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電力系統諧波檢測和治理
摘要：目前電力系統諧波危害已經(jīng)引起了各個(gè)部門(mén)的關(guān)注，為了整個(gè)供電系統的供電質(zhì)量，必須對諧波進(jìn)行有效的檢測和治理。
關(guān)鍵字：電力諧波檢測治理
前言
隨著(zhù)我國工業(yè)化進(jìn)程的迅猛發(fā)展，電網(wǎng)裝機容量不斷加大，電網(wǎng)中電力電子元件的使用也越來(lái)越多，致使大量的諧波電流注入電網(wǎng)，造成正弦波畸變，電能質(zhì)量下降，不但對電力系統的一些重要設備產(chǎn)生重大影響，對廣大用戶(hù)也產(chǎn)生了嚴重危害。目前，諧波與電磁干擾、功率因數降低被列為電力系統的三大公害，因而了解諧波產(chǎn)生的機理，研究和清除供配電系統中的高次諧波，對改于供電質(zhì)量、確保電力系統安全、經(jīng)濟運行都有著(zhù)十分重要的意義。
一、電力系統諧波危害
①諧波會(huì )使公用電網(wǎng)中的電力設備產(chǎn)生附加的損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設備的效率。大量三次諧波流過(guò)中線(xiàn)會(huì )使線(xiàn)路過(guò)熱，嚴重的甚至可能引發(fā)火災。
②諧波會(huì )影響電氣設備的正常工作，使電機產(chǎn)生機械振動(dòng)和噪聲等故障，變壓器局部嚴重過(guò)熱，電容器、電纜等設備過(guò)熱，絕緣部分老化、變質(zhì)，設備壽命縮減，直至最終損壞。
③諧波會(huì )引起電網(wǎng)諧振，可能將諧波電流放大幾倍甚至數十倍，會(huì )對系統構成重大威脅，特別是對電容器和與之串聯(lián)的電抗器，電網(wǎng)諧振常會(huì )使之燒毀。
④諧波會(huì )導致繼電保護和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，造成不必要的供電中斷和損失。
⑤諧波會(huì )使電氣測量?jì)x表計量不準確，產(chǎn)生計量誤差，給供電部門(mén)或電力用戶(hù)帶來(lái)直接的經(jīng)濟損失。
⑥諧波會(huì )對設備附近的通信系統產(chǎn)生干擾，輕則產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量;重則導致信息丟失，使通信系統無(wú)法正常工作。 論文網(wǎng)在線(xiàn)
⑦諧波會(huì )干擾計算機系統等電子設備的正常工作，造成數據丟失或死機。
⑧諧波會(huì )影響無(wú)線(xiàn)電發(fā)射系統、雷達系統、核磁共振等設備的工作性能，造成噪聲干擾和圖像紊亂。
二、諧波檢測方法
1.模擬電路
消除諧波的方法很多，即有主動(dòng)型，又有被動(dòng)型；既有無(wú)源的，也有有源的，還有混合型的，目前較為先進(jìn)的是采用有源電力濾波器。但由于其檢測環(huán)節多采用模擬電路，因而造價(jià)較高，且由于模擬帶通濾波器對頻率和溫度的變化非常敏感，故使其基波幅值誤差很難控制在10%以?xún)�，嚴重影響了有源濾波器的控制性能。近年來(lái)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的研究取得了較大進(jìn)展，由于神經(jīng)元有自適應和自學(xué)習能力，且結構簡(jiǎn)單，輸入輸出關(guān)系明了，因此可用神經(jīng)元替代自適應濾波器，再用一對與基波頻率相同，相位相差90度的正弦向量作為神經(jīng)元的輸入。由神經(jīng)元先得到基波電流，然后檢測出應補償的電流，從而完成諧波電流的檢測。但人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的硬件目前還是一個(gè)比較薄弱的環(huán)節，限制了其應用范圍。
2.傅立葉變換
利用傅立葉變換可在數字域進(jìn)行諧波檢測，電力系統的諧波分析，目前大都是通過(guò)該方法實(shí)現的，離散傅立葉變換所需要處理的是經(jīng)過(guò)采樣和A/D轉換得到的數字信號，設待測信號為x(t)，采樣間隔為t秒，采樣頻率=1/t滿(mǎn)足采樣定理，即大于信號最高頻率分量的2倍，則采樣信號為x(nt)，并且采樣信號總是有限長(cháng)度的，即n=0，1……N-1。這相當于對無(wú)限長(cháng)的信號做了截斷，因而造成了傅立葉變換的泄露現象，產(chǎn)生誤差。此外，對于離散傅立葉變換來(lái)說(shuō)，如果不是整數周期采樣，那么即使信號只含有單一頻率，離散傅立葉變換也不可能求出信號的準確參數，因而出現柵欄效應。通過(guò)加窗可以減小泄露現象的影響。
3.小波變換
小波變換已廣泛應用于信號分析、語(yǔ)音識別與合成、自動(dòng)控制、圖象處理與分析等領(lǐng)域。電力諧波是由各種頻率成分合成的、隨機的、出現和消失都非常突然的信號，在應用離散傅立葉變換進(jìn)行處理受到局限的情況下，可充分發(fā)揮小波變換的優(yōu)勢。即對諧波采樣離散后，利用小波變換對數字信號進(jìn)行處理，從而實(shí)現對諧波的精確測定。小波可以看作是一個(gè)雙窗函數，對一信號進(jìn)行小波變換相當于從這一時(shí)頻窗內的信息提取信號。對于檢測高頻信息，時(shí)窗變窄，可對信號的高頻分量做細致的觀(guān)測；對于分析低頻信息，這時(shí)時(shí)窗自動(dòng)變寬，可對信號的低頻分量做概貌分析。所以小波變換具有自動(dòng)“調焦”性。其次，小波變換是按頻帶而不是按頻點(diǎn)的方式處理頻域信息，因此信號頻率的微小波動(dòng)不會(huì )對處理產(chǎn)生很大的影響，并不要求對信號進(jìn)行整周期采樣。另外，由小波變換的時(shí)間局部可知，在信號的局部發(fā)生波動(dòng)時(shí)，不會(huì )象傅立葉變換那樣把影響擴散到整個(gè)頻譜，而只改變當時(shí)一小段時(shí)間的頻譜分布，因此，采用小波變換可以跟蹤時(shí)變和暫態(tài)信號。
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