谐波治理研究现状

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1、第一章绪论本章简述电能污染产生的原因，以及无功和谐波对电力系统的危害。并介绍了电能质量治理常用的方法，以及本文所做的工作。1.1课题研究背景电压质量问题包括两个方面：一方面是电压幅值不符合电能质量的要就，既电压偏高或偏低，这主要是无功调节不力的原因，电网在小负荷水平下因无功过剩，导致电网电压普遍上扬，需断开输电距离长又近视空载的运行线路或安装电抗器来抑制系统电压的过分偏高；而当负荷水平上升的时候，电网电压就普遍偏低，相当一部分站点电压甚至会超越电压的允许的偏差范围下，造成这种现象的主要原因是电网的无功

2、补偿不足。为了改善电能质量，降低电力网络的损耗，就必须在低负荷时可以吸收一定的无功功率，在高负荷时发出足够的无功负荷。另一方面是三相电压不平衡，这主要是由三相负荷分布不均引起的。电网中各种不平衡工业负荷尤其是用于铁路系统的单相馈线等，都会导致电压的不对称，这样会造成中性点位移和负荷断点上难以预知的电压，而过高的中性线电流导致目前变压器普遍运行在违反运行规范的状况下。有必要通过先进的输配电技术对负序进行补偿，以解决三相不平衡的问题。谐波是指电压、电流波形发生畸变，这主要是负荷的非线性造成的，随着电力电子

3、装置的广泛使用以及空调、大型电动机等电器的普及，电网中的谐波含量也不断的上升，谐波污染对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在的威胁，给周围电气环境带来极大的影响，被公认为电网的一大公害。在20世纪20年代或30年代的德国，研究者由静止变流器引起的波形畸变提出了电力系统谐波的概念。当时最有影响的是RissikH.所著的《TheMercuryArcCurrentConverter》，另一篇有关静止变流器产生谐波的经典论文是ReadJ.C.在1945年发表的《TheCalculationofRectifie

4、randConverterPerformanceCharacteristics》，至今还被研究者广泛引用。50年代和60年代在高压直流输电方面推进了变流器谐波的研究，在这一时期发表了大量的论文。KimbarkE.W.在其著作《DirectCurrentTransmission》中对此进行了总结，概述包括了电力系统谐波方面60篇以上的参考文献。70年代以后，国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议。从1984年开始，没两年召开一次的电力系统谐波国际会议（ICHPS）极大地推动了谐波领域的研究和交流，不少国

5、家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波及用电设备谐波的标准和规定，同时对谐波治理问题的研究也蓬勃发展起来。我国对谐波问题的研究起步于80年代，在90年代有了长足的发展，与国外研究水平的差距正在不断减小。谐波的污染与危害主要表现在对电力与信号的干扰和影响上，可概括为：1.在电力危害方面：消耗电力系统的无功储备；增加输电线路损耗；增加了旋转设备的负载谐波损耗，使其发热，缩短使用寿命；谐波谐振过电压，造成电气元件及设备的故障与损坏，运行安全性下降；使电能测量产生较大误差。2.在信号干扰方面：对通信系统产生

6、电磁干扰，是电话和网络通讯质量下降；造成敏感的自动化控制和保护装置工作紊乱，误动作和拒动现象增加，导致可靠性下降；影响功率处理器的正常运行。导致电压质量和谐波问题日益严重的主要原因就是输配电技术的落后，对无功、谐波和三相不平衡不能实施有效、灵活的控制，进而不能改善电压质量、降低谐波含量，导致电网运行环境日益恶劣。同时，随着现代工业技术的不断发展和计算机技术的广发应用，用电设备对电能质量更加敏感。特别是通信系统、微机保护和计量及控制装置对电网的干扰和异常更敏感，甚至几十毫秒的不正常就可引起制造系统的混乱

7、，低劣的供电质量将导致低劣的产品质量。因此，广大用户对电能质量提出了比以往更为严格的要求。1.2谐波治理技术的现状谐波问题的研究可以分为一下四个方面：与谐波有关的功率理论的研究；谐波标准的研究；谐波测量的分析；谐波治理。当电网电压或电流中含有谐波时，如何定义各种功率是一个至今尚未得到圆满解决的问题，这是一个关系到电量计算、分析及控制的重要问题。如何使定义科学严谨，又能满足各种工程和管理的需要，还有许多问题需要研究。传统的平均功率理论在系统存在谐波时不能完全使用，容易造成诸如电能计量变差等问题。本文就针

8、对有源电力滤波器APF而提出的瞬时无功功率理论，该理论是解决谐波相关问题使用得最为广泛的功率理论，当然该理论也并不是非常完美，也存在一点的问题，本论文就提出了一种改进的瞬时无功功率理论。由于谐波具有固有的非线性、随机性、分布性、非稳定性和影响因素的复杂性等特征，难以对谐波进行准确测量，为此许多学者对谐波分析问题进行了广泛研究。谐波分析算法中使用最为广泛的是快速傅里叶变换方法及其改进算法，当然基于自适应理论、基于小波变化和基于神经网络的方法今年来也受到了较