顏景景

引言：供電企業(yè)對(duì)電量計(jì)量裝置的管理是保證計(jì)量裝置安全運(yùn)行準(zhǔn)確計(jì)量的首要任務(wù)，影響用電計(jì)量裝置計(jì)量不準(zhǔn)確的原因之一就是諧波，許多電力事故都是由于諧波的存在造成的，所以要想避免諧波的危害，就得先發(fā)現(xiàn)諧波，這就是我們要說(shuō)的諧波測(cè)試儀。

關(guān)鍵詞：諧波；計(jì)量不準(zhǔn)確；諧波源；諧波測(cè)試儀。

一、引言

電能計(jì)量裝置是電力系統(tǒng)發(fā)，供，用電三個(gè)方面進(jìn)行銷(xiāo)售，買(mǎi)賣(mài)的重要工具，為計(jì)收電量提供依據(jù)，所以它與我們的日常生活是密不可分的，它的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到供用電雙方的經(jīng)濟(jì)利益，

現(xiàn)今我國(guó)的工農(nóng)業(yè)、科技經(jīng)濟(jì)都在飛速的發(fā)展，電力作為主要的能源之一，做出了很大的貢獻(xiàn)。在許多企業(yè)中電費(fèi)成了支出的主要成本，尤其是電費(fèi)漲價(jià)后。因?yàn)殡娖鞯脑龆?，家庭用電量也越?lái)越大，支出的費(fèi)用也越來(lái)越多。所以隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展用電量日益增多，電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性正確性越來(lái)越受到人們重視。導(dǎo)致用電計(jì)量裝置計(jì)量不準(zhǔn)確的原因是多方面的，近年來(lái)，人們對(duì)供電系統(tǒng)諧波對(duì)用電計(jì)量裝置產(chǎn)生的影響也越來(lái)越關(guān)注了。下面我們就談?wù)勚C波的來(lái)源與諧波產(chǎn)生的危害和諧波的檢測(cè)方法。

二、諧波源以及諧波產(chǎn)生的原因

諧波源就是造成系統(tǒng)正弦波形畸變，產(chǎn)生高次諧波的非線性設(shè)備和負(fù)荷。諧波是存在于電力系統(tǒng)中的一個(gè)周期性電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整倍數(shù)。變頻器、整流器、逆變器等電力變流設(shè)備，電力變壓器、鐵芯電抗器等含有磁飽和特征的設(shè)備，還有PC機(jī)、打印機(jī)、充電器等家用電器都是諧波源。

我們從發(fā)電方面、輸配電方面以及用電這三個(gè)方面分析一下諧波的產(chǎn)生原因。

首先分析一下在發(fā)電方面諧波產(chǎn)生的原因。發(fā)電時(shí)用到的設(shè)備中包括發(fā)電機(jī)，在制造發(fā)電機(jī)的時(shí)候，發(fā)電機(jī)的三個(gè)繞組無(wú)法做到完全對(duì)稱(chēng)，而且鐵心要達(dá)到一模一樣也不容易，在出廠投入使用后，因?yàn)榘l(fā)電電源的質(zhì)量就不是那么高，就會(huì)產(chǎn)生諧波了。在輸配電方面，變壓器是輸配電系統(tǒng)中的主要諧波源，經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)證明，變壓器的鐵心飽和度越是高，其產(chǎn)生的諧波電流相就會(huì)越大。另外一方面產(chǎn)生諧波的原因來(lái)自客戶(hù)用電的時(shí)候，這時(shí)諧波主要是由用電設(shè)備產(chǎn)生的。比如充電設(shè)備、電源開(kāi)關(guān)等等，其中要數(shù)晶閘管整流設(shè)備產(chǎn)生的諧波最多。單相整流電路裝置連接感性負(fù)載時(shí)含有奇次諧波電流，其中3次諧波的含量高達(dá)基波的30%，在接容性負(fù)荷的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生奇次諧波電壓，電容值增加后諧波也就隨著增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的40%，所以這個(gè)諧波源可以說(shuō)是最大的。

三、諧波對(duì)用電計(jì)量裝置的危害

科學(xué)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的不斷完善，現(xiàn)在所使用的用電計(jì)量表計(jì)也在一代一代更新，下面我們談?wù)勅娮邮诫娔鼙砗碗姶鸥袘?yīng)式電能表受到諧波的影響。

首先全電子式電能表在進(jìn)行用電計(jì)量時(shí)，它的計(jì)量用電能方式從理論上來(lái)說(shuō)，能夠有效的記錄負(fù)載基波和諧波的總平均功率耗用值和電量。但是當(dāng)諧波是從負(fù)載流向電網(wǎng)時(shí)，由于全電子式電能表是將基波有功電能和諧波有功電能進(jìn)行代數(shù)和，這時(shí)記錄下來(lái)的電能量比負(fù)載所消耗的基波電能還要小，造成了不能準(zhǔn)確的計(jì)量用電。所以諧波的存在也會(huì)對(duì)全電子式電能表的計(jì)量方式產(chǎn)生影響。

對(duì)于傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式電能表來(lái)說(shuō)，當(dāng)除了基波外還有高次諧波分量電壓和電流時(shí)，電能表的電壓線圈的阻抗和旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)阻抗就會(huì)發(fā)生變化，從而使工作電壓與電流磁通發(fā)生變化，隨之變化的還有電磁轉(zhuǎn)盤(pán)的驅(qū)動(dòng)力，這樣一來(lái)，電能表計(jì)量用電就會(huì)不準(zhǔn)確。同時(shí)，由于諧波和基波是以相互疊加的形式出現(xiàn)的，致使正常的波形發(fā)生了變化，而電壓和電流線圈的鐵心是非線性的，磁通不能隨著波形的變化相應(yīng)的呈線性變化。當(dāng)變形后的電壓與電流經(jīng)過(guò)電能表內(nèi)部元器件后，磁通與波形不會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，這樣一來(lái)電磁轉(zhuǎn)矩與平均功率就不能成正比例。所以當(dāng)諧波存在的時(shí)候電磁感應(yīng)式電能表不能將不同頻率的正弦電壓和電流產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩疊加，也就不能對(duì)諧波有功電能進(jìn)行計(jì)量，最終的用電計(jì)量結(jié)果就不準(zhǔn)確了。

根據(jù)上邊詳細(xì)的分析，我們可以知道大量的諧波會(huì)對(duì)用電計(jì)量裝置產(chǎn)生很大的影響，導(dǎo)致計(jì)量裝置不能準(zhǔn)確計(jì)量用電量。而且不管是全電子式電能表還是電磁感應(yīng)式電能表，諧波都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的影響。用電計(jì)量裝置不能準(zhǔn)確的進(jìn)行計(jì)量用電量，直接影響了供電方與用電方的經(jīng)濟(jì)利益。

四、諧波的檢測(cè)

（一）諧波檢測(cè)的發(fā)展

我們要想治理諧波，首先要發(fā)現(xiàn)諧波。早在19世紀(jì)初人們就研究出了檢測(cè)諧波的方法，主要是把傅立葉變換為基礎(chǔ)，對(duì)諧波進(jìn)行檢測(cè)，一直到20世紀(jì)40年代都是用此方法。在20世紀(jì)50-80年代,主要采用選頻測(cè)量技術(shù)來(lái)檢測(cè)諧波。到了20世紀(jì)80年代以來(lái),科學(xué)技術(shù)不斷地發(fā)展,人們開(kāi)始研究出了快速傅立葉變換的頻譜分析儀及諧波分析儀,這些檢測(cè)儀在用電檢查過(guò)程中使用后，得到了很好的反響，所得到的結(jié)果相比以前準(zhǔn)確度提高了一個(gè)大的層次。就我國(guó)來(lái)說(shuō)，在上世紀(jì)八十年代的時(shí)候使用該算法和鎖相技術(shù)對(duì)諧波進(jìn)行測(cè)量，現(xiàn)在隨著科技不斷的進(jìn)步已經(jīng)發(fā)展成為數(shù)字式、電子式、智能化的諧波測(cè)試方法。

（二）諧波檢測(cè)儀的原理及方法

1.采用模擬帶阻或帶通濾波器進(jìn)行測(cè)量

這種諧波測(cè)量方法有電路造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易控制且輸出阻抗低的優(yōu)勢(shì)所在，但是這種測(cè)量方法受環(huán)境影響特別大,且檢測(cè)的精度不高,檢測(cè)結(jié)果含有較多基波分量,造成的運(yùn)行損耗相對(duì)較大。當(dāng)然這是最早的一種檢測(cè)方法。

2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的諧波檢測(cè)

這是一種可以對(duì)計(jì)算能力進(jìn)行提高、對(duì)任意連續(xù)函數(shù)進(jìn)行逼近的基礎(chǔ)上,通過(guò)理論的學(xué)習(xí)及分析動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)時(shí)獲得的研究成果,即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)階段,該網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)中的應(yīng)用尚處于初級(jí)階段,其主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)諧波預(yù)測(cè)、諧波源辨識(shí)及諧波測(cè)量等方面。在諧波測(cè)量中采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),主要需要考慮的是網(wǎng)絡(luò)的組成、算法的選擇及樣本的確定等問(wèn)題。

3.小波分析方法測(cè)量諧波

這方面的研究在現(xiàn)階段已經(jīng)取得重大的進(jìn)展,主要是對(duì)傅立葉變換在時(shí)域完全無(wú)局部性缺陷和頻域完全局部化缺陷的解決,也就是在時(shí)域和頻域都具有局部性。采用該方法可以使電力系統(tǒng)中高次諧波變化投影到不同尺度上,從而反映出奇異、高頻高次諧波信號(hào)的特性,從而為諧波分析提供依據(jù)。

4.FFT變化法

采用該方法對(duì)電力系統(tǒng)諧波進(jìn)行檢測(cè),是基于數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)上的測(cè)量方法,主要操作步驟是首先對(duì)被測(cè)信號(hào)的電壓或者電流進(jìn)行采樣,經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化后,再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行傅立葉變化,從而得到各次諧波的相位系數(shù)及幅值。該方法是目前電力系統(tǒng)使用最為廣泛的諧波檢測(cè)方法,其精度高、功能多、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了諧波檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

總之，在用電檢查過(guò)程中使用諧波檢測(cè)儀用來(lái)測(cè)量諧波是治理諧波非常重要的一步，在用電檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后要及時(shí)處理，從多方面入手治理諧波，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

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