【摘要】諧波的存在會對電力系統(tǒng)本身及廣大電力用戶造成巨大影響，近年來我國因諧波引發(fā)的各類事故不斷增多，給電力企業(yè)和用戶都帶來了不必要的經(jīng)濟損失，因此各國政府和科技界對電力系統(tǒng)諧波問題展開了大量的研究。但毋庸置疑地，目前電力系統(tǒng)諧波測試與治理技術的研究還比較薄弱，成熟的市場化產(chǎn)品較少，因此本文將對此展開深入探討。

【關鍵詞】諧波；測試；治理技術

1.電力系統(tǒng)諧波的危害

自二十世紀七十年代后，世界各國對電力系統(tǒng)諧波問題展開了廣泛的研究，國際電工委員會（IEC）和國際大電網(wǎng)會（CIGERE）相繼組成了專門的工作組，制定了包括供電系統(tǒng)、各項電力設備和用電設備以及家用電器在內(nèi)的諧波標準，并將諧波干擾問題列入EMC范圍內(nèi)。為了提高電力系統(tǒng)的供電質量，我國分別在1984年和1993年頒布了SD126-1984《電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定》和GB/T14549-1993《電能質量公用電網(wǎng)諧波》，就電力系統(tǒng)諧波的相關標準和管理辦法進行了詳細闡述。

毋庸置疑地，諧波的存在會對電力系統(tǒng)的供電可靠性和質量造成危害，具體體現(xiàn)在如下方面：首先，諧波的存在會使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加功率損耗，此附加功率損耗不僅會引發(fā)元件的發(fā)熱而造成其使用壽命的縮短，而且會增加電量系統(tǒng)的損耗，從而造成輸電設備、發(fā)電設備和用電設備效率的降低；其次，諧波的存在會使電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變，造成繼電保護系統(tǒng)動作特性的改變，引發(fā)繼電保護系統(tǒng)的拒動或誤動，這對于確保電力系統(tǒng)的安全運行是極為不利的；再次，諧波的存在會對鄰近通信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，使通信系統(tǒng)的通信質量大打折扣，嚴重時還會引起通信數(shù)據(jù)的丟失，使通信系統(tǒng)無法正常運行；最后，諧波的存在會使公用電網(wǎng)產(chǎn)生局部的串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振，這會導致諧波的放大，從而使諧波對電力系統(tǒng)的危害被進一步擴大。

2.電力系統(tǒng)諧波的測試技術

目前對電力系統(tǒng)諧波進行測試時，使用較多的是PX5三相諧波分析儀、FLUKE41B單相諧波分析儀、FLUKE435三相電能質量分析儀等測試儀表，但這些測試儀表主要是針對具體諧波源用戶進行測量，從測量范圍和功能上都存在一定的局限性（如主要是針對變電站10kV配電母線或具體的諧波源用戶進行測量），因此無法為全面掌握整個地區(qū)的諧波源狀況提供數(shù)據(jù)支持。

在對電力系統(tǒng)諧波進行測試時，要求儀表測試所生成的圖表能夠準確反映任一時刻諧波的狀態(tài)，同時對諧波電壓會諧波電流的采樣頻率也有著極為苛刻的要求，要求采樣時間間隔最小要能夠達到1s，從而確保對電力系統(tǒng)諧波狀況的實時和全過程監(jiān)控。

下面以FLUKEl760電能質量分析儀為例，分析電力系統(tǒng)諧波的測試方式：（1）測試儀器的設置。將FLUKEl760電能質量分析儀設置為自動定時測量方式，每隔10min測量一次，設置諧波次數(shù)為第2～25次，進行超過24h的連續(xù)諧波測量；（2）測量信號的抽取。從被測線路測量CT的二次回路試驗端子接入FLUKEl760電能質量分析儀的電流輸入端，抽取電流信號；從被測線路測量PT的二次回路試驗端子接入FLUKEl760電能質量分析儀的電壓輸入端，抽取電壓信號；（3）數(shù)據(jù)的處理方法。FLUKEl760電能質量分析儀測量完畢后，通過使用儀器自帶的后臺分析功能，對定時測量的存盤數(shù)據(jù)進行分析和處理，得到電流電壓總畸變率、電流電壓瞬時值、各次諧波電流電壓的最小值、各次諧波電流電壓的最大值、各次諧波電流電壓的平均值及95%概率值，并以最大相的95%概率值作為最終測量結果，與國標的允許值或限值進行比對，以此來判斷電力系統(tǒng)的諧波電流是否超標。

使用FLUKEl760電能質量分析儀對電力系統(tǒng)諧波進行測量，具有如下功能：FLUKEl760電能質量分析儀能夠對電能質量事件（如浪涌電流、電壓閃動等）進行檢測和記錄，用戶還可以根據(jù)需要設定相應的自動記錄時間；FLUKEl760電能質量分析儀能夠與計算機相接，在線進行諧波記錄，并且通過計算機提供的功能對電流系統(tǒng)諧波進行分析和處理；FLUKEl760電能質量分析儀能夠對電壓電流波形或諧波頻譜進行大屏幕顯示。

3.電力系統(tǒng)諧波的治理技術

目前，解決諧波污染問題的基本思路主要有如下兩條：（1）在電力系統(tǒng)中裝設諧波補償裝置（無源濾波和有源濾波兩類），讓諧波補償裝置來補償電流系統(tǒng)的諧波和無功功率；（2）對電力電子裝置進行改進，讓電力電子裝置具有較高的輸入功率因素（盡量趨近于1）并使其少產(chǎn)生甚至不產(chǎn)生諧波。

以往電力系統(tǒng)諧波治理的技術主要是采用無源濾波技術，也就是使用LC濾波器（LC濾波器由濾波電抗器、濾波電容器和電阻等無源器件構成）。無源濾波技術既能夠補償無功功率，又能夠補償諧波，此外還具有投入成本小、結構簡單、效率高及維護方便的優(yōu)點，因此是較長一段時間內(nèi)人們廣泛采用的抑制諧波及無功補償?shù)闹饕侄巍５撬泊嬖谝韵氯秉c：只能抑制固定的幾次諧波，并對某次諧波在一定條件下會產(chǎn)生諧振而使諧波放大；只能補償固定的無功功率，對變化的無功負載不能進行精確補償；其濾波特性受系統(tǒng)參數(shù)影響較大，且其濾波特性有時很難與調(diào)壓要求相協(xié)調(diào)；重量與體積較大，有效材料消耗多等。

為解決無源濾波器的局限性，人們做了許多研究與探索，其中具有代表意義的就是有源電力濾波器技術的提出。與無源電力濾波器相比，有源電力濾波器具有以下優(yōu)點：對功率器件工作頻率以內(nèi)的各次諧波都有較好的濾波效果；當系統(tǒng)阻抗和頻率變化時，濾波特性不受影響；不會與電網(wǎng)發(fā)生串、并聯(lián)諧振現(xiàn)象，且能有效地抑制系統(tǒng)與無源濾波器之間的諧振；不存在過載現(xiàn)象，當負載諧波電流較大時，仍能繼續(xù)運行。

為了做好電力系統(tǒng)諧波的治理工作，供電局要認真做好以下幾方面的內(nèi)容：（1）在用戶報裝時，供電局要認真調(diào)查用戶的用電性質和用電設備，在規(guī)劃設計時認真考慮電力系統(tǒng)面向的用戶需求，尤其是用戶為工礦企業(yè)時，供電局要認真開展通電驗收時的諧波檢測工作，從而針對性制定相應的諧波抑制對策，力求為工礦企業(yè)提供優(yōu)質的電力；（2）供電局要向用戶大力宣傳諧波治理的重要性，讓用戶明白諧波的治理絕不僅僅是供電局自身的事情，鼓勵用戶積極參與到諧波治理的工作中來，從而降低供電局的工作強度；（3）為了提高用戶參與諧波治理的積極性，供電局可以采用分別計量基波電能和諧波電能的方式，對注入諧波電能的用戶在電價上給予一定的成本分擔，對吸收諧波電能的用戶在電價或用電量上給予一定的諧波分量補償；（4）供電局對配電網(wǎng)的線損進行定期統(tǒng)計，對線損率較高的區(qū)域進行重點調(diào)查和分析，如果懷疑是因諧波導致線路線損率過高，那么要在找到諧波源后加裝相應的治理設施（如有源濾波器應用在逆變器產(chǎn)生的諧波治理上）。

4.小結

從全文的分析可知，諧波會對電力系統(tǒng)造成很大的危害，因此近年來供電局紛紛開展諧波測試與治理技術的研究工作，取得了一定的進展，這對于提高電力系統(tǒng)的電能質量及確保用戶的用電可靠性是至關重要的。

參考文獻

[1]張直平，李芬辰等.城市電網(wǎng)諧波手冊[M].中國電力出版社，2003.

[2]王兆安，楊君等.諧波抑制和無功功率補償（第二版）[M].機械工業(yè)出版社，2006.

[3]王見樂.10kV配電母線諧波超標原因分析[J].科技信息，2009（33）.

作者簡介

徐鋒（1964年5月-），男，本科，天津人，工程師.