1、波形畸變與電力諧波摘要：如今在現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)中，因為對一些電子裝置使用不夠合理，便會 造成非線性負荷現(xiàn)象的產(chǎn)生，使得諧波出現(xiàn)。諧波的產(chǎn)生在很大程度上存在一定 的危害性。諧波對周圍的電氣環(huán)境帶來了較大的污染。理想的電力系統(tǒng)要求頻率 單一，電壓出現(xiàn)波形畸變，電力諧波就會影響電網(wǎng)內的正常運行。我國正處于電 力能源快速發(fā)展的過程中，正確認知波形畸變和電力諧波存在的問題，有效抑制 電力諧波發(fā)生是電力生產(chǎn)新能源建設的重點目標。本文以波形畸變和電力諧波的 研究為主分析闡述了波形畸變的基本形態(tài)和電力諧波抑制過程中的主要技術。關鍵詞：電源波形畸變；原因；治理；措施刖言電源波形畸變是電力系統(tǒng)中一個重要的問題。電

2、源波形畸變是因為靜態(tài)整流 器產(chǎn)生的波形畸變。高壓直流輸電技術的發(fā)展對整流器諧波問題產(chǎn)生了一定影響， 大容量電力設備在工業(yè)生產(chǎn)和電力系統(tǒng)控制中廣泛應用，諧波問題日益嚴重，在 諧波治理上國內外開展了大量的研究。電力系統(tǒng)諧波抑制對于電力系統(tǒng)的健康發(fā) 展有著至關重要的作用。電力系統(tǒng)諧波和用電設備的諧波國家標準發(fā)生了一定變 化，在實施波形畸變研究和電力諧波控制的過程中，需要運用新技術和新方法， 更要引進新鮮的理念來正確面對電源波形。在諧波抑制問題上采用硬件裝置和軟 件技術來共同推進諧波治理的系統(tǒng)化建設。一、波形畸變內容解析波形畸變主要是指穩(wěn)態(tài)偏離公平理想正弦波形，特征可以采用頻譜分布來表 示。波形畸變的

3、出現(xiàn)主要還是因為非線性設備引起的，因為經(jīng)過非線性設備的電 流和加在一起上的電壓不能夠很好的形成正比例關系，造成波形畸變產(chǎn)生。產(chǎn)生 波形畸變主要因為實際的信道存在干擾，出現(xiàn)傳輸特性失真。比如由于通信設備 產(chǎn)生干擾或者人為產(chǎn)生噪聲疊加到信道的輸入端，導致信道干擾發(fā)生，線性濾波 器頻率變換，電路產(chǎn)生干擾，信道衰減函數(shù)發(fā)生變化。信道的頻率傳遞函數(shù)幅頻 特性不是常數(shù)，信道輸出端的加性干擾與信號統(tǒng)計獨立，其他信道疊加干擾。比 如，因為其他發(fā)射機的干擾使得內部系統(tǒng)改變。信道頻帶受限，因為信道的寬帶 的有限的的，但是系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)字信號的頻率往往又比較寬，這樣以來便會出現(xiàn) 頻道受限。波形畸變是通訊系統(tǒng)由發(fā)送設備

4、信道和接收組成后，傳輸信道發(fā)生信 號通路線路發(fā)生的問題，信號受限制，傳輸媒介不同，有線信道和無線信道的情 況不同，在產(chǎn)生傳輸過程中，波形發(fā)生了一定變化。二、電源波形畸變產(chǎn)生的原因波形畸變的出現(xiàn)主要還是因為非線性設備引起的，因為經(jīng)過非線性設備的電 流和加在一起上的電壓不能夠很好的形成正比例關系，造成波形畸變產(chǎn)生。對于 吸收的畸變電流一般分為兩種，一種是基波，一種是一系列的諧波分量。諧波電 流值實際上與基波電壓值阻抗并沒有什么關聯(lián)，其中諧波源多數(shù)都是恒流源。諧 波的存在是因為各種電器設備以及電壓調節(jié)設備等產(chǎn)生的非線性負荷。同時，電 器的單向整流供電設施在產(chǎn)生大量諧波電流之外，還會在一定程度上對三相

5、交流 供電系統(tǒng)產(chǎn)生不平衡負荷和后續(xù)電流（見圖1）。這是因為這種負荷使得電力系 統(tǒng)的電壓或者電流發(fā)生畸變。電力設備和用電設備通訊線路發(fā)生干擾。圖1、信號流程圖電流波形基波電流等效值與總電流有效值，電流可以看出電流畸變是相當嚴重的，如果整流器一個周期波數(shù)有變化，在理想情況下含有的次數(shù)就會有變化。 諧波存在整流器中的交流，同時側電源電壓波形并沒有完全的發(fā)生畸變，因為平 衡的原因使得諧波以外的其他諧波產(chǎn)生了畸變，裝置會發(fā)生一定變化，整流器逆 變器產(chǎn)生的諧波或者是電弧電氣鐵道等負載的基波問題都會因為負載而發(fā)生數(shù)值 上的變化。諧波并不是平白無故產(chǎn)生的，其產(chǎn)生會有一定的諧波源。諧波源也就是讓諧 波產(chǎn)生的一些

6、非線性用電設備。一般是變壓器和電抗器鐵芯設備諧波電流有明顯 的特點。一般情況下，變壓器中的諧波電流配電變諧波問題相對比較嚴重一點， 大量的三級三倍諧波電流存在于變壓器之中。對于電能質量的提升是供電系統(tǒng)必須要重視的和解決的問題，想要實現(xiàn)電能 質量的提高，那么就要把諧波控制好，把諧波治理好，把諧波中含有率和總諧波 畸變率控制在規(guī)定的范圍之內，同時，畸變波形的畸變指標主要是指諧波含有率 和總諧波畸變率（見圖2）。對于某一次諧波分量的多少進行總結便是我們所說 的諧波含有率，基波變率便是看基波波形偏離正弦波的程度。諧波是周期性電氣 量的正弦波，同時分量頻率是激波頻率的整數(shù)倍，也是基波頻率的整數(shù)倍。圖2、

7、畸變波形三、電力系統(tǒng)諧波治理的主要措施（一）預防控制措施電力系統(tǒng)出現(xiàn)諧波會導致一些不正?，F(xiàn)象，出現(xiàn)諧波引起設備附加耗能降低 或者提高，對電容組影響較大，加速絕緣老化，對通信系統(tǒng)造成干擾。采取控制 措施就是為了抑制或者緩解諧波產(chǎn)生的壓力。在電力系統(tǒng)中，做好預防性措施是 必不可少的，但是預防性措施是需要相應的設備進行支持，比如變壓器以及電容 器等一些供電設備。要想最大限度的降低諧波帶來的危害，那么就要增加整流器 脈動數(shù)來對電力諧波進行有效限制。預防性措施有利于諧波減少污染。從硬件方 面考慮，治理的方式有利于電力系統(tǒng)提高技術上的優(yōu)勢。（二）電力諧波治理的補償性措施在供電系統(tǒng)條件下，用電負荷出現(xiàn)非正數(shù)

8、的周期性電流波動，諧波干擾了電 力系統(tǒng)的運行，電力系統(tǒng)受到諧波干擾之后，暫態(tài)波形呈現(xiàn)不規(guī)則變化，導致用 電系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，電力電子元件需要克服諧波的問題。對諧波進行治理是電力系統(tǒng)發(fā)展的重點任務，采用的補償性措施，主要是使 應用濾波器改變窺見參數(shù)，重構電容器的安裝位置避免諧振發(fā)生。無源電力濾波 器應用在大量的工程中，采用若干組單調濾波器（見圖3）或者一組高通濾波器 配合使用方案（見圖4），在濾波器參數(shù)確定以后，濾波參數(shù)的最終確定，需要 結合濾波效果與無功補償功率進行修正。過去使用是廣泛的抑制手段，按照諧波 次數(shù)專門制造存在的缺點就是濾波特性受參數(shù)影響較大，極易發(fā)生其他路的串

9、并 聯(lián)諧振，消除的方法是采用濾波無功補償進行控制。例如諧波電流增大，濾波器 負擔加重，造成過載損害，設備有效材料消耗可以采用技術措施進行掌控。和無 源濾波技術相比，有源濾波技術相對比較新，而且有源濾波技術很多的優(yōu)點。其 可以對電網(wǎng)元件實現(xiàn)適時補償增加，而且其濾波效果相對也比較好。有源濾波裝 置是一種高阻抗電流源，當有源濾波裝置被接入系統(tǒng)一般情況下是不會產(chǎn)生影響 的，其比較適合規(guī)?；a(chǎn)。有源濾波器和無源濾波器的優(yōu)勢不同在很多使用中 采用混合使用的方式。圖3圖3、單調諧波器圖4、高通濾波器結語波形畸變是電力系統(tǒng)中也是一種常見問題之一，對于波形畸變其產(chǎn)生主要還 是因為電力系統(tǒng)中非線性設備造成的，當

10、電壓不成正比的時候，那么這個時候流 過非線性設備的電流和加載器上的電壓便會是一種錯誤的關系，便會造成波形畸 變產(chǎn)生。對諧波有清晰的認知能夠有利于更好的明確電力系統(tǒng)存在的現(xiàn)實問題， 有利于在電力系統(tǒng)治理協(xié)調過程中能夠有一定的依據(jù)。在新的智能電網(wǎng)建設中， 諧波治理是一項重點內容，需要在現(xiàn)實操作中，根據(jù)電網(wǎng)的實際情況采取一定的 方式，采用濾波裝置和無功補償技術來共同實現(xiàn)諧波抑制的良好效果。參考文獻：魏奎燁，張宏兵，宋新江，等.聲波透射法測樁波形畸變系數(shù)計算與分析J. 振動、測試與診斷，2019，39（5）： 1098-1102.邵江艷，張元海，趙慶友，等.波形鋼腹板箱梁畸變應力分析J .應用數(shù)學和 力學，2019，40（10）： 1109-1121.韋明杰，張恒旭，石訪，等.基于諧