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电力系统中谐波分析和抑制方法
电力系统谐波分析和抑制方法研究
随着电力系统的发展和智能化程度的提高，不断有更高质量的电能供应要求。然而，电力设备和电子设备对电能质量的要求也不断提高，电力系统中的谐波问题成为影响电能质量的主要因素之一。本文将介绍电力系统中谐波的概念、来源和影响，并探讨谐波分析和抑制方法。
一、电力系统中谐波的概念和来源
电力系统中的谐波是指电流和电压中存在的频率是基波频率整数倍的高频波动，它们可能产生于电源、负载或传输线路。谐波主要由四种方式产生：
1.非线性负载。现代电子设备，如计算机、变流器、UPS等设备，大量应用非线性负载，它们的输入就是非正弦波形，通过相应的处理电路，将非正弦波形转化为正弦波形，从而产生了谐波。
2.电路中电容和电感元件的自谐振。在一些电路中，如谐振电路和滤波电路中，存在着电容和电感元件，它们由于介质损耗和内部电阻的影响，在电源或负载的频率改变时也会产生谐波。
3.电源的谐波污染。在电源端存在谐波，也可以通过传输线路和各种耦合途径进入电力网络。
4.放大器和调制电路。放大器和调制电路内一般都含有晶体管、二极管等非线性元件，有可能产生谐波。
以上四种原因导致了电力系统中谐波污染的严重程度加剧。
二、电力系统中谐波的影响
1.对设备的影响
谐波在电力系统中存在的主要影响在电气设备方面。它们会使电工设备过热、噪声大、寿命缩短、跳闸等现象，还可能造成误动保护装置，影响电气安全。
2.对供电质量的影响
谐波为电力系统带来了大量的电磁干扰，影响供电质量，包括导致传输线路的阻抗变化、相位夹角变化，甚至导致设备跳闸。同时，谐波也可能使电流总谐波畸变度增加、功率因数下降，从而降低供电质量。
三、电力系统谐波分析方法
1.频谱分析法
频谱分析法通过获取信号的频谱分量，即将一个信号分解为很多复杂波形的叠加，从而分析信号谐波的频率分量及其功率大小，是定量和精确的谐波分析方法。
2.数字仿真法
在电力系统中，可以采用PSASP、PSSE等电力系统仿真软件进行谐波仿真计算。这种方法不仅可以模拟出经典电力系统中各种电气或电机负载条件下的谐波特性，还可以帮助电力系统选择最佳的谐波监测、分析、抑制和补偿方案。
3.现场测量法
现场测量法是收集和记录现场的实际谐波参数，对其进行直接分析的方法。现场测量法适用于直接观测到的实际谐波波形频域分量或在装置上可以实时监测到的电参量。
四、电力系统谐波抑制方法
1.负载电流控制器
负载电流控制器是目前最常用的谐波抑制装置之一。该装置通过对负载端的电流采用脉宽调制技术进行控制，在一定程度上消除谐波。
2.谐波滤波器
谐波滤波器是对谐波信号进行滤波的设备，谐波滤波器采用谐波抑制电路，通过振荡器等元器件实现对谐波的衰减。
3.选择合适的电源和设备
在设备的选型和安装方面，需要合理选择电源设备，安装合适的滤波组件，不仅可以减少谐波的产生，还可以降低谐波强度，提高电能质量。
4.电源电抗器
电源电抗器是安装在电源和负载端之间的电抗器，其作用是在电源端中添加电源阻抗，阻隔谐波干扰，保证供电质量。
总之，电力系统中的谐波问题需要引起注意，要有效的降低谐波，在设备选型、软/硬件和电路设计、谐波抑制器等方面采取科学的谐波抑制技术。通过这些方法的运用，可以有效的减轻电力系统中谐波带来的问题，提高电能质量、减少能耗、延长设备寿命。