电网谐波检测分析方法

第一篇：电网谐波检测分析方法

电网谐波检测分析方法

随着非线性负荷的发展和增多,在多个供电点向系统流入谐波电流,使电网的谐波水平及日益升高，为保证电能质量，向广大用户提供优质合格的电能，特制定本办法，望公司有关科室，及广大电力客户予以认真贯彻执行。

一、目的:限制系统电压、电流正弦波形畸变程度或偕波分量的大小，以保证电力系统包括用户的安全、经济运行，特别是容易遭受偕波危害和干扰的设备的正常运行。

二、保证系统的电能质量，使系统的电压波形保持在合格的范围内，满足各种用电设备的正常供电要求。

三、把电网中的电压总偕波畸变率及含有率控制在允许的范围内，保证电能质量。

二、适用范围

本办法适用与交流50HZ，35KV及以下公共电网及供电的电力用户。

三、监测点和测试量

（1）原则上选取偕波用户和接入公用电网公共连接点作为偕波监测点，测量该点的偕波电压和偕波源用户流入公用电网的偕波电流，监测点的偕波水平符合国家标准规定。

（2）偕波电压和偕波电流的偕波次数一段量第2-19次，根据偕波源的特点或测试分析结果可适当的变动偕波次数的测量范围，前者用含有率（%）表示，后者用有效值（A)表示。偕波电压测量取总偕波畸变率THDu(%)。

（3）日常检测是对检测点的偕波电压、偕波用户的偕波电流以及引发偕波事故的有关量进行连续或定时测量，统计超标偕波及观察变化趋势。

四、偕波预测

（1）偕波预测包括偕波评估计算。新偕波源的接入、电容器补偿的投入，电网偕波的发展趋势以及使偕波异常或事故采取的对策等，均需要进行较为正确的预测计算工作，一般借助于计算程序进行计算。

五、偕波源管理

（1）现有偕波源的管理：应建立和健全偕波源的技术档案，包括设备的容量、型式、参数，主接线，有关供电系统及参数，有关电容器的参数，偕波设计计算值和实测值等。当偕波源产生的偕波电压超出标准规定的允许值时，应按就地处理的原则，限期采取措施。

（2）新建或增容的偕波源的管理：偕波源用户在申请用电时，应根据偕波源和系统公用电网参数，进行偕波计算，对于超出标准的用户，需采取限制偕波的措施。

六、电网偕波管理

（1）根据系统的结构，建立偕波源用户、电容器及偕波电压监测数据的档案，重点管理电网容量较小，偕波源较大，结构薄弱，易引起偕振的地区。

（2）分析和寻找电网偕波电压超标的原因，对有关偕波源和电容器采取针对性的措施。

（3）对新增电容补偿的设计，核算偕波的可能性。

（4）偕波管理应采取分层，分级的管理体系，下级电网应满足上级电网的管理要求。

七、各科室的职责及分工

（1）生技科负责电网和用户偕波的日常管理工作，建立健全偕波源档案及汇总偕波定期报表，负责新上偕波源用户的审批，提出偕波监测点的设置及更改方案。增加新的偕波监测点，定期开展偕波普查分析工作，完善偕波管理网。

（3）营销科、四到户办公室、各供电所分别负责各自管辖范围内的偕波源用户日常数据的采集工作，监督其偕波情况，对于超指标的用户限期整改。定期报表，同时，负责各用户的偕波监测仪的正常运行及缺陷统计工作。

（3）调度所负责湘东电网的偕波检测管理工作，根据湘东电网的运行情况，及时监测偕波流入量。负责各变电所的消偕装置及偕波监测仪的日常巡视（4）检修安装公司负责各变电所及用户的削偕装置及偕波监测一的维护及安装工作。

八、各级电网偕波电压允许值（1）电压总偕波畸变率

（2）用户流入电网的偕波电流允许值

第二篇：电网高次谐波问题分析

电网高次谐波问题分析

梁晓红1，李贞2

（1．平顶山工业职业技术学院电力工程系，河南平顶山；2．平顶山工业职业技术学院电力工程系，河南

平顶山）

摘要：文中对电网高次谐波的产生及危害进行了阐述，介绍了电网谐波分析的一种常用数学基础——小波分析法，并通过装设滤波器等抑制方法阻止高频谐波进入电网，保证电网供电质量。关键词：电网；高次谐波；小波分析；无源滤波器

在电力系统中，供电波形畸变是影响电能质量的重要因素之一。近年来，各工矿企业大量采用各种晶闸管整流装置、变频装置以及交流电力调整装置，增大了电网的非线性负载，再加上电网本身存在的非线性元件，均向电网注入了大量的高次谐波。高次谐波是一个周期电气量的正弦波分量，周期性的非正弦交流电进行傅里叶级数分解可得基波（其频率与工频相同）以及频率为基波频率整数倍的各次谐波，基波以外的各次谐波通常称为“高次谐波”。电网中高次谐波的出现是造成波形畸变的主要原因。

一、高次谐波危害

电网高次谐波的危害主要有以下方面：

1、引起电网中局部并联谐振或串联谐振，放大谐波电压或谐波电流；

2、加速电容器介质老化，还可导致电容器成倍地过负荷，出现异常声响、熔丝熔断、“鼓肚”等现象，严重时导致其他设备无法正常运行，不得不将电容器组断开，电网被迫在低的功率因数下运行；

3、增加附加损耗，降低发电、输电及用户设备的效率；

4、使继电保护及其自动装置误动作，导致电气测量仪表计算误差增加。谐波电流能影响甚至破坏利用电力线路作为联系通道的远动装置的动作。母线电压的畸变，还能引起整流设备触发脉冲控制装置的触发周期不稳定，使晶闸管阀的触发角或触发时间间隔不相等，影响整流设备的正常运行；

5、谐波对邻近的电话线路产生了静电感应和电磁感应，造成其对通信系统产生严重干扰，轻则降低信号的传输质量，重则导致信息丢失。

由于这些非线性负载的增加，引起高次谐波这一电网公害，导致电网电压正弦波形严重畸变。我国于1993年颁布了谐波管理的国家标准《电能质量公用电网谐波》，明确规定了用户注入电网的谐波电流的允许值和在电网公共连接点处产生的电压畸变值。当超过标准时，必须采取相应的抑制措施，从根本上解决谐波污染问题。

二、高次谐波数学分析方法

电力电子装置所产生的高次谐波污染，已日渐成为阻碍电力电子技术发展的重大问题。实时谐波检测，对谐波问题进行研究，前提是研究谐波测量的数学分析方法。

电网中的电流和电压等物理量，无论其是否为正弦量，都可作为信号（非正弦周期函数）进行分析处理，其数学基础方法是傅里叶级数展开和傅里叶变换。在实际系统中，波形大都可以用解析式表示，有些波形则不能用解析式表示，此时，均可以采用将此周期函数离散化的处理方法，转化为时间函数，采用离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）计算出各次谐波值。在此基础上，小波分析是近年来数学研究成果之一，因其在理论上的完美性和应用上的广泛性，使小波分析在信号处理、图像分析、模式识别等领域中得到了广泛应用。

小波分析可以根据波形不同的频率成分，在时域和空间域自动调节取样的疏密；频率高时，则密；频率低时，则疏。基于小波分析这些优秀特性，研究人员可以观察波形的任意细节并加以分析。小波变换及性质可定义为函数h(x)LR如果满足以下的容许条件：

2ˆh()2d

（1-1）

则称h(x)是一个基本小波或小波母函数，而称

ha,b(x)a12xbh,(a,bR,a0)

（1-2）

a式（1-2）为由小波母函数Φ(x)生成的依赖于参数a和b的小波。ha,b(x)也可以看成是由h(x)经伸缩平移后得到的一个函数簇。小波变换中参数a、b有明确的物理意义，a是频率参数，b是时间参数。

小波变换的主要性能是其“变焦”性能，该特性能将高次谐波信号中各种不同频率成分分解在相应的时空域，并给出不同频率正弦波的相位。在有源滤波器的检测电路中，需要检测的只是除去基波外的所有畸变波形的含量，不需要分析出各次畸变波形的大小，但是实时性要求很高，而傅里叶变换能分析出各次畸变波形的分量，但实时性较差。小波变换是一种调和，不仅能实现实时，而且变换本身对波形的奇异点非常敏感，该特点可以用来跟踪那些变化非常突然的谐波信号，而这种信号正是高次谐波检测的难点。

三、抑制电网谐波的方法

抑制和消除高次谐波的目的，是为了使电网电压的畸变率不超过2%，电压的负序分量不超过正序分量的1%或1.5%，电压的零序分量不超过正序分量的1%时，电机可以保证正常运行。抑制谐波措施有以下几方面：

1、减少谐波源

具体措施是让系统整流设备容量远远小于系统短路容量，由于系统短路容量大，系统电抗小，因此系统电压畸变就小。

1）采用多脉冲波换流器，采用多相脉冲换流器以增加脉波数，可以大幅度地消除低次谐波，一般采用脉波数为12。少用半控桥式接线，因为这种接线所产生的谐波中含有不易处理的偶次谐波。

2）采用变压器相位移，比如三绕组变压器，通过二次绕组相位移30o电角度后，由两个格雷兹桥串联组成的换流器单元，脉波数提高为12。

3）受电变压器的一次和整流变压器的二次分别采取Δ型连接方式，这样做可消除3次、6次、9次谐波。

2、改进电气设备结构，提高抗谐波能力

在电网中，为了抵抗轴电流，电机采用接地电刷装置或轴承座加绝缘措施。电气设备采用叠片磁路，减少涡流损耗。同时，为了提高耐热能力，采用真空压力敷设V·P·I浸渍工艺措施，用于提高抗谐波能力。

3、装设滤波器

滤波电容器是指与有关器件，如电抗器、电阻器等连接在一起，对一种或多种谐波电流提供低阻通道的一种电容器。其作用是对某种谐波电流发生共振而被吸收，不注入电网。滤波器安装在非线性负载侧的母线上。

滤波器分为无源型和有源型。无源滤波器具有简单可靠维护方便等优点而被广泛使用，有源滤波器是新一代的谐波补偿装置，具有良好的补偿特性，能同时满足补偿谐波和无功功率要求，由于其价格较高维护复杂等缺点，在我国应用还不太广泛。

四、结语

电网高次谐波引起电网公害，导致供电质量下降，严重影响各种电气设备的安全运行。本文从高次谐波分析数学方法入手，阐述了高次谐波的抑制方法，如装设滤波器，通过这些措施，阻止这些高次谐波进入电网，达到了抑制谐波的目的。

参考文献：

【1】 潘志．近代分析数学基础．徐州：中国矿业大学出版社．1993年

【2】 任子晖．煤矿电网谐波分析与治理．徐州：中国矿业大学出版社．2003年 【3】 吴敬昌．电力系统谐波．北京：水利电力出版社．1988年

第三篇：电网谐波污染治理可行性分析报告

电网谐波污染治理可行性分析报告

1．项目名称

电网谐波污染治理 2。项目所在地

河北省廊坊市文安县新镇工业区 3。项目承办企业

保定三伊电力电子有限公司 4。项目简介

补偿无功、提高功率因数、达到降低损耗、节约电能

增强变压器或线路带负载能力；

减少谐波的集肤效应，降低损耗；

延长变压器和其他相关电器设备的使用寿命；

降低电磁干扰，提高自动化设备、通讯系统、保护工作的可靠性；

抑制电压变化提高产品质量。5。项目所需投资额

项目所需投资额400万元 6．项目需资金原因

主要用谐波测试及谐波设备购置安装调试，现用于谐波治理的设

备已投入138万元，检测设备17万元。7．项目承办企业规模

保定三伊电力电子有限公司是一间以提供电力系统电能质量监测控制、无功补偿设备与器件、谐波治理产品为核心事业的高科技企业。公司被保定市高新技术认定委员会认定为保定市高新技术企业。2002年11月通过ISO9001-2000版质量保证体系的全面认证。企业现有一批经验丰富的中、高级技术人员和管理人员，拥有一批训练有素的技术工人；公司拥有生产车间、组装车间、测试车间等生产部门和一个技术开发中心。公司拥有全套完整的波峰焊接生产线和各种产品组装线，检测设备齐全，生产工艺精湛测试手段完善，服务周到，技术一流。企业通过IS009001：2000质量体系认证后，其有效运行为保证质量奠定了坚实的基础。

8．产品型号规格与产量

三伊无功补偿及滤波装置

STF-SY 9。产品节能效益

我局自2005年加大了对谐波治理的力度，局长亲自带领谐波治理 负责人去谐波治理设备厂去考察，购置了谐波测试系统，对谐波 进行再线监测。对超标的谐波坚持就地的原则进行谐波治理。武 局长亲自到新镇，组织谐波源用户多次开会，并邀请新镇镇政府 领导参加，讲明了谐波治理的重要性，谐波治理给用户带来的效 益。并帮助用户定货签协议。有的用户对谐波治理工作不支持，我们局组织有关科室对其作了大量工作，但厂总经理就是不理解 我们对其作了强制整改的通知，并对其采取了停电措施，现在该 厂已经安装并投运了谐波治理设备。现已有15个厂投运了谐波治 理设备，已经投运的用户各项指标均达到国家标准，电能质量符合 国际GB/T14549-93《电能质量

公用电网谐波》的要求，功率因 数达到0。92以上，节电率75%，年节电量600万千瓦时。

第四篇：电网谐波监测管理制度

电网谐波监测管理制度 范围

本标准规定了公司电网在设计、运行及用电管理等方面的谐波监测管理工作，适用于长乐供电公司所辖电网。2 规范性引用文件

《中华人民共和国电力法》

DL/T1053－2007 《电能质量技术监督规程》

国家电网生[2005]682号 《国家电网公司电网电能质量技术监督规定》 电生产[2009]179号 《省电力有限公司电能质量管理办法（试行）》 GB/T14549-93 《电能质量 公用电网谐波》 GB 12326-2000 《电能质量 电压允许波动和闪变》 GB/T 15543-1995 《电能质量 三相电压允许不平衡度》 水电电生字第83号 《全国供用电规则》 SD131-84 《电力系统技术导则（试行）》 SDJ161-85 《电力系统设计技术规程（试行）》职责

3.1 生技部作为谐波监测管理工作的归口管理部门，负责谐波监测工作的计划、协调及数据汇总上报工作；负责组织对因谐波问题导致的重大设备、电网事故或异常的分析，制定反事故的技术措施；负责组织对用户设备参数的谐波审查、评估，组织发布公司谐波监测报告并提出治理要求；负责组织容量在1000kVA及以上谐波污染源治理方案审查及治理工程验收。

3.2 检修部作为谐波监测管理工作的测试部门，负责具体谐波监测工作，参与因谐波问题导致的事故与异常的分析测量。

3.3 设计所作为谐波监测管理工作的协作部门，负责谐波污染源用户接入用电方案的审查，必要时要求用户补充消谐装置设计。

3.4 营销部作为谐波监测管理工作的配合部门，负责提供所辖非线性用户相关参数和运行特点；根据谐波监测结果确定用户供电方案，并在与用户签订《供用电协议》中明确谐波管理的相关要求和责任；负责监督、指导谐波源客户谐波治理装置的运行。

3.5 调度所作为谐波监测管理工作的配合部门，负责提供电网运行参数，参加电网重大谐波事故或异常的分析及调查工作。4 管理内容与方法 4.1 电网谐波的技术管理

4.1.1 电网电压母线的电压正弦波形畸变率、电压波动值和闪变值、三相电压不平衡度应符合国家标准《电能质量公用电网谐波》（GB/T14549-93）、《电能质量 允许波动和闪变》（GB12326-2000）和《电能质量 三相电压允许不平衡度》（GB/T15543-1995）的限值规定 4.1.2 对电网谐波进行监测，建立电网电能质量在线监测平台及数据库，建立健全用户电能质量污染源技术档案，对电网谐波测试数据进行分析。对谐波污染源用户接入系统及已运行的负荷进行评估分析，确定上述负荷接入系统的方案以及超过标准的治理措施。4.2 谐波日常监测工作：

对于谐波监测点的谐波电压和主要谐波源用户的谐波电流应根据具体情况进行连续或定时监测。对于谐波污染特别严重的监测点，应装设在线谐波监测表度或报警仪表，其日常维护工作由检修部负责。4.3 谐波的定期普查：

为了全面掌握电网的谐波水平和负荷的谐波特性，在电网电能质量在线监测平台建立以前，每2年对所辖的电网进行一次谐波普查测试。普查的范围和内容应根据电网的特点和谐波源分布情况确定，并上报省公司。4.4 对新增或增容谐波源用户的管理：

4.4.1当大容量的谐波源设备、电容器（或滤波器）组等接入电网前后，均应进行专门的谐波测试，以确定电网背景谐波状况，谐波源的谐波发生量、电容器（或滤波器）组对谐波的影响等，以决定其能否正式接网运行。

4.4.2 对评估超标的客户，其谐波治理装置或改善措施必须做到与其用电工程同时设计、同时安装、同时调试、同时投运，验收测试不合格者要限期整改。4.4.3 对预测评估中超标或接近超标的用户要安装电能质量在线监测装置。4.4.4 用户评估、治理、在线监测设备费用由用户承担。4.5 谐波事故与异常的分析处理：

因谐波造成事故或异常时，根据事故或异常的性质和影响范围，由生技部组织专门的分析测量。为了验证谐波计算结果，研究谐波的影响，分析谐波的谐振和渗透等问题，必要时也可要求省电网谐波监测站组织专门的测试。5 检查与考核

5.1 公司各部门按照省公司发布的电能质量考核指标完成电网谐波监测管理工作，完成情况与部门绩效挂钩。

5.2 当谐波源的谐波量超过标准时，应按就地治理的原则，由生技部发出技术监督预警通勤劳的蜜蜂有糖吃

知书，各供电所、配电部协助督促用户制定消谐措施，签定供用电合同或协议，限期解决。协议中应明确谐波超标引起的电网或其它用户的事故由谐波源设备所属单位负责赔偿。对于限期不解决者，必要时采取限电或安装谐波保护装置的措施。

第五篇：谐波治理方法

谐波治理方法

1、谐波治理原则。

通过分析，对通信、信号设备造成干扰的谐波主要来自牵引负荷，而铁路10kv电力供电设计多采用27.5/10kv供电方式，选择谐波干扰小的电源作为主供电源会降低安全风险。但当地方电力系统检修时，或地方电源因居民用电导致谐波上升时，仍会干扰信号、通信供电电源的质量，所以改变设计方法，并不能解决此问题。从供电的电源集中整治，然后供给相应的负荷，也不经济，固需要解决的容量太大，且即便是集中解决，从供电的角度讲，电源也并非单独供给通信、信号，目前的生产、生活设备大量采用了变频设备，如地热井水泵恒转矩变频供电装置，变频空调，电磁炉，炊事机械等等，也会产生大量的谐波，进而干扰通信、信号电源的质量，所以，大的方案就是通信信号根据设备的重要程度和对谐波要求的高低，来选择小容量的谐波治理设备，才能达到既经济又安全的效果。各车站的通信、信号设备，其总功率一般不超过40kvA，治理相对容易。

2、谐波治理方法。

采用交—直—交系统进行隔离，此方法在国外早有使用，我也曾在朔黄线三汲、段庄两个分区所进行试验。采用进口交—直—交，通过改变蓄电池的容量，还可满足因利用下雨导致10kv电源线供电中断而引起的行车干扰。如2013年8月4日，朔黄线肃北至太师庄间大面积树木倒伏，导致贯通、自闭全部中断，影响行车近2小时，如果采用交—直—交逆变电源，在电池容量允许的情况下，就不会影响通信、信号的供电，不仅解决了谐波问题，还解决了供电中断对行车的影响，是一个一举双得的好事。

3、谐波治理措施。

3.1采用无源滤波器滤波。日常采用的滤波治理方法，其中一种方法就是采用无源滤波装置，即所谓LC滤波器，主要由滤波电容器、电抗器和电阻器组成。其与谐波源关联，除了起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。这种滤波器最早出现，具有结构简单，投资少的特点，运行可靠性高，所以运行费用较低，应用较为广泛。但也存在一些问题，如当系统结构或参数发生变化或滤波器本身参数变化时，滤波器可能产生谐波放大，而且这种滤波器对电压波动负序等不能综合治理。如电气化铁路在使用直流车作为牵引动力源时，其特征谐波主要为3、5、7次谐波。而采用交流机车后，谐波含量以17、19、21次为主，导致许多设备发生故障，如果交流车上线后，原SS4G型车的高通滤波器经常损坏，原先的通信、信号对谐波感觉不明显，而交流车上线后，通信、信号设备感觉明显，这与特征滤波的变化有关，所以通信、信号设备电源加装特征谐波滤波器也能收到良好的效果。

3.2 采用有源滤波器滤波。

随着大功率电力电子器件技术的突破与发展，ABB公司推出了采用脉冲宽度调制（PWM）技术构成的有源谐波滤波器。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行很好的补偿，且补偿特性不会改变，阻抗特性不会受到影响，因而受到了广泛的重视，并且已获得应用。

3.3 采用交—直—交逆变电源。

4、结束语。

谐波在今后的社会发展中，谐波含量只会越来越多。为了节能的要求，家用电气设备，如节能灯、电磁炉、变频洗衣机、空调、电视及微波炉等，都采用工业的大型换流设备。集中治理已不太可能，除非将来传统的发电、输电、用电设备，全部改为直流电输电方式，在用户处变为可用的不同步骤的交流电，否则谐波将不可避免。谐波的治理要本着区别对待，减少用户的投入，使用户获得最大收益为原则。对于谐波的治理不能遵循一成不变的原则，而一定要滤波。如何把谐波的污染降到最低程度，又不要太花钱，是值得同行们一起探讨和研究的问题。