电力系统谐波及其抑制技术内容摘要随着工业经济的迅速发展，供电系统非线性负荷的大量增加，对电网造成的干扰愈加严重，其成因也越来越复杂，导致电网供电质量下降。目前，电力谐波污染、功率因素降低与电磁干扰已并列为电力系统的三大危害。电力谐波危害已经引起了各个部门的关注，为了保证整个供电系统的供电质量，必须对谐波进行有效的检测和治理。本文从谐波分类及产生原因入手，指出了电力谐波给电力系统及电气设备带来的的危害，并对当前检测电力谐波的方法进行了探讨，最后介绍了抑制电力谐波的一些措施。关键词：电力谐波；危害；检测；抑制1 尺度上会清楚地表现出高频、奇异高次谐波信号的特性进行谐波分析。3．基于小波变换的多分辨分析方法。将含有谐波的原信号分解成不同频率的块信号，将低频段上的结果当作基波，高频段为各次谐波，通过软件构成谐波检测环节，快速跟踪谐波的变化。4．连续和离散小波包结合的方法。通过离散小波包变换把波形频谱分解成子波段，再通过连续小波变换估计非零子波段的谐波内容，能够检测出所有谐波中的整次、非整次以及分谐波。该方法可以准确量化谐波的参数值。5．其它检测方法与小波变换相结合的方法。通过将小波变换与 FFT 或者与神经网络结合，可以很好的结合两者的优点，能同时对谐波、间谐波及信号闪变进行检测，具有很好的检测效果，且时间短、精确度高[4]。6．基于小波变换的时变谐波检测法。利用正交小波在 L2(R)空间线性张成的标准正交小波基与小波函数时频局部化的特性，将谐波时变幅值投影到小波函数和尺度函数张成的子空间上，就可以将时变幅值的估计问题转化成常系数估计问题，通过最小二乘法就能实现时变谐波的检测。该方法能精确检测时变谐波，而且跟踪速度较快。通过以上方法的分析与介绍可以看出，模拟滤波器谐波检测法是最早采用的谐波检测法；基于傅立叶变换的谐波检测法是当前谐波检测仪器中广泛应用的基本理论依据，在无功补偿、谐波检测以及频谱分析方面，应用都很广泛；基于瞬时无功功率理论的谐波检测法可以检测谐波，同时也能补偿无功，而且实时性好，在谐波治理领域得到了广泛应用。这两种是目前采用的主要方法。基于神经网络和基于小波变换的谐波检测法是近年来正在研究的新方法，其能够提高谐波检测的精度与实时性，这两种新型谐波检测法具有很大潜力。4 电力谐波抑制4.1 加强管理为了减少谐波的不良影响，电业部门必须把谐波管理纳人日常的生产管理中 , 建章立制，采取技术措施，强化谐波监督管理。《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值》(GB17625.1-1998)要求购置的用电设备，经过试验证实, 符合该标准限值才允许接入到配电系统中。1999 年颁发《电能质量公用电网谐波》（GB/T14549-1993），规定了注入公共连接点的谐波电流允许值的用户, 必须安装电力谐波滤波器, 以限制注入公用电网的谐波。加强管理，多方出资，共同治理。谐波的治理，需要大量的投资，不能仅仅靠电力部门，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。4.2 加强电网实时控制加强对电力系统运行的实时控制，避免轻负荷、高电压的运行状态，以减少谐波电压过高对系统电气设备的影响。在电网和电气设备出现异常或故障时，要进行谐波检测分析，如问题由谐波造成，则应采取措施，予以解决。另外，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。这对电力用户而言，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10 4.3 增加换流装置的相数换流装置是供电系统的主要谐波源之一。理论分析表明，换流装置在其交流侧与直流侧产生的特征谐波次数分别为 pk4-1 和 pk(p 为整流相数或脉动数，k 为正整数)。当脉动数由 p=6 增加到 p=12 时，可以有效地消除幅值较大的低频项(其特征谐波次数分别为 12k±1 和 12k)，从而大大地降低谐波电流的有效值。4.4 开关电源干扰的抑制一般采用的办法是：电源滤波、屏蔽及减少开关电源本身干扰能量。采用电源滤波器。减少开关电源本身干扰，利用改善线圈绕制工艺，确保绕组之间紧密耦合，以减少变压器漏感。还可以在高频整流二极管上串人可饱和磁芯线圈，利用流过反向电流时，因磁芯不饱和而产生的较大电势阻止反向电流上升[3]。4.5 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。4.6 谐波的隔离非线性用电设备产生的谐波，它不仅直接影响到本级电网，而且经过变压器后，还会影响到上几级电网。如何使这些非线性用电设备产生的谐波不影响或少影响其他几级电网, 这也是谐波治理的一个基本方法。这一方法在电网中广泛采用, 发电机发出的电能经过 Y/△、Y0/△、Y0/Y 等接线组别的变压器，把发电机产生的 3 次，9 次等零序分量的谐波与上级电网隔离开来，因此在 110KV 以上的高压电网上，3、9 次谐波分量很小，几乎是零。而 10KV 由于大多数配变为 Y/YO 接线，35KV 也有少量 Y/YO 接线的直配变，因此 10KV 和 35KV 系统中，3、9 次谐波分量会比高压电网大。4.7 装设静止无功补偿装置对大型电弧炉及晶闸管控制的轧钢机等非线性设备, 由于其负荷是冲击性的, 而且是随机的, 因此宜装设能吸收动态谐波电流的静止无功补偿装置, 提高供电系统承受谐波的能力。对于大容量的电力设备,特别是大容量的电容器组, 回路内增设限流装置或串联电抗器, 以抑制电力谐波的产生。4.8 安装滤波器目前对变电所侧和用户侧谐波治理的方法, 大多采用安装滤波器来减少谐波分量。滤波器分为有源滤波器和无源滤波器两大类。有源滤波器的基本工作原理是把电源侧的电流波型与正弦波相比较 , 差额部分由有源滤波器进行补偿, 这是谐波治理的发展方向。目前由于功率电子元件容量做不大、电压做不高, 而且成本很高, 因此在现阶段不可能大量推广应用。随着科学技术的发展, 功率电子元件的成本下降,这一技术一定会在谐波治理上占主导地位[2]。无源滤波器是通过 L、C 串联或并联, 使其在某次谐波产生谐振, 当发生串联谐振时, 使滤波器两端该次谐波的电压很小, 几乎接近零, 这类滤波器往往接在变压器的二次侧出口处, 从而使变压器的一次侧该次谐波的分量也很小, 达到对该次谐波治理的目11 的。串联无源滤波器多用于对 5、7、11 次谐波治理中, 而且往往同时采用两组以上滤波器, 谐振在 5、7 次, 同时起补偿电容器组的作用。4.9 利用脉宽调制技术消除谐波1．PWM 技术。其基本思路是控制 PWM 输出波形的各个转换时刻, 保证四分之一波形的对称性, 根据输出波形的傅里叶级数展开式, 使需要消除的谐波幅值为零, 基波幅值为给定量, 组成非线性超越方程组计算各开关通断时刻, 达到消除指定谐波和控制基波幅值的目的。2．最优脉宽调制(OPWM) 。依据最优准则(THD、脉动转矩最小等) 构造目标函数, 利用优化算法计算各个开关的通断时刻。3．改进正弦脉宽调制( SPWM) 。这类方法有采样 SPWM、区段面积等值法等,实质是将调制波周期分成 N 等分。采样 SPWM 法使脉冲宽度等于该等分中心点上正弦波采样值, 而区段面积等值法使脉冲宽度正比于该等分的正弦波面积。4．Δ 调制或跟踪型 PWM、自适应 PWM。将实际的输出与调制波比较, 电流超过某一给定的滞后区, 改变开关通断状态, 使之减小; 反之, 迫使实际电流围绕参考信号振荡。结束语随着非线性电力设备的广泛应用，电力系统中谐波问题越来越严重，谐波问题涉及供电部门、电力用户和设备制造商, 已引起人们的高度重视。在节能减排呼声日益增高的形势下，采取正确技术措施对电力谐波进行治理更加必要。谐波的研究涉及到许多相关学科。 因此，必须努力加强在应用基础方面的研究工作， 采用谐波治理方面的先进技术，推动我国电力系统谐波综合治理的进程。治理好谐波，不仅能够改善整个网络的电力品质，也能延长设备使用寿命、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。正确掌握这一技术手段，有效治理电力谐波，具有重要意义。推广、应用电力谐波治理技术是有关专业技术人员义不容辞的责任，治理好谐波，才能还电网一个干净的环境。参考文献[1] 史旭光，裴海龙.一种改进 FFT 方法在谐波测量中的应用[J].计算技术与自动化，2005.[2] 吕润馀.电力系统高次谐波[M].北京：中国电力出版社，1998.[3] 陈伟华. 电磁兼容实用手册[M].北京：机械工业出版社，1998.[4] 周林，夏雪，万蕴杰.基于小波变换的谐波测量方法综述[J].电工技术学报，2006.[5] 薛蕙，杨仁刚，罗红.利用小波包变换实现电力系统谐波分析[J].电网技术，2004.[6] 罗邵屏，罗安.一种改进的谐波与无功电流检测方法[J].微电机，2007.[7] 宫鑫，蒋云峰.三相四线制系统谐波检测的方法[J].电力自动化设备，2005.[8] 郭世才.BP 神经网络在谐波测量中的应用研究[J].中国测试技术，2005.[9] 汤胜清，程小华.一种基于多层前向神经网络的谐波检测方法[J].中国电机工程学报，2006.12 [10] 胡昌华，李国华.基于 MATLAB 6.X 的系统分析与设计小波分析[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004.13 目 录内容摘要.................................................................................................1引 言.....................................................................................................41 电力谐波的概述...................................................................................51.1 电力谐波的概念及分类.................................................................51.2 电力谐波产生的原因....................................................................51.2.1 发电源质量不高产生的谐波..................................................51.2.2 输配电系统产生的谐波.........................................................51.2.3 用电设备产生的谐波............................................................62 电力谐波的危害...................................................................................72.1 对供配电线路..............................................................................72.2 对电力设备.................................................................................72.3 对用电设备.................................................................................82.4 其他..........................................................................................93 电力谐波的检测.................................................................................103.1 模拟滤波器谐波检测法...............................................................103.2 基于傅里叶变换的谐波检测法......................................................103.3 基于瞬时无功功率理论的谐波检测法............................................113.4 基于神经网络的谐波检测法.........................................................113.5 基于小波变换的谐波检测法.........................................................124 电力谐波抑制....................................................................................144.1 加强管理..................................................................................144.2 加强电网实时控制.....................................................................144.3 增加换流装置的相数..................................................................144.4 开关电源干扰的抑制..................................................................144.5 整流器.....................................................................................144.6 谐波的隔离...............................................................................154.7 装设静止无功补偿装置...............................................................154.8 安装滤波器................................................................................154.9 利用脉宽调制技术消除谐波..........................................................15结束语..................................................................................................17参考文献...............................................................................................182 3 引 言随着现代化工业技术的发展，对电能的质量要求越来越高。电能质量包括电压、频率与波形。电力系统中大量非线性负荷的使用，使系统电压波形及电流波形发生畸变。波形畸变给产生畸变波形电流的装置自身、与其相接的其他装置以及电力系统运行都带来不良影响。已经严重影响电力用户和供电网的正常工作，并已造成了严重的损失，电力谐波污染的治理已经迫在眉睫。目前。谐波与电磁干扰、功率因素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，研究和掌握供配电系统中的高次谐波，对于供电质量、确保电力系统安全、经济运行都有着十分重要的意义。本文从电力谐波的概念和分类入手，阐述了电力谐波的危害，并深入分析了电力谐波产生的原因，介绍电力谐波检测的几种方式，最后提出了抑制电力谐波的方案，以期能对未来的电力系统谐波抑制提供参考。1 电力谐波的概述1.1 电力谐波的概念及分类谐波是指对周期交流信号进行傅立叶分解后得到的频率不为基波频率的分量。在电力系统中，由于非线性负载的使用，使得电网中三相电压不对称、电压波动等情况愈来愈严重。许多新型电子电力设备虽然工作效率较高，但是同时也很可能使电流波形偏离正弦而产生畸变，从而在负载电流中产生谐波。该畸变电流在系统中传输，也会引起电压波形的畸变，从而产生谐波污染问题。电力系统的谐波源主要有两类，一类是幅值基本上不变的稳态性谐波源，另一类是幅值随机变化的动态性谐波源。对第一类谐波，利用傅里叶变换就可以将信号分解成直流分量、基波分量及谐波分量，然后利用各种滤波器来抑制或消除谐波。对于动态性谐波源，傅里叶变换由于不能进行实时检测，因而对此类谐波的抑制无能为力。4 1.2 电力谐波产生的原因电力谐波主要来自于三个方面：一是发电源质量不高产生谐波；二是输配电系统产生谐波；三是用电设备产生谐波。其中用电设备产生的谐波最多。在民用和工业用电设备中，阻感负载占有很大比例，如变压器、异步电动机、日光灯等阻感负载不仅消耗有功功率，同时也要吸收无功功率才能正常工作。在电力系统中，电力电子装置(如晶体管整流器、可控硅调压器、逆变器等)、变压器、发电机、电弧炉、日光灯等是主要的谐波源。1.2.1 发电源质量不高产生的谐波发电机由于三相绕组在制作上由于工艺技术原因，很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致。因此，发电机发点过程中或多或少会产生一些谐波，但总的来说，这部分谐波量很小。1.2.2 输配电系统产生的谐波配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑到经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和阶段，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波，其中 3 谐波电流可达额定电流的 0.5%。1.2.3 用电设备产生的谐波1．晶闸管理装置：晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下的含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则含有奇次谐波电流，其中 3 次谐波的含量可达基波的 30% ；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥 6 脉整流器，变压器原边及供电线路含有5 次及以上奇次谐波电流；如果是 12 脉冲整流器，也还有 11 次上奇次谐波电流。2．变频装置：变频装置由于采用了相位控制，谐波成份除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网早正的谐波也越来越多。3．电弧炉、电石炉：由于三相负荷难以平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连续线圈而注入电网。其中主要是 27 次的谐波，平均可达基波的 8％～2O％，最大可达 45%。4．气体放电类电光源：分析与测量这类电光源的伏安特性，可知其非线性十分严重，有的还含有负的伏安特性，他们会给电网造成奇次谐波电流。5．家用电器：具有调整流装置的家用电器，会产生较深的奇次谐波。在有绕组设备的电器中， 因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要来源之一。5 2 电力谐波的危害2.1 对供配电线路 1．对线路稳定运行的影响：供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护，以便在故障情况下保证线路与设备的安全。但由于电磁式继电器、感应式继电器、晶体管继电器容易受谐波影响导致误动作，因而不能全面有效地起到保护作用，这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。由于输电线路阻抗的频率特性, 线路电阻随着频率的升高而增加, 在集肤效应的作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗增加。谐波还使三相电力系统中的中性线的电流增大, 导致中性线过载。在中性点直接接地的三相四线式供电系统中，当负荷产生次谐波电流时，中性线上将流过各相次谐波电流的和。当三相负荷不平衡时, 中性线上的电流会更大, 这将导致中性线导线发热过高, 增加了线路损耗, 甚至会烧毁导线。输电线路存在着分布的线路电感和对地电容，它们与产生谐波的设备组成串联回路或并联回路时，在一定的参数配合条件下，会发生串联谐振或并联谐振，所产生的谐波过电压和过电流，对相关设备有一定的危害。谐波电压升高、谐波电流增大还会引起继电保护装置误动作，以至损坏设备。对于电力电缆线路，更容易激励出较大的谐波谐振和谐波放大，从而造成电缆绝缘击穿事故。2．对电网质量的影响：电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变 。如民用配电系统中的中性线，会产生大量的奇次谐波，其中 3 次谐波的含量较多，可达 40% ；三相配电线路中，相线上 3 的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。另外，相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量[2]。2.2 对电力设备 1．对电力电容器：当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，使电容器损耗功率增加。另外，谐波的存在往往使电压呈现尖顶波形，尖顶电压波易在介质中诱发局部放电，且由于电压变化率大，局部放电强度大，对绝缘介质更能起到加速老化的作用。2．对电力变压器：谐波使变压器的铜耗和铁耗增大，因此要减少变压器的实际使用容量，或者说在选择变压器额定容量时需要考虑留出电网中的谐波含量。除此之外，谐波还导致变压器噪音增大，随着谐波次数的增加，震动频率的加快，从而噪声增加，有时还发出金属声。3．对电力电缆：由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大，导致导体的交流电阻增大，使得电缆的允许通过电流减小。另外，电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系统串联，提高功率因数用的电容器及线路的容抗与系统并联，在一定数值的电感与电容下可能发生谐波。4．对继电保护和自动装置：谐波对电力系统中以负序量基波为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重, 这是由于这些按负序量整定的保护装置, 整定值小, 灵敏度高, 如果在负序量基础上再叠加谐波的干扰, 则会引起发电机负序电流保护误动、变电站主变保护装置误动、母线差动保护的负序电压锁闭元件的误动以及线路中各种型6 号的继电保护和自动装置发生误动, 严重威胁电力系统的安全运行。2.3 对用电设备1．对电动机的危害：谐波对异步电动机的影响，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热。尤其是负序谐波在电动机中产生负序旋转磁场，起制动作用，减少了电动机的出力。2．对低压开关设备：对于配电用断路器来说，全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热，热磁型和电子型的断路器，谐波其额定电流降低。因此断路器都可能因谐波产生误动作。3．对其它精密电子控制设备的影响：数字电路所用逻辑组件都有各自的阀电平和与之相对应的干扰信号容限，如果谐波的干扰超过其容限，就可能会破坏触发器和存储器所保存的信息，排除干扰后，它仍会在系统内部的存储器件里留下痕迹，系统也不会再恢复到原来的工作状态。即使含有微处理器的系统里程序没遭破坏，若地址总线受到干扰，也会有程序失控的危险，使系统进入预想不到的状态，甚至陷入意外停机状态。4．对变流装置的危害：随着电力电子技术的不断发展，硅整流器、电力电子器件在各行各业得到广泛应用。这些设备大到整流和逆变装置，小到电池充电器、不停电电源等。一方面这些装置是一种谐波源，产生谐波并注入电网；另一方面，外部畸变可影响换流器和整流装置运行，引起控制系统误差，导致晶闸管故障，给换流装置带来不良影响。同时其些受控整流器的控制逻辑也会因畸变电压而导致运行误差。2.4 其他对电力测量仪表的影响：电力测量仪表中常用的有磁电式和感应式，它们都是按50Hz 标准的正弦波设计的，当供电电压或负载电流中有谐波成分时，会影响仪表的正常工作，特别是感应式电能表，当谐波较大时，会产生计量混乱，测量值不准确。此外，电力系统中的谐波对低压开关设备、弱电系统设备计算机网络、通信等都会产生干扰，从而影响其正常运行。对通信线路影响：高次谐波的存在，对附近的通信设备和线路产生信号干扰，影响通信网络正常的通信载波工作。如对电话线路而言，通常音频通道的工作频率范围约为 2OO-3500Hz，而供电系统的许多谐波就在这个频率范围内。所以供电系统的谐波将引起电话杂音。在极端情况下，谐波对通信网络的干扰甚至能威胁通信线路及人身安全。对计算机和其它精密电子控制设备的影响：数字电路所用逻辑组件都有各自的阀电平和与之相对应的干扰信号容限，如果谐波的干扰超过其容限，就可能会破坏触发器和存储器所保存的信息，排除干扰后，它仍会在系统内部的存储器件里留下痕迹，系统也不会再恢复到原来的工作状态。即使含有微处理器的系统里程序没遭破坏，若地址总线受到干扰，也会有程序失控的危险，使系统进入预想不到的状态，甚至陷入意外停机状态。3 电力谐波的检测3.1 模拟滤波器谐波检测法早期的谐波检测方法采用模拟滤波器原理实现，即采用模拟带阻滤波器或者模拟7 带通滤波器。该方法的优点是电路结构简单，经济，输出阻抗低，品质因素易于控制。但该方法也存在许多缺点：只能检测少量谐波；当电网频率波动时，检测出的谐波电流中包含较多的基波分量，检测精度下降；滤波器的中心频率受元件参数和外界环境影响较大，获得理想的幅频特性及相频特性比较困难；大大增加了有源补偿器的容量和运行损耗。由于存在上述不足，目前该方法已较少采用。3.2 基于傅里叶变换的谐波检测法该方法的基本原理是采用快速傅立叶变换(FFT)获得各次谐波信号的相关参数。它是如今谐波检铡应用最为广泛的一种方法。但是利用该方法进行谐波检测依然存在以下问题：频谱混叠，频谱泄漏及栅栏效应等。这些因素导致检测出的信号参数(频率、幅值和相位)准确度不高，无法满足谐波检测的精度要求[1]。针对上述原因，各国专家学者提出了许多改进方法，其主要的改进方法如下。1．修正理想采样频率法。当采样区间长度和采样时间间隔的比值为整数时，频谱泄漏现象就不会存在。该方法正是利用这种原理所提出的。它对每个采样点进行修正，得到理想采样频率下的采样值。该方法对硬件要求不高，实时性好，适合在线检测，但只能减少一半的泄漏。2．利用加窗插值法对 FFT 算法进行修正的方法。该方法通过选择加入不同的窗函数以减少频谱泄漏，通过插值算法减小栅栏效应所带来的误差。它可以有效的减少泄漏，抑制谐波间的相互干扰及其它因素的干扰，从而可以准确检测到各次谐波的参数值。3．同步采样法。包括硬件和软件两种方式实现。软件同步采样法通过测量信号周期来适时调整采样间隔，从而使得信号频率与采样频率保持同步；基于硬件的同步采样法包括利用过零比较器或者数字式锁相器等硬件装置实现同步采样。软件方法应用灵活检测精度高，但实时性方面得不到很好的保障，硬件方法通过优化采样周期或每周采样点数来逼近信号频率，实时性较好，但检测精度会受到影响。4．准同步采样法。该方法建立在同步采样的基础上，通过适当增加采样点及采用相应的算法进行数据的处理。使用此方法进行谐波检测，可以有效地抑制谐波对测量参数的影响，同时减少未完全同步而产生的误差，检测精度较高，但是该方法需要处理的数据量很大，实时性方面不够好，且存在较大地相位误差。3.3 基于瞬时无功功率理论的谐波检测法瞬时无功功率理论一经提出，就很快在电力系统谐波检测领域得到了广泛应用。现如今，基于瞬时无功功率理论的谐波检测研究已相当深入，并取得了工程应用成果。基于瞬时无功功率理论的谐波检测法有以下 3 种：p-q 法、ip-iq 法以及 d-q 法。它们都能实时和准确的检测出三相三线制对称电路的总谐波分量。但由于 p-q 法没有考虑零序分量，在三相系统不平衡或有畸变的情况下，其检测结果会存在较大误差，所以它只能用在三相三线平衡正弦电压的供电系统中，不能补偿无功。而 ip-iq 法和 d-q法的适用范围广泛，不仅可以适用于电力系统电压畸变的情况，而且在电力系统电压不对称的情况下同样适用。基于瞬时无功功率理论的谐波检测法的优点是当电网电压对称且无畸变时，谐波检测的实现电路结构比较简单，实时性很好，但该理论是基于三相三线制电路提出的。对于单相电路，应首先将三相电路分解，而后再构造基于该8 理论的单相电路的谐波检测电路。而在针对三相四线制系统存在中线电流的情况时，则采用了基于三维坐标变换的 p-q-r 谐波检测法，该方法可以检测出系统的谐波电流及中线电流。随着研究的进一步深入，学者们提出了广义的瞬时无功功率理论。基于广义瞬时无功功率理论的谐波检测方法应运而生，并开始应用到工程实践中。广义瞬时无功功率理论在解决谐波总量实时检测方面有很大优势，但在各次谐波的检测方面无法满足要求。由于受电机 d-q 旋转坐标变换的启发，基于广义 d-q 旋转坐标变换的谐波检测方被一些学者提出，该方法能够解决各次谐波的检测问题，但由于该方法电路耗费很大，现在仍处于理论探讨中，在生产实际中的研究应用并不深入。3.4 基于神经网络的谐波检测法神经网络因为具有强大的学习能力和对任意连续函数的逼近能力，所以其广泛的应用于预测与管理、通信、模式识别与图象处理、控制与优化等领域。神经网络在电力系统谐波检测中的应用目前仍在起步阶段。它主要有以下三方面的应用：电力系统谐波的预测、谐波源的辨识以及谐波的检测。在我们检测谐波时，所得到的高次谐波与输入模式向量权向量的次数有非常大的关系，向量的次数越多，则得到的谐波次数也越多，计算时间也会相应增加。在一个周期内神经网络对基波电流的跟踪就能有非常好的效果，具有很好的实时性[6]。将神经网络应用干谐波检测，主要涉及算法的选择、网络构建以及样本的确定，近年来取得了一些研究成果。基于神经网络的谐波检测模型主要有：基于自适应线性神经元的谐波检测方法、基于多层 BP 网络的谐波检测方法和基于径向基函数网络的谐波检测方法等。基于神经网络的谐波检测方法主要具备以下优点：计算量不大；检测精度高，在对数据流长度的敏感性方面要低于小波变换和 FFT；具有很好的实时性和抗干扰性。基于神经网络的谐波检测法的实现为电力系统谐波检测提供了一种新的手段。但该方法的研究及其在工程中的应用还有待深入，还存在诸如需要大量的训练样本、没有规范的神经网络构造方法、神经网络的精度对样本存在非常大的依赖性以及如何确定所需的样本数没有规范方法等问题。所以目前在工程应用中还未优先选用，今后该方法的研究将主要集中在新的检测模型与检测原理以及神经网络的实现方法和技术上。3.5 基于小波变换的谐波检测法小波变换是一种非常有效的时域分析工具，它克服了傅立叶变换在分析非稳态信号方面的局限性，即在频域完全局部化而在时域完全无局部性的缺点，非常适合于不平稳信号和突变信号的处理与分析，它能算出某一特定时间的频率分布，并将各种不同频率组成的频谱信号分解为不同频率的信号块，通过小波变换，能够准确地得到基波和谐波分量。目前小波变换在谐波检测中的研究及应用已取得了部分成果，主要如下：1．将含有谐波的电流信号进行正交小波分解，分析原信号各个尺度的分解结果，就能够检测各种谐波分量，从而具有很快的跟踪速度。2．利用小波包进行谐波检测。利用小波包能把频率空间进一步细分这一特性，可以提高频率分辨率，同时利用小波变换可以将系统中产生的高次谐波投影到不同的9