探析16路电力网谐波在线监视、分析装置的研究

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1、中南大学硕士学位论文16路电力网谐波在线监视、分析装置的研究姓名：汪少辉申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：林干;罗安2002.1.1摘要本论文结合湖南省长沙电业局项目⋯．16路电网谐波在线监视、分析装置的研制，介绍了有关电力系统谐波研究的主要问题和在系统研制过程中运用的关键技术。全论文共分为四章。第一章主要介绍了电力系统谐波问题研究现状及其研究意义。第二章从谐波的基本概念入手，介绍了谐波分析的基本原理和谐波测量的主要方法，然后对电力系统的谐波管理作了简要说明。第三章主要从谐波对各方面的危害和影响论述了谐波治理的必要性。第四章结合16路电网谐波在线监视、分析装置的研

2、制这一课题的研究，介绍了在研究过程中所提出的关键技术以及从该项目最后得到的研究结论。关键词：谐波监视、7．谐波分析，吨勿也网’i／；f；一帝绪论近年来，随着全球工业化进程的不断_lJll快，对地球环境的污染和破坏也空11“J_JIl剧。为此，在全世界范围内掀起了环境保护的热池。电力系统也是一种“环境”，也面临着污染，公用电网中的谐波电流和谐波电爪就是对电网环境最严重的一种污染。第一节谐波问题及研究现状“谐波”一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18l业纪和19世纪’’奠定J，良好的基础。傅立叶等人提出的谐波分析方法至今仍波广泛应用。IU力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代

3、就引起了人们的注意。?1l¨亿德国，山于使用静止汞弧变流器而造成了电压、I乜流波形的畸变。1945印J，C．Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文⋯。到了50年代和60年代，由于高压直流输f乜技术的发展，发表J’有关变溉器引起的lU力系统谐波问题的大量论文。E．W．Kimbark在je蔷什：【

4、】对此进行总结12l。70年代以来，山于电力电子技术的飞速发展，各利一电力ILl予装胃征f【l力系统、工业、交通及家庭中的应,rljF1益广泛，谐波所造成的危害UJf]趋『1li破。世界各田都对谐波问题予以充分的关注。囡际上召开了多次有关游波问题们学术会议，不少国家和

5、国际学术组织都制定了限制111力系统和川fLl设箭i婿波的标准和舰定。我国对谐波问题的研究起步较晚。吴竟昌等人1988年出版的《llj,Jj系统竹波》一书是我固有关谐波问题较有影响的著作【3卜夏道止等1994年'41J扳rl',J《I镭压直流输l乜系统的谐波分析及滤波》是近年出版的代表性著fl：[4l。此外，_l；『f统一等人和容健纲等人分贝也独立翻译了J．Arrillaga等的《电力系统谐波》-15lSll6l，也在国内有较大的影响。晰波研究的意义，首先是因为谐波的危害十分f”抠。嘴波使}U能的!【．产、化输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使川寿命

6、缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起F乜力系统局}；15并联谐振或垡!西^坐地I：堂位途女：第一章绪论串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置的误动作；使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通讯设备和电子设备会产生严重干扰。．谐波研究的意义，还在于其对电力电子技术自身发展的影响。电力电子技术是未来科学技术发展的重要支柱。有人预言，电力电子连同运动控制将和计算机技术一起成为21世纪最重要的两大技术。然而，电力电子装置所产生的谐波污染已经成为阻碍电力电子技术发展的重大障碍，它迫使电力电子领域的研究人员必须对谐波问题进行更为有效的研究。谐波研究

7、的意义，更可以上升到从治理环境污染、维护绿色环境的角度来认识。对电力系统这个环境来说，无谐波就是“绿色”的主要标志之一。在电力电子技术领域，要求实施“绿色电力点子”的呼声也日益高涨。目前，对地球环境的保护已成为全人类的共识。对电力系统谐波的治理也已成为电工科学技术界所必须解决的问题。有关谐波问题的研究可以划分为以下四个方面1．与谐波有关的功率定义和功率理论的研究2．谐波分析以及谐波影响和危害的分析3．谐波的补偿和抑制：4．与谐波有关的测量问题和限制谐波标准的研究。当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满解决的问题。如何使定义科学严谨，又能满足各种工程的需要，还

8、有许多问题需要研究。谐波分析包括谐波源分析和电力系统谐波分析。在电力电予装胃普及以前，变压器是主要的谐波源，目前变压器谐波已退居很次要的地位，各科t电力电子装置成为最主要的谐波源，在电力电子装置的谐波分析中，对电容滤波整流电路等的研究还很不充分。电力系统的谐波分析是以电力系统为对象，当系统中有一个或多个谐波源时，就要分析和计算系统中各处的谐波电压和谐波电流的分布情况。高压直流输电工程的建立及静止无功补偿装置的应用有力的推动了这方面的研究工作的进展，其研究的主要特点是把