柯其志 王东雨 许婉莹
海南电网有限责任公司海口供电局 570100
摘要：随着新能源战略的推进，电力电子器件得到广泛应用，因此引起的谐波及间谐波问题日益严重。谐波及间谐波的产生降低了电能质量，增加电能损耗，同时也会干扰用电设备正常运行，威胁用电安全。谐波及间谐波检测算法研究不断深入，常见的检测算法有小波变换、瞬时无功功率理论、快速傅里叶变换（FFT）等。基于此，本篇文章对电力系统中的谐波检测及抑制方法进行研究，以供参考。
关键词：电力系统；谐波检测；抑制方法
引言
电力系统中的谐波抑制关键在于谐波检测算法，该算法可以实时跟踪系统谐波参数，然后自动调整滤波器的参数使滤波效果达到最优状态，非常适用于振荡频率时变的情况。所以，加强电力系统谐波的研究是非常重要的课题。
1电力系统
随着电网建设的不断深入，电力系统的复杂性不断增加，导致运行过程中出现一些故障。因此，必须合理利用继电保护装置，以防止故障影响的扩散。电力系统的运行中经常会发生误动故障，误动故障是指电力系统在受外部因素影响的情况下出现不正确的运行。自动化装置的主要功能是监控系统操作的各种参数，如果无法了解确切的参数情况，那么就意味着自动化设备正在发生故障。
2电力系统谐波产生的危害
1)绝缘层的脆化速度加快，从而缩短了功率电容器和其他电气设备的使用寿命。在电网谐波电压的直接或间接影响下，功率电容器产生了一些未使用的输出功率。此输出功率会损坏电气设备的绝缘层，并严重损害其使用寿命。另外，在谐波电压的连续作用下，功率电容器的电流逐渐膨胀，功率电容器的温度也升高。这种情况会直接导致功率电容器在短时间内应用过度，大大缩短使用寿命。2)危害电网设备运行，降低效率。谐波电流会从多个层面危及电气设备的正常运行。例如，谐波电流将引起功率电容器的局部放电，这将使功率电容器设备的各个绝缘层过早脆化导致电气设备产生额外的输出功率耗损，这种情况直接危及电网设备的所有正常运行工作。此外，谐波电流还会导致一些无法避免的电力组件额外损失，降低了所有电网运营的高效率。3)电气设备检测器的操作受到影响，从而损害了电网的安全性。当谐波流经继电保护设备或电网中的其他二次设备时，这些设备将受到影响，导致电气设备测试仪器检查到的数据信息不准确，特定的数据信息出现数据误差的现象，甚至会导继电保护设备发生错误操作，严重危害电网的安全性，影常生活生产用电。如果谐波电流没有及时消除，继续积累，电网中运行的每个电气设备的各种标准值会变得越来越无法准确测量，严重影响电能质量。
3电力系统中的谐波检测及抑制方法研究
3.1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。
3.2基于傅里叶变换法的谐波检测
目前，快速傅里叶变换(FastFouriertransform，FFT)在电网谐波检测中应用较为广泛，但时域截断过程中常产生频谱泄露和栅栏效应，影响谐波分析精度。加窗函数和谱线插值算法是FFT算法常用的改进方法，传统FFT对信号分析时，直接对离散信号的截断数据进行FFT运算，大多数情况下，会导致频谱泄露效应，而相比较传统FFT截断，全相位FFT算法在一定区间范围内考虑了该序列的全部采样情况。根据线性时不变系统的性质，全相位FFT算法等效的算法流程如图1所示。
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全相位FFT本质上是在FFT算法之前进行了数据的预处理，首先使用卷积窗wc与2N-1个信号数据相乘，再将间隔为N的数据两两相加，产生的N个数据进行FFT处理，即得全相位FFT算法结果。图1中，卷积窗wc是由前窗f与经过翻转的后窗b进行卷积后得到，即
Wc（n）=f(n)*b(-n)n[-N+1，N-1]（1）
若前窗f和后窗b相同，且互为对称窗，则由时域卷积定理可得该卷积窗对应的离散傅里叶变换为
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3.3小波类方法
小波函数源于多分辨分析，其基本思想是将时域信号表示为一系列逐次逼近表达式，其中每一个都是时域信号动经过平滑后的形式，它们分别对应不同的分辨率。小波变换可以有效克服噪声对检测精度的影响，不需要前文所述的额外滤波，但其分辨率可能较低，这是由小波函数在频域存在的混叠现象带来的负面效果；对小波变换方法进行改进，并在不同系统环境下实现SSO的检测和参数辨识。则在原理上同时结合了FFT和小波变换的思想，提出一种改进型Fourier同步挤压变换(improvedFourier-basedsynchrosqueezingtransform，IFSST)方法，准确提取各谐波间谐波分量。小波类的方法已有用于SSO辨识的实例，经过小波分解提取再结合模态辨识的方法可以获得信号的频率和阻尼比，可以反映信号的时变特性。但小波分解层数需要根据实际情况去设定，小波基和阈值目前还没有具体的选取原则。
3.4使用混合型有源滤波器
有源电力滤波器虽然在某些方面能够弥补无源滤波器在抑制谐波中的不足，但因其缺点与技术限制，APF并不能完全取代PPF。为了解决这些问题，将APF与PPF结合起来的新型装置HPPF应运而生。混合型有源滤波器的组合形式有多种，对几种常用的形式做了较为详细的介绍，包括并联型APF+并联型PPF、串联型APF+并联型PPF、APF与PPF并联后并联接入电网。混合型有源滤波器发展前景广阔，值得深入研究。
3.5使用无源滤波器
无源滤波器(PPF)是一种常见的滤波装置，主要是利用电感L的低通作用、电容C的高通作用以及L、C的谐振原理。单调谐滤波器主要是针对某次特定谐波;双调谐滤波器能够同时滤除两种频率的谐波，成本低且对基波损耗小。高通滤波器对高于某个频率的谐波呈现的阻抗较小，能够对大部分高于该次的谐波进行吸收，阻抗频率特性好，应用广泛。无源滤波器的特点是结构简单、成本低、可靠性高。但缺点也很明显，体积大、损耗大，只能滤除少量几种频次的谐波。
结束语
总而言之，供电系统中的谐波电流对电力系统存在较大的影响，容易引起操作错误和误操作现象的出现，危害供电系统的安全，对供电系统的安全运行产生极大的危害，因此有必要主动分析影响并为此制定对策，以确保供电系统安全运行。
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