不同的谐波源具有不同的特性和作用，对电力系统的谐波传播和影响也有一定的区别。
总之，电力系统中的谐波源种类繁多，包括非线性负载、谐波发生器和电弧设备等。
了解不同谐波源的特性，对于分析和解决电网中的谐波问题具有重要的意义。
电力系统谐波基本原理
电力系统谐波基本原理一、谐波定义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。
在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经非线性负载时，负载不能吸收全部的基波能量，剩余的部分就会以高次谐波的形式释放出来。
二、谐波产生电力系统中的谐波主要来源于两方面：一方面是由于发电机和变压器等元件的非线性特性；另一方面是由于电力电子设备、整流器、逆变器等的大量应用。
这些设备在正常工作时会产生大量的谐波电流，注入到电力系统中，对电力系统造成影响。
三、谐波频率谐波的频率是基波频率的整数倍。
对于50Hz的基波频率，其产生的谐波主要为50Hz、100Hz、150Hz等。
对于400Hz的基波频率，其产生的谐波主要为400Hz、800Hz、1200Hz等。
四、谐波影响谐波对电力系统的影响是多方面的，主要表现在以下几个方面：1. 增加电力损耗：由于谐波的存在，会导致线损增加，特别是在高次谐波的场合下，线损会更加明显。
2. 影响设备正常运行：谐波会导致变压器、电动机等设备的效率降低，甚至引发设备故障。
3. 干扰通信系统：高次谐波会对通信线路产生干扰，影响通信质量。
4. 引发继电保护误动作：谐波会导致继电保护装置误动作，从而引发停电事故。
5. 影响电子设备：对于电子设备来说，谐波会影响其正常工作，导致设备性能下降。
五、谐波抑制为了减小谐波对电力系统的影响，需要采取相应的措施来抑制谐波的产生和传播。
常用的抑制谐波的方法包括：1. 改善供电系统设计：采用合适的变压器连接方式和合理的供电布局，降低系统中各元件的谐波产生量。
2. 增加无功补偿装置：通过在系统中增加无功补偿装置，可以提高系统的功率因数，减小谐波电流。
3. 采用滤波器：滤波器是抑制谐波的重要手段之一，可以通过滤波器将特定频率的谐波进行过滤。
4. 使用有源滤波器：有源滤波器能够主动产生与谐波大小相等、方向相反的电流，对系统中的谐波进行补偿，达到消除谐波的目的。
电力系统的谐波
电子技校电子报/2004年/07月/25日/第013版/电力系统的谐波唐山郭炳孝 电力系统的谐波是电力系统电压波形产生畸变的表征。
谐波的产生来自于电力电子设备、非线性阻抗设备和其他方面的干扰。
这些因素可向电网注入谐波电流,形成电源污染。
国家电力管理部门在1984年对谐波含量就作了规定,0.4kV谐波畸变率不能大于5%,6kV～10kV谐波畸变率不能大于4%。
一、可能产生谐波的部分电子产品1.电力电子设备类可控硅整流电源、节电器、变频器和逆变器等,它们的基本元件大部分采用非线性元件,工作波形是非正弦波。
有的产品是切削正弦波执行工作目的,有的产品将直流源变换成方波工作。
这些产品与电力系统发生关系时,都能使电力系统的基波产生大量畸变。
2.非线性阻抗设备类感应炉、电弧炉、电抗器、变压器等,常利用感抗涡流工作,或利用容性电离做功,这些产品都不是纯阻性设备。
运行时,可使电流产生大幅度地浪涌、尖刺,同样可使电力系统的基波产生畸变。
二、产生谐波的特征谐波在电力系统中产生不良的特征如下:(1)系统电压瞬时跳变,使峰值电压过高,威胁设备绝缘安全。
(2)产生涡流、阻尼作用,使电气设备局部过热、噪声加大。
(3)干扰其他电子设备,使之工作失常。
(4)增加电能消耗量。
三、治理谐波的方法针对谐波的缺点,人们想出各种方法进行治理和改善,其方法如下:1.提升功率因数cosφ目前提升功率因数cosφ是利用电容器的移相作用来完成,同时利用电容器端电压不能突变这一特性,对畸变波实施滤波,达到消除谐波目的。
如将常规的角连接线改为星连接线并接地。
2.L C滤波器用电感元件和电容元件构成的滤波器,可起一定的效果,但必须保证电感元件在强电流通过时,产生的压降不能影响其他电气设备正常工作。
简单的L C滤波器难于滤除畸变波,工作效果不尽如人意。
3.时值滤波器采用高速提取技术,将谐波成分进行分离和采集,经编程的时序来暂存和释放。
因采集和释放不同时运作,使整体单元形成安全隔离,工作速率高于50Hz许多倍。
电力系统谐波基本原理
电力系统谐波基本原理电力系统中的谐波是指在交流电路中产生的频率是基波频率的整数倍的信号。
谐波在电力系统中是一种不可避免的现象，它们会对系统的稳定性、设备的性能和电能质量产生不利影响。
因此，了解谐波的基本原理对于电力系统的设计、运行和维护都是非常重要的。
谐波的基本原理可以从以下几个方面来介绍：谐波的生成原因、谐波的特点以及谐波的影响。
首先，谐波的生成原因主要包括非线性负载、非对称负载和谐波源。
非线性负载是指电力系统中存在的诸如整流器、变频器、电弧炉等非线性设备，它们会导致电流与电压之间产生非线性的关系，从而产生谐波。
非对称负载则是指电力系统中存在的单相负载或者三相负载不平衡，这也会引起谐波。
同时，谐波源还包括谐波发生器等外部因素的影响。
这些因素的存在都会导致系统中出现谐波。
其次，谐波的特点是其频率是基波频率的整数倍，通常表现为正弦波形的畸变。
谐波的频率范围通常为2次、3次、4次等整数倍的基波频率。
在电力系统中，主要关注的是2次到50次的谐波。
而谐波的波形畸变会对电能质量产生很大的影响，例如会导致线路和设备的过热、振动和噪音增加，进而缩短设备的寿命。
此外，谐波还容易引起设备的失常和运行不稳定等问题。
最后，谐波对电力系统的影响主要表现在以下几个方面：设备的影响、线路的影响和系统的影响。
在设备方面，谐波会导致设备的过热、损坏以及性能的下降，降低了设备的可靠性和寿命。
在线路方面，谐波会导致相电流不平衡、金属过热、电缆损耗增加等问题。
在系统方面，谐波会引起电流和电压的畸变，增加系统的损耗和能耗，降低系统的运行效率。
因此，为了减少谐波对电力系统的影响，需要采取一系列的措施。
首先，可以采用合理的设备设计和选型，选择质量好、参数稳定的设备，减少设备的非线性负载。
其次，可以通过对负载的平衡处理和采用适当的滤波器来减少谐波的产生和传播。
此外，也可以通过优化系统的接线设计、提高变压器的耐谐波能力等措施来减少系统中的谐波影响。
浅谈电力系统中的谐波
浅谈电力系统中的谐波摘要：经济的飞速发展带来供电紧张，为解决供电紧张，一方面要建设许多新的电厂和输电线路，另一方面要高效利用现有的电力资源，减少电力损耗。
谐波是导致电力损耗增加，供电质量下降的重要因素。
过去，谐波电流是由电气化铁路和工业的直流调速传动装置所用的，由交流变换为直流电的水银整流器所产生的。
近年来，产生谐波的设备类型及数量均已剧增，并将继续增长。
电力系统中谐波对供配电线路、对电力设备的危害都是相当严重的。
所以，我们必须很慎重地考虑谐波和它的不良影响，以及如何将不良影响减少到最小。
本文分析谐波基本性质和测量方法，对配网中谐波的来源和危害进行了详细说明，总结和提出了治理谐波的若干方法。
关键字：电力系统电能质量谐波电流谐波危害谐波治理Abstract: the rapid development of economy brings power supply nervous, to solve the power supply nervous, on the one hand, to build many new power plants and transmission lines, on the other hand to efficient use of the existing power resources, and reduce power consumption. Harmonic is caused power loss increases, the quality of power supply of the decline of the important factors. In the past, the harmonic current is electrified railway and industry by dc speed control of transmission device used by the exchange transformation for the dc produced by mercury rectifier. In recent years, the harmonic generation equipment types and quantity are already increase, and will continue to grow. In power system harmonic distribution circuit, for to the harm of electric power equipment is quite serious. So, we have to be very careful to consider the harmonic and its adverse impact, and how to minimize adverse effects. This paper analyzes the basic properties of harmonic and method of measurement, distribution network of sources and harms of the harmonic wave in a detailed illustration, summarizes and put forward the control method of harmonic number.Key words: electric power system harmonic wave power quality harmonic current harmonic management中图分类号：TM7文献标识码：A 文章编号：一、谐波的成因谐波的产生一般来自于三个方面：一是发电源质量不高产生谐波；二是输配电系统产生谐波；三是用电设备产生的谐波。
谐波的定义及测试方法
供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1） 称为谐波次数。
电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics ）或分数谐波。
谐波实际上是一种 干扰量，使电网受到“污染”。
目前公司常用测试输入电流谐波的仪器有TEK 系列示波器（可采用WAVESTAR 软件进行谐波分析），测试输出电压谐波的仪器有GW GAD-201G （失真仪）和TEK 系列示波器（可采用WAVESTAR 软件进行谐波分析）。
使用下面的方法计算信号的THD ： () ++++++=272625242322211A A A A A A A THD 其中A 1是幅频特性中基波的幅值，而A 2 、A 3、A 4、A 5、……分别是2、3、4、5、……次谐波的幅值。
选取不同数量的谐波分量，可以计算出对应的THD 值。
采用WAVESTAR 软件进行分析可以得到完整谐波分析数据，下图为分析得出的柱型图，从图中可以针对各次谐波异常的状况采取相应的对策进行改善： Harmonic magnitude as a % of the fundamental amplitude0.0%0.7%1.5%2.2%3.0%3.7%4.4%5.2%5.9%6.6%7.4%8.1%Voltage:Current: Ch 1# Harmonics: 20Type: Current Magnitude波峰因数定义为交流信号峰值与有效值之比（峰均比），典型的波峰因数是： 正弦波：1.414；方波： 1；25％的占空比的脉冲：2 。
波峰因数（CREST FACTOR ）的概念在UPS 行业是用来衡量UPS 带非线性负载的能力，对线性负载（R LOAD ）而言，正弦波电流峰值Ipeak 与均方根值Irms 之比为1.414:1；在非线性负载（RCD LOAD ）时，波峰因数则被认定为：在相同的有功功率条件下，非线性负载的电流峰值与非线性负载电流均方根值之比。
电力系统的谐波检测与滤波技术
电力系统的谐波检测与滤波技术随着工业化进程的快速推进，电力系统的规模和复杂性也呈现出了蓬勃发展的态势。
然而，由于电力设备的普及和使用，电力系统中的谐波问题日益突出。
谐波是指非正弦波在电力系统中所引起的周期性振动现象，这种振动会导致电力设备的运行不稳定，甚至造成设备的损坏。
因此，如何进行谐波的检测与滤波已成为电力系统运行和设备安全的重要问题。
在电力系统中，谐波可以来自各种不同的原因，如非线性负载、变压器的短路问题、电力设备的故障等。
因此，准确地检测谐波的来源和频率成为谐波检测的首要任务。
近年来，随着计算机技术的发展和智能化仪表的应用，谐波检测技术也得到了极大的发展。
传统的谐波检测方法主要是利用频谱分析仪等设备进行测量，但这种方法需要在实时进行大量的数据采集和处理，耗时且不便于实际应用。
因此，研究人员提出了一种基于小波变换的快速谐波检测方法，通过对电压和电流信号进行小波分解，可以准确地检测和识别谐波的频率和幅值，并给出相应的警报。
除了谐波的检测，滤波是解决谐波问题的关键一步。
谐波滤波技术主要是通过添加滤波器来抑制或消除电力系统中的谐波成分。
传统的谐波滤波器主要包括被动滤波器和主动滤波器两种。
被动滤波器是通过串联电感、并联电容等方式来实现谐波的消除，但这种方法不适用于变化频率的谐波。
主动滤波器则是通过实时监测谐波信号，并根据信号特点进行控制，来实现谐波的滤波。
相比被动滤波器，主动滤波器具有更高的滤波效率和可调性。
近年来，随着电力电子技术的迅速发展，越来越多的新型滤波器被应用于电力系统中。
其中，基于有源器件的主动滤波器技术是一种非常有效的谐波滤波技术。
有源器件主动滤波器是利用功率器件（如IGBT、MOSFET等）来产生反向谐波电压，与谐波电流相抵消的一种滤波方法。
与传统的被动滤波器相比，有源器件主动滤波器具有更高的滤波效率和更快的响应速度。
此外，有源器件主动滤波器还可以对电力系统的负载和谐波特性进行实时调整，以适应复杂多变的谐波环境。
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电力系统谐波的基本特性和测量
谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍数。
理论上看，非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。
非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系，这类负荷的电流不是正弦波，且引起电压波形畸变。
周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后，那些大于基频的分量被称作谐波。
非线性负荷除了产生基频整次谐波外，还可能产生低于基频的次谐波，或高于基波的非整数倍谐波。
电力系统中出现系统短路、开路等事故，而导致系统进入暂态过程引起的谐波，将不归属谐波治理的范畴。
要治理谐波改善供电品质，需要了解谐波类型。
谐波按其性质和波动的快慢可分成四类：准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。
因其多样性和随机性，在实际工作中，要精确评估谐波量值非常困难，所以在IEC 6100-4-7标准中对前三类谐波进行了规定，推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。
兼顾数理统计和数据压缩的需要，标准对测量时段以及通过测量值计算谐波值提出了建议。
国标GB/T 14549-1993采用观察期3s有效测量的各次谐波均方根值的95%概率作为评价谐波的标准。
为简便实用，将实测值按由大到小的方式排序，在舍去前5%个大值后剩余的最大值，近似作为95%的概率值。
实际工作中，通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。
一般来说，将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点，测量该点的电压和注入公共电网的电流后，通过对电压和电流的分析，取得谐波测量资
料。
相对单点的谐波测量而言，从区域或整个电网角度来看，谐波源的定位和确定谐波模型进而分析它是一个相对复杂的过程。
谐波源定位，一般采用功率方向法和瞬时负荷参数分割法。
而谐波模型分析的方法一般有三种：非线性时域仿真、非线性和线性频率分析。
三种方法的相同点是对电网作适当的线性化处理，只是在处理非线性设备时采取了不同的模拟方式。
配网中的谐波源
严格意义上讲，电力网络的每个环节，包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上。
发电机是由三相绕组组成的，理论上讲，发电机三相绕组必须完全对称，发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才不致造成谐波的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，发电机总会产生少量的谐波。
输电和配电系统中存在大量的电力变压器。
因变压器内铁心饱和，磁化曲线的非线特性以及额定工作磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸多因素，致使磁化电流呈尖顶形，内含大量奇次谐波。
变压器铁心饱和度越高，其工作点偏离线性就越远，产生的谐波电流就越大，严重时三次谐波电流可达额定电流的5%。
用电环节谐波源更多，晶闸管式整流设备、变频装置、充气电光源以及家用电器，都能产生一定量的谐波。
晶闸管整流技术在电力机车、充电装置、开关电源等很多方面被普遍采用。
它采用移相原理，从电网吸收的是半周正弦波，而留给电网剩下的半周正弦波，这种半周正弦波分解后能产生大量的谐波。
有统计表明，整流设备所产生的谐波占整个谐波的近40%，是最大的谐波源。
变频原理常用于水泵、风机等设备中，变频一般分为两类：交-直-交变频器和交-交变频器。
前者将380V 50Hz工频电源经三相桥式可控硅整流，变成直流电压信号，滤波后由大功率晶体开关元件逆变成可变频率的交流信号。
后者将固定频率的交流电直接转换成相数一致但频率可调的交流电。
两者均采用相位控制技术，所以在变换后会产生含复杂成分(整次或分次)的谐波。
因变频装置一般具有较大功率，所以也会对电网造成严重的谐波污染。
充气电光源和家用电器更是常见的谐波源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯应用气体放电原理发光，其伏安特性具有明显的非线性特征。
计算机、电视机、录像机、调光灯具、调温炊具、微波炉等家用电器，因内置调压整流元件，会对电网产生高次奇谐波；电风扇、洗衣机、空调器含小功率电动机，也会产生一定量的谐波。
这类设备功率虽小，但数量多，也是电网谐波源中不可忽视的因素。