摘要：近年来伴随着工业规模的扩大和科学技术的进步，电力电子技术在电力系统中获得了广泛的应用，加之大量非线性负荷的使用，大量谐波流入系统，造成危害，对谐波的治理非常紧迫。本文探究了谐波研究现状与意义，以及谐波检测技术，这是进行谐波治理的前提。最后从主动与被动两个思路给出了一些治理谐波的方法。
关键词：电力系统；谐波检测；抑制方法研究
引言
在电力系统的工作过程中，电力输送的质量标准除了需要保证电压和电流的稳定性之外，同时还需要有效地考虑到波形所产生的影响。在我国电力系统波形的产生标准当中，通常情况下是以50Ｈｚ作为正弦波形。电力企业的发展速度不断加快，使当前国内外针对电力系统的设计以及相关电力设备的制造标准都有着一定的改变，对电力系统当中所产生的波形有着明确的要求。从中可以认为发电机内部所生成的电压波形基本上都是一种正弦波形，但是随着工业化和电气化的发展速度不断加快，在电力系统的供电过程中会产生一些非线性的复合波形。对一个非正弦型波形来讲，可以通过等级的层数来进行频率的划分，将频率分为2倍或者3倍的正弦波形相加，这些在两倍数值以上的正弦波被人们称为高层次的谐波类型。
1谐波研究现状与意义
①研究现状。人们对谐波问题的研究已经持续许久，谐波问题最早发现于20世纪20年代。在我国20世纪70年代以来，伴随着经济的发展和电子技术的进步，电力装置和设备应用的范围不断扩大，数量急剧增加。电力系统的安全性和高效性和人们的生活生产有着密切的联系，因而近些年来，谐波研究领域一直比较活跃，并且形成了相对完整的理论体系、检测和抑制方法。国内的一些科研机构、高校和生产企业也相继进行谐波研究，并积极参与国际上的研究项目会议。有源滤波装置是目前最前沿的检测抑制技术，分为并联型、串联型和混合型。近年来，谐波问题的研究不仅仅处于电力系统领域，和环境保护、经济等领域也有这密切的联系。研究虽有进展，仍存在许多问题需要解决，相应的法规和标准有待进一步的制定和完善。②研究意义。随着经济和社会的发展，电力使用的范围越来越广泛，家用、生产、交通以及其他诸多领域，谐波造成的危害也更越来越严重。谐波的危害一方面体现在谐波的存在造成小部分电流流失，运输速度减慢，降低电能产生、传输和使用效率；另一方面，数量巨大的3次谐波造成电力设备过热、加速绝缘老化，设备寿命变短的同时有可能燃烧形成火灾等重大事故，进而威胁人们生命财产安全。谐波还会造成继电保护和移动装置发生失误，使电量计算出错。谐波还会对附近的通信设备造成影响，扰乱通信信号，降低通信质量，伴有导致通信信息丢失的可能性，打乱通信系统的正常工作。
2电力系统中的谐波检测
2.1基于模拟滤波器的谐波检测
该检测方法的理论依据是带通/带阻具有很好的选频特性，抓住这一特性就能够检测出某一频段内的谐波。使原电流经过滤波后获得基波分量和降低的谐波电流分量、把基波电流分量通过滤波器滤除后得到处理后的谐波分量是基于该理论衍生出来的使用较为方便的检测方法。固有优点是结构简单、易操作且可行性高，经济性好，输出阻抗小。它的缺点也很明显，它能够分析出来的谐波的频次相对有限，另一方面的不足则是由其中使用的模拟电路的故有缺陷带来的，模拟电路中的元器件受谐波频率及温度等影响很大，使得检测系统的抗干扰能力降低，误差增大。
2.2基于小波变换法的谐波检测
基于小波分析的检测方法是通过划分谐波信号的频带并分解提取各次谐波的时频信息进行分析。该检测方法是一种有效的时频分析法，对于检测波动的信号或是具有快速变化的谐波信号效果较好，适合于突变信号的分析与处理。小波变换具有时频特性，其多分辨率分析法可以分析非稳态信号，这是它相对于傅里叶变换的一大优点。即便如此，小波检测法还是不能取代傅里叶变换法，它的分析结果受小波基函数影响，基函数不同，分析结果也会随之发生变化，要想获得最优小波基就只能通过不断的实验，所以实用性不是太好。
2.3其它谐波检测方法
①带通(带阻)滤波器检测法。一般采用50Hz的带通或带阻滤波器把被测电流中的50Hz基波分量分离出来而得到谐波电流。该方法的优点在于电路结构简单、造价低、输出阻抗低等。缺点在于，滤波器中心频率对元件参数十分敏感，受外界环境影响较大，难以获得理想的幅频和相频特性；当电网频率发生波动时，不仅影响检测精度，而且检测出的谐波电流含有较多的基波分量，大大增加了有源滤波器的容量和运行损耗。②快速傅立叶变换法。该方法以Fourier分析为基础，要求被补偿的波形是周期变化的，否则误差较大。其基本原理是将负荷电流分解为两个正交分量：一个是与电压波形完全一致的分量，即有功电流；另一个分量作为广义无功电流，也就是负荷电流与有功电流的差值。该方法的优点是可以选择欲消除的谐波次数，还可计算出负载电流的基波有功和基波无功分量，而且受环境因素影响较小。缺点是，要计算出有功电流，必须对上一个电源周期的电压、电流进行积分运算，再加上其他运算电路所需要的时间，计算量很大，因此该方法检测出的广义无功电流瞬时值至少有一个周期以上的时间延迟。
3电力系统中的谐波抑制方法
3.1新型的谐波抑制方法
在电力系统中，交流器工作时所产生的高次谐波会随着系统的时间变化而产生变化，在使用了禁止滤波器和无源滤波补偿器之后可以实现降低滤波的效果，同时还可以实现对内部电压的补偿。如果选用的是有源滤波器的工作方式，在接入系统内部之后，可以形成一种比较理想化的工作效果。滤波器在实际的工作过程当中，可以看作一种大功率的谐波发生器，当谐波在系统中经过180°的翻转之后，将整个谐波的生产过程进行复制，然后将复制完成之后的谐波送入输电网络当中，所复制出来的谐波和原本的谐波基本上完全相同，但是方向相反，然后再跟随原本存在的谐波产生量不断地变化，原本存在的谐波量就完全被抵消。
3.2电力电子装置的谐波抑制方法
目前谐波抑制的一个重要趋势是采用电力电子装置对谐波进行抑制，即采用有源电力滤波器（ActivePowerFilter-APF）技术抑制谐波。有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对不断变化的负载谐波电流进行实时的补偿，而不像LC滤波器有强烈的选择性。有源电力滤波器可以弥补无源电力滤波器的缺点，获得比无源电力滤波器更好的补偿效果，是一种较理想的谐波抑制及无功补偿装置。
结语
谐波的危害性毋庸置疑，及时准确的谐波检测和分析是前提，谐波抑制是目的。从国内外对谐波的研究可以看出，有源滤波器和无源滤波器的混合使用是切实有效的抑制方式，性价比较高，可行性较强，经济效益优势明显。将有源滤波器和无源滤波器的混合使用应用到电力系统的谐波抑制，仍有许多技术性问题需要解决。谐波问题的研究不仅应用于电力系统，对于环境保护领域也有重要的意义。随着人们绿色发展、环保意识的增强以及企业对经济效益的追求，人们必将探索出更有效的谐波检测和抑制方法。
参考文献
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