電力系統中電子技術在諧波治理中的應用

楊艷++王超

摘 要：隨著時代的突飛猛進，我國科技的發展也進入到了新的階段，特別是針對電力行業來說，作為我國主要支柱行業之一，信息化時代背景條件下，也需要進行不斷的創新和思考。就目前而言，電力行業已經成為了一個最基礎的行業，不但為我國其他行業正常的生產和發展帶來了重要保障。同時也是我國居民正常生活的基礎。但是由于電力行業的重要性，所以對于行業本身也具有更加嚴謹的要求，特別是對電力輸送時出現的問題進行相應的解決，所以，在電力系統中研究電子技術在諧波治理中的應用，將對我國電力行業的發展提供重要的參考。

關鍵詞：電力系統中的電子技術 諧波治理方法 分析和運用

中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（c）-0021-01

諧波是一種正弦波，其特點主要是頻率始終在基波的整數倍，而當電路中有非線性元器件或者負載時，就會導致電網內部再次產生多個與基波呈整數或者分數倍的正弦波，這些波也就說電網諧波，特別是一些高次諧波，很容易導致電網不穩定，也會導致諸多安全問題的發生，于此同時，諧波污染已經被電子行業列為主要的發展問題之一。而作者將通過該文，就電力系統中電子技術在諧波治理中的應用進行分析和探討。

1 諧波產生的原因

對于電力系統而言，諧波的產生是一個無法消除的過程，按照諧波產生的元器件不同，主要可以將諧波的來源歸結為兩大類：（1）電源產生諧波，這種諧波主要是由于發電機電壓器等工作電壓高于額定電壓，且百分比要大于10%，同時加上磁飽和，引發3次諧波出現快速增加；（2）由于用戶采用的電器多為非線性電器，例如電焊裝置以及電弧爐等等，同時還有一些電鍍直流裝置；變頻冰箱空調等特殊裝置，導致交流整流發生逆變。

2 電網諧波的害處

電網諧波的影響相對廣泛，一般來說其危害可以按照類型分為四類：（1）諧波會對供電網絡產生威脅，特別是相關測量時，通常會采用電磁繼電器，但是諧波會引發測量元件發生誤動，最后導致配電系統安全性難以得到保障；（2）諧波會對設備造成損毀，一般在電網中主要采用的金屬以銅鐵居多，而不同的諧波則會導致這些金屬出現磨損，直接導致變壓器出現異常，另外諧波也會導致電容器消耗過多，最終發生過早老化報廢；（3）諧波會對通訊系統產生電磁干擾，從而導致通訊的質量下降；（4）諧波對于人體的危害也是極其巨大的，其主要危害就是同時產生的噪音會讓人的正常生活受到影響，同時會導致人的正常細胞受到刺激而發生異變。

3 電子技術分類

對于目前我國電力系統來說，主要用到的多為半導體元器件，所以電子技術的類型也可以分為以下幾類，即高壓直流輸電技術，無功補償技術，交流輸電技術，用戶電力技術以及變頻技術。就高壓直流輸電技術來說，主要被廣泛運用到電力輸送以及工程建設方面；無功補償技術，是針對對于輸電系統的無功功率進行相應的功率補償，保證以滿足輸送的需求；交流輸電技術則廣泛運用于晶閘管控制的移相器、相間功率控制器等等元器件的制造中；而用戶電力技術的目標是實現輸電系統的可靠性和穩定性，提升供電的效率，運用比較常見的元器件有：動態電壓恢復器（DVR），固態斷路器（SSCB）等等；最后是變頻技術，變頻技術目前運用比較常見的是空調冰箱等電器，當然還會運用在發電廠的風機以及抽水機，主要是通過頻率調整，實現節能效果[1]。

4 電子技術在諧波治理中的運用

4.1 有源濾波器的實現

有源濾波器（又被稱為APF），故名思意，其工作原理與電壓有直接的關系。有源濾波器的在工作時，通常會首先對補償目標進行電流以及電壓的數據測量，同時對諧波以及無功功率進行計算，最后算出補償電流的大小，并且保證其余諧波以及無功電流相消除，最后達到獲得電源電流的目標。而在有源濾波器的研究歷程中，大功率開關元器件的雛形以及瞬間無功理論的提出，都為其發展提供了寶貴的數據。但是有源濾波器的開發還是需要太大的成本，而且容量較低，所以目前對于有源濾波器的研究暫時停滯，有的研究則考慮將有源濾波器與無源濾波器進行結合，即研究混合濾波裝置的工作職能，這種方法可以有效降低因串聯導致的諧振現象，對于有源濾波器的容量要求也沒有太高，利于實現[2]。

4.2 有源功率因素校正設備實現

將整流器的電流通過正弦電壓處理，就可以得到功率因素的校正。但是需要建立在一定的電路條件下，即需要一個無源或者有源電路作為基礎，前者設計難度相對較小，僅需要控制電流的諧波，即設定電抗性負載；而后者則需要專有的控制系統，利用開關讓輸入電流轉化為正弦電流，以免諧波發生干擾，也是運用較為廣泛的一種方式。有源功率因素校正電路一般會采用升壓斬波電路或者Buck-Boost型電路，即根據電感電流進行分析，將有源因數校正設備分為連續導通以及間斷導通兩種情況。而目前有源功率因數校正方法的研究已經完成了小功率可控電源的研發，而三相有源功率因素校正技術則還在研究發展階段，尚未獲得廣泛運用，不過已經是目前世界電子科研主要的研究目標之一[3]。

5 結語

信息化是目前新時代的特征，而信息技術作為時代的特定產物，也被廣泛運用到現在科技中，特別是一些電子通信行業，甚至包含重要的電力行業。就電力行業而言，其主要的核心在于測量以及調整，特別是對于電力行業的輸送電網來說，由于對民眾的日常生活以及工業產生發展具有重要的作用，所以其可靠性也是極其重要的。電網諧波是電力系統中長久以來存在的問題，無論是在電力輸送的效率、質量、電網設備的安全以及居民身體健康方面，都存在較大的威脅，而電子技術則在此刻體現出其重要的價值，通過相關的電子技術，可以準確找出諧波的產生以及電網的缺陷，從而通過先進的技術手段進行治理，降低和減輕諧波對電力系統造成的影響，提升輸電效率，保證工業正常的生產流程和民眾正常的生活。

參考文獻

[1] 李建民.淺談配電網諧波的危害及其治理措施[J].科技創新與應用，2014，12（34）：155.

[2] 張建軍，陳磊，毛俊杰.電力系統諧波產生的原因及治理措施分析[J].科技資訊，2014，12（35）：110.

[3] 李江，王義偉，魏超，等.卡爾曼濾波理論在電力系統中的應用綜述[J].科技創新與應用，2014，3（6）：136-138.