[matlab谐波分析]谐波分析

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篇一:[谐波分析]浅谈电子设备谐波问题分析论文

　　一、电子设备的谐波现象及原因
　　电子设备的电源一般是整流电源，只在交流电压接近峰值时，整流管才导通有输入电流。由于在一周期内导通的时间很短，又必须维持设备正常的工作电流，所以输入电流呈脉冲状。这种脉冲状输入电流的基波含量小，而谐波含量大，且工作电流越大，脉冲电流的幅值就越大，形成严重的畸变电流注入低压电网，成为不可忽视的谐波源。
　　电子计算机和电视机的谐波电流含量大，谐波电流总畸变率高。这样高含量的负载谐波电流在负荷使用高峰期注入低压电网，会造成电网电压和电流总谐波畸变率升高，对电能质量产生影响，如果超过国标规定的限值，还可能造成危害。
　　据有关资料，在家用电器（主要是电视机）集中使用的居民小区，对低压电网的电压质量有明显的影响。在负荷高峰时，电压的总畸变率和3次、5次谐波均已达到或超过国标规定的限值，而且还有进一步增加的趋势。
　　二、谐波对电力系统设备的影响
　　电网谐波使电网波形受到污染，供电质量恶化，附加损失增加，传输能力下降，是电网的公害。其对系统和设备的影响主要表现在几方面。
　　1．对变压器和电动机，谐波电压使铁芯涡流损耗增加，谐波电流使铜损增加，温度上升，绝缘加速老化，降低了效率和利用率，缩短使用寿命。目前为了抑制3次谐波，常用Dyn11接线的变压器，使3次谐波在三角形连接绕组中形成环流，尽量不注入电网。但应注意，当谐波含量较大时，这些环流也可能引起变压器绕组过热。
　　2．在谐波电压作用下，电容器会产生额外的功率损耗，加快绝缘介质的老化。更为严重的是，大量谐波电流很可能引发电容器和系统其他元件之间的并联谐振或串联谐振，造成对某次谐波电流的放大和谐波电压的增高。这种危险的谐波过电压和过电流，不仅会使电容器超载而损坏，也会使与电容器联接的配电回路中所有线路、设备因电压闪变超压过负荷而损坏。据统计，70％以上的谐波故障发生在电容器装置上。
　　3．对电力电缆和配电线路，谐波电流频率增高引起明显的集肤效应，导线电阻增大，线损加大，发热增加，绝缘过早老化，容易发生接地短路故障，形成潜在的火灾隐患。同时，3次谐波使三相平衡负荷的N线电流显著增加。在配电回路负荷主要是大量集中使用电子计算机和大面积采用电子节能气体光源照明的场合，N线电流甚至达到相线电流的两倍，致使N线过热、烧毁，甚至导致火灾。
　　4．配电回路的谐波电流含量高会使断路器遮断能力降低。这是因为畸变电流过零点时，电弧电流随时间的变化率要比工频正弦电流大，电弧电压的恢复要迅速得多，使电弧容易重燃。事实表明，空气电磁断路器不能遮断其分断能力范围内波形畸变率超过50％的故障电流，还会导致断路器损坏。
　　5．谐波对电力系统的继电保护、计量仪表以及通信系统的设备、信号产生干扰和损害。
　　三、国家谐波标准限值
　　为了抑制谐波污染，保证电网和电气设备的安全经济运行，近几年来国家先后制定了一系列电磁兼容和安全的国家标准，对谐波的限值作出了明确的规定。在《电能质量公用电网谐波》（GB/T14549－93）中，对0.38KV低压电网谐波电压和谐波电流限值的规定如表三、表四：
　　这些标准的实施，为电子设备产品的生产和检测，供配电设计以及供用电的监督管理提供了依据。
　　四、减小谐波影响的措施
　　1．在民用建筑低压配电设计中，尤其是对用电负荷主要为单相用电设备供电的配电干线，中性线（N）的截面积不应小于相线截面积。而对大量集中使用计算机、电视机等电子设备供电的场合，TN系统配电回路的N（PEN）线的截面积不应小于相线截面积的2倍，以增加N线载流量，避免导线过载发热而损坏。
　　2．对应用电子设备和元件较多的配电线路保护，应选用有中性线过流保护的开关电器，并且应适当加大断路器的断流容量，防止短路故障时因断流容量不足损坏开关和设备。
　　3．为防止电力电容器对谐波的放大，以致引起谐振过电压或过电流，对电容器的设置要注意以下几点：①适当调整电容器的安装位置，以改变网络参数。②根据可能产生谐振的谐波次数，确定电容器的容量，或调整电容器投切分组容量，以避开谐振点。③在电容器回路中串联适当的空心电抗器，限制电容器支路的谐波电流。例如，为限制3～5次谐波电流，可安装相当于电容器容量4％～6％的串联电抗器。
　　4．在系统中并联装设交流滤波器。交流滤波器有无源与有源之分，由于民用建筑中负荷类型变化不大，电子设备产生的谐波次数相对比较固定，因此多采用无源滤波器。
　　对低次数（13次以下）谐波，因次数较低，含量较大，可分别设置单一频率的单调谐无源滤波器滤除。单调谐滤波器由电容器串联谐波电抗器组成，基本原理是将需滤除的谐波频率作为理想的调谐点，在此频率上滤波器产生串联谐振，形成低阻通路吸收大部分谐波电流。
　　对较高次数（13次及以上）谐波因其幅度小，可选一共同的高通滤波器滤除。最常用的高通滤波器是二阶高通滤波器，由电抗器、电阻和电容器混联连接构成。对某一次（如13次）谐波频率以上的各次谐波，滤波器的阻抗是一个小于其电阻值的低阻通路，使次数较高的谐波电流被有效地吸收。
　　现在有的厂家（诺基亚、深圳海亿达等）已可提供有源滤波器。有源滤波器基本原理是作为一个电流源，与负载谐波源并联，以极快的响应速度，送出与负载谐波电流幅值相等，相位相同，方向相反的电流，使两者相互抵消，电源侧的总谐波电流为零。有源滤波器还可补偿无功功率和三相不对称电流。目前由于价格较高，补偿容量较小（单台补偿电流100A以下），所以仅适用于对供电质量要求很高（如重要建筑物的中央监控系统、计算机系统等）的场所使用。
　　5．加强对电子产品生产的管理、检测和监督，鼓励厂家采用有源功率因数校正等新技术，生产低谐波值的电子产品。从源头对谐波污染进行治理，这是最根本的措施。
　　参考文献
　　1.萨本永《谐波电流引起零线电流偏大过热问题探讨》安全与电磁兼容2001年第2期
　　2.林海雪、孙树勤编著《电力网中的谐波》中国电力出版社1998
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篇二:[谐波分析]讨论无功补偿技术在电气自动化中的应用论文

　　随着技术与经济的同步发展，无功补偿技术在铁路电气化、变电站、电厂等领域得到了广泛运用。下面是小编收集整理的讨论无功补偿技术在电气自动化中的应用论文，希望对您有所帮助！
　　摘要：无功补偿技术是指将无功功率电源安设在用电设备或用户的变电所位置，使无功功率在电力系统中的流动发生改变，促进电力系统中的电压水平大幅提高，使网络损耗大幅减小，同时使配电线路中的成本得到有效节约，从而为电网运行中的安全性、经济性和稳定性提供保证。本文主要对无功补偿技术在电气自动化中的应用进行了分析探讨。
　　关键词：无功补偿技术；电气自动化；现状作用；实际状况
　　引言
　　在最近这些年来，随着现代化科技的蓬勃发展，以及无功补偿技术在实际生活中的应用日趋普及，致使人们对于无功补偿技术在电气自动化中的应用给予了越来越多的关注和重视。无功补偿技术，作为新形势下电气自动化在解决无功功率、负序、谐波等几个方面的问题的一门关键性技术，能够在利用电气自动化及其设备系统中的负荷特点的基础上，对无功、负序和谐波进行补偿，能够在一定程度上降低电力资源在生产、传输过程当中的损耗，并保障电气自动化系统的正常安全运行，对于推动电气自动化的革新和发展，有着不可取代的意义。
　　一、将无功补偿技术应用在电气自动化中的必要性
　　科学技术与社会经济的发展促进了电气自动化的发展与应用。现阶段，电气自动化技术在诸多产业与领域中都得到了广泛的应用，如变电站、电气化铁路高速牵引系统等。然而在电气自动化技术中还存在一些缺陷，尤其是在单相电力牵引作用下产生的负荷复杂变化问题，在一些特定情况下，会导致电力系统中的谐波及负序大幅增加，造成无功功率大幅提高，不仅会对电力系统运行的安全稳定造成不利影响，还会降低电气自动化系统资源的利用效率，使系统总体的经济效益受到较大影响。从总体看来，在电气自动化应用中，谐波、无功与负序是较为明显的问题，而这些问题的解决都离不开无功补偿技术的应用。
　　二、无功补偿技术的现状及作用
　　无功补偿技术即以增加电力负载功率的方式来降低线路电能损耗，电气节能稳定技术是其中最为普遍的一种。
　　1、无功补偿技术现状
　　在高新科技与电气化程度日益普及的今天，为提高功率因数，我们必须降低负序，使之产生科学的滤波通路，避免出现指定谐波。近年来，在国外技术经验的基础上，我国也建立了一套自己的标准，同时在治理电气化铁道变电所谐波及无功补偿方面，建立了多套无功补偿应对方案，这样做就是希望能够利用基波下的牵引负荷感性无功功率补偿，来提高功率因数，降低负序，使之形成合理的滤波通路，抵除指定谐波。
　　2、电气自动化发展中应用无功补偿技术的作用
　　科技与经济共同发展的今天，电气自动化技术也日益提高。现阶段，不少领域及产业中都用到了电气自动化技术，比如高速电气化铁路牵引系统、变电站等。然而，在广泛运用的同时，高速电气化技术也出现了一些问题，如无功、负序、谐波、单相电力牵引的负荷变化等。这些问题不仅威胁电力系统的安全性，对降低系统电气自动化的利用率，对提高系统的整个经济效益也非常不利。近年来大同电厂机组事故等就是其中一个典型，而无功补偿技术对于解决电气自动化系统非线性问题非常有帮助。
　　三、目前在电气自动化中应用的无功补偿技术
　　现阶段在国际上普遍使用的无功补偿技术核心内容都是对功率因数加以提高，使负序降低，保证滤波通路更为有效，从而将谐波过滤甚至抵消。目前在电气自动化中使用最多的无功补偿技术主要包括以下几种：
　　1、单调谐滤波器无功补偿技术
　　在电力系统中，单调谐滤波器包括电抗器或电容器，是常用的无功补偿设备。在工作过程中，这一设备可以利用电抗器或电容器对某波段谐波进行有效过滤甚至抵消，从而使设备功率因数得到提高，使其负序降低。
　　2、有源滤波器的无功补偿技术
　　这一技术是对有源滤波器产生与负载的电路谐波、大小相同、相位相反的负序电流加以利用，对无功电流与谐波进行有效抵消。
　　3、将电抗器、固定滤波器和电容器共同组合而成的无功补偿技术
　　将电抗器、固定滤波器和电容器共同组合，同时，在降压变压器低压侧母线电压上连接上电抗器或滤波器，对电抗器或滤波器的无功状态进行改变。在调节时，无载调节通过分解开关实现，通断控制由晶闸管控制实现。
　　4、真空断路器无功补偿技术
　　真空断路器在运行中需对电容器进行投切，常用技术主要为过零投切技术。在闭合连接点瞬间，电容器产生同流；在涌流形成时，电网及电容器中的电位差相对较高，线路阻抗值提高，当电压过零时，真空断路器对电容器进行投切，从而使电容性电流得到有效避免。这一技术虽然投资相对较小，实施起来较为方便，但在具体使用中，常会出现一些问题，如在电力系统运行中，常会出现由于电容器上电压过高造成的电容器击穿问题，对相关设备造成破坏。另外，使用中还会对开关寿命造成影响，严重时会造成投切难以展开，从而对动态补偿质量造成较大影响。
　　四、无功补偿技术在电气自动化中的实际应用情况
　　1、无功补偿技术在电气自动化应用中存在的问题
　　1.1系统谐波对无功补偿装置造成的影响
　　一方面，在电气自动化系统整个运行阶段，该系统的谐波会缩短无功补偿装置中的电容寿命，增加维护成本。另一方面，在实际应用中，系统本身结构产生的谐波，也会造成设备损坏。
　　1.2我国无功补偿技术发展的局限性
　　从无功补偿技术的发展情况来看，无功补偿技术在我国的起步较晚，致使该技术在电气自动化的应用当中存在很多不完善的方面，主要包括技术层面上的不完善以及设备本身的缺陷两方面。例如其中的真空断路器设备，由于其技术的不完善，致使该设备在合闸时产生的高电压会给动态补偿效果带来不利影响，一定程度上影响了无功补偿技术在电气自动化中的应用。
　　1.3输电途中无功补偿配置的不合理
　　在无功电流通过发电厂向高压变电站传输的过程中，由于要经过多个低压变电站，尤其是远距离传输时，更会导致很多无功电流在传输。而且若是变电站采用整组投切的方式补偿电容量，不但无法实现负荷转变的均衡，还会因负荷状态高，功率因素低，而导致补偿产生。此外，在进行倒置传输时，对于电网的损耗及其过程中存在的风险也会明显增大。
　　2、无功补偿技术在电气自动化应用中的解决措施
　　2.1加强用户侧的管理力度
　　通过加强用户侧的节能和管理力度，让用户充分意识到无功补偿技术在电气自动化当中的重要性作用，树立正确对待无功补偿技术与电能损耗关系的意识，可以从很大程度上从内部减少传输线路中电能的损失。
　　2.2确定变电站无功补偿的实际容量大小
　　在确定变电站无功补偿的实际容量大小时，应该充分认识到各地区实际情况的不同，变电站的调节也存在差别。在此基础上，采用无功补偿技术对变电站的低负荷、变压器加以无功补偿，并借助电力行业的最新工艺、装置及技术，合理配置补偿容量。此外，还需要加强工作人员的技能培训工作，尽量减少和预防无功回送现象的发生。
　　2.3有效补偿配电网低压一侧的电容器组
　　在这方面，需要重视无功电流传输时流经的变压器及线路所导致的功率和电能的降低情况，而对于共用变压器机组负荷较大的，需要考虑是否在配电网低压一端配置电容器组，实行有效补偿。
　　结束语
　　随着技术与经济的同步发展，无功补偿技术在铁路电气化、变电站、电厂等领域得到了广泛运用。但国内的无功补偿应用技术还处于发展阶段，存在一定的缺陷与不足，因此，我们在应用过程中，必须酌情分析片区实际情况，制定和调整电气自动化中合理应用无功补偿的相关策略及措施，以实现其最高的经济效益。
　　参考文献
　　[1]侯静,崔丽蓉 无功补偿在电气自动化中的应用研究[J].中国科技纵横，2012,23（12）：17-19.
　　[2]苏健雄 电气自动化中的无功补偿技术分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012,34（15）：247-249.
　　[3]王兆安，杨君，刘进军，王跃 谐波抑制和无功功率补偿(第2版).机械工业出版社，2006.1.1.

篇三:[谐波分析]如何维修电力计量故障加强电力计量工作论文

　　随着我国社会经济的持续发展，人们用电需求的不断提高，导致用电量也随之增长，而电能计量装置主要为供电企业和用户提供电量使用状况和信息，也是双方进行贸易结算的依据。下面是小编收集整理的如何维修电力计量故障加强电力计量工作论文，希望对您有所帮助！
　　【摘要】随着我国社会经济的持续发展，人们用电需求的不断提高，导致用电量也随之增长，而电能计量装置主要为供电企业和用户提供电量使用状况和信息，也是双方进行贸易结算的依据。电能计量装置的准确与否，直接关系到供电企业和用户之间的经济利益。因此，对于现场运行的电能计量装置的故障找出一条快速安全的检查方法，及时准确的处理至关重要。
　　因此，我们应认真细致地做好现场计量装置故障分析和处理工作。本文笔者结合实际工作事例，通过分析现场电能计量装置故障发生的原因，提出相应的处理方法，对于电力计量工作质量的提高有一定的促进作用。
　　关键词：电力计量，故障，措施，管理
　　电能计量装置是计量用户使用电能多少的设备，是电费收取计算的法律依据。它的计量结果直接关系到双方的经济利益，特别是对大用户进行安装和检修是提升其计量性能的关键吗，同时要充分考虑谐波对电子式电能表的影响 。谐波电能表和宽频带功率电能表，通过对电能计量影响的分析，利用模拟式分割乘法器测量出谐波潮流和基波潮流的方量电能，计量谐波电能和基波电能、测量出谐波功率、基波功率，是非常重要和必要的。
　　1.电力计量箱的组成和工作原理分析
　　JLSJWH-10电力计量箱是电压、电流组合互感器，而组合的互感器和计量仪表能组合成成套组合。能够用于户外额定电压为10kV由该电力计量箱提供，进行无功和有功电能的补偿，为50Hz额定频率的交流电力系统中。由于可以安装在箱体正面，用户能够自行选择；也能够进行分离式安装在该电力计量箱的仪表箱中，方便抄表。再者，互感器、二次接线柱仪表箱都自备铅封，在箱盖处安装有加湿器可以防漏、防偷，且油浸式的电力计量箱的空间适应性较好，该电力计量箱在三相交流10kV的电力系统网络上，同时在电能管理中的效果较为理想，具有精度高、总量轻、安装、防窃电方便等优点，因而受到用电企业的欢迎。
　　2.电力计常见故障及其排除法
　　2.1对于电度表来说发生短路或失压
　　电度圈中，最重要的一个元件就是电流线圈，电流线圈的使用是有一定的寿命和规范的，由于受到长时间的电负荷的影响，电流线圈用久了之后会出现短路的情况，导致电力计量产生误差。同时，如果电度表在使用过程中发生接触不良，焊接不过关，接点断裂等情况也会导致电力计的故障。对于这种故障，电力人员在检查线路之后，找出故障点，把接口接好即可，但是要注意经常检查，或者及时更换坏掉的机器，保证灵敏度。
　　2.2电表发生潜动问题
　　所谓电表潜动，就是在电表中没有电流经过的情况下，电表的铝盘还是在转动的情况，这种情况严重影响了电表的灵敏度。对于这种故障，应该对电度表进行校正，找出铝盘转动的原因是否是哪个部件松掉，然后进行处理。
　　2.3电负荷过大引起的故障
　　在用电过程中，三相负荷应处以平衡状态，如果三相电动机处于正常运行时。对导致三相负荷不平衡，如果出现单相断相等故障。在电动机内部装但是由于有一个断相保护回路，不能在此种故障情况下三相电动机长时间地运行。针对电负荷过高引起的故障，应该在确定故障部位后，适当调整电负载，或者改变线路的连接方式。
　　2.4线路故障问题
　　电线在经过一定寿命后，可能会出现线路老化或者电阻过大引起电力计的故障，针对着红问题，检修人员要定期对线路进行排查，应及时更换已经老化的设备，减少设备运行故障。
　　2.5雷击造成的电力计故障
　　电力计量超负荷运行、装置老化、运行条件不畅、雷击都可能会引起电力计量装置的运行障碍。雷击一般没有预见性，对电力计的影响较大，所以，对于电力计的使用，应注意防雷，在安装低压柜或者低压计量柜时，应在适当的位置安装低压避雷器。
　　3.现场计量装置故障与处理
　　某日，电力人员对某用户进行现场校验，经测试，三相电压正常，分别为Ua =221V、Ub =221V、Uc =220V，三相电流异常，分别为：Ia =1.72A、Ib =0A、 Ic =1.79A， 故障代码为：“F--0010”，B相电流故障。
　　为找出故障点，工作人员逐一对表计、电流互感器进行排查。首先，短接了接线盒内B相电流连接片，用钳形电流表测得接线盒B相进线端Ib =1.80A，排除了接线盒到互感器之间电流二次回路开路的故障。再将表计撤出运行状态，用万用表分别测量电能表A、B、C三相电流回路，均未发现异常，排除表计接线端子故障。
　　由于表计、电流互感器均无故障，因此，工作人员采用停电对接线盒进行检查。检查中发现，接线盒B相电流连片有发热后留下的变色现象，用万用表测量后发现B相电流回路阻值很大，Rb=2006Ω，怀疑B相回路开路。当用力抵住表棒时，阻值急速下降，Rb =0.4Ω，由此判断出，接线盒B相电流端子接触不良，造成B相回路故障。
　　最后，工作人员更换了新的接线盒进行了重新测量，Ua=221V、Ub=222V、Uc=220V，Ia=1.78A、Ib=1.80A、 Ic=1.79A，计量恢复正常。
　　4.加强电力计量工作质量控制措施
　　4.1关于表计的质量控制措施
　　电能计量器具应具有制造计量器具许可证，对于首次新购入的电能计量器具，应进行计量性能试验，合格后再进行批量验收，之后办理入库手续并建立计算机资产档案。计量器通常情况下是在装置运行中存在问题，装备的接触电阻位于电能表的输入端和电压互感器产生误差 ，电能计量装置在二次输出端之间，当有电流通过将会造成二次电在线路的降低电能， 降低人为因素造成的电能计量点的电力负荷变动较大，用电能计量的准确度来提高计量的准确性，它采用范围较宽S级电流互感器，冲击性负载、轻负载的计量特性，可以确保供用电双方的利益。再次，通过计算电流回路负荷，选行过程中存在的问题主要有：由于降压，没有合适的电流互感器，互感器在选用置的运行过程中，只考虑互感器计量的准确性。忽略了正常轮换的需要。
　　4.2电能计量器具的校验质量控制措施
　　改进计量器和隔离开关辅助接点，因为熔断器容易发生故障性，会影响计量装置的正常工作，最终使电力企业遭受经济损失； 隔离开关辅助接点，要根据不同的需求，稳定接触电阻，在计量箱中安装了铅度。新购的电能计量器具应按规程进行检查，检定合格后方可领用装出，不合格需要与厂家更换。结合不同区域的实际情况，结合检验规程，分别确定各种用户电能表和互感器的检验、轮换周期送检时间；严格执行计划轮换和检修，到期应校必校，修校必须合格，修校记录、数据微机存储。 （1）现场检验合格率：标准装置的周检合格率应达98；Ⅱ类电能表应达98，Ⅲ类电能表应达95。（2）标准装置的周期受检率应达98以上，改善计量装置的运行环境条件，满足计量装置使用说明书的要求，达到提高计量的准确性的目的。
　　4.3电能计量装置的安装质量控制措施
　　计量方式要符合电力负荷实际情况。计量功能和互感器的等级要满足计量容量扩大的需要，对专线供电用户要配制 0.5S 级电能表和0.2S 级电压互感器。控制好关口表误差稳定性，通过控制误差带宽来提高冲击负荷计量功能。
　　4.3.1统计供电所电量差错率，掌握计量档案管理情况
　　采用现场检测方式，计算比较负荷状态下故障运行的电能计量和标准表计量表误差，通过误差计算公式再更正系数。其计算公式为：电量差错率=全年多计和少计的差错电量总数/全年售电量×100。这种计量方法可以避免引入平均功率因数，使计算结果准确与真实情况接近。但这种方法受随机因素影响较大，会使更正系数出现一些偏差。
　　4.4加强计量表计的管理
　　对大用户要逐步采用远程监测，改进防窃电基础技术和做好电能平衡计量。推行运行管理，做好考核客户电能表管理情况。
　　4.5防止电能表出现机械故障
　　为了消除隐患，采用新型号电能表，尽量选用，有利于维修和校验的电能装置。在检修过程中，使用专用工具，避免损伤轴承等重要部件。 在安装前要严格筛查电能表无卡字、计数器装错等故障。
　　4.6提高电力员工素质
　　电力工作是一项涉及面广，专业知识要求高的工作容易发生的故障也较多，所以，对于电力人员，要有充实的知识和经验，不断加强知识培训，提高对突发故障的处理能力。
　　结束语：
　　随着我国社会经济的持续发展，人们用电需求的不断提高，导致用电量也随之增长，而电能计量装置主要为供电企业和用户提供电量使用状况和信息，也是双方进行贸易结算的依据。做好电力计量的故障处理和质量控制势在必行。
　　参考文献：
　　[1]闫华.电能计量装置的质量管理[J].中国新技术新产品，2010，07.
　　[2]李彪.从技术的角度浅谈电力工作中的窃电与反窃电[J].科技创新导报，2010，33.
　　[3]戴伟.电能计量装置故障运行时电量追补的合理化计算[J].计量与测试技术，2011,38(11):7-8,11.
　　[4]李艳红，杜海霞.电能计量装置在线监侧系统的应用[C].第二十二届中国电工仪器仪表产业发展论坛论文集.2011:5-7.

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