摘要:电网谐波引起的电能质量问题已引起越来越多的关注，人们越来越关注有源滤波器。谐波电流检测是直接影响有源滤波效果的主要环节。谐波和无功功率的实际测量是混合有功功率滤波器控制诸如谐波和无功功率之类的电能质量问题的主要依据。因此，已经研究了新的谐波和无功电流检测方法，以加快检测速度并提高检测精度。此外，自适应功能进一步提高了检测方法的性能。
关键词:谐波及无功电流；危害；检测方法；措施
引言
随着现代工业化的迅猛发展，自新世纪初以来人们的能源需求一直在增加，石油，天然气和煤炭等不可再生能源正在减少，世界的破坏和污染生态环境得到了加强。世界上最著名的能源电能对中国的经济和社会发展具有战略重要性。谐波和无功功率的实时检测和研究是限制和消除谐波和无功功率风险的重要前提，必须确保经济，安全的运行以及电源，配电系统和电气设备的人身安全设备。因此，对谐波和无功功率问题进行研究是非常重要和紧迫的。
一、谐波和无功电流产生的原因及危害
1.谐波和无功电流产生的原因
在1920年代和1930年代初期，德国人发现使用静态泵弧转换器时电压和电流波形会失真。从这个电网谐波问题开始，人们开始受到关注并受到越来越多的关注。电网中的谐波主要由各种大容量电源，可变电流电气设备以及其他非线性负载产生。今天，正弦交流电源已在大多数国家和地区广泛使用。由于谐波含量低，交流发电机的输出电压可以视为正弦波。当施加到非线性负载时，电流会失真。根据傅立叶级数分解的标准正弦波包含许多谐波，其频率大于基频，并且流经阻抗的失真电流会使电压失真，从而产生电压和电流谐波。
2.谐波源的分类
电网的主要谐波源通常分为半导体非线性组件（例如，各种换能器设备，逆变器，AC电压调节器等）和无症状和铁芯的谐波源。线性设备（例如电焊机，电弧炉，荧光灯，变压器等）中的谐波源。这些谐波源会导致电网电流和电压波形失真，从而导致谐波污染。感性负载是现代住宅电源和工业部门的大多数。常见的感性负载是变压器，感应电动机和电抗器。变压器和感应电动机消耗的无功功率是大多数电力系统。此外，由于基本电流磁滞电压，工业电弧炉和某些电力电子设备（例如相控整流器）也会消耗大量无功功率。
二、谐波和无功电流产生的危害
近年来，非线性电力电子设备已越来越广泛地用于工业和商业中，并且这些设备会产生许多谐波并将其注入电网，从而促进人们的生产和生活。电压和电流波形失真会大大降低电力系统的电能质量，并损坏电网和电网中的其他设备。
1.谐波危害
谐波会增加原船前景的额外功耗，从而降低配电和电气设备的效率。谐波会影响各种电气设备的正常运行，因此发电机和电动机会产生热量和脉动。扭矩和噪声会导致变压器过热，从而导致电缆，电容器等过热，电介质老化，使用寿命缩短，中性电流增加以及中性漂移。谐波会引起电压干扰，闪烁等。这样的干扰会自动引起控制设备和继电保护的故障或故障，并且电气测量仪器的测量结果不准确。谐波会在线路中引起电磁干扰，从而在附近的通信系统中产生噪声，从而降低通信质量。严重的信息丢失会导致传输故障并使通信系统瘫痪。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆谐波会在电力系统中引起局部并联或串联谐振，使谐波增加一倍，大大增加了上述风险，并造成了严重事故。
2.无功电流危害
发电机和配电设备的有效输出容量会降低电源线末端的输出电压，并且当无功功率发生变化时，电源电压会发生波动，从而导致某些电源无法正常工作。
三、无功及谐波电流的检测方法
准确实实地检测电网中瞬时变化的畸变电流是提高有源电力滤波器补偿精度的重要问题，目前有几种检测方法在使用。
1.基于Fryze功率定义的检测方法
的原理是将负载电流分解为与电压波形相匹配的分量，其余分量分解为广义无功电流（包括谐波电流）。缺点是:因为Fryze功率定义基于平均功率。因此，将一个周期与另一运算电路相集成需要瞬时有功电流和多个周期延迟。因此，通过这种方法获得的“瞬时有功电流”实际上是几个周期前的电流值。
2.用模拟带带通滤波器检测的方法
使用模拟带通滤波器（或陷波滤波器）检测不需要的电流。由于滤波器中心频率是固定的，因此电网频率的波动会大大降低滤波效果。另外，滤波器的中心频率对组成参数非常敏感，使得难以获得滤波器的理想幅度和相位频率特性，并且该方法无法同时分离无功电流和谐波电流。
3.基于频域分析的FFT检测法
此方法需要两次FFT转换，大约需要80ms，具有大的瞬态误差，并且电压失真会导致大的异步采样误差，尤其是对于谐波的高精度检测。
4.基于瞬时无功功率理论的畸变电流瞬时检测方法
瞬时无功功率理论的基本思想是：将abc三相系统的电压和电流转换为αβ0坐标系的向量，并将电压和电流向量的点积定义为瞬时有功功率，电压和电流向量。叉积定义为瞬时无功功率，然后反相为三相补偿电流。瞬时无功功率理论突破了基于“平均值”的传统功率理论的功率定义，可以实时检测谐波和无功电流。该方法对三相平衡系统中的暂态电流具有良好的实时性，有利于系统的快速控制，可以达到较好的补偿效果。但是，该方法对于由三相不平衡负载产生的无功电流和谐波电流并不理想，并且仅适用于三相系统，不能用于单相系统。
四、谐波和无功抑制措施
随着谐波对电气设备和电网的危害越来越大，世界各国越来越关注谐波问题，基本的围堵措施可以分为两类以解决谐波污染问题。修改电力电子设备以减少或消除谐波，使其适用于所有主要谐波源。对于整流器，可以通过增加整流相位的数量，使用多种配置，使用新的PWM整流技术并添加滤波器来减少或消除由设备本身产生的谐波。另一种类型是安装适用于各种谐波源的谐波补偿装置，以补偿谐波。常用的谐波补偿装置是例如LC无源滤波器，有源功率滤波器等。
参考文献:
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[2]李建林，张仲超。关于谐波及无功电流检测方法的综述[J]。电力系统及其自动化学报，2003(04):89-93。
论文作者:马天宇,陈禹,齐树朕,李庚昊,崔正鑫
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：谐波论文; 电流论文; 功率论文; 电压论文; 滤波器论文; 电网论文; 检测方法论文; 《电力设备》2019年第16期论文;