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摘 要：實(shí)際生活中，諧波產(chǎn)生的原因，總結(jié)起來(lái)，如以下幾點(diǎn)：發(fā)電源頭質(zhì)量低下，輸配電系統(tǒng)自電力變壓器在實(shí)際運(yùn)行中不可避免地產(chǎn)生，最多的諧波來(lái)自于晶閘管可控硅整流設(shè)備的泛用，這種可控的導(dǎo)電開關(guān)深入普通人民的生活中。產(chǎn)生的原因復(fù)雜多變，這也是其難以治理的根本原因。

關(guān)鍵詞：電力諧波;電能計(jì)量;影響

前言

電力系統(tǒng)中的諧波分量過(guò)大將造成諸多危害：①使電能利用率降低，電力系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生附加能耗，同時(shí)增加了電氣應(yīng)力，影響設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行;②大量分布式電源在公共連接點(diǎn)集中被接入，可能放大電網(wǎng)的諧波振蕩;③在柔性直流輸電運(yùn)行過(guò)程中，直流場(chǎng)持續(xù)的諧波擾動(dòng)可能引發(fā)一系列不穩(wěn)定現(xiàn)象，從而影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行;④諧波還可能使得保護(hù)誤動(dòng)作，測(cè)量裝置產(chǎn)生誤差，甚至可能會(huì)對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾，影響通信效果。

1 諧波對(duì)電能計(jì)量的影響概述

電能計(jì)量是整個(gè)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)整個(gè)工程的基底，其精度關(guān)系到政府與人民，或者說(shuō)供需兩方的利益，牽扯的利害關(guān)系眾多。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)污染日趨嚴(yán)重，電能表是否真實(shí)地反映非線性用戶的用電量這是一個(gè)比較緊要的課題。具體來(lái)看，首當(dāng)其沖的影響就是電能計(jì)量的準(zhǔn)確度，家用的一般都是單相表，國(guó)家電網(wǎng)公司和南網(wǎng)電網(wǎng)公司的要求一般都是2級(jí)單相表，2級(jí)的意思是誤差不超過(guò)2%，也就是說(shuō)一戶人家走100度電，只要電表計(jì)量在98-102之間都是沒(méi)什么問(wèn)題的。隨著電力系統(tǒng)諧波含量的不斷增加，電子式電能表在諧波下的計(jì)量不可避免地出現(xiàn)誤差，也就是我們常常提到的兩個(gè)概念：頻譜泄漏是沒(méi)有截取整數(shù)倍周期信號(hào)造成的，這時(shí)候頻譜會(huì)受到截?cái)啻邦l譜的卷積，可以類比為通過(guò)了一個(gè)信道，其沖激響應(yīng)導(dǎo)致頻譜尖峰模糊不清，頻譜泄露就是分析結(jié)果中，出現(xiàn)了本來(lái)沒(méi)有的頻率分量。解決方案是要么增加數(shù)據(jù)量，要么提供先驗(yàn)信息柵欄效應(yīng)只能看到一些頻率點(diǎn)上的值，但不一定是真實(shí)的信號(hào)頻率值。此外，感應(yīng)式電能表，即傳統(tǒng)的機(jī)械表，利用電磁感應(yīng)原理將電壓，電流和相位轉(zhuǎn)換為磁矩，并推動(dòng)鋁盤旋轉(zhuǎn)，盤（蝸桿）的軸驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)表的鼓，轉(zhuǎn)動(dòng)車輪和旋轉(zhuǎn)的過(guò)程是累積時(shí)間量的過(guò)程，這也在我國(guó)在中西部地區(qū)得到廣泛的使用。在生活中，一些比較明顯的影響比如：加速電力變壓器老化，變相地縮短了變壓器的使用壽命使用時(shí)長(zhǎng);斷路器過(guò)載，由于諧波電流在導(dǎo)體表面流動(dòng)，引起導(dǎo)體發(fā)熱，使開關(guān)的容量實(shí)際降低，造成經(jīng)常性莫名地跳閘;還有就是對(duì)變電所的繼電保護(hù)產(chǎn)生干擾，造成局部停電事故，這個(gè)發(fā)生的頻率降低，相關(guān)部門有一定的防護(hù)措施;干擾通訊影響通訊網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，當(dāng)下網(wǎng)民數(shù)量攀升，使用頻率高，諧波的存在極其容易造成網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)，最后就是一些常用的的家庭電器。

2 關(guān)于消除諧波的不利影響的幾點(diǎn)建議

首先，根據(jù)國(guó)際電機(jī)工程協(xié)會(huì)非正弦工作組的推存，建議對(duì)有電壓或電流波形畸變的用戶采用原理先進(jìn)的數(shù)字電能表計(jì)量;根據(jù)其實(shí)際測(cè)試情況可采取裝設(shè)濾波裝置等其他對(duì)應(yīng)的措施，保證諧波含量降到最低的標(biāo)準(zhǔn)，減少諧波對(duì)電能計(jì)量的影響減輕諧波對(duì)家用電氣設(shè)施的損害。

其次，利用諧波電表，理論上來(lái)講，它能夠?qū)ｉT對(duì)諧波進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)量，我國(guó)的諧波電表還處在試用初入電網(wǎng)的階段，相比國(guó)際上的同類產(chǎn)品，還有著階段性的差距，不僅涉及到電能計(jì)量，同時(shí)也與諧波功率因數(shù)計(jì)算技術(shù)相關(guān)，此項(xiàng)目尚在起步階段，如若有所成就，必定能對(duì)諧波污染的治理有巨大的推進(jìn)作用。

最后則是推進(jìn)風(fēng)電光伏發(fā)電等清潔能源項(xiàng)目，電網(wǎng)污染嚴(yán)重且并非一日之功，在深度治理的措施下也要拓寬思路，打開新的治理方法，以上方法避免了線性用戶因被多計(jì)諧波電能而遭受經(jīng)濟(jì)損失同時(shí)避免了非線性用戶計(jì)量負(fù)的諧波電能從而讓人民少承擔(dān)部分電費(fèi)，達(dá)到最終的目的。

3 諧波檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)與展望

3.1 發(fā)展趨勢(shì)

盡管傳統(tǒng)的諧波檢測(cè)理論已經(jīng)趨于完善，但隨著實(shí)際應(yīng)用的不斷深入，各種算法的缺陷不斷暴露出來(lái)，傳統(tǒng)的單一檢測(cè)方法已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)日益復(fù)雜的諧波檢測(cè)要求，在原有算法的基礎(chǔ)上引入新方法，對(duì)某些計(jì)算過(guò)程實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，或者利用幾種方法相互配合來(lái)克服單一檢測(cè)算法的缺陷，是諧波檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。另外，隨著大量分布式能源的接入以及高壓直流輸電的大量投入，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)諧波檢測(cè)的實(shí)時(shí)性提出了更高的要求，采用圖形處理器（graphicprocessingunit，GPU）實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)分析、處理也是將來(lái)諧波檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)之一。最后，超諧波引發(fā)的電能質(zhì)量問(wèn)題也逐漸受到了人們的重視，由于超諧波的頻率非常高（2～150kHz），所以對(duì)于采樣數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析以及壓縮采樣技術(shù)提出了很高的要求，同時(shí)在測(cè)量分析方法上還未實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，導(dǎo)致性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)存在著差異?？梢灶A(yù)見，超諧波檢測(cè)問(wèn)題將成為電能質(zhì)量關(guān)注的新焦點(diǎn)。

3.2 展望

對(duì)于諧波檢測(cè)領(lǐng)域，提出以下幾點(diǎn)展望：

1）提出更多新方法、新理論，進(jìn)一步提高諧波檢測(cè)精度、實(shí)時(shí)性、抗噪能力，降低算法復(fù)雜度等系列性能指標(biāo)。

2）針對(duì)不同場(chǎng)景下的不同諧波特性，提出與之相適應(yīng)的檢測(cè)算法，為諧波的治理和抑制提供方向。

比如，電氣化鐵路（基波能量大、其余各次諧波能量低，波動(dòng)性大）、工業(yè)電弧爐負(fù)載（含低次諧波和大量間諧波）、配電網(wǎng)系統(tǒng)（用戶負(fù)荷多樣性）、新能源并網(wǎng)（要求在風(fēng)電場(chǎng)、分布式光伏不脫網(wǎng)情形下單獨(dú)檢測(cè)產(chǎn)生的諧波）、柔性直流輸電直流側(cè)諧波（直流分量疊加交流分量）、超諧波（諧波頻率很高）等。

3）提高諧波的在線監(jiān)測(cè)能力，構(gòu)建諧波綜合測(cè)控系統(tǒng)，將諧波的檢測(cè)、分析、監(jiān)測(cè)、告警、抑制等功能集成在一起，形成一體化、智能化的諧波綜合測(cè)控系統(tǒng)。

結(jié)束語(yǔ)

諧波是實(shí)時(shí)出現(xiàn)的，并且產(chǎn)生原因和很多因素有關(guān)，如和電源質(zhì)量、用電設(shè)備本身的狀態(tài)的微小改變等等。使用的濾波設(shè)備本身的精度限制，也不可能將諧波無(wú)誤差的測(cè)量出來(lái)，所以治理諧波的工程還是需要期待于現(xiàn)代科技的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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