电力系统谐波分析

电力系统谐波分析（精选十篇）

电力系统谐波分析 篇1

谐波是具有多重的基本系统频率的一种电信号。谐波分析是对系统中基波和较高阶的谐波信号进行计算和分析的过程, 谐波的研究是对电力系统运作、控制和规划的一个主要方向, 当一个实际的电力系统频率和电压偏离了其指定值时, 系统的许多非线性组件产生的谐波可能会降低信号在附近电话线中的传输, 此外他们还可能会导致控制设备的误动作。本文侧重研究了谐波对系统的影响以及关于它们在频域的计算, 讨论了电力系统谐波分析频域法。

1 电力系统谐波对电路及设备的影响

(1) 对串/并联电路的影响。电力系统的共振能产生谐波频率, 谐波共振会导致高电压和大电流急剧增加, 损坏系统设备。例如:谐波共振产生的大电流可以流入校正功率因数的电容器中, 损害它们的电介质材料;谐波产生的高电压, 能缩短绝缘材料的寿命, 往往会导致系统的组件毁灭。

(2) 对电动机的影响。电力系统中谐波的引入, 能够对电动机造成一定的损失, 谐波对电机的影响除引起附加损耗外, 还会产生机械振动、噪声和过电压, 使设备过热、绝缘活化、寿命缩短[1]。

(3) 对变流站的影响。当电能由电缆传输时, 谐波电压会增加介质应力与其电压的比例, 电介质的高应力, 缩短了电缆的使用寿命。谐波对电晕也有影响, 电晕的产生和消失依赖于谐波电压的峰值, 谐波电压增加变压器和旋转电机的迟滞和涡流损失, 破坏他们的绝缘。另外谐波电流增加了这些设备的铜耗, 且在换流变压器的损失更为严重。另一个重要的考虑因素, 变压器供应存在不对称的负荷, 如果负荷中包含了直流分量, 由此产生的饱和度将大大增加变压器励磁电流的谐波分量, 电容器中的谐波电流增加了变流站设备的发热, 导致设备寿命降低, 甚至损坏。

(4) 对继电保护的影响。由于谐波改变电压和电流波形的形状, 继电保护具有在此非正常情况下运作的情形。设计和动作原理不同, 保护装置有不同的特点, 然而它们的所有运作, 都基于整个电力系统网。数字继电器依赖于采样数据, 因此谐波失真时容易出错;它们的保护功能通常是在基波电压和电流发展的基础上, 在故障情况下通过谐波进行保护。换而言之谐波是没有顾及其副作用的继电器保护设置, 因此谐波在电力系统可以对保护继电器造成相当大的测量误差。

(5) 对用户设备的影响。电力系统谐波也影响用户的负荷运作, 例如电视机、荧光灯、汞弧照明、计算机和转换设备。谐波会对电视画面的大小和亮度造成变化, 它们还会引起荧光灯和汞灯中的电容和电感发生共振, 导致其过热。在最严重的情况下, 电力系统中的高次谐波可能会导致电脑的数据处理系统发生故障。

(6) 对功率测量装置的影响。由于测量仪器最初是对纯正弦交流电校准, 如果电力系统中含有谐波, 则将引进测量误差。由于功率测量装置是对功率的大小和方向进行测量, 因此谐波功率的大小和方向对测量有重要的影响, 且测量误差依赖于谐波的类型。

(7) 对通信电路的影响。电力系统谐波有时会对电力系统和通信系统产生干扰。轻者产生噪音, 降低通信质量, 重者导致数据丢失, 使系统无法正常工作。

2 频域的解决方法

(1) 一般频域解决方案。频域解决方案是一个在总结解决网络在离散频率点方案计算过程中衍生的解决方案。在解决方案过程中, 系统组件的连续时域被转换为频域, 频域解决方案运用系统矩阵方程法, 该系统矩阵方程可以由形成和预期的系统的数量得到。该方案中, 不仅在电力系统组件数学模型, 而且还在数学方面合成了叠加的简单系统反应[2]。网络的研究必须线性和时间不变, 该分析的波形适合在傅立叶的算法下分解, 实践中这些限制可以删除运用的一些标准数学技术, 如分段线性建模方法和重复叠加法, 开始之前时间模拟必须是已知的。网络仿真中, 频率增量Δω得以确立, 不过对于大多数模拟仿真间隔必须指定。

(2) 频域叠加法的应用。傅立叶方法是基于对等原则叠加。从理论上傅立叶解决方案技术只能用于线性和非时变系统, 然而傅立叶方法可用于非线性和时间变化网络, 也可以仿照作为分段线性和时间变化网络的分析方法, 这些网络的非线性和时间变化元素取代相结合的电压或电流的来源和线性分子, 因此非线性和时变的网络, 在任何时候约等于线性和时间不变网络。事实上, 非线性问题是解决反复叠加的关键。

(3) 效率的频域解决方案。效率频域的解决方法是一个主要考虑谐波因素计算方法。一个复杂的算术是用相叠加的解决方法, 实际上, 所有在频域的计算需要复杂的算术。在初级阶段的仿真期间, 网络等值的发展成为以后的相计算阶段, 需要以网络计算的增加的比例, 一旦网络等值已计算, 那么重复计算时便可得到相对经济效益。在相计算阶段, 计算基本上是相对独立的网络, 然而计算负担的增加数目是按比例所需的波形和由非线性元件组成的开关数, 因此是能提高效率的。

3 频域分析程序

频域分析程序框图如图1所示。这个程序主要用于电网稳定状态的解决方案。解决方案运用傅立叶变换和一体化规则, 相解决方案的安全性和准确性高, FDHAP能够为电力系统的用户提供与准确的模拟结果, FDHAP是一个简单而有效的高斯解决办法的技术, 它解决网络矩阵方程, FDHAP产生一个解决方案, 在频域由于其非常性质, 这是非常适合谐波计算的方法, 这种解决办法和良好的制度构件模型, 是FDHAP一个强大的谐波分析程序。其主要应用可归纳:研究高压直流输电直流侧谐波;研究高压直流输电系统交流侧谐波;研究电压和电流剖面沿架空输电线路或地下电缆;产生阻抗剖面网络;相对于网络计算解决方案;计算架空输电线路和地下接地电阻常数;研究电力线载波的应用;研究电力系统和通信电路之间的干扰;研究电力线路和固定物体之间的静电磁耦合;研究电力系统的谐波潮流;调查谐波对控制系统的影响;估计不平衡转换器的运作;援助电力系统滤波器的设计。

4 结语

电力系统谐波对电路及设备的影响是十分严重的, 频域的解决方法非常适用于电力系统谐波分析, 它需要计算一个网络的详细资料, 这种信息要明确计算每个频率超出的频率范围, 因此获得的信息是高度精确的。这对我们分析电力系统谐波, 采取技术措施减少危害, 具有十分重大意义。

参考文献

[1]陈立新, 杨光宇.电力系统分析[M].北京:中国电力出版社, 2005.

电力系统谐波及滤波技术 篇2

摘要：主要针对电力系统谐波的危害及其检测分析技术，归纳总结了目前电力系统中进行谐波抑制常用的方法。

我们知道，在电力系统中采用电力电子装置可灵活方便地变换电路形态，为用户提供高效使用电能的手段。但是，电力电子装置的广泛应用也使电网的谐波污染问题日趋严重，影响了供电质量。目前谐波与电磁干扰、功率因数降低已并列为电力系统的三大公害。因而了解谐波产生的机理，研究消除供配电系统中的高次谐波问题对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。

谐波及其起源

所谓谐波是指一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。周期为T＝2π/ω的非正弦电压u（ωt），在满足狄里赫利条件下，可分解为如下形式的傅里叶级数：式中频率为nω（n＝2，3„）的项即为谐波项，通常也称之为高次谐波。

应该注意，电力系统所指的谐波是稳态的工频整数倍数的波形，电网暂态变化诸如涌流、各种干扰或故障引起的过压、欠压均不属谐波范畴；谐波与不是工频整倍数的次谐波（频率低于工频基波频率的分量）和分数谐波（频率非基波频率整倍数的分数）有定义上的区别。

谐波主要由谐波电流源产生：当正弦基波电压施加于非线性设备时，设备吸收的电流与施加的电压波形不同，电流因而发生了畸变，由于负荷与电网相连，故谐波电流注入到电网中，这些设备就成了电力系统的谐波源。系统中的主要谐波源可分为两类：含半导体的非线性元件，如各种整流设备、变流器、交直流换流设备、PWM变频器等节能和控制用的电力电子设备；含电弧和铁磁非线性设备的谐波源，如日光灯、交流电弧炉、变压器及铁磁谐振设备等。

国际上对电力谐波问题的研究大约起源于五六十年代，当时的研究主要是针对高压直流输电技术中变流器引起的电力系统谐波问题。进入70年代后，随着电力电子技术的发展及其在工业、交通及家庭中的广泛应用，谐波问题日趋严重，从而引起世界各国的高度重视。各种国际学术组织如电气与电子工程师协会（IEEE）、国际电工委员会（IEC）和国际大电网会议（CIGRE）相继各自制定了包括供电系统、各项电力和用电设备以及家用电器在内的谐波标准。我国国家技术监督局于1993年颁布了国家标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》，标准给出了公用电网谐波电压、谐波电流的限制值。

如国内某轧钢厂的4000kW交流变频同步电机的调速系统，在某种工况下5次谐波含量达到15.88%，7次谐波含量达7.9%。另外，低于电网频率的次谐波和大量的分数次谐波，使电流总谐波畸变率最高时可达25.87%，电压总谐波畸变率最高时可达6.19%。远高于国家标准GB/T14549－93《电能质量公用电网谐波》，可见，谐波对电网的污染是相当严重的。高次谐波的危害

谐波污染对电力系统的危害是严重的，主要表现在：

（1）谐波影响各种电气设备的正常工作。对如发电机的旋转电机产生附加功率损耗、发热、机械振动和噪声；对断路器，当电流波形过零点时，由于谐波的存在可能造成高的di/dt，这将使开断困难，并且延长故障电流的切除时间。

（2）谐波对供电线路产生了附加损耗。由于集肤效应和邻近效应，使线路电阻随频率增加而提高，造成电能的浪费；由于中性线正常时流过电流很小，故其导线较细，当大量的三次谐波流过中性线时，会使导线过热，损害绝缘，引起短路甚至火灾。

（3）使电网中的电容器产生谐振。工频下，系统装设的各种用途的电容器比系统中的感抗要大得多，不会产生谐振，但谐波频率时，感抗值成倍增加而容抗值成倍减少，这就有可能出现谐振，谐振将放大谐波电流，导致电容器等设备被烧毁。

（4）谐波将使继电保护和自动装置出现误动作，并使仪表和电能计量出现较大误差。

谐波对其他系统及电力用户危害也很大：如对附近的通信系统产生干扰，轻者出现噪声，降低通信质量，重者丢失信息，使通信系统无法正常工作，影响电子设备工作精度，使精密机械加工的产品质量降低；设备寿命缩短，家用电器工况变坏等。

为了有效补偿和抑制负载产生的谐波电流，首先必须对含有的谐波成分有精确的认识，因而需要实时检测负载电流中的谐波分量。现有的谐波电流检测和分析方法主要基于以下几种原理：（1）带阻滤波法

这是一种最为简单的谐波电流检测方法，其基本原理是设计一个低阻滤波器，将基波分量滤除，从而获得总的谐波电流量。这种方法过于简单，精度很低，不能满足谐波分析的需要，一般不用。（2）带通选频法和FFT变换法

带通选频方法采用多个窄带滤波器，逐次选出各次谐波分量。利用FFT变换来检测电力谐波是一种以数字信号处理为基础的测量方法，其基本过程是对待测信号（电压或电流）进行采样，经A/D转换，再用计算机进行傅里叶变换，得到各次谐波的幅值和相位系数。

这两种方法都可以检测到各次谐波的含量，但以模拟滤波器为基础的带通选频法装置，结构复杂，元件多，测量精度受元件参数、环境温度和湿度变化的影响大，且没有自适应能力；后一种检测方法其优点是可同时测量多个回路，能自动定时测量。缺点是采样点的个数限制谐波测量的最高次数，具有较长的时间延迟，实时性较差。（3）瞬时空间矢量法

1983年日本学者赤木泰文提出的瞬时无功功率理论，即“p-q”理论，对电力谐波量的检测做出了极大的贡献，由于解决了谐波和无功功率的瞬时检测和不用储能元件就能实现抑制谐波和无功补偿等问题，使得电力有源滤波理论由实验室的理论研究走向工作应用。根据该理论，可以得到瞬时有功功率p和瞬时无功功率q，p和q中都含有直流分量和交流分量，即：式中分别为p、q的直流分量，即为对应的交流分量。由可得被检测电流的基波分量，将基波分量与总电流相减即得相应的谐波电流。因为该方法忽略了零序分量，且对于不对称系统，瞬时无功的平均分量不等于三相的平均无功。所以，该方法只适用于三相电压正弦、对称情况下的三相电路谐波和基波无功电流的检测。

理论进一步发展和完善了“p-q”理论，该理论提出的检测方法解决了三相电压非正弦、非对称情况下三相电路谐波和基波负序电流的检测。

该方法基于自适应干扰抵消原理，将电压作为参考输入，负载电流作为原始输入，从负载电流中消去与电压波形相同的有功分量，得到需要补偿的谐波与无功分量。该自适应检测系统的特点是在电压波形畸变情况下也具有较好的自适应能力，缺点是动态响应速度较慢。在此基础上，又有学者提出一种基于神经元的自适应谐波的电流检测法。

对于一般的谐波检测，如电力部门出于管理而检测，需要获得的是各次谐波的含量，而对于谐波的时间则不关心，因此，傅里叶变换就满足要求。然而在对谐波电流进行动态抑制时，不必分解出各次谐波分量，只需检测出除基波电流外的总畸变电流，但对出现谐波的时间感兴趣，对于这一点，傅里叶变换无能为力。小波变换由于克服了傅里叶变换在频域完全局部化而在时域完全无局部性的缺点，即它在时域和频域同时具有局部性，因此通过小波变换对谐波信号进行分析可获得所对应的时间信息。

从以上检测方法看，基于瞬时无功功率理论的瞬时空间矢量法简单易行，性能良好，并已趋于完善和成熟，今后仍将占主导地位。基于神经元的自适应谐波电流检测法和小波变换检测法等新型谐波检测方法能否应用于工程实际，还有待进一步验证。

谐波抑制方法

在电力系统中对谐波的抑制就是如何减少或消除注入系统的谐波电流，以便把谐波电压控制在限定值之内，抑制谐波电流主要有三方面的措施：（1）降低谐波源的谐波含量 也就是在谐波源上采取措施，最大限度地避免谐波的产生。这种方法比较积极，能够提高电网质量，可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。具体方法有： ①增加整流器的脉动数整流器是电网中的主要谐波源，其特征频谱为：n＝Kp±1，则可知脉冲数p增加，n也相应增大，而In≈I1/n，故谐波电流将减少。因此，增加整流脉动数，可平滑波形，减少谐波。如：整流相数为6相时，5次谐波电流为基波电流的18.5%，7次谐波电流为基波电流的12%，如果将整流相数增加到12相，则5次谐波电流可下降到基波电流的4.5%，7次谐波电流下降到基波电流的3%。②脉宽调制法

采用PWM，在所需的频率周期内，将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流输出电压脉冲可以达到抑制谐波的目的。在PWM逆变器中，输出波形是周期性的，且每半波和1/4波都是对称的，幅值为±1，令第一个1/4周期中开关角为γi（i＝1，2，3„„m），且0≤γ1≤γ2≤„„≤γm≤π/2。假定γ0＝0，γm＋1＝π/2，在（0，π）内开关角α＝0，γ1，γ2，„„，γm，π－γm，„„，π－γ2，π－γ1。PWM波形按傅里叶级数展开，得
    由式可知，若要消除n次谐波，只需令bn＝0，得到的解即为消除n次谐波的开关角α值。

③三相整流变压器采用Y－d（Y/Δ）或D、Y（Δ/Y）的接线

这种接线可消除3的倍数次的高次谐波，这是抑制高次谐波的最基本的方法。

（2）在谐波源处吸收谐波电流

这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法，这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。主要方法有以下几种： ①无源滤波器

无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧，由L、C、R元件构成谐振回路，当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可阻止该次谐波流入电网。由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，无源滤波是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但无源滤波器存在着许多缺点，如滤波易受系统参数的影响；对某些次谐波有放大的可能；耗费多、体积大等。因而随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。

②有源滤波器

早在70年代初期，日本学者就提出了有源滤波器APF（Active Power Filter）的概念，即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。

与无源滤波器相比，APF具有高度可控性和快速响应性，能补偿各次谐波，可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点；在性价比上较为合理；滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。目前在国外高低压有源滤波技术已应用到实践，而我国还仅应用到低压有源滤波技术。随着容量的不断提高，有源滤波技术作为改善电能质量的关键技术，其应用范围也将从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统的电能质量的方向发展。③防止并联电容器组对谐波的放大

在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。当谐波存在时，在一定的参数下电容器组会对谐波起放大作用，危及电容器本身和附近电气设备的安全。可采取串联电抗器，或将电容器组的某些支路改为滤波器，还可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。④加装静止无功补偿装置

快速变化的谐波源，如：电弧炉、电力机车和卷扬机等，除了产生谐波外，往往还会引起供电电压的波动和闪变，有的还会造成系统电压三相不平衡，严重影响公用电网的电能质量。在谐波源处并联装设静止无功补偿装置，可有效减小波动的谐波量，同时，可以抑制电压波动、电压闪变、三相不平衡，还可补偿功率因数。

（3）改善供电环境

选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡，可以有效地减小谐波对电网的影响。谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电，承受谐波的能力将会增大。对谐波源负荷由专门的线路供电，减少谐波对其它负荷的影响，也有助于集中抑制和消除高次谐波。

机场电力系统谐波治理与节能分析 篇3

【关键词】谐波；危害；附加损耗；节能

0.绪论

随着现代化机场大量采用变频调速设备、新型LED、节能荧光灯、UPS 不间断电源、电力电子设备（大型电子屏幕、计算机、办公设备和通信设备）以及可控硅调光设备（灯光站助航灯）等等，谐波等电能质量问题非常突出，严重影响机场的用电安全。

航站楼电力设备运行中产生的问题和故障，通常都是由于电网电气参数波动或瞬间干扰所引起，如：电压波动、浪涌冲击、谐波、三相不平衡、功率因数过低、缺相运行等。这些非线性负载产生的大量谐波导致电网污染，使航站楼电力品质下降，引起用电设备运行故障。为避免由于电气故障而造成航班延误所导致的重大不良影响和高额成本，进行机场电力系统谐波治理与节能分析工作是非常必要的。

1.机场电力系统谐波的主要来源

1.1照明系统（荧光灯、LED灯和金属卤化物灯等）

在商业和民用建筑中大量使用荧光灯、电子镇流器和LED 节能灯等单相谐波源负载会产生大量的三次谐波，极易引起中性线电流过大。三次和3n 次谐波会在中性线上叠加，使系统的中性线电流增加，增加了中性线电缆的发热量，严重时会发生火灾。

1.2变频调速设备（空调、泵）

三相变频类用电设备工作模式基本都是六脉动变流器整定，因此产生典型的6n±1（5、7 次）谐波电流。

1.3 UPS电源

UPS 主要由整流电路、逆变电路、控制电路、充电电路、电池组、旁路系统组成。常用的整流电路有三相全桥六脉冲整流电路和六相全桥十二脉冲整流电路等。相控整流技术的优点在于结构简单控制技术成熟，但由于交流输入功率因数低，产生大量的谐波电流，会对电网产生较大的污染。

1.4跑道助航灯

机场跑道助航灯主要谐波次数为3/5/7/9/11/13等，总电流畸变率较高，会影响助航灯的供电安全和可靠性。

1.5汽车充电站（规划）

电动汽车充电站属于典型谐波源负载，会产生大量谐波注入公用电网，影响电网电能质量水平，为确保电能质量和电力系统的安全、经济运行，新项目工程设计阶段一般都会采取相应措施抑制谐波。

1.6其它负载（牵引站）

首都机场作为重要的交通枢纽，拥有众多与其相配套设施，如：轨道交通、货运公司、海关安检等，作为其重要的供配电系统的一部分，某些特殊的设备会对整个供配电系统产生较大的影响。如：轨交牵引站。由于机车沿轨移动用电，其产生的危害性远比其它任何谐波源设备更为严重、更为广泛。因此，对电气化轨交牵引站的电能质量进行全面的监测分析，以提出消除或减少对电网的影响，具有非常重要的现实意义。

2.谐波的产生原理及对机场带来的危害

2.1谐波产生的基本原理

电力系统中，谐波产生的原因是由非线性负载所致。当电流流经非线性负载时，与所加的电压不呈线性变化关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生；同时由于电力电子元器件的非线性特性，电力系统的某些设备如功率转换器比较大的背离正弦曲线波形。这些曲线波形用傅立叶分析原理，能够把非正弦曲线信号分解成基本部分和它的倍数，也就是基波和几次谐波。

2.2谐波产生带来的危害

谐波会使电视机、计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化，并使机内的元件出现过热，使计算机及数据处理系统出现错误。对于带有启动用的镇流器和提高功率因数用的电容器的荧光灯及汞灯来说，会因为在一定参数的配合下，形成某次谐波频率下的谐振，使镇流器或电容器因过热而损坏。对于采用晶闸管的变速装置，谐波可能使晶闸管误动作，或使控制回路误触发。

谐波危害总结如下：电能的生产、传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，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，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误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。尤其对于机场这样重要的公共设施，一旦发生谐波危害造成关键设备停机，就会造成很大的损失。

3.某机场配电系统电力变压器谐波检测与分析

为了避免谐波对设备运行带来的危害，对某机场配电室变压器典型工况运行下进行了测试，测试情况如下：

典型变压器谐波测试图

典型变频器电流谐波测试图

据图可看出，变压器的电压谐波总体含量及幅值相对较小，而变频器所含电流谐波含量则普遍较大，电流谐波含量很丰富。

经过分析，在机场电力系统中，电压谐波一般不会超标，其畸变范围较小，基本上只有电流谐波超标。

4.消除和抑制谐波的技术方案

目前常用的谐波治理的方法有无源滤波和有源滤波，下面就两种方法的优缺点进行对比分析。

表1 动态有源滤波和无源滤波方案比较

通过对谐波影响较为严重的配电变压器系统及产生较大谐波含量的设备进行深入的测试，找出谐波源发生的位置，在此基础上制定相应的谐波治理技术方案。

5.谐波治理与节能

5.1谐波产生的设备能耗

谐波不仅仅带来的是对电网及用电设备的危害，同时也会对网中的设备的能耗也会大大的提高，主要通过肌肤效应表现出来。

本文列举出谐波附加损耗的计算方法见表2（奥地利George J，Wakileh博士的计算基础上由解放军理工大学汪彦良等四位导师补充完成）。

以变压器为例分析：变压器损耗分为：铜耗、铁耗、介质损耗、杂散损耗等。其铁耗又分为磁滞损耗和涡流损耗。不管分类如何复杂，按性质分只有两类：基本损耗和谐波损耗。

实际上，对于电缆、电机、电容器等各类电力设备，它们的损耗均是由基波损耗和谐波损耗构成，只是附加倍数不同而已。主要电力设备的谐波附加损耗倍数如表2所示。

表2 主要电力设备的谐波附加损耗倍数公式表

从上表中可以看出，各种谐波损失和谐波的次数有一定的比例关系。附加能量损耗和谐波次数n的比例关系分别为n0.5，n，n2等。据公式可知，谐波次数越高对于节能影响越大。所以，高次谐波虽然含量较少，但必须给予充分的重视。

5.2谐波治理的节能潜力

从日常对机场电力系统运行情况的分析来看，机场一般一个变压器由构成的电力运行系统平均基波损耗在3%左右。根据谐波损耗总计算公式，若只考虑其变压器损耗和线路损耗的降低情况，计算出谐波损耗是基波损耗的K倍，而K值在实际过程中往往大于1.5，因此谐波治理带来的线损和变损的节电率就在4.5%以上。

6.结论

为确保机场用电系统运行安全可靠，应对谐波影响较为严重的配电变压器系统及产生较大谐波含量的设备进行深入的测试，找出谐波源发生的位置，在此基础上制定相应的谐波治理技术方案。谐波治理在对机场电力系统提供安全及可靠保障的同时，还可大大的降低机场供电系统的电能消耗。 [科]

【参考文献】

电力系统的谐波分析与测量 篇4

1 谐波的产生与危害

1.1 谐波产生的原因

谐波产生的根本原因是非线性负载如高压直流输电系统、变频器、电弧炉、电动机车等的应用, 造成电网中的谐波污染、三相电压的不对称性。由于上述负荷的存在, 使得电力系统中的供电电压即便是正弦波形, 其电流波形也将偏离正弦波形而发生畸变。当非正弦波形的电流在供电系统中传输时, 将迫使沿途电压下降, 其电压波形也将受其影响而产生不同程度的畸变, 这种电能质量的下降会给电力系统和用电设备带来严重的危害。

1.2 谐波的危害

谐波对电力系统的危害主要表现在: (1) 谐波使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗, 降低发电、输电及用电设备的效率。 (2) 谐波影响各种电气设备的正常工作。 (3) 谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振, 从而使谐波放大, 引发严重事故。 (4) 谐波会导致继电保护和自动装置误动作, 并使电气测量仪表计量不准确。 (5) 谐波对临近的通信系统产生干扰, 轻则产生噪声, 降低通信质量;重则导致信息丢失, 使通信系统无法正常工作。

2 电力系统谐波分析理论和算法 (FFT)

在实际非正弦周期信号的测量中, 一种方法是基于连续信号的傅立叶级数的谐波分析;另一种是采用离散傅立叶变换。而快速傅里叶变换算法 (FFT) 是可以将一个长度为N序列的离散傅里叶变换逐次分解为较短的离散傅里叶变换。

2.1 电力系统电压或电流的傅立叶变换

该电力系统中电流电压信号可用一个周期函数来表示, 即

电力系统中电流电压信号一般都满足狄里赫利条件, 因此可以分解成如下形式的傅立叶级数:

或

其中

由上式可以得出nA nB和nC之间的关系为:

式 (3) 中第一项0A为函数f (t) 的直流分量;第二项C1sin (ωt+ψ1) 称为基波分量, 其他的各项称为高次谐波。式 (4) 的被积函数中f (t) 、cos nωt、sin nωt都是以T为周期的连续时间函数, 其中的积分上限或下限可以根据需要任意给定, 只要保持上下限之间的差值为一个周期即可。

2.2 FFT的谐波分析 (以Matlab中的FFT函数为例)

对于一个周期为N的离散的有限长序列X (n) ={X (0) , X (1) , X (2) …X (N-1) }, 根据数字信号处理理论, 其离散傅立叶变换 (DEF) 的表示式为:

X (k) 为k次谐波分量的大小

在Matlab中的FFT函数, 由于Matlab对下标的约定为从1开始递增, 因此Matlab中所取的一个周期为N的离散有限长序列就变成X (n) ={X (1) , X (2) , X (3) , …X (N) }, 其FFT表示式为:

3 谐波的测量

分析和测量电力谐波可对电网或某一用电区域的谐波情况有一个清晰定量的了解;为监控电能质量和电能计费提供依据;更是谐波抑制的前提条件。采取相应措施解决电力系统谐波监测和分析问题, 以减小和控制谐波的影响。检测谐波是做好抑制与消除谐波工作的基础, 目前大多数谐波测试仪都采用快速傅里叶变换 (FF T) 。

(1) 从理论上讲, 谐波测量通常是利用谐波分析的方法求出信号的各次谐波的幅值和相角, 然后由相应公式求出总谐波畸变率 (DFU) 、谐波功率 (Ph) 、谐波阻抗 (Zh) 等值。对于不同的谐波, 采用不同的分析方法。对于稳态谐波通常采用FFT算法、FHT算法以及离散W变换等;对于暂态谐波, 则有改进的FFT分析及小波变换等。

(2) 在实际测量过程中, 应用谐波频谱分析仪对各个变压器的出线口、配电柜的各低压电容器支路、主要整流设备馈线支路和典型用户支路等40多个测试点, 进行了电压和电流波形的测量、记录和保存;把测量的电压、电流波形, 通过相应的分析软件, 可以直接得到各次谐波分量的有效值及其占总有效值的百分比。

4 结语

采用谐波分析仪对各种负荷产生的谐波进行测量、分析, 使运行人员及时掌握谐波产生的时间、地点、原因及规律, 并在生产运行中采取适当的措施, 具有很大的实用价值;大大提高了电力系统的安全系数。

摘要：电力系统谐波污染日益严重, 由于谐波的危害, 已严重影响到电力系统的正常运行, 为了维护电力系统的正常安全运行, 分析和测量谐波势在必行。采用谐波分析仪对各种负荷产生的谐波进行测量、分析, 目前大多数谐波分析仪都采用快速傅里叶变换FFT算法。

电力系统谐波分析 篇5

【关键词】谐波；测试；治理技术

1.电力系统谐波的危害

自二十世纪七十年代后，世界各国对电力系统谐波问题展开了广泛的研究，国际电工委员会（IEC）和国际大电网会（CIGERE）相继组成了专门的工作组，制定了包括供电系统、各项电力设备和用电设备以及家用电器在内的谐波标准，并将谐波干扰问题列入EMC范围内。为了提高电力系统的供电质量，我国分别在1984年和1993年颁布了SD126-1984《电力系统谐波管理暂行规定》和GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》，就电力系统谐波的相关标准和管理办法进行了详细阐述。

毋庸置疑地，谐波的存在会对电力系统的供电可靠性和质量造成危害，具体体现在如下方面：首先，谐波的存在会使公用电网中的元件产生附加功率损耗，此附加功率损耗不仅会引发元件的发热而造成其使用寿命的缩短，而且会增加电量系统的损耗，从而造成输电设备、发电设备和用电设备效率的降低；其次，谐波的存在会使电网电压发生畸变，造成继电保护系统动作特性的改变，引发继电保护系统的拒动或误动，这对于确保电力系统的安全运行是极为不利的；再次，谐波的存在会对邻近通信系统产生电磁干扰，使通信系统的通信质量大打折扣，严重时还会引起通信数据的丢失，使通信系统无法正常运行；最后，谐波的存在会使公用电网产生局部的串联谐振和并联谐振，这会导致谐波的放大，从而使谐波对电力系统的危害被进一步扩大。

2.电力系统谐波的测试技术

目前对电力系统谐波进行测试时，使用较多的是PX5三相谐波分析仪、FLUKE41B单相谐波分析仪、FLUKE435三相电能质量分析仪等测试仪表，但这些测试仪表主要是针对具体谐波源用户进行测量，从测量范围和功能上都存在一定的局限性（如主要是针对变电站10kV配电母线或具体的谐波源用户进行测量），因此无法为全面掌握整个地区的谐波源状况提供数据支持。

在对电力系统谐波进行测试时，要求仪表测试所生成的图表能够准确反映任一时刻谐波的状态，同时对谐波电压会谐波电流的采样频率也有着极为苛刻的要求，要求采样时间间隔最小要能够达到1s，从而确保对电力系统谐波状况的实时和全过程监控。

下面以FLUKEl760电能质量分析仪为例，分析电力系统谐波的测试方式：（1）测试仪器的设置。将FLUKEl760電能质量分析仪设置为自动定时测量方式，每隔10min测量一次，设置谐波次数为第2～25次，进行超过24h的连续谐波测量；（2）测量信号的抽取。从被测线路测量CT的二次回路试验端子接入FLUKEl760电能质量分析仪的电流输入端，抽取电流信号；从被测线路测量PT的二次回路试验端子接入FLUKEl760电能质量分析仪的电压输入端，抽取电压信号；（3）数据的处理方法。FLUKEl760电能质量分析仪测量完毕后，通过使用仪器自带的后台分析功能，对定时测量的存盘数据进行分析和处理，得到电流电压总畸变率、电流电压瞬时值、各次谐波电流电压的最小值、各次谐波电流电压的最大值、各次谐波电流电压的平均值及95%概率值，并以最大相的95%概率值作为最终测量结果，与国标的允许值或限值进行比对，以此来判断电力系统的谐波电流是否超标。

使用FLUKEl760电能质量分析仪对电力系统谐波进行测量，具有如下功能：FLUKEl760电能质量分析仪能够对电能质量事件（如浪涌电流、电压闪动等）进行检测和记录，用户还可以根据需要设定相应的自动记录时间；FLUKEl760电能质量分析仪能够与计算机相接，在线进行谐波记录，并且通过计算机提供的功能对电流系统谐波进行分析和处理；FLUKEl760电能质量分析仪能够对电压电流波形或谐波频谱进行大屏幕显示。

3.电力系统谐波的治理技术

目前，解决谐波污染问题的基本思路主要有如下两条：（1）在电力系统中装设谐波补偿装置（无源滤波和有源滤波两类），让谐波补偿装置来补偿电流系统的谐波和无功功率；（2）对电力电子装置进行改进，让电力电子装置具有较高的输入功率因素（尽量趋近于1）并使其少产生甚至不产生谐波。

以往电力系统谐波治理的技术主要是采用无源滤波技术，也就是使用LC滤波器（LC滤波器由滤波电抗器、滤波电容器和电阻等无源器件构成）。无源滤波技术既能够补偿无功功率，又能够补偿谐波，此外还具有投入成本小、结构简单、效率高及维护方便的优点，因此是较长一段时间内人们广泛采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但是它也存在以下缺点：只能抑制固定的几次谐波，并对某次谐波在一定条件下会产生谐振而使谐波放大；只能补偿固定的无功功率，对变化的无功负载不能进行精确补偿；其滤波特性受系统参数影响较大，且其滤波特性有时很难与调压要求相协调；重量与体积较大，有效材料消耗多等。

为解决无源滤波器的局限性，人们做了许多研究与探索，其中具有代表意义的就是有源电力滤波器技术的提出。与无源电力滤波器相比，有源电力滤波器具有以下优点：对功率器件工作频率以内的各次谐波都有较好的滤波效果；当系统阻抗和频率变化时，滤波特性不受影响；不会与电网发生串、并联谐振现象，且能有效地抑制系统与无源滤波器之间的谐振；不存在过载现象，当负载谐波电流较大时，仍能继续运行。

为了做好电力系统谐波的治理工作，供电局要认真做好以下几方面的内容：（1）在用户报装时，供电局要认真调查用户的用电性质和用电设备，在规划设计时认真考虑电力系统面向的用户需求，尤其是用户为工矿企业时，供电局要认真开展通电验收时的谐波检测工作，从而针对性制定相应的谐波抑制对策，力求为工矿企业提供优质的电力；（2）供电局要向用户大力宣传谐波治理的重要性，让用户明白谐波的治理绝不仅仅是供电局自身的事情，鼓励用户积极参与到谐波治理的工作中来，从而降低供电局的工作强度；（3）为了提高用户参与谐波治理的积极性，供电局可以采用分别计量基波电能和谐波电能的方式，对注入谐波电能的用户在电价上给予一定的成本分担，对吸收谐波电能的用户在电价或用电量上给予一定的谐波分量补偿；（4）供电局对配电网的线损进行定期统计，对线损率较高的区域进行重点调查和分析，如果怀疑是因谐波导致线路线损率过高，那么要在找到谐波源后加装相应的治理设施（如有源滤波器应用在逆变器产生的谐波治理上）。

4.小结

从全文的分析可知，谐波会对电力系统造成很大的危害，因此近年来供电局纷纷开展谐波测试与治理技术的研究工作，取得了一定的进展，这对于提高电力系统的电能质量及确保用户的用电可靠性是至关重要的。

参考文献

[1]张直平，李芬辰等.城市电网谐波手册[M].中国电力出版社，2003.

[2]王兆安，杨君等.谐波抑制和无功功率补偿（第二版）[M].机械工业出版社，2006.

[3]王见乐.10kV配电母线谐波超标原因分析[J].科技信息，2009（33）.

作者简介

电力系统谐波分析 篇6

电力系统谐波参数测量是电能质量领域目前研究的热点问题，对治理谐波污染和提高用户的用电质量具有重要意义。离散傅里叶变换（discrete Fourier transform,DFT）及其快速算法———快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）由于物理意义明确，计算简单，是目前最常用的分析工具[1]。

由于电力系统采样数据有限且很难做到同步采样，因此基于DFT的谐波分析方法会产生频谱泄漏和栅栏效应[2,3,4]。为减少上述影响，提高谐波参数测量精度，众多学者在此基础上做了一些有益的研究。通常方案是采用时域加窗的方法抑制频谱泄漏，并通过频域插值的方法消除栅栏效应[5,6,7,8,9,10,11]。为了进一步减少频谱泄漏的影响，文献[12]提出了一类基于矩形窗的新型自卷积窗函数，在此基础上，三角自卷积窗[13]、汉宁自卷积窗[14]等一系列自卷积窗被应用于谐波分析领域。但这些窗函数在提高旁瓣衰减的同时也牺牲了主瓣宽度，限制了其频率测量范围。

为了保证主瓣宽度尽量小，且进一步降低旁瓣干扰，文献[15]提出了奇数频点插值修正法，通过对DFT结果的相位调整，有效地抑制了信号间的频谱干扰。在此基础上，文献[16]提出了多层DFT插值校正法，实质是基于余弦组合窗的奇数频点插值校正法，进一步抑制了频谱泄漏。

根据奇数频点修正原理，希望经过处理后的旁瓣谱线相邻方向相反，且幅值接近，这样经过叠加处理后可使旁瓣得到最大程度的衰减。切比雪夫（Dolph-Chebyshev）窗恰好具有上述特性，而且它是一种局部优化的时窗函数，满足窗函数的最大振幅比准则[17]。其旁瓣不衰减，使得相邻的谱线幅值接近，利用叠加校正方法可使旁瓣干扰降低到最小，提高测量精度，而且切比雪夫窗的主瓣峰值和旁瓣峰值之比还可以通过改变参数自由选择，提高了窗函数的适应性。

因此，为进一步提高谐波/间谐波参数测量的精度，减小谐波/间谐波及负频率成分的干扰，在奇点校正的基础上提出了一种基于切比雪夫窗的高精度谐波/间谐波测量方法。所提方法的最大特点是利用相位旋转后主瓣同向且旁瓣反向的特点，通过谱线叠加抑制旁瓣泄漏，在保证切比雪夫窗主瓣宽度的情况下进一步削弱旁瓣，并可以通过形状参数选择合适的最大振幅比以适应不同的工况。将所提方法应用于谐波/间谐波参数估计中，并分析了干扰噪声大小对本文所提谐波测量方法性能的影响。仿真计算结果表明，本文方法具有非常高的测量精度，并通过多种工况验证了其适用性和有效性。

1 切比雪夫窗

切比雪夫窗是由一个切比雪夫多项式在单位圆上作N点等间隔抽样，然后再进行离散傅里叶反变换得到的。其离散时域表达为[17]:

式中：Wc0(m）为切比雪夫窗的离散频谱；|n|≤M,M=(N-1）/2,N为窗函数的长度，且N取奇数；Rp为切比雪夫窗形状调节参数；ΔF为Rp控制的变量，两者关系为

将式（1）平移（N-1）/2，使其满足[0,N-1]范围，则根据DFT的移位性质可得切比雪夫离散频谱为：

利用插值法可得最大旁瓣电平γ与形状参数Rp的关系近似为[18]:

由式（5）可知，当Rp的值为0.457 2和0.351 2时，最大旁瓣电平分别约为-100dB和-200dB，此时切比雪夫窗时域波形和幅频曲线如图1和图2所示。

结合图2和切比雪夫窗的特性可知，旁瓣具有等波动性，即所有的旁瓣均具有相同的高度，这就意味着在给定旁瓣高度下，主瓣宽度最小；在给定主瓣宽度下，旁瓣峰值最小。因此，切比雪夫窗又被称作最大振幅比时窗函数。

2 基于切比雪夫窗的谐波参数估计方法

2.1 切比雪夫窗截断信号

考虑离散多频率正弦信号为：

式中：n=0,1，…，N-1;P为信号所含谐波成分个数；下标p对应每个谐波成分；Ap为信号的幅值；fp和φp分别为信号的频率和相角；Δt为采样间隔，即Δt=1/fs,fs为采样频率。

将式（6）用欧拉公式展开为：

式中：ωp=2πfpΔt为数字角频率。

式（7）中的第1项为关注谐波正频率成分，第2项为其他谐波正频率成分，第3项是所有谐波的负频率成分。

当关注频率为fp时，其他频率为干扰成分，反之，当关注频率为其他任一频率时，fp则是一个干扰成分，各个频率成分之间具有相同关系，都会成为干扰。因此，可以先单独考虑关注频率fp的单频复信号为：

针对信号经DFT处理后产生的截断效应，采用加窗的方式减小频谱泄漏。将式（8）信号用切比雪夫窗截断，即

根据频域卷积定理，截断信号的离散时间傅里叶变换（discrete time Fourier transform,DTFT）为：

对式（10）进行等间隔离散化，由ω=2πk/N，ωp=2πkp/N，可得的DFT结果为：

式中：kp为关注频率实际谱线位置。

为使式（11）中的相位不随k变化，将式（11）进行相位旋转[15]，可得：

式（12）中只有Wc0(k-kp）随k变化，它决定了离散频谱的性质。

调整相位后的DFT结果满足主瓣各谱线相位相同，同时旁瓣对应的各个谱线近似满足相邻相位相反的要求。因此，可以通过相邻谱线叠加来进一步减小旁瓣影响。

对谱线进行叠加处理，定义如下运算[15]:

式中：XⅡ′（k）含有2条谱线，XⅢ′（k）含有3条谱线。

结合推导过程可知，通过叠加运算可大大降低旁瓣，减小其他频率成分对关注成分的干扰。图3和图4给出了当kp=0,N=513时，Rp分别为0.457 2和0.351 2条件下，的主瓣右半部分归一化对数幅度曲线。

观察图3和图4可知，除极少数点外，位于旁瓣的谱线基本满足方向相反条件。经过叠加处理后，使旁瓣得到了极大的衰减。位于主瓣内的谱线由于谱线方向一致，经过叠加也不会使主瓣减小，同时很好地保持了主瓣宽度，减小旁瓣的同时并没有增加主瓣宽度。

通过谱线叠加处理可以大大减小式（7）中等号右侧第2项和第3项的干扰，因此经过上述处理后的正弦信号可以忽略其他成分的旁瓣泄漏影响，直接考虑式（8）所示的关注频率的单频复信号。

2.2 基于切比雪夫窗的谐波测量算法

根据式（12）结果，取峰值谱线位置为kM，且kM前后谱线分别为k1=kM-1和k2=kM+1。令频偏αp=kp-kM，则αp∈[-0.5,0.5]。

由式（13）可得2点叠加运算结果分别为XⅡ′（k1）和XⅡ′（kM），令

由于k1,kM和k2为已知量，且kp=kM+αp，所以式（15）可以看做一个αp为自变量，r3为因变量的函数，即r3=g（αp）。通过多项式拟合逼近可根据r3得到频偏αp，综合考虑算法精度和计算量，本文采用的逼近次数为7次。

因此，频率修正公式为：

由式（14）可得3点叠加结果，结合式（12）则幅值的计算公式为：

由式（12）和式（14）可得相角的计算公式为：

整个谐波测量算法流程如图5所示。

3 数字仿真计算

3.1 经典信号算法性能比较

采用文献[5,6]中的经典信号模型对所提算法进行验证。给定无噪声信号为：

式中：A0=0.2,A1=6,f1=20.2Hz，φ1=0.1rad,1A3=1,f3=60.6Hz，φ3=0rad。

分别采用文献[5]、文献[6]、文献[18]中的方法和本文所提的方法对上述信号进行仿真计算。文献[18]中方法和本文所提方法均采用了加切比雪夫窗处理的手段，因此分别用Che-2和Che-3表示文献[18]方法和本文所提方法，其中数字表示所用的谱线数。各个方法的计算结果绝对误差对比见表1。

由表1可知，基于切比雪夫窗的插值算法比经典窗插值算法具有更高的测量精度，且所用数据点更少。与Che-2相比，Che-3具有更佳的旁瓣干扰抑制性能，测量效果更好，尤其当Rp较大时，此时窗函数主瓣较窄，但旁瓣较高，采用本文方法优势更为明显。

3.2 电力谐波信号分析

为了进一步验证算法对电力信号的适用性和准确性，对文献[15]中的多谐波电力信号进行仿真计算，其离散时域表达式如式（6）所示。

各次谐波成分参数如表2所示，采样频率fs为1.5kHz，信号基频为50.1Hz。分别采用文献[15]中的方法（Rec-3）、文献[16]中的方法（Hann-3）、Che-2和Che-3对信号进行分析。Rec-3和Hann-3的采样点数取512,Che-2和Che-3的采样点数取513。结合表1分析结果，令切比雪夫窗形状参数Rp=0.351 2。各方法仿真结果的相对误差对比见表3、表4和表5。

由仿真结果可知，由于切比雪夫窗很小的旁瓣泄漏，因此基于切比雪夫窗的插值算法Che-2和Che-3的测量误差要远远小于基于矩形窗和汉宁窗的3谱线插值法。由于3谱线的两两叠加可进一步衰减旁瓣，使得Che-3比Che-2具有更好的测量结果，即便是含量较小、受相邻谐波干扰较大的偶次谐波也有很高的测量精度。

3.3 含噪声干扰的谐波分析

当信号处在噪声环境中时，所测的频率不仅会受到非关注频率分量的干扰，还会受噪声影响。为验证算法在噪声情况下的有效性，在式（6）信号的基础上分别加入信噪比（signal to noise ratio,SNR）从70dB到190dB变化的高斯白噪声。对每个噪声等级，用了10组不同的随机高斯白噪声，求取信号参数的平均误差。令Rp=0.351 2，仍采用3.2节中的谐波测量方法对信号进行分析，则图6为第3次谐波在不同噪声条件下各参数的相对误差变化情况。

由图6可知，当信噪比较低，即噪声成分较大时，几种方法的精度差别不显著，实际上此时噪声对频谱分析精度的影响占了主要因素；当信噪比较大时，基于切比雪夫窗的插值算法与经典窗3谱线法相比有更高的测量精度，但此时Che-3与Che-2相比优势不明显，具有类似的测量精度，主要原因是两种方法中的旁瓣已经得到很大抑制，微弱噪声也会是测量误差的主要来源。因此，本文所提方法在噪声环境下具有良好的适应性，尤其在弱噪声环境下优势明显。

3.4 含间谐波信号分析

当谐波信号中含有微弱的间谐波成分时，由于频率间隔比较近，导致各成分之间干扰较严重，尤其是间谐波的测量精度会有所下降。对文献[15]中的含间谐波信号进行仿真计算。信号各成分参数如表6所示，其中基波频率、采样频率和采样点数均和3.2节一致。

为提高间谐波测量范围，适当减小切比雪夫窗主瓣宽度，取Rp=0.457 2。由于Hann-3并未用于间谐波测量，这里采用Rec-3,Che-2和Che-3进行比较。计算各个谐波成分的相对误差，其仿真结果如图7所示。

由图7可知，由于间谐波含量较小，受相邻谐波干扰严重，因此几种方法所测的间谐波精度均小于谐波测量精度。从算法性能上看，Rp增加后使切比雪夫窗的旁瓣有所提升，使得Che-3抑制频谱泄漏的性能更突出，因此谐波参数辨识上比Che-2更具优势，测量精度上有数量级的提升。因此，本文方法同样适用于含间谐波的谐波信号分析。

4 结论

本文采用切比雪夫窗截断信号来抑制频谱泄漏，在观察切比雪夫窗DFT结果的幅值和相位特征后，采用3谱线叠加的方式来抑制旁瓣泄漏，推导了基于切比雪夫窗的谐波测量算法，并对电力谐波信号进行了仿真计算，得出以下结论。

1）切比雪夫窗的DFT的结果经相位调整后，其主瓣谱线方向相同，旁瓣谱线基本满足相邻方向相反，且谱线幅值高度近似，可以通过叠加处理大大减小旁瓣干扰的影响。

2）当测量谐波信号时，可取较低的形状参数Rp，此时所提方法具有非常高的谐波参数测量精度，尤其适用于测量含量较低的偶次谐波。在噪声干扰背景下，所提方法在谐波分析能力上同样具有优势。

电力系统的初级谐波分析及治理 篇7

在电网中出现的非正弦波的波形畸变是有电力系统中的非线性设备引起的, 流过非线性设备的电流和加在其上的电压不成线形比例关系。根据傅里叶级数进行分解, 任何周期或非周期性的畸变波形都可用一系列不同频率的正弦波的和表示。也就是说:对畸变波形, 该波形可用一系列基波频率整数倍的理想的正弦波形来表示。其中, 频率为基波频率整数倍的波形就称为谐波。

因为电力系统是有双向对称的元件组成的, 这些元件产生的电流电压具有半波对称性, 因此偶次谐波可抵消, 我们可以忽略电力系统中的偶次谐波, 而只需观察奇次谐波即可。

通常在三相整流桥电路中, 其网侧各次谐波的有效值与次数成反比:In=I1/n。其中In为n次谐波电流值, I1为基波电流值, n为谐波次数。

在以前的用电设备中, 像是的白炽灯等简单的电阻型用电设备中, 并也多少谐波成分的存在。而随着科技的发展, 用电设备日益更新换代, 公共电网中各种谐波也相继出现并日益严重。目前, 公共电网设备中的主要谐波源, 就其非线性特性而言主要有三大类:

电子开关型:主要为各种交直流转换装置、双向晶闸管可控开关以及变频器等电力电子设备, 而非线性呈现交流波形的开关切合与换向特性。

铁磁饱和型:各种铁心设备, 如变压器、电抗器等, 其铁磁饱和特性呈非线性。

电弧型:交流电弧炉及交流电焊机等, 其电弧电压与电弧电流呈现不规则的随机变化的伏安特性。

随着现代工业迅猛发展, 精密半导体电子设备及大功率可控硅的广泛应用, 导致大量非线性负荷增加;这些设备对电力系统的供电质量更加敏感, 而这些设备又同时导致了电力系统的波形畸变。

民用、商用建筑中, 多为单相电源, 以3次谐波为主, 例如电脑、不间断电源 (UPS) 、冷气机、中央空调、荧光灯节能灯的镇流器, 微波炉、复印机等。

工业系统中, 多为三相电源, 以5~7次谐波为主, 例如电梯、变频器、恒温设备、电焊机、通讯系统基站等。

这些设备, 即使供给它理想的正弦波电压, 它取用的电流也是非正弦的, 即有谐波电流的存在。其谐波电流的含量基本取决于其自身的工作特性和工作状况以及施加给他的电压, 而与电力系统的参数关系不大, 因此常被看做谐波恒流源。

谐波基本以3、5、7次为最主要, 其他阶次相对来说影响不大, 因此谐波治理以3、5、7次为主。

谐波使公共电网中的元件产生了附加的谐波损耗, 降低了用电设备的效率, 大量的谐波电流流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾;谐波对电机的影响除引起附加损耗外, 还会产生机械振动、噪声和过电压, 使变压器局部严重过热;谐波还会引起公共电网中局部的并联谐振和串联谐振。从而使谐波放大, 使谐波危害大大增加, 甚至引起严重事故;谐波还会导致继电保护和自动装置的误动作, 并会使电力测量仪表不准确;谐波还会对临近的微电子设备和通讯系统产生干扰, 严重的会使系统无法正常工作。

在有谐波的系统中, 只要将常规的电容器组连接到此母线上, 就会产生某一特定频率的并联或串联谐振, 如果这一谐振频率与某次谐波频率重合, 谐波电流和谐波电压就会被显著放大。以下主要分析并联谐振情况:

对于系统中的谐波源而言, 并联电容器与系统等值电感为并联关系, 在某一特定频率下, 当电容器组的容抗和系统总电抗相等时, 从谐波电流源处看到的电感和电容的并联视在阻抗很高, 这就是典型的并联谐振。

并联谐振原理分析:

f越大, Zc越小, 电容器对高次谐波电流呈低阻抗, 高次谐波电流会更多的通过电容器, 式电容器长期过载, 发热情况长期得不到改善, 而最终导致损毁。

当谐波次数为某个特定的n时, 可能会导致为零而谐振。此时, Z将无限大, 而U=I*Z, 因此U迅速增大, 此时会使电容器击穿甚至爆炸。

现阶段, 谐波的问题基本可以用以下方式解决:

1、调谐滤波电容器组:在功率补偿电容器前串上调谐电抗器, 使之调谐在某一特定频率。这样, 对于基波而言, 补偿设备呈容性, 可以正常进行无功补偿;对于谐波而言, 补偿设备呈感性, 使谐振不能发生。这种情况下, 大部分谐波电流流入电网, 仅有少量流入电容器组。

2、无源滤波器组:主要是由电容器、电抗器组合而成, 构成串联LC谐振电路的滤波装置。此电路被设计成在某一频率下的阻抗, 比电网中的其他电路低的多。此装置的缺点是较易过载, 在过载时会被烧损。另外, 也可能会造成功率因数过补, 而且无源滤波器不能受控。因此, 随着使用时间的增加, 配件老化或电网负载的变动, 会改变谐波振频率, 使滤波效果下降。特别注意的是, 无源滤波器只可以过滤一种谐波成分, 如果过滤不同的频率, 还要分别采用不同的滤波器。

3、有源滤波器组:并联型有源滤波器实质上是一个受控的、快速反应的谐波电流源, 与非线性负荷并联, 从补偿对象中检测出谐波电流, 通过产生与补偿谐波形状一致, 方向相反的电流, 来抵消非线性负荷产生的谐波电流, 起到补偿谐波的作用, 其结果是系统只向负荷提供基波电流。有源滤波器的安装与谐波源越近, 滤波效果越好。

摘要：电网中出现的非正弦波的波形畸变是有电力系统中的非线性设备引起的。目前, 公共电网设备中的主要谐波源, 就其非线性特性而言主要有三大类。谐波基本以3、5、7次为最主要。谐波对于电气设备的危害性很大, 而谐波的治理也基本可以靠调谐滤波电容器组、无源滤波器以及有源滤波器解决。

关键词：谐波产生,谐波危害,并联谐振,谐波治理

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准:《电能质量公用电网谐波 (GB/T14549-93) 》。

[2]王兆安、杨军、刘进军:《谐波抑制和无功功率补偿》, 机械工业出版社。

基于小波变换的电力系统谐波分析 篇8

近年来,随着大量电气设备在电力系统中的广泛应用,特别是大量非线性负载的使用,向电网注入了大量的谐波电流,由此而产生的谐波导致电网的污染也越来越严重,因此谐波分析和抑制工作越来越被重视。而谐波检测技术作为谐波问题的一个分支,对抑制谐波有着重要的意义。

为了补偿谐波电流,必须实时地检测出谐波电流的大小。早期的谐波检测方法在检测谐波电流时主要采用了低通滤波器,但这种方法也会造成检测谐波电流的滞后,已不能满足实际谐波检测的需要。因此本文提出了一种基于小波变换的电力系统谐波电流检测方法,小波变换在频域和时域同时具有局部性,使我们能够计算在某一特定时间的频率分布,能将各种交织在一起的不同频率组成的混合信号分解成不同频率的信号块,这样通过小波变换就可求出基波电流[1]。通过实例仿真,可以有效地对信号频带进行细致的划分,证明此方法在电网谐波检测领域中具有可行性和实用性。

1 谐波分析的基础[4]

设是f(ωt)一个周期T=2π/ω的函数,则其可用傅立叶级数表示为:

n=1,2,3…或者

其中,A0代表的是直流分量,n=1时An代表的是基波分量,其余的代表谐波分量。因此,我们只要得到分析对象(如电力系统中的电流或电压等)的数学解析式,就可以利用傅立叶级数对其进行谐波分析。

2 小波变换[3]

小波分析方法是一种窗口大小固定但其形状可改变,时间窗和频率窗都可改变的时频局部化分析方法。即在低频部分有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率,在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率,对信号有自适应特性。

定义:对任意信号f(t)∈L2(R),f(t)的连续小波变换的定义是:

a为尺度因子,b为平移因子,*表示复数的共轭。如果Ψ(t)满足紧支性条件或容许条件:

则称(t)为容许小波,当母小波称为容许小波时,可由Wf(a,b)恢复出原信号f(t):

当Ψ(w)满足允许条件:时,我们称Ψ(t)为一个基本小波或母小波,将母小波Ψ(t)经伸缩和平移后,就可以得到一个小波序列。

由此可见小波变换有以下特点:

(1)有多分辨率(multi-resolution),也叫多尺度(multi-scale)的特点,可以由粗及细地逐步观察信号。

(2)可以看成用基本频率特性的带通滤波器在不同尺度a下对信号做滤波。由于傅里叶变换的尺度特性可知这组滤波器具有品质因素恒定,即对带宽(带宽与中心频率之比)恒定的特点。注意,a越大相当频率越低。

(3)适当的选择基小波,使在时域上位有限支撑,在频域上也比较集中,就可以使WT在时域都具有表征信号局部特征的能力,因此有利于检测信号的瞬态或奇异点。

3 仿真算例

信号经小波包变换分解后成为若干不同的序列,每个序列则对应原信号中某个频带的成分。根据原信号的频谱特性,可以选取其中的某些序列进行重点分析,也可以采用某些准则来选择所谓最佳小波包基。

在应用中,通过对信号进行小波变换,可以实现信号的时频分析,观察信号在某一时间上对应某一尺度的成分。小波分析是把信号X分解成低频a1和高频d1两部分,在分解过程中,低频a1中失去的信息由高频d1捕获。在下一层分解中,又将a1分解成低频a2和高频d2两部分,低频a2中失去的信息由高频d2捕获。如此类推,可以得到信号越来越精细的时频描述。也就是不断地将信号分解为不同频带上的信号分量,低频段上的分量看成基波分量,高频段上的分量看成各次谐波分量,完成对谐波信号的检测及分析[6,7]。

利用MATLAB小波工具箱的函数对谐波源原始信号进行仿真分析,设电流原始信号为:

通过对不同小波函数的比较,发现在选取正交小波Daubechies4对上述信号进行分解时,取得了较好的效果[6,7,8]。现在利用db4小波对原始信号进行五层分解,如图2所示。可以看到信号s=a5+d5+d4+d3+d2+d1。从图中可以看出:原始信号中不同频率的信号分离开了,低频信号a5近似于原始电流信号中的基波分量,细节信号d1-d5对应的是从高频到低频的谐波的波形,较好地达到了检测谐波的目的。

利用db3小波对信号s进行四层分解,如图3所示。信号s=a4+d4+d3+d2+d1,可以看到,低频的第四层a4已将正弦信号的最低频率组成清晰地分离出来了,非常接近正弦波。该信号是由三个不同频率的正弦信号所组成的,高频正弦定位于d1层,d4层包含中频层的正弦信号。

由仿真结果可知,随着尺度的增加,时间分辨率不断降低,噪声影响也会变小,谐波信号在低时间分辨率上能够被很好地重构。不同的小波函数对信号的分析结果不同,这主要是因为在小波分解下,不同的尺度有不同的时间和频率分辨率。同时可以看出,重构基波分量同原始信号中所含的基波分量相比,误差很小,这种微小误差主要是由于db4或db3正交镜像滤波器组幅频特性曲线尾部小部分重叠产生的[8,9]。此外,小波函数的尺度的选取对信号分析的结果也有比较大的影响。尺度选得太大,可能造成近似部分模糊且难以分辨;尺度选得太小,各种谐波成分可能根本无法分解出来。因此,在实际应用中,尺度的选择也是小波分析的一个重要方面。

4 结束语

综上所述,通过MATLAB仿真可以看出,将小波变换应用在谐波检测中,能够有效地检测电力系统的电压和电流中的谐波含量并分解出基波信号和谐波信号,而且能实时跟踪谐波的变化,达到检测谐波的目的。相对于传统的谐波检测方法,如FFT、瞬时无功功率理论而言,小波变换在时、频域内具有良好的局部化特性,小波变换更适合于分析非平稳信号的谐波。因此,随着小波理论的不断发展和完善,它在电力系统谐波信号分析中将具有很广的应用前景。

摘要：电力系统的谐波是影响电能质量的重要因素,文章主要利用小波变换的奇异信号检测能力和较好的时域分辨率,对电网中的谐波进行了检测、分析。通过MATLAB对实例进行仿真,仿真结果表明,利用小波变换可以将信号中不同频率的谐波有效地提取出来,能够精确地分析非平稳信号的谐波,具有很高的分析精度。

关键词：小波变换,电力系统,谐波

参考文献

[1]高成.Matlab小波分析与应用(第2版)[M].北京:国防工业出版社,2007.

[2]武小红.基于小波变换的农村电网谐波检测[J].中国农村水利水电,2007,2(2):99-100.

[3]陈仲英.小波分析[M].北京:科学出版社,2007.

[4]张直平,李芳辰.城市电网谐波手册[M].北京:中国电力出版社,2001.

[5]彭玉华.小波变换与工程应用[M].北京:科学出版社,2003.

[6]耿云玲.电能质量扰动分析中的小波变换的应用研究[D].长沙:湖南大学,2006.

[7]王建赜,冉启文,等.基于小波变换的时变谐波检测[J].电力系统自动化,1998,22(8):52-54.

[8]程正兴.小波分析算法与应用[M].西安:西安交通大学出版社,1998.

医院配电系统的谐波分析及治理 篇9

1 电力系统谐波的基本特性

1.1 谐波的定义

IEEE 519-1992中定义:谐波 (Harmonic) 为一周期波或量的正弦波分量, 其频率为基波频率的整数倍。

1.2 谐波的产生

在电力系统中, 谐波产生的根本原因是非线性负载所致。当电流流经负载时, 与所加的电压不呈线性关系, 就形成非正弦电流, 即电路中有谐波产生。在平衡的三相系统中, 由于对称关系, 偶次谐波已经被消除了, 只有奇次谐波存在。

1.3 谐波的危害

谐波的危害主要有以下几个方面。

1.3.1 加速绝缘老化, 降低设备的使用寿命

谐波电压可能导致电容器和变压器的涡流损耗增加, 加大绝缘材料的电应力。谐波电流会加剧变压器的铜损, 从而产生局部过热和噪音增大, 加速绝缘老化, 缩短变压器和电动机的使用寿命。

1.3.2 增加线损, 加大成本支出

由于谐波不经治理是无法自然消除的, 所以谐波电压和电流在电网中积累叠加导致线损增加, 变压器带载能力下降, 从而增加了电费支出。

1.3.3 影响通讯质量

由于空间限制, 通讯线路害我输电线路的距离一般很近, 谐波容易通过感性耦合产生声频干扰, 降低信号的传输质量。

1.3.4 造成开关误动作, 引发电力事故

在有谐波存在时, 机电型继电器的时间延长特性会改变。地电流继电器不能区分零序电流和三次谐波, 从而会导致误跳闸。同时, 电网的各类保护及自动装置也会产生误动或拒动, 这在微机保护和综保装置中表现突出, 可能引发区域电网瓦解, 造成大面积停电的恶性事故。

2 医院配电系统特点及谐波源的主要分布

2.1 医院配电系统的特点

众所周之, 医院作为特殊的服务性行业, 医疗部分的用电必须保证持续性和可靠性。许多病人使用着大量医疗设备, 像呼吸机、心电图机、输液泵等, 一旦出现断电, 后果将不堪设想。医院配电系统一般是10/0.4Kv主变压器 (两路) 。主要负载为电子医疗精密设备、照明及变频通风设备、计算机及UPS等, 其中大部分为单相非线性负荷。

2.2 医院谐波源的主要分布

经过实测分析汇总, 谐波源的主要分布如下: (1) 通风设备:为了节约能源, 大部分医院均采用变频风机及空调。变频器是非常重要的谐波源, 其总谐波电流畸变率达33%以上, 会产生大量5、7次等谐波污染电网。 (2) 照明设备:医院内部使用着大量的荧光灯具, 产生大量的谐波电流。当多个荧光灯接成三相四线负载时, 中线上就会流过很大的三次谐波电流。 (3) 电子医疗精密设备:医院内的大型电子医疗设备一般为开关电源供电, 开关电源设备会产生3、5、7次等谐波注入电网。 (4) 计算机及UPS:目前医院均为计算机网络管理, 计算机的数量很多, 此外服务器等数据存储系统必须配有UPS等备用电源。个人电脑的开关电源及UPS均为谐波源, 会产生大量的3、5、7次等谐波。

医院的低压配电系统有大量的谐波源负荷, 会产生大量的3、5、7次等谐波, 严重污染电网。大量的单相非线性负荷会造成三相不平衡、谐波超标、中性线谐波过载等电能质量问题。

3 低压配电室实测数据分析

基于以上的分析, 我们选择配电室中的2台变压器进行谐波含量测试, 测试位置是变压器的低压侧配电柜的总出线处。下面是测试得到的数据。

1#变压器: (负载为照明动力、手术室、X光、核磁室、空调、电梯和一些泵类等) 表1。

2#变压器: (负载为动力照明、空调机组、热力站、机房、水泵、食堂、核磁力和供应室动力等设备) 表2。

测试数据显示:被测系统中的电压谐波和电流谐波含量都非常大, 电压谐波已经超标 (国标GB/T14549-93中规定电压总谐波畸变率应≤5%) 。电流谐波也由一个比较大的幅值, 超过了148A。谐波问题比较严重。

4 电网净化方案

目前, 国内治理谐波主要有无源滤波、有源滤波和无源+有源组合的滤波方式。有源滤波器的性能优越, 但价格较高;无源滤波器虽然治理谐波的效果不甚理想, 但价格优势明显;而无源+有源组合装置是二者的有机结合, 在治理效果、价格和工作效率等方面都有明显优势。

综上考虑, 我们针对医疗用电及非线性负荷多的电路采用无源+有源组合装置进行补偿, 以改善医疗设备的供电质量, 提高医疗工作质量。其中有源滤波器用于补偿无源滤波器没有补偿的其他次数的谐波电流。无源滤波器容量占整个滤波容量的60%~70%, 有源滤波器占30%~40%。无源+有源组合装置的系统图见图1。

5 能效分析

5.1 改善电能品质, 保证医疗工作的正常进行

电网净化装置能全面改善电能质量问题, 滤出电网谐波, 补偿功率因数, 防止电网的串并联谐振, 从而减少医疗设备的故障率, 延长设备的使用寿命, 提高医疗工作的效率。

5.2 提高供配电能力

电网净化装置将谐波电流由10%左右滤除到接近零, 使变压器的实际负荷大大降低, 有了更大的供电富裕能力。降低电能损耗, 节约电能。

由于补偿了谐波电流和无功电流, 使变压器和线路的电流减小, 从而使整个配电线路的损耗降低, 节能约8%左右。

参考文献

[1]G.J.WakilehM, 徐政译.电力系统谐波-基本原理、分析方法和滤波器设计[M].机械工业出版社, 2002:68～85.

[2]陈杰甫, 杨泓, 马旻雯, 等.医院供配电系统谐波状况普查与K系数研究[J].电气工程应用, 2007, 4:23.

[3]GB/T14549—93.电能质量公用电网谐波[S].北京:中国标准出版社, 1993.

电力系统谐波分析 篇10

关键词：煤矿；供配电系统；谐波危害；防治对策

煤炭是我国社会主要资源之一，对社会发展和经济建设起着积极推动作用。煤矿生产过程中供配电系统发挥着重要作用，是煤矿的重要基础设施。但煤炭供配电系统所处环境复杂，受到谐波影响后电流会发生畸变，这些电流流入煤矿电力系统后会直接影响供配电稳定性，缩短电力设备使用寿命，导致设备烧毁，甚至威胁工人人身安全。这不仅会影响正常生产，还会给煤矿企业造成经济损失，会引起社会不良影响。因此，煤矿企业必须提高对谐波危害的重视，加强防治。

一、煤矿供配电系统的谐波危害

近年来，煤矿生产中对电能的应用越来越广泛，煤矿生产正在逐步走向工业化、现代化。但由于煤矿生产环境具有一定特殊性和复杂性，所以煤矿供配电系统在输电、配电、用电过程中都有可能受到谐波影响。煤矿供配电系统中谐波主要来自半导体的非线性元件，例如，各种变频器、通风机等等[1]。这些非线性元件运行中具有非线性磁化曲线、铁芯内饱和特性，会导致磁化电流呈尖顶性，含有大量奇次谐波，所以会增加电流和电压负荷，使其工作点偏离线性，产生谐波电流。谐波电流的产生对供配电系统和电气设备都会产生不良影响，用电网元件受到谐波影响后，用电及输电设备性能将大大降低，严重时甚至会造成电网瘫痪，导致元件故障。另一方面，在持续影响下，还会导致线路升温，电缆就可能因过载过热，造成绝缘层毁坏，引起火灾事故。此外，谐波还会对变压器造成不利影响。变压器在受到谐波影响后会引起局部发热，导致频率和电流的增加，使额外损失上升，造成变压器负荷能力下降，噪声增大。这对变压器来说危害极大，将会直接影响变压器使用寿命，相关统计数据显示，变压器设备故障百分之六十五由谐波造成[2]。另一方面，谐波对通信信号也有着很大危害，会对通信信号造成干扰，降低通信质量，甚至导致传输的信息数据丢失，使通信系统无法正常传递信号。另外，谐波还会导致保护与控制设备发生误动现象，这种误动现象对供配电系统危害极大，不仅会导致计量仪表出现误差问题，同时还会造成设备故障点扩大，使整个区域的系统都陷入瘫痪。

二、煤矿供配电系统谐波防治的对策

通过前文的分析，不难看出谐波对煤矿供配电系统的危害性，做好谐波防治是保障供配电系统稳定，保障安全生产的重要工作。下面通过几点来分析煤矿供配电系统谐波防治的对策：

（一）科学选择变压器

变压器是整个供配电系统的核心设备，直接影响着供电着稳定性和可靠性。为了降低谐波对变压器的干扰，保障变压器安全运行，做好变压器选择至关重要。不同变压器性能和特性不同，对谐波畸变留有裕量也有所不同。在变压器选择时，必须要结合负载容量确定变压器定额容量，根据谐波畸变留有裕量来确定，从而避免变压器因谐波干扰发热现象的发生。另外，还要科学选择变压器的接线方式，以实现阻止不平衡电流和谐波电流流入供配电系统。此外，还要考虑到现场环境，以保障经济性、稳定性、适用性，避免造成資源浪费。

（二）合理选择电力电缆

煤矿供配电系统故障电缆选择必须重点考虑，若电缆选择存在问题极易引起火灾，造成生产安全事故。电缆选择必须要考虑到谐波引起的发热问题，要根据谐波影响程度确定电力电缆截面[3]。连接谐波主要扰动源设备的配线选择中要保障电缆载流量时留有足够裕量，尽可能选择放大一级的电缆截面，以提高电缆的耐用性和负荷承载能力。此外，在三相四线制系统中，中性线截面确定时要考虑到三次谐波电流和高次谐波电流流入时引起的集肤效应，避免由于集肤效应造成电缆发热，引起火灾，带来安全隐患。

（三）加装静止无功补偿装置

通过加装静止无功补偿装置能够有效补偿负载的无功功率，向相关设备提供容性无功功率，补偿设备的无功需求，提高电网效率和功率因数，同时还能够减小负载电流，降低电路损耗。由于谐波多是由大功率设备引起，通过静止无功补偿装置就可以抑制变频器运行中产生谐波，对无功功率进行补偿，使流入电流成为正弦波，降低谐波电流产生几率。但加装静止无功补偿装置时易对供配电运行状态和阻抗产生影响，并且容易与系统间发生并联谐振，放大谐波，导致LC滤波器烧毁，引起火灾。所以应用过程中必须要对并联谐振问题进行全面考虑，避免电容器组与系统产生串联谐振和并联谐振。通常情况下应选择调谐式电容器组，该装置结构简单，成本低，容易安装，能够避开谐波电流可能出现的频率，保障整个系统的稳定性和可靠性。

三、结束语

新经济环境下，人类对煤炭资源的需求量越来越大，煤炭开采力度随之提高，市场竞争日益激烈，煤炭企业想要提高竞争实力，保障安全生产，必须做好谐波防治，通过分析不难发现谐波对供配电系统的有着巨大的危害性，做好谐波防治对供配电系统来说具有重要意义。所以在电气设备、电子设备选择时，必须充分考虑谐波危害问题。

参考文献：

[1]罗杰.分析煤矿供配电系统谐波的成因与危害[J].科技与企业，2014，24：202.

[2]范红娟，王利民.煤矿供配电系统中谐波的分布及治理对策研究[J].山东工业技术，2013，12：94+97.