一、電力(li)系統諧(xie)波危害(hai)
①諧波會(huì)使公用(yòng)電網中(zhōng)的電力(li)設備産(chan)生附加(jiā)的損耗(hào)，降低了(le)🧡發🙇🏻電、輸(shu)電及用(yong)電設備(bei)的效率(lü)。大量三(sān)次諧波(bō)流過中(zhong)線會使(shǐ)線路過(guò)熱，嚴重(zhòng)的甚至(zhi)可能引(yin)發火災(zāi)。②諧波會(hui)影響電(diàn)氣設備(bei)的正常(chang)工作，使(shǐ)儀器電(dian)機産生(shēng)💘機械振(zhèn)😍動和噪(zao)聲等故(gu)障，變壓(yā)器局部(bu)嚴重過(guò)熱，電容(rong)器、電纜(lan)等設備(bei)過熱，絕(jue)緣部分(fèn)老化、變(biàn)質，設備(bei)🏃🏻壽命縮(suō)減，直至(zhì)最終損(sun)壞。
③諧波(bō)會引起(qi)電網諧(xié)振，可能(neng)将諧波(bō)電流放(fàng)大幾倍(bei)甚🔱至數(shu)十倍，會(huì)對系統(tǒng)構成重(zhong)大威脅(xié)，特别是(shì)對電容(róng)器和與(yǔ)🥵之串聯(lian)的電抗(kang)器，電網(wǎng)諧振常(cháng)會使之(zhi)燒毀。
④諧(xié)波會導(dǎo)緻繼電(diàn)保護和(hé)自動裝(zhuāng)置誤動(dong)作，造成(chéng)不必要(yào)的供電(diàn)中斷和(hé)損失。
⑤諧(xié)波會使(shi)電氣測(ce)量儀表(biǎo)計量不(bú)準确，産(chǎn)生計量(liàng)誤差，給(gei)供電部(bu)門或電(dian)力用戶(hu)帶來直(zhí)接的經(jing)濟損失(shi)。
⑥諧波會(hui)對設備(bei)附近的(de)通信系(xì)統産生(sheng)幹擾，輕(qing)則産生(sheng)噪聲，降(jiàng)低通信(xin)質量;重(zhòng)則導緻(zhì)信息丢(diu)失，使通(tōng)信📐系統(tong)無法正(zhèng)常工作(zuò)。
⑦諧波會(huì)幹擾計(jì)算機系(xi)統等電(dian)子設備(bei)的正常(chang)工作，造(zao)成數據(jù)丢失或(huo)死機。
⑧諧(xié)波會影(yǐng)響無線(xian)電發射(she)系統、雷(lei)達系統(tǒng)、核磁共(gòng)振等👈設(she)備的工(gong)作性能(néng)，造成噪(zao)聲幹擾(rǎo)和圖像(xiang)紊亂。
二、諧波(bō)檢測方(fāng)法
1.模拟(nǐ)電路消(xiāo)除諧波(bō)的方法(fǎ)很多，即(jí)有主動(dòng)型，又有(yǒu)被動型(xing)；既🏃♂️有無(wu)源的，也(ye)有有源(yuán)的，還有(you)混合型(xing)的，目前(qián)較爲先(xiān)進的‼️是(shì)采用有(you)源電力(li)濾🏃♂️波器(qi)。但由于(yú)其檢測(cè)環節多(duō)采用♊模(mo)拟電路(lù)，因而造(zào)價較🚶高(gao)，且由于(yú)模拟帶(dài)通🔅濾波(bo)器對頻(pin)率和溫(wēn)🐪度的變(bian)化非常(chang)敏感，故(gù)使其基(jī)🐅波幅值(zhí)誤差🚶♀️很(hen)難控制(zhi)在10%以内(nei)，嚴重影(yǐng)❗響了有(you)源濾🐅波(bō)器的控(kong)制✌️性能(neng)。近年來(lai)，人工💔神(shen)經網絡(luò)的研究(jiū)取得了(le)較大進(jin)展，由于(yu)神經元(yuan)有自适(shì)應和自(zi)學習能(neng)力，且結(jié)構簡單(dan)，輸入🔴輸(shu)出關系(xi)明了，因(yin)此可用(yòng)神經🏃元(yuan)替代自(zì)适應濾(lü)波器，再(zài)用一對(dui)與基波(bō)頻率相(xiàng)同，相位(wei)相差90度(du)的正弦(xian)向量作(zuò)爲神經(jīng)元的輸(shu)入。由神(shen)經元先(xian)得到基(jī)波電流(liu)，然後檢(jian)測出應(yīng)補償的(de)電流🌂，從(cong)而完成(chéng)諧波電(diàn)流的檢(jiǎn)測。但🧡人(rén)工神經(jīng)網絡的(de)硬🌏件目(mù)前還是(shì)一個比(bi)較薄弱(ruò)的環節(jie)，限制😄了(le)其應用(yong)範圍。
2.傅(fù)立葉變(biàn)換
利用(yong)傅立葉(yè)變換可(ke)在數字(zi)域進行(háng)諧波檢(jiǎn)測，電力(li)⛱️系統的(de)諧波分(fen)析，目前(qian)大都是(shì)通過該(gai)方法實(shí)現的，離(lí)散傅通(tōng)測儀器(qì)立葉變(bian)🤟換所需(xu)要處理(li)的是經(jing)過采樣(yàng)和A/D轉換(huan)得🌂到的(de)數字信(xìn)号，設待(dài)測信号(hao)爲x(t)，采樣(yàng)間隔爲(wei) t秒📐，采樣(yang)頻率 =1/ t滿(mǎn)足采樣(yàng)定理，即(ji) 大❄️于信(xìn)号最🧑🏾🤝🧑🏼高(gao)頻率分(fèn)量👌的2倍(bèi)，則采樣(yang)信号爲(wèi)x(n t)，并且采(cai)樣信号(hao)總是有(you)限長度(du)的，即n=0，1……N-1。這(zhe)相當于(yu)對無限(xian)長的信(xìn)号✊做了(le)截斷，因(yīn)而造成(chéng)了👉傅立(lì)葉變換(huan)的洩露(lù)現象，産(chǎn)生誤差(chà)📱。此外，對(duì)于離散(san)傅🔆立葉(ye)變換來(lai)說，如果(guo)🤟不是整(zhěng)數周期(qi)采樣，那(nà)麽即使(shi)信号隻(zhi)含有單(dan)一頻率(lǜ)，通測儀(yi)器離散(sàn)傅立葉(ye)變換也(yě)不可能(neng)求出信(xìn)号的準(zhun)确參數(shù)，因而出(chu)現栅欄(lan)效應。通(tong)過加窗(chuāng)可以減(jian)小洩露(lù)現💋象的(de)影響。
3.小(xiǎo)波變換(huàn)
小波變(biàn)換已廣(guǎng)泛應用(yòng)于信号(hào)分析、語(yǔ)音識别(bié)與合✔️成(cheng)、自動控(kòng)制💚、圖象(xiàng)處理與(yu)分析等(deng)領域。電(diàn)力諧波(bō)是由各(gè)👌種頻率(lü)成💔分合(he)✏️成的、随(sui)機的、出(chu)現和消(xiao)通測儀(yi)器失都(dōu)📧非常突(tū)然的信(xìn)号，在應(ying)用離散(sàn)🛀🏻傅立葉(yè)變換🈲進(jin)行處理(lǐ)受到局(jú)限的情(qíng)況下♍，可(kě)充分發(fa)揮小波(bō)變☎️換的(de)優勢。即(ji)對諧波(bo)采樣離(lí)散後，利(lì)用小波(bō)變換對(dui)數字信(xin)号進行(hang)🙇🏻處理，從(cóng)而實現(xiàn)對諧波(bō)的精确(què)😍測定。小(xiǎo)波可以(yǐ)看作是(shi)一個雙(shuang)窗函數(shu)，對一信(xin)号進行(hang)小📐波變(biàn)換相當(dang)于從這(zhe)🏃♂️一時頻(pín)窗内的(de)信息提(ti)取信号(hao)。對于檢(jiǎn)測高頻(pín)信息，時(shí)窗變窄(zhǎi)，可對信(xìn)号的高(gao)頻分🌈量(liàng)做細緻(zhì)的觀測(cè)；對于分(fèn)析低頻(pín)信息，這(zhe)時時窗(chuāng)自動變(biàn)寬，可對(duì)信号的(de)低頻分(fen)量做概(gài)貌分析(xī)。所以小(xiao)🥰波變換(huan)具有自(zi)動“調焦(jiāo)”性。其次(ci)，小💜波變(biàn)換是按(an)頻帶而(er)不是按(àn)頻點的(de)方式處(chù)理頻域(yù)信息，因(yīn)🐪此信号(hao)頻率的(de)微小波(bo)動🏒不會(hui)對處理(li)産生很(hen)大的影(yǐng)響，并不(bu)🐉要求對(dui)信号進(jin)行整周(zhōu)期采樣(yàng)。另外，由(you)小波變(biàn)換的🚶時(shi)間局部(bu)可🔞知，在(zài)信号的(de)局部發(fā)生波動(dong)時，不會(huì)象傅立(li)葉變換(huan)那樣把(bǎ)影響擴(kuo)散🐉到整(zheng)個頻譜(pǔ)，而隻改(gǎi)變當時(shí)一小段(duan)時間的(de)頻譜分(fen)布，因✉️此(cǐ)，采用小(xiǎo)💃🏻波變換(huan)可以跟(gen)蹤時變(bian)和暫态(tài)信号。
三、電力(li)系統諧(xie)波治理(lǐ)
限于篇(pian)幅問題(ti)，本文在(zài)此隻介(jie)紹基于(yú)改造諧(xié)波源本(běn)身的諧(xie)🈲波抑制(zhi)方法，基(ji)于改造(zào)諧波源(yuán)本身的(de)諧🧑🏾🤝🧑🏼波抑(yi)制方法(fa)一般有(yǒu)以下幾(jǐ)種。(1)增加(jiā)整流變(biàn)壓器二(er)次側整(zhěng)流的相(xiang)數
對于(yu)帶有整(zheng)流元件(jiàn)的設備(bei)，盡量增(zēng)加整流(liú)的相數(shu)或脈動(dong)數，可以(yi)較好地(di)消除低(dī)次特征(zhēng)諧波，該(gāi)措施可(ke)減少諧(xié)波源産(chǎn)生的諧(xié)㊙️波含量(liang)，一般在(zài)工程設(shè)計中予(yǔ)以考慮(lü)。因爲整(zheng)流✨器是(shi)供電系(xì)統中的(de)主要諧(xié)波源之(zhī)一，其在(zài)交流側(cè)所産生(shēng)的高次(ci)諧⁉️波爲(wèi)tK 1次諧💋波(bō)，即整流(liu)裝置從(cóng)6脈動諧(xie)波次數(shù)爲n=6K 1，如果(guǒ)增加到(dào)12脈動時(shí)，其諧波(bo)次數爲(wei)n=12K 1(其中K爲(wei)正整數(shu))，這樣就(jiù)可以消(xiao)除5、7等次(cì)諧波，因(yīn)此增加(jia)整❤️流的(de)相數或(huo)脈動數(shù)，可有效(xiao)地抑制(zhì)低次諧(xié)波。不過(guò)，這種方(fāng)法雖然(rán)在理論(lun)上可以(yǐ)實現，但(dàn)是在實(shí)際應用(yòng)中的投(tou)資過大(dà)，在技術(shù)✏️上對消(xiao)除諧波(bo)并不十(shí)分有效(xiào)，該方法(fǎ)多用于(yú)大容量(liàng)的整流(liú)裝置負(fù)載。
(2)整流(liú)變壓器(qi)采用Y/或(huò)/Y接線
該(gāi)方法可(kě)抑制3的(de)倍數次(cì)的高次(ci)諧波，以(yǐ)整流變(bian)壓器采(cai)用/Y接線(xian)形式爲(wei)例說明(míng)其原理(li)，當高次(cì)諧波電(dian)♌流從晶(jīng)閘管反(fan)串到變(bian)壓✏️器副(fu)邊繞組(zu)内時，其(qí)中3的倍(bei)數次高(gāo)次諧波(bo)電流無(wú)路可通(tong)，所以自(zi)然就被(bei)抑制而(er)不存在(zai)。但将導(dao)緻鐵心(xīn)内出現(xiàn)3的倍數(shù)次高次(ci)諧波磁(ci)通(三⭕相(xiang)相位一(yi)緻)，而該(gai)磁通将(jiāng)在變壓(ya)器原邊(bian)繞組内(nei)産生3的(de)倍數次(ci)高次🧡諧(xié)波電動(dong)勢，從🤞而(er)産🔱生3的(de)倍數次(cì)的高次(ci)諧波📞電(diàn)流。因爲(wèi)✍️它們相(xiang)位一緻(zhì)🔞，隻能在(zài) 形繞組(zu)内産生(shēng)環流，将(jiāng)能量消(xiāo)耗在繞(rào)組的電(dian)阻中，故(gù)原邊繞(rao)組端子(zǐ)上不會(huì)出現3的(de)倍數次(cì)的高次(cì)諧波電(diàn)動勢😘。從(cong)以上分(fèn)析可以(yǐ)看出📞，三(san)相晶閘(zhá)🚶♀️管整流(liú)裝置的(de)整流變(bian)壓器采(cai)用這種(zhong)接線形(xing)式時，諧(xie)波🤩源産(chǎn)生的3n(n是(shì)正整數(shu)🚶♀️)次諧波(bō)激磁電(diàn)流在接(jie)線繞組(zǔ)内形✊成(chéng)環流，不(bu)緻使諧(xie)波注入(rù)公共電(diàn)網。這種(zhǒng)接線形(xing)式的優(yōu)點是可(kě)以自然(ran)消除🐆3的(de)整數倍(bei)次的諧(xié)波，是抑(yì)制高次(ci)諧波的(de)最基本(běn)方法，該(gāi)方法也(ye)多用于(yú)大容量(liàng)💘的整流(liú)裝置負(fu)載。
(3)盡量(liàng)選用高(gāo)功率因(yin)數的整(zheng)流器
采(cǎi)用整流(liu)器的多(duo)重化來(lai)減少諧(xie)波是一(yī)種傳統(tǒng)方法，用(yòng)該方法(fǎ)構成的(de)整流器(qi)還不足(zu)以稱之(zhi)爲高功(gōng)率因數(shù)整流器(qì)。高功率(lü)因數整(zheng)流器是(shì)一種通(tong)過對整(zhěng)流器本(ben)身進行(hang)改造，使(shǐ)其盡量(liàng)不産生(shēng)諧波，其(qi)電流和(he)電壓同(tong)相位的(de)組合裝(zhuang)置，這種(zhong)整流器(qi)可以被(bèi)稱爲單(dān)位功率(lü)因數變(biàn)流🤟器(UPFC)。該(gāi)方法隻(zhī)能在設(she)備設計(jì)過程中(zhong)加以注(zhu)意，從而(er)得到實(shi)踐中的(de)諧波抑(yi)制效果(guǒ)。
(4)整流電(diàn)路的多(duo)重化
整(zhěng)流電路(lù)的多重(zhòng)化，即将(jiang)多個方(fang)波疊加(jiā)，以消除(chú)次數較(jiào)低的諧(xie)❌波，從而(er)得到接(jie)近正弦(xian)波的階(jiē)梯波。重(zhong)數越多(duō)，波形越(yuè)接近正(zheng)弦🐇波，但(dan)其電路(lù)也越複(fú)雜，因🥰此(ci)該方法(fǎ)一般隻(zhi)用于大(dà)容量場(chang)合。另外(wai)，該方法(fǎ)不僅可(ke)以減少(shao)交流輸(shū)入電流(liú)的諧波(bō)，同時也(yě)可以減(jiǎn)少直流(liu)輸出電(diàn)壓中的(de)諧波幅(fu)值，并提(tí)高紋波(bo)頻率。如(ru)果把上(shang)述方法(fǎ)與PWM技術(shu)配合使(shi)用，則會(hui)産生很(hěn)好的諧(xié)波抑制(zhi)效果。該(gāi)方法用(yòng)于橋式(shì)整流電(diàn)路中，以(yi)減少輸(shū)入電流(liú)的諧📧波(bo)。
當然，除(chú)了基于(yu)改造諧(xie)波源本(ben)身的諧(xie)波抑制(zhi)方法，還(hái)🏃🏻♂️有基于(yú)諧波補(bǔ)償裝置(zhi)功能的(de)諧波抑(yì)制方法(fa)，它🍓包括(kuò)加裝🍓無(wu)源濾波(bo)器、加裝(zhuang)有源濾(lü)波器、裝(zhuāng)設靜止(zhi)無功補(bǔ)償裝置(zhì)🔴(SVC)等等，在(zai)此就不(bú)再詳細(xì)論述。