电力系统谐波测量方法综述

摘要：随着社会不断发展，电力系统发展水平也不断提升，电力系统谐波测量在电力系统中占据重要的位置。随着社会发展，电力生产对它的要求越来越高。本文从谐波测量方法使用技巧进行分析，阐述了其中的技术难点，帮助人们更好的使用该技术，并且分析了其在今后的发展趋势。

关键字：电力系统；谐波测量；方法

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

我国改革开放以来，对电力系统的重视程度越来越高，真正研究电力系统谐波测量方法是在20世纪后期。研究的中心问题是高压直流电流如何植入变流器中，使得该系统引起谐波。在70年代之后，随着科技不断发展，电力系统的研究越进步。大量的生产用电、家庭用电提高了电力系统的发展水平。技术人员不断的研究电力系统，希望将科技服务于生活而生产出的电力电子，给社会发展和生产带来了极大的帮助，丰富人们的生活并提高生活水平。

一、电力系统谐波测量的基本要求

该系统基本要求是根据我国颁布的《电能质量公用电网谐波》要求，制定出谐波测量的方法以及数据研究。在法定的范围内研究技术，提高了技术研究水平。该技术研究方法要求具有较强的动态跟踪能力，能够对数据进行分析处理，将类似的数据进行整合，提高测量精准度。为了提高测量的精准度，需要在系统中制定出精密的测量值，该测量值为噪音、杂波等城市声源做出恒定值，超出该范围值的声波，会出现自动报警，提高防御能力。系统加入鲁棒技术，鲁棒的性能比较好，系统运行不顺畅或者出现异常运行时，它都能够准确的测量出谐波值，提高系统运行效率。从实践中发现，该谐波测量需要满足性价比要求，需要降低实践代价。生产中，应该根据具体问题具体分析，提高应用要求水平，努力提高资源性价比，满足系统谐波需要。

二、电力系统谐波测量方法

（一）带通选频方法

使用该方法测量时，需要事前准备一些窄带滤波器，这些窄带滤波器根据实际的谐波等级，会自动分量处理。每一个级别的谐波，对应的分量位置也不尽相同，该方法能够准确的检测出每个层次的谐波含量。该方法一直备受电气行业推崇，它的操作过程比较简单，使用原理也通俗。使用起来非常方便，容易掌握。但是，该设备结构比较复杂，系统组建元件比较多。如果在实际应用中，不小心丢弃了一个零部件，将很难在市场上买到合适的元件。这些元件参数值非常精准，相差几毫米都无法达到满足，设备也将无法启动。设备在投入使用中，它的环境变化对测量的准确度也有影响。一般而言，影响最大的是温度和湿度，这是实验最难避免的客观因素，技术人员很难进行控制，而且设备的适应力比较差。

（二）快速傅立叶转化法

该方法的基本原理也比较简单，主要是将离散傅立叶转换成快速的傅立叶，其过渡实现一步到位，比较简单、实用。而且实现该过程自动化，技术人员只要提供参数值，系统会根据输入的数据转化运行，提高转化正确率。该方法有诸多优势，其实现功能较多，计算数据的精准度高，使用起来也非常方便，它是目前电气行业使用最广泛的方法之一。转化过程需要进行二次变换，这些堆积的数据非常混乱，连续性也不强，数据之间的融通度也比较弱，想要将这些数据进行分类整合，它的计算量非常大，计算时间也会非常长，这是该方法的弱势。数据庞大，计算时间被推移，时效性自然会下降。采样的过程中，如果发现采样信号和信号频率不一致，常常会出现栅栏效应以及频谱泄漏效应。该效应严重影响了计算机计算的精准度，大量的幅值和相位结果都不准确，尤其是相位的差值非常明显，计算结果达不到要求。为了提高计算精准度，很多学者开始改进原先的计算方法，尽量的减少在计算中出现频谱泄漏现象，从而提高了精准度。当前，应对频谱泄漏主要有三种方式：

第一种是频率法。频率法主要针对“采样修正理想”修正步骤而言，通过收集每个样点进行修正，得出最终的理想采样数值，修正的计算公式为：x(n)= n+ n/N{X(n)一 (n+N)}，其中，n=0、1、2、3、4……。N的值可以根据计算量的大小选择合适的值计算，这种计算方法比较灵活，而且计算量也相对少一些，计算过程中不需要加入任何的硬件设备，只要通过在线计算就可以测量出高度精准的数值，使得泄漏量减少为50%。

第二种方法是插值算法。该插值算法利用加窗的方式对FFT算法步骤进行修正。修正过程有效的避免了谐波干扰，避免城市中的噪音干扰以及一些杂音干扰等等，从而净化了测量环境。实验的精准度因此被提高，使用到的相位数值和幅值都得到了保障，降低泄露频率。计算中时常用到的函数窗为：布莱克曼窗、矩形窗、哈里斯窗、海宁窗等等。在实际的测量中，最常选用矩形窗插值计算方法以及海宁窗插的计算方法，这两种方法计算步骤比较简单，计算过程也比较方便，只要根据公式进行计算便可：

海宁的计算方程式也比较简单：

通过以上的计算方式，就可以提高精准度。使得幅值和相位数据得到保障，进而提高系统运行效率。

第三种方法为信号同步计算法。该方法主要借助数字信号，通过信号输出的频率高低进行模拟计算，相同的频率会得出相近的计算结果。该计算方法适用性比较强，使用原理也比较简单，在电气系统中时常被推行使用。以上的三种方法各有优势，计算过程中如果可以整合三种计算方法的优势，摒弃其劣势，最终会取得最优的计算方法。

（三）小波分析法

小波分析法主要使用于布局变化的数据计算，一般的谐波检测如果保障了足够的电力，检测结果一般都准确。计算前期，只要提高对谐波的管理，使得数据在同一个框架内，那么该计算方法会比较简单一些，而且也比较实用。在对谐波电流控制时，需要进行动态抑制电压，此时可以不需要获得分层次的谐波分量，只需要检测其中的电流流量就可以计算出谐波数值。但是，该方法也存在劣势，对哪种情况下出现谐波最高点，该方法不能进行定位。小波变换在实际计算中，可以综合时域和频域，使得这两个域值范围变大，满足局部部件的需求。在小波数值转化时，需要对谐波信号进行分析，从而获得信号停留点，方便获取时间信息。小波在信号频率干扰下，会出现不同的波形，这些波形投影到刻度上，会表现出明显的谐波信号特点，有高频特点、奇异高次特点等等。这些特点为谐波分析提供了依据。技术人员只要根据这些谐波便可计算出最终的数值。

（四）基于瞬时无功功率的谐波测量

该测量方法最初由日本学者通过实验总结得出，该方法解决了无功功率短暂时间检测和谐波瞬时检测，不能准确扫描元件信号问题，无法实现无功补偿等问题。该方法被应用于工业生产中，推动了社会生产力发展。根据理论，p是瞬时有功功率，q是瞬时无功功率，p和q之间有着巨大的交流分量以及直流分量，当p=p1+p2，q1=q1+q2，其中q1和p1代表的是直流分量，剩下是交流分量。通过分量计算就可以得出最终的谐波电流。该检测方法适合于复杂的检测过程，检测的结果比较精准。

结束语

随着科技不断发展，谐波的测量发展趋势良好，它的市场前景非常宽阔。由之前的定值谐波转化成变化的谐波动态，实现了暂态谐波跟踪转化。这是科技进步的体现，它将更好的提高社会生产率，实现资源一体化控制。高精准度的测量方法，为谐波特性研究提供了依据，奠定技术基础，推动电气业快速发展。

参考文献

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