電力系統(tǒng)的諧波檢測(cè)和治理：

    隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的迅猛發(fā)展，電網(wǎng)裝機(jī)容量不斷加大，電網(wǎng)中電力電子元件的使用也越來越多，致使大量的諧波電流注入電網(wǎng)，造成正弦波畸變，電能質(zhì)量下降，不但對(duì)電力系統(tǒng)的一些重要設(shè)備產(chǎn)生重大影響，對(duì)廣大用戶也產(chǎn)生了嚴(yán)重危害。目前，諧波與電磁干擾、功率因數(shù)降低被列為電力系統(tǒng)的三大公害，因而了解諧波產(chǎn)生的機(jī)理，研究和清除供配電系統(tǒng)中的高次諧波，對(duì)改于供電質(zhì)量、確保電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有著十分重要的意義。

    一、電力系統(tǒng)諧波危害

    ①電力諧波監(jiān)測(cè)裝置會(huì)使公用電網(wǎng)中的電力設(shè)備產(chǎn)生附加的損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。大量三次諧波流過中線會(huì)使線路過熱，嚴(yán)重的甚至可能引發(fā)火災(zāi)。

    ②諧波會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪聲等故障，變壓器局部嚴(yán)重過熱，電容器、電纜等設(shè)備過熱，絕緣部分老化、變質(zhì)，設(shè)備壽命縮減，直至損壞。

    ③諧波會(huì)引起電網(wǎng)諧振，可能將諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍，會(huì)對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成重大威脅，特別是對(duì)電容器和與之串聯(lián)的電抗器，電網(wǎng)諧振常會(huì)使之燒毀。

    ④諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，造成不必要的供電中斷和損失。

    ⑤諧波會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確，產(chǎn)生計(jì)量誤差，給供電部門或電力用戶帶來直接的經(jīng)濟(jì)損失。

    ⑥諧波會(huì)對(duì)設(shè)備附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕則產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量；重則導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。

    ⑦諧波會(huì)干擾計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等電子設(shè)備的正常工作，造成數(shù)據(jù)丟失或死機(jī)。

    ⑧諧波會(huì)影響無線電發(fā)射系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、核磁共振等設(shè)備的工作性能，造成噪聲干擾和圖像紊亂。

    二、諧波檢測(cè)方法

    1、模擬電路

    消除諧波的方法很多，即有主動(dòng)型，又有被動(dòng)型；既有無源的，也有有源的，還有混合型的，目前采用的是有源電力濾波器。但由于電力諧波監(jiān)測(cè)裝置其檢測(cè)環(huán)節(jié)多采用模擬電路，因而造價(jià)較高，且由于模擬帶通濾波器對(duì)頻率和溫度的變化非常敏感，故使其基波幅值誤差很難控制在10%以內(nèi)，嚴(yán)重影響了有源濾波器的控制性能。近年來，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究取得了較大進(jìn)展，由于神經(jīng)元有自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸入輸出關(guān)系明了，因此可用神經(jīng)元替代自適應(yīng)濾波器，再用一對(duì)與基波頻率相同，相位相差90度的正弦向量作為神經(jīng)元的輸入。由神經(jīng)元先得到基波電流，然后檢測(cè)出應(yīng)補(bǔ)償?shù)碾娏?，從而完成諧波電流的檢測(cè)。但人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硬件目前還是一個(gè)比較薄弱的環(huán)節(jié)，限制了其應(yīng)用范圍。

    2、傅立葉變換

    利用傅立葉變換可在數(shù)字域進(jìn)行諧波檢測(cè)，電力系統(tǒng)的諧波分析，目前大都是通過該方法實(shí)現(xiàn)的，離散傅立葉變換所需要處理的是經(jīng)過采樣和A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)，設(shè)待測(cè)信號(hào)為x(t)，采樣間隔為 t秒，采樣頻率 =1/ t滿足采樣定理，即 大于信號(hào)頻率分量的2倍，則采樣信號(hào)為x(n t)，并且采樣信號(hào)總是有限長(zhǎng)度的，即n=0，1……N-1。這相當(dāng)于對(duì)無限長(zhǎng)的信號(hào)做了截?cái)?，因而造成了傅立葉變換的泄露現(xiàn)象，產(chǎn)生誤差。此外，對(duì)于離散傅立葉變換來說，如果不是整數(shù)周期采樣，那么即使信號(hào)只含有單一頻率，離散傅立葉變換也不可能求出信號(hào)的準(zhǔn)確參數(shù)，因而出現(xiàn)柵欄效應(yīng)。通過加窗可以減小泄露現(xiàn)象的影響。

    3、小波變換

    電力諧波監(jiān)測(cè)裝置中小波變換已廣泛應(yīng)用于信號(hào)分析、語音識(shí)別與合成、自動(dòng)控制、圖象處理與分析等領(lǐng)域。電力諧波是由各種頻率成分合成的、隨機(jī)的、出現(xiàn)和消失都非常突然的信號(hào)，在應(yīng)用離散傅立葉變換進(jìn)行處理受到局限的情況下，可充分發(fā)揮小波變換的優(yōu)勢(shì)。即對(duì)諧波采樣離散后，利用小波變換對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波的準(zhǔn)確測(cè)定。小波可以看作是一個(gè)雙窗函數(shù)，對(duì)一信號(hào)進(jìn)行小波變換相當(dāng)于從這一時(shí)頻窗內(nèi)的信息提取信號(hào)。對(duì)于檢測(cè)高頻信息，時(shí)窗變窄，可對(duì)信號(hào)的高頻分量做細(xì)致的觀測(cè)；對(duì)于分析低頻信息，這時(shí)時(shí)窗自動(dòng)變寬，可對(duì)信號(hào)的低頻分量做概貌分析。所以小波變換具有自動(dòng)“調(diào)焦”性。其次，小波變換是按頻帶而不是按頻點(diǎn)的方式處理頻域信息，因此信號(hào)頻率的微小波動(dòng)不會(huì)對(duì)處理產(chǎn)生很大的影響，并不要求對(duì)信號(hào)進(jìn)行整周期采樣。另外，由小波變換的時(shí)間局部可知，在信號(hào)的局部發(fā)生波動(dòng)時(shí)，不會(huì)象傅立葉變換那樣把影響擴(kuò)散到整個(gè)頻譜，而只改變當(dāng)時(shí)一小段時(shí)間的頻譜分布，因此，采用小波變換可以跟蹤時(shí)變和暫態(tài)信號(hào)。