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篇1：电力系统谐波检测和治理论文
前言
随着我国工业化进程的迅猛发展，电网装机容量不断加大，电网中电力电子元件的使用也越来越多，致使大量的谐波电流注入电网，造成正弦波畸变，电能质量下降，不但对电力系统的一些重要设备产生重大影响，对广大用户也产生了严重危害。目前，谐波与电磁干扰、功率因数降低被列为电力系统的三大公害，因而了解谐波产生的机理，研究和清除供配电系统中的高次谐波，对改于供电质量、确保电力系统安全、经济运行都有着十分重要的意义。
(资料图)
一、电力系统谐波危害
①谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，严重的甚至可能引发火灾。
②谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等故障，变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，设备寿命缩减，直至最终损坏。
③谐波会引起电网谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统构成重大威胁，特别是对电容器和与之串联的电抗器，电网谐振常会使之烧毁。
④谐波会导致继电保护和自动装置误动作，造成不必要的供电中断和损失。
⑤谐波会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给供电部门或电力用户带来直接的经济损失。
⑥谐波会对设备附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。
⑦谐波会干扰计算机系统等电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。
⑧谐波会影响无线电发射系统、雷达系统、核磁共振等设备的工作性能，造成噪声干扰和图像紊乱。
二、谐波检测方法
1.模拟电路
消除谐波的方法很多，即有主动型，又有被动型；既有无源的，也有有源的，还有混合型的，目前较为先进的是采用有源电力滤波器。但由于其检测环节多采用模拟电路，因而造价较高，且由于模拟带通滤波器对频率和温度的变化非常敏感，故使其基波幅值误差很难控制在10%以内，严重影响了有源滤波器的控制性能。近年来，人工神经网络的研究取得了较大进展，由于神经元有自适应和自学习能力，且结构简单，输入输出关系明了，因此可用神经元替代自适应滤波器，再用一对与基波频率相同，相位相差90度的正弦向量作为神经元的输入。由神经元先得到基波电流，然后检测出应补偿的电流，从而完成谐波电流的检测。但人工神经网络的硬件目前还是一个比较薄弱的环节，限制了其应用范围。
2.傅立叶变换
利用傅立叶变换可在数字域进行谐波检测，电力系统的谐波分析，目前大都是通过该方法实现的，离散傅立叶变换所需要处理的是经过采样和A/D转换得到的数字信号，设待测信号为x(t)，采样间隔为t秒，采样频率=1/t满足采样定理，即大于信号最高频率分量的2倍，则采样信号为x(nt)，并且采样信号总是有限长度的，即n=0，1……N-1。这相当于对无限长的信号做了截断，因而造成了傅立叶变换的泄露现象，产生误差。此外，对于离散傅立叶变换来说，如果不是整数周期采样，那么即使信号只含有单一频率，离散傅立叶变换也不可能求出信号的准确参数，因而出现栅栏效应。通过加窗可以减小泄露现象的影响。
3.小波变换
小波变换已广泛应用于信号分析、语音识别与合成、自动控制、图象处理与分析等领域。电力谐波是由各种频率成分合成的、随机的、出现和消失都非常突然的信号，在应用离散傅立叶变换进行处理受到局限的情况下，可充分发挥小波变换的优势。即对谐波采样离散后，利用小波变换对数字信号进行处理，从而实现对谐波的精确测定。小波可以看作是一个双窗函数，对一信号进行小波变换相当于从这一时频窗内的信息提取信号。对于检测高频信息，时窗变窄，可对信号的高频分量做细致的观测；对于分析低频信息，这时时窗自动变宽，可对信号的低频分量做概貌分析。所以小波变换具有自动“调焦”性。其次，小波变换是按频带而不是按频点的方式处理频域信息，因此信号频率的微小波动不会对处理产生很大的影响，并不要求对信号进行整周期采样。另外，由小波变换的时间局部可知，在信号的局部发生波动时，不会象傅立叶变换那样把影响扩散到整个频谱，而只改变当时一小段时间的频谱分布，因此，采用小波变换可以跟踪时变和暂态信号。
三、电力系统谐波治理
限于篇幅问题，本文在此只介绍基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，基于改造谐波源本身的谐波抑制方法一般有以下几种。
(1)增加整流变压器二次侧整流的相数
对于带有整流元件的设备，尽量增加整流的相数或脉动数，可以较好地消除低次特征谐波，该措施可减少谐波源产生的谐波含量，一般在工程设计中予以考虑。因为整流器是供电系统中的主要谐波源之一，其在交流侧所产生的高次谐波为tK1次谐波，即整流装置从6脉动谐波次数为n=6K1，如果增加到12脉动时，其谐波次数为n=12K1(其中K为正整数)，这样就可以消除5、7等次谐波，因此增加整流的相数或脉动数，可有效地抑制低次谐波。不过，这种方法虽然在理论上可以实现，但是在实际应用中的投资过大，在技术上对消除谐波并不十分有效，该方法多用于大容量的整流装置负载。
(2)整流变压器采用Y/或/Y接线
该方法可抑制3的倍数次的高次谐波，以整流变压器采用/Y接线形式为例说明其原理，当高次谐波电流从晶闸管反串到变压器副边绕组内时，其中3的倍数次高次谐波电流无路可通，所以自然就被抑制而不存在。但将导致铁心内出现3的倍数次高次谐波磁通(三相相位一致)，而该磁通将在变压器原边绕组内产生3的倍数次高次谐波电动势，从而产生3的倍数次的高次谐波电流。因为它们相位一致，只能在形绕组内产生环流，将能量消耗在绕组的电阻中，故原边绕组端子上不会出现3的倍数次的高次谐波电动势。从以上分析可以看出，三相晶闸管整流装置的整流变压器采用这种接线形式时，谐波源产生的3n(n是正整数)次谐波激磁电流在接线绕组内形成环流，不致使谐波注入公共电网。这种接线形式的"优点是可以自然消除3的整数倍次的谐波，是抑制高次谐波的最基本方法，该方法也多用于大容量的整流装置负载。
(3)尽量选用高功率因数的整流器
采用整流器的多重化来减少谐波是一种传统方法，用该方法构成的整流器还不足以称之为高功率因数整流器。高功率因数整流器是一种通过对整流器本身进行改造，使其尽量不产生谐波，其电流和电压同相位的组合装置，这种整流器可以被称为单位功率因数变流器(UPFC)。该方法只能在设备设计过程中加以注意，从而得到实践中的谐波抑制效果。
(4)整流电路的多重化
整流电路的多重化，即将多个方波叠加，以消除次数较低的谐波，从而得到接近正弦波的阶梯波。重数越多，波形越接近正弦波，但其电路也越复杂，因此该方法一般只用于大容量场合。另外，该方法不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时也可以减少直流输出电压中的谐波幅值，并提高纹波频率。如果把上述方法与PWM技术配合使用，则会产生很好的谐波抑制效果。该方法用于桥式整流电路中，以减少输入电流的谐波。
当然，除了基于改造谐波源本身的谐波抑制方法，还有基于谐波补偿装置功能的谐波抑制方法，它包括加装无源滤波器、加装有源滤波器、装设静止无功补偿装置(SVC)等等，在此就不再详细论述。
随着现代信息技术，计算机技术和电子技术的发展，电能质量问题已越来越引起用户和供电部门的重视。应用先进的电能质量测试仪器不仅能大大提高电能质量的监测
与治理水平，同时还可建立先进可靠的电能质量监测网络，及时分析和反映电网的电能质量水平，找出电网中造成电能质量谐波及故障的原因，采取相应的措施，为保证电网的安全、稳定、经济运行提供重要的保障。
参考文献：
电能质量－公用电网谐波 GB／T14549-1993[J]
吕润馀．电力系统高次谐波．[M]．北京：中国电力出版社，
陈伟华．电磁兼容实用手册．北京：机械工业出版社，1998
篇2： 配电网谐波的治理论文
配电网谐波的治理论文
摘要：经济的飞速发展带来供电紧张，为解决供电紧张，一方面要建设许多新的电厂和输电线路，另一方面要高效利用现有的电力资源，减少电力损耗。谐波是导致电力损耗增加，供电质量下降的重要因素。本文分析谐波基本性质和测量方法，对配网中谐波的来源和危害进行了详细说明，总结和提出了治理谐波的若干方法。
关键词：电能质量 谐波治理 配电网
供电质量包括系统电压、频率的合格率，峰值、超限电压持续时间、停电时间，以及电网谐波含量等诸多方面。其中，谐波问题一直是主要的电能质量问题。谐波存在于电力系统发、输、配、供、用的各个环节。治理好谐波，不仅能降低电能损耗，而且能延长设备使用寿命，改善电磁环境，提高产品的品质。
1电力系统谐波的基本特性和测量
谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍数。理论上看，非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系，这类负荷的电流不是正弦波，且引起电压波形畸变。周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后，那些大于基频的分量被称作谐波。
非线性负荷除了产生基频整次谐波外，还可能产生低于基频的次谐波，或高于基波的非整数倍谐波。电力系统中出现系统短路、开路等事故，而导致系统进入暂态过程引起的谐波，将不归属谐波治理的范畴。 要治理谐波改善供电品质，需要了解谐波类型。谐波按其性质和波动的快慢可分成四类：准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。因其多样性和随机性，在实际工作中，要精确评估谐波量值非常困难，所以在IEC 6100-4-7标准中对前三类谐波进行了规定，推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。兼顾数理统计和数据压缩的需要，标准对测量时段以及通过测量值计算谐波值提出了表1建议。
国标GB/T 14549-1993采用观察期3s有效测量的各次谐波均方根值的95%概率作为评价谐波的标准。为简便实用，将实测值按由大到小的方式排序，在舍去前5%个大值后剩余的最大值，近似作为95%的概率值。
实际工作中，通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。一般来说，将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点，测量该点的电压和注入公共电网的电流后，通过对电压和电流的分析，取得谐波测量资料。
相对单点的谐波测量而言，从区域或整个电网角度来看，谐波源的定位和确定谐波模型进而分析它是一个相对复杂的过程。谐波源定位，一般采用功率方向法和瞬时负荷参数分割法。而谐波模型分析的方法一般有三种：非线性时域仿真、非线性和线性频率分析。三种方法的相同点是对电网作适当的线性化处理，只是在处理非线性设备时采取了不同的模拟方式。
2配网中的谐波源
严格意义上讲，电力网络的每个环节，包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上。
发电机是由三相绕组组成的，理论上讲，发电机三相绕组必须完全对称，发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才不致造成谐波的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，发电机总会产生少量的谐波。
输电和配电系统中存在大量的电力变压器。因变压器内铁心饱和，磁化曲线的非线特性以及额定工作磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸多因素，致使磁化电流呈尖顶形，内含大量奇次谐波。变压器铁心饱和度越高，其工作点偏离线性就越远，产生的谐波电流就越大，严重时三次谐波电流可达额定电流的5%。
用电环节谐波源更多，晶闸管式整流设备、变频装置、充气电光源以及家用电器，都能产生一定量的谐波。
晶闸管整流技术在电力机车、充电装置、开关电源等很多方面被普遍采用。它采用移相原理，从电网吸收的是半周正弦波，而留给电网剩下的半周正弦波，这种半周正弦波分解后能产生大量的谐波。有统计表明，整流设备所产生的谐波占整个谐波的近40%，是最大的谐波源。
变频原理常用于水泵、风机等设备中，变频一般分为两类：交-直-交变频器和交-交变频器。前者将380V 50Hz工频电源经三相桥式可控硅整流，变成直流电压信号，滤波后由大功率晶体开关元件逆变成可变频率的交流信号。后者将固定频率的交流电直接转换成相数一致但频率可调的交流电。两者均采用相位控制技术，所以在变换后会产生含复杂成分(整次或分次)的谐波。因变频装置一般具有较大功率，所以也会对电网造成严重的谐波污染。
充气电光源和家用电器更是常见的谐波源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯应用气体放电原理发光，其伏安特性具有明显的`非线性特征。计算机、电视机、录像机、调光灯具、调温炊具、微波炉等家用电器，因内置调压整流元件，会对电网产生高次奇谐波；电风扇、洗衣机、空调器含小功率电动机，也会产生一定量的谐波。这类设备功率虽小，但数量多，也是电网谐波源中不可忽视的因素。
3谐波在配网中的危害
谐波对于配电系统的影响，表现在对线路上所配置的保护及测量设备的影响。因这些设备一般采用电磁式继电器、感应继电器元件，容易接受谐波干扰而误动和拒动，系统中存在的不明原因的误动和拒动，与谐波不无关系。所以谐波超标，会严重威胁配电系统的安全稳定运行。
谐波会大大增加电力变压器的铜损和铁损，降低变压器有效出力，谐波导致的噪声，会使变电所的噪声污染指数超标，影响工作人员的身心健康。对于电力电容器，谐波会导致端电压升高，损耗加大，电容器发热，加速老化，从而缩短使用寿命。
配网中使用大量异步电动机，产生的谐波会增加附加损耗。负序谐波产生的负序旋转磁场，会产生制动力矩，影响电动机的有功出力。对断路器而言，无论其构成元件为电磁的、还是热磁的、亦或电子的，都可能受谐波的影响误动。
电能表是评价电能消耗重要而基本的测量工具，是用户缴费的凭证，而谐波可能使电能计量产生较大误差，严重时会导致计量混乱。同样，谐波也是引起录波装置误启动，保护误动和拒动的重要因素。
此外，谐波会通过静电感应、电磁感应以及传导等多种方式耦合进通讯系统，影响它们的正常运行。对于人体，谐波会刺激人体细胞，使正常的细胞膜电位发生快速波动或可逆的翻转，当这种波动或翻转频率接近谐波频率时，会影响人体大脑与心脏。
4配电网谐波治理的对策
既然谐波存在多方面的危害，采取必要的有效手段，避免或补偿已产生的谐波，就显得尤为重要。可归纳以下治理措施：
(1)加强标准和相应规范的宣传贯彻。IEC 6100以及国标GB/T 14549-1993，对于谐波定义、测量等进行了宣传，明确谐波治理是一项互惠互利、节能增效，是保证电网和设备安全稳定运行的举措；
(2)主管部门对所辖电网进行系统分析，正确测量，以确定谐波源位置和产生的原因，为谐波治理准备充分的原始材料；在谐波产生起伏较大的地方，可设置长期观察点，收集可靠的数据。对电力用户而言，可以监督供电部门提供的电力是否满足要求；对于供电部门而言，可以评估电力用户的用电设备是否产生了超标的谐波污染。
(3)针对谐波的产生和传播的特点，采取相应的隔离、补偿和减小措施。在配电网中，主要存在的是三次谐波污染，可以在谐波检测的基础上，通过适当加装滤波设备来减小谐波注入电网。对于各种电气设备的设计者，在设计初始，就要考虑其设备的谐波污染度，将谐波限制在标准允许的范围内。
(4) 加强管理，多方出资，共同治理。谐波的治理，需要大量的投资，不能仅仅靠供电部门，要调动电力供需环节中的各个方面，在分清谐波来源基础上，走共同治理之路。
5结论
谐波治理是综合治理过程，是改善供电品质的重要手段。GB/T 14549-1993《电能质量―公用电网谐波》对电网各级电压谐波水平进行了量化限制，对用户注入公用电网的谐波电流也进行了相应的规定，在主网、城网中，谐波治理有明确的规定和要求，而日益发展的农村电网对有关谐波的治理并未引起足够的重视，认识还有待提高。目前农网中的高压配电的许多用户，对谐波的危害也没有引起足够的重视，往往认为谐波治理是电力部门的事情，是一种单边行为，就此而言，作为电力归口管理部门有必要加强谐波治理方面的宣传，强调谐波治理的重要性和投资回报。在对谐波准确测量的基础上，提出适合用户的治理方案。这样做，不仅能够改善整个网络的电力品质，同时也能延长用户设备使用寿命，提高产品质量，降低电磁污染环境，减少能耗，提高电能利用率。
篇3：电力系统中谐波的危害及管理措施论文
电力系统中谐波的危害及管理措施论文
摘要：随着电力电子技术的发展，配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、启辉器、电气化铁路和各种电子设备的大量推广应用，产生大量谐波，严重污染电网，成为电力系统的一大公害。由于谐波加剧了电网中电压电流波形畸变水平，导致多种不良效应，因此治理谐波污染已成为当务之急。本文介绍了谐波的危害及应采取的措施，将谐波电压抑制在容许的范围之内，以确保系统的运行。
关键词：谐波的危害;滤波器;谐波频率
一、谐波的定义
国际普遍定义谐波为：”谐波是一个周期电气量的正弦分量，其频率为基波频率的整数倍”。
二、谐波的产生
向电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波的电气设备，叫谐波源。谐波产生的原因主要有：来自客户的非线性负载(包括：变频调速装置、电弧炉、电气化铁路);来自系统内电气设备的影响(变压器中的空载电流、电抗器等)。随着电力电子技术的发展，配电网中整流器、变频调速装置、电气化铁路和各种电子设备的大量推广应用，产生大量谐波，严重污染电网，这已成为电力系统的一大公害。由于谐波加剧了电网中电压电流波形畸变水平，导致多种不良效应。因此治理谐波污染已成为当务之急。
三、谐波产生的危害
(一)谐波可以引起电力系统的谐振
当电力系统发生谐波时可以引起电力系统局部的并联或者串联谐振，将造成系统中变电站内的电气设备产生附加的谐波损耗，引起电力变压器、电容器、电抗器等设备发热，损坏，加速其绝缘材料的老化程度;造成互感器等设备损坏;造成断路器电弧熄灭时间延长，影响断路器的正常开断容量;造成继电保护或自动装置误动作;影响通信系统的正常工作，降低通信质量等危害。
(二)造成电容器、电抗器过热损坏
l、造成电容器过热损坏
当配网系统非线性用电负荷比重较大，并联电容器组投入时，当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感抗相等而发生谐振时，引起电容器谐波电流严重放大使电容器过热而导致损坏。同时，谐波使工频正弦波形发生畸变，产生锯齿状尖顶波，易在绝缘介质中引发局部放电，长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化、自愈性能下降，而容易导致电容器损坏。
2、造成电抗器过热损坏
当系统发生谐波时，谐波电流将使电抗器的铜耗增加，导致局部过热、振动，噪声增大等;谐波电压引起的附加损耗使电抗器的磁滞及涡流损耗增加，影响电抗器绝缘的局部放电和介质增大;励磁电流中含谐波电流，引起合闸涌流中谐波电流过大，对安全运行将造成威胁。
(三)造成同步(异步)电动机过热振动
1、造成同步电动机过热振动
高次谐波旋转磁场产生的涡流，使旋转电机的铁损增加，使同步电机的阻尼线圈过热，感应电机定子和转子产生附加铜损。高次谐波电流还将引起振动力矩，使电机转速发生周期性变化。畸变电压作用时，电机绝缘寿命将缩短。
2、造成异步电动机过热振动
异常运行时负序阻抗很小，相当于电机的起动阻抗，所以很小的负序电压就会在电机中产生很大的负序电流。负序电流使绕组铜损局部增大，引起局部过热，将造成异步电机的烧毁，同时，负序电流产生的反向放置磁场引起电机振动和噪声。
(四)谐波对电能计量装置的"影响
常用电能表计量不是只计基波功率，也不是只计基波和谐波功率，而是介于两者之间。只计基波电量，对非线性用户将少计电量，而对线性用户多计电量。基波与谐波综合作用下的所计电量，同基波结论相反。所以为了纠正计量误差，在仅计基波电量时要求k“=0，考虑基波和谐波电量时要求k”=l。
谐波电流还能引起三相四线回路中的中性线超载。过去非线性负载较少，人们不重视谐波超载的危害，普遍认为三相四线回路内的中性线只通过三相不平衡电流，其值甚小，中性线截面只取相线截面的1/2甚至1/3。但在现时谐波电流特别是三次谐波电流大增的电气回路中，这一做法将造成中性线的严重超载。中性线严重超载使绝缘劣化变色的隐患现象屡见不鲜，由此引起的电气短路火灾事故也屡有所闻，为此我国电气设计规范已规定有放大中性线截面的要求。
四、仰制谐波的措施
(一)广泛采用滤波器，仰制谐波源
抑制电力系统的谐波，在谐波源处采取抑制措施是最有效的。依据谐波的限制标准或规定，采取必要的措施来限制谐波注入电网的谐波电流，将谐波电压抑制在容许的范围之内，以确保系统的稳定运行。滤波器是利用电容、电感和电阻构成串联谐振的原理，在谐振频率处形成接近于零的低谐波阻抗，如三次谐波滤波器，调谐至三次谐波频率处的阻抗接近于零。此时谐波电流均从滤波器的低阻抗中分流，从而抑制注入电力系统的谐波电流。在谐波源处装设滤波器是很普遍的措旆，一般应用的无源滤波器和新开发的有源滤波器均在使用。
滤波器有单调谐滤波器、双调谐滤波器和高通滤波器。单调谐滤波器用于吸收单一次数的谐波。双调谐滤波器用于吸收两个次数的谐波，用于滤除特定频率处的谐波，即为电容、电感的串联谐振电路。高通滤波器用于吸收某一次数及以上的各次谐波。
有源滤波器利用开断晶闸管构成整流电路，来达到谐波补偿的目的。有源波波器实际上是一个特殊的谐波源，其用来抵消负荷谐波。基本结构可分为五部分;谐波电流检测部分用于检测负荷电流中的谐波成分;控制系统将检测负荷谐波电流与逆变器的输出电流相比较，发出谐波电流控制投切信号;逆变器将直流电源的直流电流或直流电压转换成宽度可以调制的高频脉冲电流;直流电源做为逆变器的工作电源使用;输出部分将逆变器输出的宽度不等的高频脉冲，用滤波器滤除其高次谐波成分，得到与负荷谐波电流畸变波形相等且反相位的补偿电流。
(二)改造换流设备，消除谐波影响
目前大型换流装置一般用24相整流，个别有48相整流。相数太多，降低谐波效果又并不太明显，反而使设备复杂化，经济上不一定合算。所以适当增加脉冲数能减小谐波电流。如两个6个脉冲三相整流桥，分别用Y，y12和Y，dll的电源变压器移相30。，组合成12相换流器。
交流电压变化一个周期时，直流电压的脉动周波数(脉冲数)由两个移相30。的6脉冲迭加为12脉冲。两6脉冲换流器原有的n=12m+5和n=12m+7 (m=0，l，2，3…)次，如5、7、17、19.-次谐波全部成对抵消，这些谐波仅在6脉冲整流桥的一次侧形成环流，而不注入系统。用此种方法改造换流设备投资不多，而对消除谐波十分有效。
(三)串联电抗器抑制谐波
当并联电容器组附近有谐波源，谐波电流超过规定允许值时，应在回路中设置串联电抗器的抑制谐波电流，并限制合闸时的涌流。一般电网中以5次谐波为大，电抗器电抗率常取6%，若用于抑制3次谐波电流，则取13%。但在基波情况下，并联电容器组的补偿无功作用分别要抵消6%和13%。为此，电抗率也有取5%和12%，分流滤波的作用较好，电抗率4.5%和11.5%的滤波效果更好。
谐波造成的危害是众所周知的，是全世界共同存在的问题，治理谐波一要大家共同努力，二要研制新的仰制谐波的措施和设备。抑制谐波各国科学家进行了富有成效的研究，取得了令人兴奋的成果，随着科技不断向前发展，抑制谐波的设备、设施会不断出现，应用于实际工作中，减小或消除谐波的危害程度。
篇4：谐波污染的危害及其治理
谐波污染的危害及其治理
摘要：介绍了谐波产生的原因,以及谐波产生的.过程,介绍了谐波污染的危害,以及治理谐波污染的措施.作 者：王进杰 商平 王进勃 邹维卫 作者单位：王进杰(天津科技大学,天津,300457;中国石油华北油田公司,河北,任丘,062552)商平(天津科技大学,天津,300457)
王进勃,邹维卫(中国石油华北油田公司,河北,任丘,062552)
期 刊：中国科技博览 Journal：ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN 年，卷(期)：, “”(3) 分类号：X505 关键词：谐波 污染 治理篇5：煤矿供配电系统谐波的危害及治理论文
煤矿供配电系统谐波的危害及治理论文
[摘要]供配电系统中谐波的危害已经广为人知，本文就煤矿供配电系统谐波的成因与危害做了简要探讨，并提出了一些针对性的治理措施。
[关键词]煤矿 供配电系统 谐波
供电质量包括系统电压、频率的合格率，峰值、超限电压持续时间、停电时间，以及电网谐波含量等诸多方面。其中谐波问题一直是主要的电能质量问题。谐波广泛存在于供配电系统各个环节，谐波电流会在公用电网引起电压畸变，也会对企业内部电网其它电气设备产生不利影响，甚至造成危害。治理好谐波，不仅能降低电能损耗，而且能延长设备使用寿命，改善电磁环境，提高产品的品质。
在一个理想的交流电网中，各相电压随时间作周期性变化，并且呈正弦波形，煤矿企业或其他用电企业，都非常希望电压保持理想正弦波形。但是实际上由于某些具有非线性特性的电网元件的影响，使电网电压偏离正弦波形，特别是近年来电力电子装置在我国煤炭工业中的应用日益广泛，煤矿供配电电网中愈来愈广泛地使用变频设备、整流设备等电力半导体装置。电力半导体装置是非线形负载，其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波形，而是不同程度畸变的非正弦波。根据傅立叶级数分析，可分解成基波分量和谐波分量。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，电流因此发生畸变，谐波电流注入到煤矿电力系统中，这些非线性设备就成为煤矿电力系统的谐波源。
一、煤矿供配电系统中谐波的原因和危害
煤矿供配电系统中的主要谐波源是含半导体的非线性元件，如为矿井提升机、通风机、主排水泵、带式输送机、架线式电机车等设备节能和控制用的电力电子设备，诸如各种变频器、交直流换流设备、变流器、整流设备等。煤矿供电网络谐波的危害主要是造成电网的功率损耗增加，设备寿命缩短，接地保护功能失灵，遥控功能失常，线路和设备过热等，还会引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电力互感器，变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，使造成供电网络设施损坏、元器件老化，造成电子保护装置误动作，增大附加磁场的干扰等。
当谐波电流流经变压器时会导致铜损和杂散损耗增加，谐波电压则会使铁损增加。还可导致变压器的基波负载容量下降，效率降低以及变压器铁芯振动，噪声增加寿命缩短；谐波电流和电压会造成电动机铁损和铜损的增加引起额外温升，导致电动机效率降低，同时还产生附加转矩增加噪声，造成电动机振动而降低使用寿命；谐波会造成电容器过电流，使电容器与供配电系统产生并联谐振或串联谐振，这将造成电容器迅速发生故障。同时，电容器会放大谐波，增大谐波对矿井供配电系统的影响；在导体中非正弦波电流与具有相同方均根值的纯正弦波电流相比，会引起额外温升，减小额定载流量，引发导体绝缘破坏或烧毁；此外，谐波会对通讯和信息系统产生干扰，降低信号的传输质量，不仅影响声、像的清晰度和信息传输的准确性，严重时还会造成设备损坏，危及人身安全；另外，矿井供配电系统中的谐波电压和电流，会导致供配电系统中各类保护及自动装置产生误动或拒动，破坏微机保护、综合自动化装置，还会使仪表和电能计量出现较大误差，谐波如果不经过治理直接进入上级电网，将会给电网带来严重的谐波污染。
二、煤矿供配电系统谐波治理
鉴于谐波存在多方面的危害，对矿井安全生产和生活存在很大隐患，根据国家对谐波污染的治理要求，采取必要而有效措施，避免或补偿已产生的.谐波尤为重要。在矿井供配电系统中，应积极采取消除或抑制谐波危害的防范措施。
1、电力电缆的选择。在矿井供配电系统电力电缆截面的选择中，应考虑谐波引起电缆发热的危害。对于连接谐波主要扰动源设备的配线，确定电缆载流量时应留有足够裕量，必要时可适当放大一级选择电缆截面。
2、合理选择变压器。正确合理地选择变压器的接线方式，能阻止不平衡电流和3N次谐波电流从原边传到电源配电系统中。在三角形/星形变压器里，不平衡电流和3N次谐波电流在原边绕组内循环流动而不会传入电源配电系统中。矿井供配电系统中各级变压器应多采用三角形/星形变压器。在根据负载确定电力变压器额定容量时，应考虑谐波畸变而留有裕量。在矿井设计中一般应保证变压器负荷率在70%～80%，该裕量可防范谐波引起的变压器发热危害。
3、无功补偿电容器的配置。在有谐波背景的矿井供配电系统中，不能采用常规的补偿系统来进行无功补偿。为避免电容器组与系统产生串联谐振或并联谐振，必须采用调谐式电容器组。调谐式电容器组即在补偿电容器中加串调谐电抗器。电抗器的主要作用是避开谐波电流可能出现的频率。这种电抗器被称为调谐电抗器，带有这种电抗器的电容器组则被称为调谐电容器组。使用调谐电容器组的目的不是为了显著地降低谐波畸变，而是为了确保电容器组不会因为诸如系统阻抗、投入段数、系统配置、负荷状况等原因而发生谐振。
4、谐波补偿装置进行补偿。对矿井中的主要谐波源，如：大功率提升机、通风机、带式输送机的变频设备，在运行过程中会引起较严重的高次谐波污染。为了拟制变频器在运行中产生的谐波，需增加谐波补偿装置，使输入电流成为正弦波。传统的谐波补偿装置是采用LC调谐滤波器，它既可补偿谐波，又可补偿无功功率。但其补偿特性受矿井供配电系统阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧坏。另外，它只能补偿固定频率的谐波，效果不甚理想，但该装置结构简单，目前仍被广泛应用。电力电子器件普及后，运用有源电力滤波器进行谐波补偿将成为主要方法，有源滤波器的工作原理是从补偿对象中检测出谐波电流，然后产生一个与该谐波电流大小相等、极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含有基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响。
参考文献：
[1]刘燕燕，亓跃峰、电网谐波危害分析及在煤矿生产中的应用[J]、现代电子技术， ， （18）、
[2]吴震春，任子晖，仇润鹤、煤矿电网谐波的测试与分析[J]、煤炭科学技术， 1993， （06）、
篇6：广播电视工程的无功补偿及谐波治理论文
随着中国经济的不断发展和现代化技术的不断进步，电网负荷急剧增多，对于电网无功功率的补偿要求也就越来越高。此文简要地分析了谐波的产生和谐波带来的危害、无功补偿装置的作用和无功补偿装置在解决谐波治理问题时的作用，以期望可以减少谐波问题带来的危害。
1谐波产生的原因和危害
1.1谐波产生的原因
非线性负载量过大是广播电视工程中谐波产生的主要原因。电流在传输过程中超过了负载，不能满足使用需求，形成了电磁干扰。谐波震荡在电流的形成阶段出现，随着电机结构和线路进入用电设备中，从而产生影响。针对发电过程中产生的谐波并没有较好地处理方法，当前的处理方法通常都是针对运行阶段来设计的，因此，虽然能够进一步的减少谐波，但是并不能从根本上解决谐波问题。除此以外，谐波的产生方式还有很多种，比如电路开关电源、设备内部的铁芯电力装置之中，例如，交流弧式的焊机、炼钢过程中使用的电炉设备等。
1.2谐波的危害
谐波问题早已引起了界内外众多人士的重视，这主要是由于其往往会增加电气设备的热能损耗量，使得功率快速降低、设施设备快速老化，并且在耗能量上升的同时，容易造成烧坏、爆炸事件，从而加大安全事故的发生率，这些都是谐波带来的危害。因为各种电力电子装置被广泛应用，越来越多的人开始重视和关注谐波的危害。另外，谐波的产生还会降低设备的功率，在广电工程中电气设备会得到频繁使用，而传播信号的稳定性会受到设备工作效率的直接影响，一旦有谐波振动出现在系统中，并且没有及时进行解决的话，会严重影响电设备导通功率.解决此问题的主要方法就是采用功率补偿，但是需要注意的是在之前要详细测量干扰设备运行的电流参数，通过分析后确定最终功率补偿参数。
2无功补偿装置分析
2.1无功补偿装置的重要作用
无功补偿装置的`作用表现在以下几个方面。首先，根据实际需求的不同无功补偿装置可以将负载功率与供电系统的因数进行提高，使设备的容量得到缩小，进而使功率的耗损量得到最大化的降低。其次，无功补偿装置可以增强供电的质量，例如，在较长距离的电流线路当中，选择合适的位置，并将动态的无功补偿装置放置于此，输电系统的稳定性就能够被大幅度地改善，从而提高了输电系统的输电能力。最后，无偿补功能够让有功和无功负载相对平衡。所以说，为了进一步满足广播电视工程的用电需求，就必须有效应用无偿补功装置。
2.2无功补偿装置存在的问题分析
众所周知，采用电容补偿的方式来增强功率因数是现在广播电视工程的主要方式，以此保证使用功率因数能够满足电网的需求，但是这也导致了谐波严重超标问题的产生。我们应当意识到在这个时候电容补偿也会出现缺陷，比如，当进行电容补偿而产生谐波电流时，通常会迅速增加电容器的电流有效值。另外，受到谐波电压的影响，电容器的电压最高值也会进一步加大，进而损坏电容器。除了上述内容以外，无功补偿装置还会导致电容器和装置系统之间有谐振出现，从而使谐波的发生率大大增加。此类情况不但会损坏电容器，还会对其他的设施设备造成严重影响，甚至会造成该系统的崩溃。
2.3无功补偿装置
安装滤波器能有效治理谐波问题，对平衡无功补偿和谐波治理有重要意义，其通常是根据谐波源的参数和安装点的特性和用户的要求来专门设计的。SVC（静止无功补偿装置）是一种可以综合治理电压波动、谐波、闪变和电压不平衡的重要设备。APF（有源电力滤波器），是一种新型的动态治理谐波和无功补偿的电力电子设备，可以对频率和幅值都发生变化的无功电流和谐波进行补偿，目前主要应用在低压配电系统上。
3无功补偿治理方案
3.1补偿方案
无功补偿分为分散补偿、集中补偿以及就地补偿三种类型：。①集中补偿一般运用于变电站与配电站的工作活动中，但是其关键在于补偿线路和变电站、配电站两者的无功需要、稳定电压的需要以及完善分散补偿、就地补偿之后所剩下的无功。一般情况下，在广播电视工程的系统中无功功率是总装机容量的30%，无功补偿与工程大小成正比。②分散补偿往往运用于配电站以及配电室之中，其主要是针对用电网络面积较小的用电网络展开无功补偿，且补偿量往往依据具体情况而决定。③就地补偿主要针对大容量的负载进行，在负载的附近进行相关配置，该种方式可以尽可能地节约电力能源的损耗。通过对无功补偿进行研究，可以发现以上三种补偿方式的配合使用，可以将无功补偿用到一个非常合理的度。
3.2滤波装置
一要考虑到无功补偿，二要考虑到治理谐波的问题，三要符合广播电视工程的用电需求，平衡无功补偿和谐波问题就成了解决问题最大的关键，也是大部分维修工程师的长期工作目的和科研目标。当前情况下，安装滤波器是最主要的谐波治理方案，不但能够对谐波进行滤除，还能够与无功补偿结合在一起。
3.2.1无源滤波器
作为滤波电路之一，无源滤波器主要由三大部分组成，分别是电容设备、电阻设备以及电感器。为了能够达到滤除一次或多次谐波的目的，可以将电感器和电容电阻结合。将滤波器的电感和电容设备进行串联，理论上会得到较为优秀的过滤效果。另外，针对无源滤波器在工作过程中往往会因为突然停电而无法进行正常工作的情况，我们会在电力系统的电源开关中放置UPS，可以有效避免这种事故的出现。通常来说，广播电视工程往往会使用部分变频器、计算机以及整流开关等设备来实现日常工作，但是这却极易造成大量谐波的出现，大大降低了电力系统的可靠性与稳定性。所以，无源滤波器的安装方式通常采用并联安装，在每一个重要设备的母线上面都进行安装，通过采用分段治理来对谐波进行有效的控制，该种方法作为一种既便利又节省资源的新型方法值得被更为深入地推广、运用。
3.2.2有源滤波器
有源滤波器是一种电力电子装置，运行过程中，滤波会通过流通的电流而顺利进入到电路的网络之中，能够有效作用到负载产生的谐波，并且能够抵消处理电流。采用有源滤波器虽然能够取得一定的效果，但是电磁波会干扰电源线，所以，为了使低压电力系统可以稳定的运行，可以通过电力电子变流器来控制系统，从而进行跟踪和处理滤波。
4结语
广播电视工程中的谐波会产生较多的危害，而导致谐波产生的原因有很多种。为了更好的解决广播电视工程中的谐波问题，需要工程师们在现有的方法上不断地思考和创新，提高电力系统的稳定性和安全性，减少谐波问题所带来的危害。
参考文献：
[1]梁艳红.广播电视工程中无功补偿与谐波治理的技术研究[J].现代工业经济和信息化,(5):40-41.
篇7：探析牵引网的无功补偿和谐波治理论文
1 概述
电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力牵引供电系统提供。牵引供电系统与一般工业用户不同，它是一个不对称的单相牵引负荷，会造成电力系统三相负荷的不平衡，由于电力机车自身的特点又会产生大量的无功功率和谐波污染对周围的电力系统和本身的电能质量都造成了极大地影响。因此，牵引供电的电能质量问题成为现在电气化铁路建设待解决的问题之一。
2 牵引网中能质量主要存在的几点问题
2.1 功率因数过低的问题
直流传动电力机车无功功率大，功率因数低也是比较严重的问题，虽然采用过诸多措施，如变电所并联电容器的静态无功补偿，采用这一措施的目的是提高功率因数，降低谐波。但是现在的计量方式已经改变，采用反转正计的无功计量方法后，增加补偿容量却取得相反的效果，即补得越多，反送无功越多，功率因数越低，过补偿十分突出。原有固定并联电容补偿装置和固定补偿模式已无法达到提高功率因数的目的。
2.2 电压跌落的问题
电力机车通过供电区域时，由于无功功率的作用导致供电区域的电压跌落严重，严重的甚至影响电力机车的正常运行，以及周边电网的电压等级。
2.3 谐波污染的.问题
电气化铁路的电力牵引单相整流机车使牵引变压器高压侧电流以及电压发生畸变，所产生的大量高次谐波分量通过牵引变压器的高压侧注入电力系统，电力机车是一个很大的谐波源，主要含有3、7 次谐波。这些谐波电流的存在严重破坏供电网的基波电压电流的质量，致使电机电器温升增加和产生振动。影响电机的机械寿命，还会对周围的电力系统造成破坏。
篇8：探析牵引网的无功补偿和谐波治理论文
电气化铁道负荷变化剧烈，无功功率和电流随机波动。国内的无功补偿厂家采用晶闸管交流开关来改变补偿装置的无功，同时滤出一定量的谐波。
最优化的补偿模式就是采用小容量的固定补偿，根据每个牵引变压器的供电容量固定补偿变压器的空载损耗，采取分级投切的动态无功补偿装置TSC(Thyristor Switched Capacitor)+FC(Fixed Capacitor)+TSF(Thyristor Switched Filter bank)的补偿及滤波方式，它能采集进线装置的工作电压和电流，并能计算出设备的带载率，实现实时补偿，并滤除部分谐波。
4 TSC 补偿设备的性能特点
5 牵引网最佳的补偿方案
通过分析TSC 补偿设备的特点，不难看出在快速调节无功变化的场合，TSC 补偿设备有不可替代的优越性，晶闸管电子无触点开关既具有过零投切涌流小，无过电压的优点，又解决了工作时散热的问题。在实际工作中，其操作寿命几乎是无限的，可以频繁投切，投切时刻是可以精确控制，实现无过渡过程的平稳投入和切除(动态响应时间0.01~0.02s)。
而针对于牵引网供电的特点，牵引网根据各个区段不同，其供电的负载率各不相同，因此不能采用单纯TSC 补偿模式，因为牵引网的供电容量较大，而且无功波动也非常大，而TSC 每组的投切容量有限，而如果增加TSC 的投切组数，就会增加投资。而对于大容量的补偿负荷又起不到应有的补偿效果。
同时，由于现在采用的“反送正计”的计量手段，因此，单纯的采用大容量的固定补偿电容器组又会造成低负荷时该区段过补严重，也会影响到补偿效果。
针对牵引网供电的特点，提出静止补偿模式FC 与TSC 动态补偿模式配合使用的方法，配合原则是：(1)FC 固定补偿电容器组针对于牵引网变压器的空载损耗以及基础负荷进行补偿，确保在没有其他动态负荷存在的情况下，保证牵引网供电变压器的公共连接点的功率因数计量达到0.90 以上。(2)TSC 动态补偿电容器组针对于牵引网负荷变化做出快速补偿，确保能够跟踪牵引网中动态负荷的无功变化，确保在有动态负荷存在的情况下，保证牵引网供电变压器的公共连接点的功率因数计量达到0.90 以上。(3)通过FC+TSC的配合补偿的作用，使牵引网该区段的月平均功率因数达到0.9 以上满足供电局对用户的要求。
牵引网FC+TSC 的补偿一次系统，左侧为TSC 快速补偿模式、右侧为FC 固定补偿模式。
6 结束语
在电气化铁路飞速发展的现在，随着电能质量问题在电气化铁路中凸显，严重制约了电气化铁路的发展，因此采用更加科学可靠的电能治理方案是现在亟待解决的问题，特别是在铁路电气化还不发达的地区尤为重要，相信在不远的将来，更加安全高效的补偿方案会随着电力电子技术的发展应运而生，为电气化铁路的发展提供新的电能治理方案。
篇9：配电网谐波的产生与危害治理论文
配电网谐波的产生与危害治理论文
摘要：由于电力电子技术在电气设备中的广泛应用，以及其它非线性负荷的不断增加，配电网络中的谐波污染问题日益严重，已危及电力网和用电设备自身的安全和经济运行。为此，谐波问题的分析和综合治理也日益成为农网工作者广泛关注的课题。治理好谐波，不仅能降低电能损耗，而且能延长设备使用寿命，改善电磁环境，提高产品的品质。本文从谐波的特点及性质出发,结合相关惜波标准,阐述了谐波测量仪器的基本原理、功能和精度要求等,目的是对谐波的测量、监测与管理有一个较全面的认识,以利惜波的综合治理。
关键词：配电网谐波特点测量危害治理
0引言
经济的飞速发展带来供电紧张，为解决供电紧张，一方面要建设许多新的电厂和输电线路，另一方面要高效利用现有的电力资源，减少电力损耗。谐波是导致电力损耗增加，供电质量下降的重要因素。
1电力系统谐波的基本特性和测量
谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍数。理论上看，非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系，这类负荷的电流不是正弦波，且引起电压波形畸变。周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后，那些大于基频的分量被称作谐波。
非线性负荷除了产生基频整次谐波外，还可能产生低于基频的次谐波，或高于基波的非整数倍谐波。电力系统中出现系统短路、开路等事故，而导致系统进入暂态过程引起的谐波，将不归属谐波治理的范畴。要治理谐波改善供电品质，需要了解谐波类型。谐波按其性质和波动的快慢可分成四类：准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。因其多样性和随机性，在实际工作中，要精确评估谐波量值非常困难，所以在IEC6100-4-7标准中对前三类谐波进行了规定，推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。
实际工作中，通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。一般来说，将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点，测量该点的电压和注入公共电网的电流后，通过对电压和电流的分析，取得谐波测量资料。
相对单点的.谐波测量而言，从区域或整个电网角度来看，谐波源的定位和确定谐波模型进而分析它是一个相对复杂的过程。谐波源定位，一般采用功率方向法和瞬时负荷参数分割法。而谐波模型分析的方法一般有三种：非线性时域仿真、非线性和线性频率分析。三种方法的相同点是对电网作适当的线性化处理，只是在处理非线性设备时采取了不同的模拟方式。
2配网中的谐波源
严格意义上讲，电力网络的每个环节，包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上。
发电机是由三相绕组组成的，理论上讲，发电机三相绕组必须完全对称，发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才不致造成谐波的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，发电机总会产生少量的谐波。
输电和配电系统中存在大量的电力变压器。因变压器内铁心饱和，磁化曲线的非线特性以及额定工作磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸多因素，致使磁化电流呈尖顶形，内含大量奇次谐波。变压器铁心饱和度越高，其工作点偏离线性就越远，产生的谐波电流就越大，严重时三次谐波电流可达额定电流的5%。用电环节谐波源更多，晶闸管式整流设备、变频装置、充气电光源以及家用电器，都能产生一定量的谐波。
晶闸管整流技术在电力机车、充电装置、开关电源等很多方面被普遍采用。它采用移相原理，从电网吸收的是半周正弦波，而留给电网剩下的半周正弦波，这种半周正弦波分解后能产生大量的谐波。有统计表明，整流设备所产生的谐波占整个谐波的近40%，是最大的谐波源。
变频原理常用于水泵、风机等设备中，变频一般分为两类：交-直-交变频器和交-交变频器。前者将380V50Hz工频电源经三相桥式可控硅整流，变成直流电压信号，滤波后由大功率晶体开关元件逆变成可变频率的交流信号。后者将固定频率的交流电直接转换成相数一致但频率可调的交流电。两者均采用相位控制技术，所以在变换后会产生含复杂成分(整次或分次)的谐波。
3谐波在配网中的危害
谐波对于配电系统的影响，表现在对线路上所配置的保护及测量设备的影响。因这些设备一般采用电磁式继电器、感应继电器元件，容易接受谐波干扰而误动和拒动，系统中存在的不明原因的误动和拒动，与谐波不无关系。所以谐波超标，会严重威胁配电系统的安全稳定运行。
谐波会大大增加电力变压器的铜损和铁损，降低变压器有效出力，谐波导致的噪声，会使变电所的噪声污染指数超标，影响工作人员的身心健康。对于电力电容器，谐波会导致端电压升高，损耗加大，电容器发热，加速老化，从而缩短使用寿命。 配网中使用大量异步电动机，产生的谐波会增加附加损耗。负序谐波产生的负序旋转磁场，会产生制动力矩，影响电动机的有功出力。对断路器而言，无论其构成元件为电磁的、还是热磁的、亦或电子的，都可能受谐波的影响误动。
电能表是评价电能消耗重要而基本的测量工具，是用户缴费的凭证，而谐波可能使电能计量产生较大误差，严重时会导致计量混乱。同样，谐波也是引起录波装置误启动，保护误动和拒动的重要因素。
此外，谐波会通过静电感应、电磁感应以及传导等多种方式耦合进通讯系统，影响它们的正常运行。对于人体，谐波会刺激人体细胞，使正常的细胞膜电位发生快速波动或可逆的翻转，当这种波动或翻转频率接近谐波频率时，会影响人体大脑与心脏。
4配电网谐波治理的对策
既然谐波存在多方面的危害，采取必要的有效手段，避免或补偿已产生的谐波，就显得尤为重要。可归纳以下治理措施：
4.1加强标准和相应规范的宣传贯彻。IEC6100以及国标GB/T14549-1993，对于谐波定义、测量等进行了宣传，明确谐波治理是一项互惠互利、节能增效，是保证电网和设备安全稳定运行的举措。
4.2主管部门对所辖电网进行系统分析，正确测量，以确定谐波源位置和产生的原因，为谐波治理准备充分的原始材料；在谐波产生起伏较大的地方，可设置长期观察点，收集可靠的数据。对电力用户而言，可以监督供电部门提供的电力是否满足要求；对于供电部门而言，可以评估电力用户的用电设备是否产生了超标的谐波污染。
4.3针对谐波的产生和传播的特点，采取相应的隔离、补偿和减小措施。在配电网中，主要存在的是三次谐波污染，可以在谐波检测的基础上，通过适当加装滤波设备来减小谐波注入电网。对于各种电气设备的设计者，在设计初始，就要考虑其设备的谐波污染度，将谐波限制在标准允许的范围内。
4.4加强管理，多方出资，共同治理。谐波的治理，需要大量的投资，不能仅仅靠供电部门，要调动电力供需环节中的各个方面，在分清谐波来源基础上，走共同治理之路。
谐波治理是综合治理过程，是改善供电品质的重要手段。GB/T14549-1993《电能质量―公用电网谐波》对电网各级电压谐波水平进行了量化限制，对用户注入公用电网的谐波电流也进行了相应的规定，在主网、城网中，谐波治理有明确的规定和要求，而日益发展的农村电网对有关谐波的治理并未引起足够的重视，认识还有待提高。目前农网中的高压配电的许多用户，对谐波的危害也没有引起足够的重视，往往认为谐波治理是电力部门的事情，是一种单边行为，就此而言，作为电力归口管理部门有必要加强谐波治理方面的宣传，强调谐波治理的重要性和投资回报。在对谐波准确测量的基础上，提出适合用户的治理方案。这样做，不仅能够改善整个网络的电力品质，同时也能延长用户设备使用寿命，提高产品质量，降低电磁污染环境，减少能耗，提高电能利用率。
篇10：基于小波变换的谐波检测法论文
基于小波变换的谐波检测法论文
1 引言
电网谐波污染是电力系统中的一大公害。以傅里叶级数理论为基础的传统谐波分析方法和测量仪器都缺乏时间局部化特性，因此不能满足突变的和时变的非平稳谐波检测与时频分析的需要，1994年我国颁布的《电能质量 公用电网谐波》国家标准也不适用于暂态现象和短时间谐波的情况。短时间谐波的检测一直是一大难点。本文提出了基于小波变换的谐波分析新方法。文中首先论述了基于小波变换的谐波有效值及谐波畸变率的测量方法。然后提出并论述了基于差拍选频和子带滤波的谐波分析方法。最后提出一种新的同步检测法，用于电压闪变信号的检测与谐波分析。
2 小波多分辨率信号分解及其实现方法
采用正交小波变换时，任意信号(x)t∈L2(R)可用多分辨率分解公式表示为[1]：
分解系数Cj(k)和dj(k)分别为离散平滑近似信号和离散细节信号，其递推计算公式如下：
式中h0(k)和h1(k)分别为低通数字滤波器和高通数字滤波器的单位取样响应。取h1(k)=(-1)kh0(k)，它们构成正交镜像对称滤波器组。Cj+1(k)和dj+1(k)分别是Cj(k)和h0(-k)和h1(-k)卷积后二抽取得到的信号序列，所以小波多分辨率信号分解可用多抽样率子带滤波器组来实现。
若x(t)是周期T的电压信号，其有效值为[2]：
cJ(k)的均方根值可表示输入信号x(t)中的低频正弦分量(或基波)有效值，由CJ(k)可重构低频(或基波)信号，dj(k)的均方根值可表示尺度j子频带中的`正弦分量有效值，由dj(k)可重构该子频带中的高频细节(或谐波)信号。
3 基于小波变换的电网谐波测量方法
3.1 谐波有效值及谐波畸变率的测量
基于小波变换的谐波有效值测量就是利用小波分解系数来测量谐波有效值。设谐波失真电压信号为：
式中f1为基波频率50Hz，A1为基波有效值；Am为第m次谐波有效值。信号序列s(n)经小波多分辨率分解得分解系数CJ(k)和dj(k)，j=1，2，…，J。由CJ(k)测出基波有效值，由dj(k)测出尺度j子频带中谐波有效值。
仿真实验中取A1=1，A3=1/3，A5=1/5，抽样频率fs=12.8kHz，尺度j=1，2，…，6，采用Daub24小波，测得谐波失真信号的基波、谐波有效值如表1：
表1
谐波次数有效值（理论值）有效值（实测值）5~70.0.206530.33330.3335基波1.00000.9977
3.2 基于差拍选频和子带滤波的谐波测量方法
该方法是通过相乘器和子带滤波器来实现的。通过待测电压信号s(t)与参考正弦信号p(t)相乘来实现频谱搬移，将待测信号中的基波、谐波分量逐个搬移到一个窄带低通子带滤波器通道中，从而逐个检测出基波、谐波的幅值。设待测谐波失真信号模型与(5)式相同。若取参考正弦信号为：
p(t)=2cos(2πlf1t) l=1，2，…，M (6)
则相乘器输出信号x(t)=s(t)・p(t)。取l=m时，测量出乘积信号x(t)的直流分量√2Am，m＝1，2，…，M，即可测得基波、谐波的有效值。
仿真实验中取A1=1v，A2=0.2v，A3=0.4v，A4=0.2v，A5=0.1v，抽样频率fs=12.8kHz，尺度j=1，2，…6，采用Daub24小波，由小波系数得到A1、A2、A3、A4、A5分别为0.9976v、0.v、0.4010v、0.2034v、0.1054v。
3.3 基于子带滤波的电压闪变信号的谐波分析
电压闪变是衡量电能质量的一个重要方面。电压闪变是由也网电压幅度波动引起的。它的数学模型用调幅信号表示[3]。我们采用一种基于子带滤波的同步检波(相干解调)法来对它进行解调和时频分析。首先，用同步载波(50Hz)信号乘以电压闪变信号，将电压闪变信号的频谱搬移到0~25Hz低通子带滤波器通道中，解调出电压闪变的包络信号。然后再用小波多分辨率信号分解方法对该包络信号进行谐波分析。
仿真实验中取短时间电压闪变信号为：
v(t)=A[1+M・p(t)・a(t)]cos(2πf1t) (7)
式中：A=1v，M=0.1，f1=50Hz，当0.56s≤t≤2s时，p(t)=1，其他t值，p(t)=0。且有：
a(t)=cos(2πFt)+1/3cos(6πFt)+1/5cos(10πFt)
F=3Hz，电压闪变信号波形如图1(a)所示。
同步载波信号cos(2πf1t)与v(t)相乘得乘积信号x(t)。取抽样频率fs=3.2kHz，采用Daub24小波，乘积信号序列x(n)经8级多分辨率分解可得小波分解系数dj(k)和cj(k)，j=1，2，…，8。由d1(k)和d2(k)检测电压闪变信号的突变时间；由子频带（0~25Hz）信号序列c6(k)重构电压闪变信号的包络信号，同时测得失真的起始时间为0.5606s，结束时间为2.088s，与理论值相吻合，如图1(b)所示。再由c6(k)分解得到的三个子带信号序列c8(k)、d8(k)、d7(k)分别重构包络信号的基波、3次谐波和5次谐波频率分量，如图1(c)所示。因此，这种新的同步检波法即可检测电压闪变信号的时间，又可检测电压闪变的包络信号及其频率成分和幅度，适用于短时间谐波、动态谐波的检测。
4 结束语
本文提出的基于小波变换的谐波分析法，以小波函数作为函数展开的基底，在时域和频域同时具有良好的局部化特性，适用于时变的非平衡谐波、短时间谐波失真信号的检测与时频分析。用小波子带滤波器取代传统的滤波器，可以得到灵活巧妙的谐波分析方法。用小波子带滤波器取代传统同步检波器中的低通滤波器，这种新型同步检波器不仅具有振幅检波功能，而且具有频谱分析功能。
篇11：电力系统的论文
有关电力系统的论文
摘要：在我国经济飞速发展以及科技信息不断进步的形势之下，电力系统也朝着自动化、智能化以及数字化的方向发展。由于现代社会对电力系统的要求不断增加，传统的电磁式电流互感器已经渐渐跟不上时代发展的步伐。在电力系统的发展下，电气设备的自动化能力在不断提升。相关的研究者在对实践状况进行分析和总结的基础上，寻求推广电子式高压互感器的办法，文章主要探究的就是电子式高压互感器在电力系统当中的运用。
关键词：电子式高压互感器；电力系统；价值；运用
1对电子式高压电力互感器进行研究的价值所在
1.1弥补传统互感器中存在的不足
在对于电力系统的安全运行以及成本控制的研究过程当中，增加高电压、大电流的精确测量具有十分重要的意义。可以这样说，对各种电压、电流值的精确测量是对电力系统安全运行研究的基础。电力互感器主要包括电压互感器以及电流互感器两个部分的内容，它在电力系统当中承担着电能计算以及获取继电保护信息的重要职能。但是在现在的条件下，发电以及输变电容量处于不断增加的状态，电网电压也在不断升高，这就对电流以及电压互感器的性能和功能等提出了更大的要求。传统的电磁式电力互感器由于自身存在的缺陷，已经难以满足现代电力系统的要求，表现在如下几点：
（1）电磁式电力互感器自身的绝缘设置十分复杂，体积较大，不易安装和管理，而且造价较高，特别是在超高压电力系统当中运用时，需要满足大短路容量的动稳定以及热稳定的要求，就导致电磁式电力互感器必须要被新的互感器设备所取代。
（2）传统互感器在对稳态电流进行测量时，其展现出来的线性度特征是非常稳定的。但是由于线路中暂态时会存在直流电流，电流互感器在这种情况下，会出现饱和的状态，一旦饱和，那么就无法精确地测量出稳态电流。
（3）电压互感器在运行过程当中，会因为电力系统当中某些因素的.影响，导致出现铁磁谐振，对设备造成严重的损坏。
（4）由电流、电压互感器等引至二次保护控制设备的电缆是电磁干扰的重要耦合途径。
（5）电磁式电力互感器在实际运行当中，会采用油浸纸来对一些易燃易爆物绝缘。这样就导致存在较大的不安全因素。
（6）电磁式电力互感器在进行二次侧输出的过程当中，对于电力系统负荷的影响要求较高，如果在二次侧输出当中，承载的负荷较大，那么就大大影响测量的准确值。
1.2新型式的互感器的开发和运用的原因
在不同的测量原理的指导下，产生了多种多样的新型式互感器。经过几十年的不断发展，到了近期，互感器的进步才逐渐凸显，大大增加了新型互感器在电力系统中的价值体现。主要原因有：
（1）由于我国微电子技术的不断进步，为测量和保护提供了便利，二次设备功率的消耗很小，一般情况下，都在1至2VA范围之内。在这种小消耗的条件下，降低了对互感器输出容量的要求。这就对二次设备抗干扰能力提出了更高的要求。
（2）由于在电力系统当中，开关设备的集成化以及智能化特征，导致对互感器的要求增加，在这种条件下，互感器的体积要小，质量要轻，而且在输出上要实现数字化特征。
（3）由于发电厂以及变电站对自动化的要求较高，因此，要求互感器的输出要实现数字化的转变，最好能够使得直接接入过程总线实现网络化。
1.3电子互感器的优点
（1）电子互感器的绝缘结构设计较为简单明了，因为其中不存在铁心、绝缘油等物件，所以与传统的互感器相比，质量较轻，体积较小，在安装、运输、管理上都能够节省大量的人力物力。
（2）由于电子互感器的设计问题，其在运行过程当中不用关注磁饱以及铁磁谐振的问题，能够适用的电流和电压范围较大，而且具有较强的抗干扰能力，受到外界条件的限制较少，大大提升了测量的准确性。
（3）由于电子互感器当中，有关传感以及信号处理部分的物件外形较小，质量较轻，可以轻易放置于成套电器或者成套的配电装置当中，这就为电力设备向着集成化的方向发展提供了可能。
（4）电子互感器能够满足继电保护装置发展的要求。在传统互感器的影响之下，现代电子互感器在施行保护职能时，大多是需要借助工频量进行的。这样当出现过渡电阻，以及系统震荡、磁饱等状况时，就会对电子互感器造成严重影响，而且本身重要的保护职能也无法满足电力系统发展的要求。对于微机保护来说，它的主要发展方向是运用故障时的暂态信号量来施行保护判断的。如此一来，就对互感器的线性度，以及动态特征等提出了较高的要求。电子互感器的出现，有效地满足了这一特殊要求。
（5）电子互感器能够有效实现变电站向着数字化、光纤化以及智能化方向发展。电子式互感器的信号以及传输形式都可以通过光缆来完成，但是由于光信号的优点较为突出，而且光纤通信技术的使用范围又十分广泛，从而导致变电站内部以及变电站与上级之间的数据传输变得更加可靠、有效。
2电子互感器在电力系统当中的运用分析
2.1保护继电
（1）对电力系统当中的硬件设备、软件设备产生影响。电磁式互感器在实际运行当中的模拟输出信号需要经过一系列的转化工作才能传输到继电保护等二次装备当中。电子式互感器则有很大的不同，它在输出信号时是一种数字化的状态，不仅能够有效降低成本，而且能够提高设备的可靠性。运用电子式互感器时，继电保护以及监控装置能够直接在数字接口处，接受由互感器输出的数字信息。从目前的市场情况来看，许多相关店铺都出售数字式继电保护以及测控装置，能够为电子式互感器提供有效的硬件设备。电子式互感器有一个十分明显的优势就在于能够为保护提供支撑，其中的测量功能能够实现有效的保护。而且在发生故障以及断路器预分合时，还能准确记录当时的波形情况。
（2）对差动的保护。在差动保护中，由于电磁性电流互感容易饱和而导致线路差动保护误动，对其所采取的差动保护抗CT饱和措施容易致保护算法和数据进一步的复杂，可靠性也随之降低。随着科技的发展，现在的电子式电流互感器已具有了无磁饱和等优点，因此，在差动保护中可以使相应的动作数据大大被简化，快速性和可靠性也得到很大的提高，差动保护比率自动的动作定值和比率制动系数也得到了进一步的降低，在这些基础之上，差动保护的灵敏性得到提高。在采用传统的电流互感器时，若母线的区外线路短路，而在母线上连接的故障支路的CT出现饱和状态，很容易诱发母线保护误动。由于电子式电流互感器具有高保真传变特性，其能够为瞬时值母线差动以及快速母线差动保护提供保护条件，不但能够使母线差动的判据得到大量的简化，还能够快速提高母线保护的可靠性和快速性。
2.2对故障测距的影响
电子式互感器本身具有的一个明显的特点就在于测量的范围较宽，而且在测量当中的准确性较高，性能较为稳定，而且在线路保护行波理论研究上有突出作用。与此同时，光学原理电力互感器也具有明显的特点，具有频带宽、动态范围较大、全波形性测量等优点，为全波形的实际运行做好前提准备。随着研究的不断深入，光学原理电流互感器就能够在实际运行中发挥较大的价值。
3结束语
在现代数字信号处理技术以及光纤技术不断成熟的时代，电子式电流互感器的优势越来越凸显，也是一些学者、厂家、用户等的第一选择。电子式互感器能够有效弥补以往传统磁式电流互感器的缺陷，而且解决了电力系统当中困扰我们多年的问题。有关电子式互感器的实际运用，还需要相关研究者和工作人员不断努力。
参考文献
[1]黄智宇，段雄英，张可畏，等.电子式高压互感器数字接口的设计及实现[J].电力系统自动化，（11）.
[2]杨作鹏.高压电力计量系统故障分析与建模[J].电子制作，（16）.
篇12：船舶电力系统论文
船舶电力系统论文
摘要：近几年，我国在航运方面发展比较迅速，主要与现代国内外贸易日益增长存在着密切的关系，在航运经济发展时，船舶极易引发诸多的电气事故，一旦发生此类电气事故，就会构成严重的经济损失，也会造成一定的人员伤亡，社会影响恶劣。通常情况下，船舶电气事故的发生，主要是船舶的电力系统故障而引发的，如继电保护装置失灵、线路绝缘性差、设备绝缘能力差与短路等问题突出，容易引发火灾。为满足需求，必须重视对船舶电力系统的科学性管控，做好继电保护工作是关键。本文针对船舶电力系统继电保护分析展开了分析与探究。更多电力论文相关范文尽在职称论文发表网。
关键词：电力论文
实现船舶自动化，大大减轻船员劳动量。然而，就目前船舶电力系统运行情况的分析，了解到电力系统极易出现故障，最终会威胁船舶电力系统运行的高效性。若想实现传播电力系统运行的高效性与安全性，必须要重视继电保护工作，以降低故障的发生概率。
1船舶电力系统继电保护的基本任务及具体要求
1.1电力系统出现故障
从电力系统运行的具体情况来看，应从电能发生、输送、配置、应用等角度出发，对电力系统整体进行全方位的监控，进而满足电力发展的实际需求[1]。在电力系统中，变压器、发电机、断路器、主配电板、输电线路与用电设备等都属于一次设备，也是产生电能、实现电能传输的重要设备。电力系统在运行的过程中，极易发生各类安全事故，且在任何条件下都可能出现故障，其中，短路问题最为突出。通常情况下，短路主要表现为两相短路、三相短路、单相接地短路、两相接地短路与发电机短路等[2]。导致短路问题出现的主要原因有机械设备被严重损伤、绝缘层被破坏与基本操作不科学等。电力系统多种故障的发生，过负荷问题较为突出，此类故障一旦出现问题，会让绝缘的温度逐步升高，也会加速绝缘层的老化，也会让设备受到严重破坏，最终会引发火灾问题。1.2继电保护的基本任务在各设备间，电与磁存在着密切的联系，不正常情况与故障问题的发生，会让电力系统出现一系列的事故，最终会严重威胁电力企业的实际发展。在继电保护时的主要任务为：若主配电板、输电线路、变压器、发电机等出现短路或过量负载问题时，应在最短时间内将存在故障的设备借助断路器予以断开，以脱离电力系统，能保证不存在故障的部分正常运行，进而降低故障设备损坏度，还可降低对邻近设备供电系统所构成的影响，进而保证电力系统高效、稳定的运行。
1.3继电保护的基本组成
继电保护主要是由测量元件、执行回路与逻辑环节三个部分所组成的。若物理量出现突变，通过测量之后，及时确定好故障范围与基本类型，从逻辑判断来判断断路器跳开的次数与时间，然后让执行回路发出一定的信号与跳闸脉冲。
1.4继电保护的运行原理
电力系统继电保护装置的运行，其原理为借助被保护设备前期与后期一些物理量的突变情况，一旦突变量达到一定参数值，借助逻辑判断，能及时发出信号与跳闸脉冲。例如，借助被保护设备故障发生后期电流的.不断增大，以达到电流保护的效果;借助降低电压来达到低电压保护效果;借助不对称短路发生负序电流与电压，以形成负序保护效果。
2船舶电力系统继电保护措施
2.1发电机继电保护
在发电机继电保护方面，所要保护的内容主要包括短路、过载、钱呀与你功率保护。(1)过电流保护。实施过电流保护时，主要包括短路与过载两个层面。短路就是发电机运行时所出现的故障，而过载则是发电机在运行过程中所出现的不正常状态。(2)短路保护。短路就是在交流电中，处在不同相导体进行直接性的接触与碰触。三相四线的实施，主要包含单相、双相与三相短路三种情况。通常情况下，短路的发生主要是由于绝缘层被损坏、绝缘层老化与操作失误等问题而引发的。在发电机内部，极易出现一系列的短路故障，但是发生概率不是很高，在此针对发电机外部进行短路保护。一旦发生短路，电流会大大增加，这会对设备、发电机等形成破坏，滋生短路故障后，要从发电机至短路点间会形成很大电流，在开展短路保护时，应借助自动化开关内的过电流脱扣器来进行保护与操作。具体航运船舶电力系统的行业文件规范来看，短路延时保护所产生的动作电流为发电机而定电流的3-5倍，整个工作电流的时限设定为0.2-0.6s，确定好时间后，发电机就会出现跳闸现象。(3)过载保护。若船舶电力系统中的基本运行机组具体容量无法充分满足负载增加的情况，极易使得发电机出现过载现象，一旦出现过载现象，会让发电机的电流或功率等超出额定参数值。若在过载条件下，会让整个机组发热，极易引发绝缘层老化或零部件质量受损等问题，也会缩短原发动机的具体使用使命。实施过载保护时，要加强对发电机机组的保护，且保证机组不会受到损伤，且不可对供电进行中断。从发电机本身着手，其具有过载电流承担效能，1.1倍的额定电流时限为2h，1.25倍的额定电流时限为0.5h，1.35倍的额定电流时限为0.08h。实施过载保护时，应开展适当的延时，若发电机属于无自动分级卸载类装置，其在过载保护时，动作电流能够被整定成额定电流参数值的1.25%-1.35%，延迟的时间为18s左右。
2.2主配电板与配电设备的保护
为实现对电能的科学性控制，合理分配好发电机内的电能，还要准备一定的配电设备。若想达到理想主配电板保护效果，应发挥好配电装置的重要作用，进而提升船舶电力系统运行的高效性与稳定性。配电装置的安全运行，应及时配备好电路运行所需的信号指示器、开关、调节电器、保护电器与测量仪表等。此外，还要加强对负载分路、主电源等的科学性控制与保护。
3结束语
综上所述，为促进船舶的高效运行，降低故障的发生概率，减少经济损失，必须加强对船舶电力系统的安全保护，及时应对好故障问题，以实现船舶自动化运行的高效性与科学性。实施船舶电力系统继电保护工作时，应加强对发电机、主配电板与配电设备故障等的保护，应对好短路、过载与过电流等问题，以保证船舶运行机组运行的安全性。
参考文献：
[1]宋立范.船舶电力系统继电保护的研究[J].科技创新导报,(18):99.
[2]魏坤,安宁,杨博,张硕,李童飞.电力系统继电保护配置方案及其可靠性分析[J].河北电力技术,2016(S1):60-62.
篇13：电力系统自动化论文
[论文关键词]电力系统自动化智能技术
[论文摘要]简单回顾模糊控制、神经网络控制、专家系统控制、线性最优控制、综合智能控制等典型智能技术在电力系统自动化中的运用。
电力系统是一个巨维数的典型动态大系统，它具有强非线性、时变性且参数不确切可知，并含有大量未建模动态部分。电力系统地域分布广阔，大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等等复杂的物理特性，对这样的系统实现有效控制是极为困难的。另一方面，由于公众对新建高压线路的不满情绪日益增加，线路造价，特别是走廊使用权的费用日益昂贵等客观条件的限制，以及电力网的不断增大，使得人们对电力系统的控制提出了越来越高的要求。正是由于电力系统具有这样的特征，一些先进的控制手段不断地引入电力系统。本文回顾了模糊控制、神经网络控制、专家系统控制、线性最优控制、综合智能控制等五种典型智能技术在电力系统中的运用。
一、模糊控制
模糊方法使控制十分简单而易于掌握，所以在家用电器中也显示出优越性。建立模型来实现控制是现代比较先进的方法，但建立常规的数学模型，有时十分困难，而建立模糊关系模型十分简易，实践证明它有巨大的优越性。模糊控制理论的应用非常广泛。例如我们日常所用的电热炉、电风扇等电器。这里介绍斯洛文尼亚学者用模糊逻辑控制器改进常规恒温器的例子。电热炉一般用恒温器(thermostat)来保持几挡温度，以供烹饪者选用，如60，80，100，140℃。斯洛文尼亚现有的恒温器在100℃以下的灵敏度为±7℃，即控制器对±7℃以内的温度变化不反应;在100℃以上，灵敏度为±15℃。因此在实际应用中，有两个问题：①冷态启动时有一个越过恒温值的跃升现象;②在恒温应用中有围绕恒温摆动振荡的问题。改用模糊控制器后，这些现象基本上都没有了。模糊控制的方法很简单，输入量为温度及温度变化两个语言变量。每个语言的论域用5组语言变量互相跨接来描述。因此输出量可以用一张二维的查询表来表示，即5×5=25条规则，每条规则为一个输出量，即控制量。应用这样一个简单的模糊控制器后，冷态加热时跃升超过恒温值的现象消失了，热态中围绕恒温值的摆动也没有了，还得到了节电的效果。在热态控制保持100℃的情况下，33min内，若用恒温器则耗电0.1530kW・h，若用模糊逻辑控制，则耗电0.1285kW・h，节电约16.3%，是一个不小的数目。在冷态加热情况下，若用恒温器加热，则能很快到达100℃，只耗电0.2144kW・h，若用模糊逻辑控制，达到100℃时需耗电0.2425kW・h。但恒温器振荡稳定到100℃的过程，耗电0.1719kW・h，而模糊逻辑控制略有微小的摆动，达到稳定值只耗电0.083kW・h。总计达100℃恒温的耗电量，恒温器需用0.3863kW・h，模糊逻辑控制需用0.3555kW・h，节电约15.7%。
二、神经网络控制
人工神经网络从1943年出现，经历了六、七十年代的研究低潮发展到现在，在模型结构、学习算法等方面取得了大量的研究成果。神经网络之所以受到人们的普遍关注，是由于它具有本质的非线性特性、并行处理能力、强鲁棒性以及自组织自学习的能力。神经网络是由大量简单的神经元以一定的方式连接而成的。神经网络将大量的信息隐含在其连接权值上，根据一定的学习算法调节权值，使神经网络实现从m维空间到n维空间复杂的非线性映射。目前神经网络理论研究主要集中在神经网络模型及结构的研究、神经网络学习算法的研究、神经网络的硬件实现问题等。
三、专家系统控制
专家系统在电力系统中的应用范围很广，包括对电力系统处于警告状态或紧急状态的辨识，提供紧急处理，系统恢复控制，非常慢的状态转换分析，切负荷，系统规划，电压无功控制，故障点的隔离，配电系统自动化，调度员培训，电力系统的短期负荷预报，静态与动态安全分析，以及先进的人机接口等方面。虽然专家系统在电力系统中得到了广泛的应用，但仍存在一定的局限性，如难以模仿电力专家的创造性;只采用了浅层知识而缺乏功能理解的深层适应;缺乏有效的学习机构，对付新情况的能力有限;知识库的验证困难;对复杂的问题缺少好的分析和组织工具等。因此，在开发专家系统方面应注意专家系统的代价/效益分析方法问题，专家系统软件的有效性和试验问题，知识获取问题，专家系统与其他常规计算工具相结合等问题。
四、线性最优控制
最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分，也是将最优化理论用于控制问题的一种体现。线性最优控制是目前诸多现代控制理论中应用最多，最成熟的一个分支。卢强等人提出了利用最优励磁控制手段提高远距离输电线路输电能力和改善动态品质的问题，取得了一系列重要的研究成果。该研究指出了在大型机组方面应直接利用最优励磁控制方式代替古典励磁方式。目前最优励磁控制的控制效果。另外，最优控制理论在水轮发电机制动电阻的最优时间控制方面也获得了成功的应用。电力系统线性最优控制器目前已在电力生产中获得了广泛的应用，发挥着重要的作用。但应当指出，由于这种控制器是针对电力系统的局部线性化模型来设计的，在强非线性的电力系统中对大干扰的控制效果不理想。
五、综合智能系统
综合智能控制一方面包含了智能控制与现代控制方法的结合，如模糊变结构控制，自适应或自组织模糊控制，自适应神经网络控制，神经网络变结构控制等。另一方面包含了各种智能控制方法之间的交叉结合，对电力系统这样一个复杂的大系统来讲，综合智能控制更有巨大的应用潜力。现在，在电力系统中研究得较多的有神经网络与专家系统的结合，专家系统与模糊控制的结合，神经网络与模糊控制的结合，神经网络、模糊控制与自适应控制的结合等方面。神经网络适合于处理非结构化信息，而模糊系统对处理结构化的知识更有效。因此，模糊逻辑和人工神经网络的结合有良好的技术基础。这两种技术从不同角度服务于智能系统，人工神经网络主要应用在低层的计算方法上，模糊逻辑则用以处理非统计性的不确定性问题，是高层次(语义层或语言层)的推理，这两种技术正好起互补作用。神经网络把感知器送来的大量数据进行安排和解释，而模糊逻辑则提供应用和挖掘潜力的框架。因此将二者结合起来的研究成果较多。
除了上述方法，在电力系统中还应用了自适应控制、变结构控制、H∞鲁棒控制、微分几何控制等其它方法。总之，智能技术的广泛运用推动了电力系统的自动化进程。我们相信随着人们对各种智能控制理论研究的进一步深入，它们之间的联系也会更加紧密，相信利用各自优势而组成的综合智能控制系统会对电力系统起到更加重要的作用。
[电力系统自动化论文]
篇14：电力系统的论文
摘要：随着现代化科学技术的不断发展,电力行业在整个经济社会的建设过程中也得到了突飞猛进的进步。尤其是在电力网络改造的深度发展趋势之下,大量的电力自动化管理设备开始运用到系统当中。但是现阶段我国电力系统自动化管理过程中仍然存在一些问题,严重地制约了其可持续发展,这个问题必须得到大家的重视。
随着电力产业技术的快速发展，我国的电力企业已经开始逐步实施电力自动化管理。电力自动化管理系统的应用极大的提高了我国电力企业的管理水平与管理效率，促进了电力自动化的快速发展。目前电力设备以及电力系统的构成都相对较为复杂，若要确保电力设备或系统的正常运行，就要做好对其的管理与维护工作。而此时要面对的就是如何才能更好的对电力系统进行管理。为了解决这一问题，电力自动化管理系统应运而生，为电力系统的自动化管理带来了极大的便利，提高了我国电力技术的发展水平。
1、电力自动化管理系统的特点
1.1 电力自动化管理系统的终端设备多，数据库庞大，管理复杂。DMS的监控对象为电源进线及变电站、10kV开闭所、小区变电站、配电变电站、分段开关、补偿电容器、用户电能表和重要负荷等，因此站点非常多，通常要有成百上千甚至上万个。数量繁多的终端设备不但给系统组织带来较大的困难，而且在控制中心的计算机网络上，处理这么大量的信息并进行设备管理，比输电网更繁琐。特别是在图形工作站上，若要较清晰地展现配电网的运行方式，困难将更大。
1.2 电力自动化管理系统的大量终端设备不在变电站内，要求设备可靠性更高。输电网自动化系统的终端设备一般可以安放在被测控的变电站内，行业标准中对这类设备按户内设备对待，只要求其在10℃-55℃环境温度下工作即可。而配电网自动化系统中的大量终端设备不能安置在室内，如测控馈线分段开关的馈线RTU，就必须安放在户外。其工作环境恶劣，通常要求在-25.75℃、湿度高达95℃的环境下工作，所以设备的关键部分就必须采用工业级的芯片，还要考虑防雨、散热、防雷等因素，这类设备不仅制造难度大，而且造价也较户内设备高。此外，因配电网的运行方式需要经常调整，对电力自动化管理系统的终端设备进行远方控制的频繁程度比输电网的高得多，这就更要求电力自动化管理系统的终端设备具有较高的可靠性。
1.3 电力自动化管理系统的通信方式多样复杂。承担传送数据和通话任务的配电网通信系统，由于包含有各种类型侧控装置，因而常常具有多种通信方式。配电网终端设备的"数量非常多又比较分散，也大大增加了配电自动化通信系统的复杂性。但其通信速率，由于配电网不必考虑系统的稳定性问题而不如输电系统要求得那么高。
2、电力自动化管理系统的功能
2.1 配电网的SCADA功能
配电网的SCADA系统是通过监测装置来收集配电网的实时数据，进行数据处理以及对配电网进行监视和控制。监测装置除了变电站内的RTU和监测配电变压器运行状态的TTU之外，还包括沿馈线分布的FTU (馈线终端装置)，用以实现馈线自动化的远动功能。配电网SCADA系统主要功能包括数据采集、四遥、状态监视、报普、事件顺序记录、统计计算、制表打印等功能。由于配电SCADA系统的监控对象既包含大的开闭所和小区变电站，又包括数金极多但单位容量很小的户外分段开关，因此常将分散的户外分段开关监控集结在若干点(称做区域站或集控站)以后再上传至控制中心。
2.2 配电变电站自动化
配电变电站自动化SA有以下基本功能：对配电所实施数据采集、监视和控制，与控制中心和调度自动化系统(SCADA)通信。
2.3 馈线自动化
馈线自动化FA是指配电线路的自动化，在正常状态下，实时监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，实现线路开关的远方或就地合闸和分闸操作。在故降时获得故障记录，并能自动判别和隔离馈线故障区段，迅速对非故障区域恢复供电.
2.4 用户自动化
用户自动化主要包括负荷管理和用电管理。负荷管理是根据需要来控制用户负荷，并能帮助控制中心操作员制定负荷控制策略和计划。用电管理主要包括自动计量计费系统等。
2.5 配电网高级应用软件
高级应用软件(PAS)主要是指配电网络分析计算软件，包括负荷预测、网络拓扑分析、状态估计、潮流计算、线损计算分析、电压/无功优化等。高级应用软件是有力的调度工具，通过高级应用软件，可以更好地掌握当前运行状态。配电自动化中的这些软件与调度自动化的相类似，但配电网中不涉及系统稳定和调频之类的问题。当前电力自动化管理系统的高级应用件可以分成三个层次开发：①基本应用软件，即网络分析软件;②派生类软件，如变电站负荷分配、馈线负荷分配等;③专门应用软件，如小区负荷预报、投诉电话处理，变压器设备管理等。
3、电力自动化管理系统的安全问题探析
电力自动化管理系统的应用与实施为我国的电力事业发展带来了新的技术动力，但在使用的过程中，却仍然存在着一定的安全问题，这是阻碍电力自动化管理系统得以进一步发展应用的主要因素。在此笔者对其中所存在的安全问题进行了研究分析，认为造成电力自动化管理系统出现安全问题的原因可以从两方面进行分析，即内部因素与外部因素。
3.1 内部因素
引起电力自动化管理系统出现安全问题的内部因素主要是指系统本身出现故障或问题。即可能是系统的主要运行设备出现问题，例如发电机、变压器以及输电线路等等;也可能是系统的控制系统与保护系统不能正常工作或操作失误而引起的，例如继电器控制系统出现故障;另外，若用于管理的计算机出现故障，也会影响到电力自动化管理系统的安全与稳定，或者通信系统出现问题，对使得生产数据或者管理信息不能及时传输，系统自然不能进行自动化控制，从而导致安全问题的产生。
3.2 外部因素
对于电力自动化管理系统出现安全问题的外部因素可以分为不可抗力因素与人为因素，不可抗力因素主要是指地震、洪水、较大的雷雨或火灾等因素的影响，而人为因素则是指电力自动化管理系统的操作人员工作不认真，操作存在失误，或者控制系统与保护系统的安装存在问题，又或者是人为蓄意破坏等。
3.3 提高电力自动化管理系统安全性的措施方法
从上述对系统安全问题的引发因素进行分析可以看出，只要能够加强管理，落实责任，还是能够在很大程度上避免安全问题的出现的。为此，我们应当不断加强电力控制系统的信息安全管理，对于控制系统的计算机硬件与软件都要做好安全防护措施，并对内部人员进行强化管理，禁止出现恶意攻击破坏的现象。同时，加强电网的规划与建设，提高电网系统的安全性，并对电网的运行进行实时监控。
4、结语
综上所述，电力系统的自动化管理是电力系统的主要发展趋势，对提高电力产业整体水平有着很大的促进作用。因此我们应当大力使用电力自动化管理系统，做好其安全管理工作，确保管理系统在电力系统自动化管理工作中发挥更大的作用。
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