諧波治理研究現狀

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1、第一章緒論本章簡述電能污染產生的原因，以及無功和諧波對電力系統(tǒng)的危害。并介紹了電能質量治理常用的方法，以及本文所做的工作。1.1課題研究背景電壓質量問題包括兩個方面：一方面是電壓幅值不符合電能質量的要就，既電壓偏高或偏低，這主要是無功調節(jié)不力的原因，電網在小負荷水平下因無功過剩，導致電網電壓普遍上揚，需斷開輸電距離長又近視空載的運行線路或安裝電抗器來抑制系統(tǒng)電壓的過分偏高；而當負荷水平上升的時候，電網電壓就普遍偏低，相當一部分站點電壓甚至會超越電壓的允許的偏差范圍下，造成這種現象的主要原因是電網的無功

2、補償不足。為了改善電能質量，降低電力網絡的損耗，就必須在低負荷時可以吸收一定的無功功率，在高負荷時發(fā)出足夠的無功負荷。另一方面是三相電壓不平衡，這主要是由三相負荷分布不均引起的。電網中各種不平衡工業(yè)負荷尤其是用于鐵路系統(tǒng)的單相饋線等，都會導致電壓的不對稱，這樣會造成中性點位移和負荷斷點上難以預知的電壓，而過高的中性線電流導致目前變壓器普遍運行在違反運行規(guī)范的狀況下。有必要通過先進的輸配電技術對負序進行補償，以解決三相不平衡的問題。諧波是指電壓、電流波形發(fā)生畸變，這主要是負荷的非線性造成的，隨著電力電子

3、裝置的廣泛使用以及空調、大型電動機等電器的普及，電網中的諧波含量也不斷的上升，諧波污染對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經濟運行構成潛在的威脅，給周圍電氣環(huán)境帶來極大的影響，被公認為電網的一大公害。在20世紀20年代或30年代的德國，研究者由靜止變流器引起的波形畸變提出了電力系統(tǒng)諧波的概念。當時最有影響的是RissikH.所著的《TheMercuryArcCurrentConverter》，另一篇有關靜止變流器產生諧波的經典論文是ReadJ.C.在1945年發(fā)表的《TheCalculationofRectifie

4、randConverterPerformanceCharacteristics》，至今還被研究者廣泛引用。50年代和60年代在高壓直流輸電方面推進了變流器諧波的研究，在這一時期發(fā)表了大量的論文。KimbarkE.W.在其著作《DirectCurrentTransmission》中對此進行了總結，概述包括了電力系統(tǒng)諧波方面60篇以上的參考文獻。70年代以后，國際上召開了多次有關諧波問題的學術會議。從1984年開始，沒兩年召開一次的電力系統(tǒng)諧波國際會議（ICHPS）極大地推動了諧波領域的研究和交流，不少國

5、家和國際學術組織都制定了限制電力系統(tǒng)諧波及用電設備諧波的標準和規(guī)定，同時對諧波治理問題的研究也蓬勃發(fā)展起來。我國對諧波問題的研究起步于80年代，在90年代有了長足的發(fā)展，與國外研究水平的差距正在不斷減小。諧波的污染與危害主要表現在對電力與信號的干擾和影響上，可概括為：1.在電力危害方面：消耗電力系統(tǒng)的無功儲備；增加輸電線路損耗；增加了旋轉設備的負載諧波損耗，使其發(fā)熱，縮短使用壽命；諧波諧振過電壓，造成電氣元件及設備的故障與損壞，運行安全性下降；使電能測量產生較大誤差。2.在信號干擾方面：對通信系統(tǒng)產生

6、電磁干擾，是電話和網絡通訊質量下降；造成敏感的自動化控制和保護裝置工作紊亂，誤動作和拒動現象增加，導致可靠性下降；影響功率處理器的正常運行。導致電壓質量和諧波問題日益嚴重的主要原因就是輸配電技術的落后，對無功、諧波和三相不平衡不能實施有效、靈活的控制，進而不能改善電壓質量、降低諧波含量，導致電網運行環(huán)境日益惡劣。同時，隨著現代工業(yè)技術的不斷發(fā)展和計算機技術的廣發(fā)應用，用電設備對電能質量更加敏感。特別是通信系統(tǒng)、微機保護和計量及控制裝置對電網的干擾和異常更敏感，甚至幾十毫秒的不正常就可引起制造系統(tǒng)的混亂

7、，低劣的供電質量將導致低劣的產品質量。因此，廣大用戶對電能質量提出了比以往更為嚴格的要求。1.2諧波治理技術的現狀諧波問題的研究可以分為一下四個方面：與諧波有關的功率理論的研究；諧波標準的研究；諧波測量的分析；諧波治理。當電網電壓或電流中含有諧波時，如何定義各種功率是一個至今尚未得到圓滿解決的問題，這是一個關系到電量計算、分析及控制的重要問題。如何使定義科學嚴謹，又能滿足各種工程和管理的需要，還有許多問題需要研究。傳統(tǒng)的平均功率理論在系統(tǒng)存在諧波時不能完全使用，容易造成諸如電能計量變差等問題。本文就針

8、對有源電力濾波器APF而提出的瞬時無功功率理論，該理論是解決諧波相關問題使用得最為廣泛的功率理論，當然該理論也并不是非常完美，也存在一點的問題，本論文就提出了一種改進的瞬時無功功率理論。由于諧波具有固有的非線性、隨機性、分布性、非穩(wěn)定性和影響因素的復雜性等特征，難以對諧波進行準確測量，為此許多學者對諧波分析問題進行了廣泛研究。諧波分析算法中使用最為廣泛的是快速傅里葉變換方法及其改進算法，當然基于自適應理論、基于小波變化和基于神經網絡的方法今年來也受到了較