电力系统谐波和间谐波检测方法的思考 卢杏谊

电力系统谐波和间谐波检测方法的思考卢杏谊
发表时间：2018-10-01T10:01:21.197Z 来源：《电力设备》2018年第16期作者：卢杏谊
[导读] 摘要：电的发明方便了人们的生活和生产。

（广东皇鼎建设工程有限公司 528445）
摘要：电的发明方便了人们的生活和生产。

电力系统供电和输送电的主要系统，其是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节而组成的电能生产与消费系统。

电力系统的正常运作是维持我国用电正常的关键因素。

因此，在其日常维护和检测过程中需要具有良好的检测系统和检测方式，这样才能够更好的保障其使用安全性，维持我国整体电力系统的使用。

但是，在其检测过程中为进一步维持供电和电网信号的稳定，需要对其进行随机性、平稳性检测，这样才能够起到检测作用。

因此，谐波和间谐波成为其检测的主要方式。

对谐波和间谐波检测过程中受到各种因素的影响，其准确性上也存在一定的差异。

因此，学者对谐波和间谐波的检测方式进行了临床研究。

关键词：电力系统谐波；间谐波；检测方法
随着供电事业的发展，电力系统的运行水平相比于以往取得了非常显著的提升，但谐波问题却依然没有得到根本性的解决，在电力系统的运行过程中，仍然需要对谐波以及间谐波进行检测，以便于保障电力系统的正常安全运行。

对于谐波与间谐波来说，会随着电力系统运行情况而发生改变，而对其进行检测所使用的方法也存在着较大的不同。

并且，不同的谐波和间谐波的检测方法，各自具有其优缺点，在实际的检测过程中可以根据自身的需求选择合适的方法。

谐波检测中会出现问题，一般这些问题都比较关键。

1谐波和间谐波的检测方法综述
针对当前我国对电力系统谐波和间谐波检测方式进行临床研究，将其检测方式主要分为频谱泄露和栅栏效应两种方式，且其两种方式在其算法上存在不同对检测结果会造成不同的影响。

频谱泄露主要是指对频率在fs的正弦序列的离散谱进行测量。

在正常情况下fs的正弦序列只有在该处具有离散谱，如果其在其余序列上具有离散谱，则说明产生了频谱泄露。

其中崔晓荣，曹太强，王汇灵在其研究过程中针对频谱泄露检测方式对电力系统进行检测，并且在其实验过程中采用模型建立的方式对频谱泄露检测方式的准确性进行了分析。

其研究结果显示频谱泄露检测方式虽然能够根据其离散谱产生的位置确定电力系统的信号是否稳定，是否产生泄露，但是在其应用过程中受到相关检测环境内电磁信号的影响，会对其产生一定的影响。

因此，其检测方式的准确率为86.39%，在对其进行应用过程中需要采用修正检测的方式对其进行测量检测和结果修正，从而提高检测准确率。

栅栏效应主要是指在对其信号进行检测过程中将其频谱设定为栅栏状态，透过栅栏能够确定频谱的一部分，从而将采取的样本信号进行FFT计算，最终获取其离散频率。

栅栏效应在其应用过程中主要是利用其栅栏漏掉频谱进行计算和检测。

其中丛超，胡全义，王慧武在其研究中采用栅栏效应检测方式对谐波和间谐波进行检测，并且将其检测结果进行准确率分析，研究结果显示其准确率为87.69%。

由此得出使用栅栏效应对电力系统信号进行检测过程中虽然能够对其系统的谐波和间谐波进行检测，但是其检测准确率上需要对其进行补充样本的制定，从而满足电力系统检测需求。

2谐波与间谐波检测方法
2.1增加换流装置的相数
换流装置是电力系统中主要的谐波源之一，对整换流装置实施必要的改造，可以明显减少较大的低次谐波输出。

换流装置交流侧输出PK±1形式的谐波（P为整流相数或脉动数，K为正整数），直流侧输出PK形式的谐波。

通过改造增加整流相数（或脉动数），将整流相数6相增加到12时，可有效消除12K±1和12K次较大低频的特征谐波。

在实际应用中可将换流相数较少的换流变压器联结成多相形式以达到增加换流器相数的目的或使换流变压器相互间保持一定移相角的设置模式等抑制谐波的危害。

2.2加装静止无功补偿装置
现代工矿企业中大量使用电弧炉、变压器、电动机、轧机等非线性设备，只要处于运行状态，就会向电网中输送大量谐波。

一方面随着频率快速变化产生高次谐波；另一方面引起电压发生波动和闪变，严重时造成电网三相间电压出现不平衡现象，影响电网安全稳定，劣化电能质量，给电力用户生产用电带来了隐患。

在谐波源处并联加装静止无功补偿装置，可以明显抑制谐波分量，有效降低电压波动、闪变、三相不平衡，提高系统功率因数，提升电网电能质量。

2.3加装有源滤波装置（APF）
有源滤波装置可以动态跟踪补偿，既可以对谐波进行补偿，又可以对无功进行补偿，具有无源滤波装置所无法比拟的优势。

有源滤波装置是一种主动抵消谐波电流的设备，其原理是产生与现行电网中的谐波电流极性相反、幅值一样的电流，用以抵消原有谐波电流对电网的危害。

有源滤波装置主要由电力电子元件构成，随着电力电子技术的飞速进步，未来有源滤波技术的发展空间将十分巨大。

通过以下三种加装有源滤波器的设计方案，可以达到治理谐波的目的：串联有源电力滤波器。

串联有源电力滤波器，产生相反的谐波电压，使负载端交流侧电压变为正弦波。

并联有源电力滤波器。

并联有源电力滤波器产生相反的谐波电流，抵消原电线路中的谐波电流。

同时串、并联有源电力滤波器。

并联APF与串联APF的混合型方案中的APF1阻止电源谐波电压串入负载端和负载谐波电流进入电网，APF2吸收负载的谐波电流，在电网与连接点间同步实现净化电压和电流的目的。

2.4时域交替法
时域交替条件下，人们提出先对信号的周期进行检测，而后进行重新采样操作，最后做DFT获得谐波参数。

通过改变DFT旋转因子及相关计算，获得谱线离散移位的结果，并将幅值最大谱线对应频率当作基波频率，此种检测方法并未考虑频率泄漏，而且存在因量化導致的误差，仅为估算。

针对该问题，人们提出检测谐波、间谐波的自动同步采样器，利用CZT计算获得实际频率，而后不断进行调整以获得最小误差。

在频域上间谐波成分通常会被具有较大含量的谐波淹没，较小含量的间谐波会被较大含量的间谐波淹没，而在时域上进行TDA可解决第一部分问题，即谐波、间谐波的检测进行分开，不过其实现应保证采样序列同步于谐波，如为非同步时会增加测量误差。

而后人们对在非同步采样条件下间谐波的检测进行研究，并将间谐波间的干扰考虑在内，即滤除谐波成分后，由大到小逐渐对最大间谐波成本进行滤除，实现对不同间谐波分量的检测，降低间谐波频谱干扰的影响。

结论
在实际的电力系统中，进行谐波和间谐波检测的对象往往为随机的谐波模型，谐波成分并不是非常稳定，更进一步加大了精确检测的
难度。

对于这种情况，可以在上文所提到的几种检测计算方法的基础上，采用谱估计法、希尔伯特-黄变换法以及小波分析法来进行实际谐波和间谐波的检测。

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