凌华科技PCI-9846高速数字化仪在谐波检测中的应用

的频谱信号分解成不同频率的信号块。

　　4）基于瞬时无功功率的谐波检测方法，目前广泛应用在有源电力滤波器方案中，其实时性好，延时小，如在检测谐波电流时，因被检测对象电流中谐波的构成和采用滤波器的不同，会有不同的延时，但延时最多不超过一个电源周期。对于电网中典型三相整流桥谐波源，其检测的延时约为1/6周期，具有很好的实时性。

　　5）自适应谐波检测方法，自适应能力好，能较好跟踪检测且精度较高，但动态响应慢，目前针对自适应谐波检测方法的研究不仅在软件仿真方面，而且在硬件电路实现上日益深入。

　　6）模拟滤波器法，作为早期的谐波电流检测方法，由于难设计、误差大、对电网频率波动和电路元件参数敏感等，目前已很少使用。常用的模拟滤波器方法有，通过滤波器去除基波分量，得到谐波分量或使用带通滤波器得出基波分量，再与被检测电流相减后得到谐波电流分量。

　　2、面临问题

　　随着新能源的发展和大量新技术新产品在电力系统中的应用，精确测量谐波含量和科学分析谐波影响，不仅为谐波的进一步治理提供依据，而且也为电力系统的和谐发展提供保障。

　　下面简单介绍，光伏并网发电、风力发电、电气化铁路以及电动汽车充电站中的谐波状况，初步分析新能源和新技术的应用，使电力系统面临更严峻的谐波问题。

　　2.1 光伏并网和风力发电的谐波影响

　　光伏发电的并网逆变器易产生谐波、三相电流不平衡；同时，输出功率不确定性易造成电网电压波动、闪变。在已并网的光伏示范工程中，10kV接入、400V接入以及220V接入电网系统，都检测到谐波电流总畸变率偏高的问题，且随着容量的增大，谐波电流对电网的影响将进一步加大。

　　风力发电的风电机组中变频器的有限开关频率使得风电机组输出电流发生畸变，除了一些符合变频器基本规律的谐波外，某些特定的谐波也经常出现，如当采用两种极对数的发电机时，发电机极数转换过程中会产生间谐波，当电网阻抗不平衡产生的非特征谐波，以及风电系统谐振效应引起的谐波等。

　　下图为某一220kV并网风电场一天的电流值曲线，线电压值曲线以及电压总谐波畸变率曲线。

　　1-a为某风电场一天的电流值曲线，横坐标为时间，纵坐标为电流值（A）；1-b为某风电场一天的线电压值曲线图，横坐标为时间，纵坐标为线电压值（V）；1-c为某风电场一天电压总谐波含有率曲线图，横坐标为时间，纵坐标为电压总谐波畸变率（%）。

　　1-c 某风电场一天电压总谐波畸变率曲线图

　　图1 某一220kV并网风电场相关曲线

　　2.2 电气化铁路谐波影响

　　近年来，我国电气化铁路发展十分迅速。到2020年，全国铁路规划营业里程将达到12万公里以上，铁路电化率将达到60%以上。未来几年，将是铁路建设的高峰，电气化铁路建设进入历史上发展最快的时期。

　　通过对已运行电气化铁路的电能质量检测（主要是交直型机车电气化铁路），电气化铁路运行对电力系统的影响主要有以下几个方面：

　　1） 注入系统的谐波电流普遍超标，而且3次谐波超标比较严重；造成了部分供电变电站的110kV母线电压THD值超标，同时随着谐波在系统中的流动，还使得部分35kV和10kV母线电压THD值超标，对电气设备的安全运行构成了隐患。

　　2）机车的不平衡负荷，对系统中一些不平衡保护也会带来一定的影响，可能触发零序启动限值，造成故障录波器的频繁启动，且随着电铁负荷的增加，其中的负序电流已造成一些电厂的负序保护的动作。

　　3）由于电铁机车负荷不规律且频繁的无功冲击，影响无功补偿设备的正常投运率，同时对相关母线的电压合格率也带来一定的影响。

　　而上述这些影响，仅限于目前电能质量测试仪器的测试结果，如对谐波的测试，电能质量测试仪器一般在50次谐波以下，更高次的高频谐波通常不加以检测。而电气化机车中，如目前使用得越来越广泛的交-直-交型机车，50次甚至更高次以上的高频谐波比其它类型的机车产生的多，这些高频谐波有可能和馈电系统变压器的漏抗及馈线等分布电容决定的固有谐率发生谐振，引起高次谐波的放大。这些高频谐波，不仅对电力系统有严重影响，而且对机车自身也构成危害，如：机车主回路、补机回路误动作，绝缘恶化；ATC回路、有线通信回路杂音干扰；电容器灯具等电力设备的烧损等。

　　下图是电力系统某一为交直型机车牵引站供电的110kV变电站一个月的电流值曲线和电压总谐波畸变率曲线。

2-a为系统变电站一个月的电流值曲线，横坐标为时间，纵坐标为电流值（A）；2-b为系统变电站一个月的电压总谐波含有率曲线图，横坐标为时间，纵坐