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谐波阻抗估计的方法及应用研究
作者：蔡景青
来源：《电子技术与软件工程》2013年第22期
摘 要 文章主要介绍了”干预式”谐波阻抗估计方法和”非干预式”谐波阻抗估计方法，介绍了“非干预式”方法中的波动法和二元线性回归法。分析了谐波阻抗和谐波电压发射水平的关系，指出系统侧谐波阻抗不论是在计算系统侧还是用户侧谐波发射水平都很重要。 【关键词】谐波贡献 谐波发射水平 谐波阻抗 电能质量 1 谐波的产生和危害
谐波源主要分为三类，分别是半导体变流器、电阻决定于电流的非线性阻抗、饱和电抗的投入可产生瞬态谐波。近些年来随着半导体器件的大量使用，非线性负荷接入增多，谐波污染成为一个越来越严重的问题。一个非线性负荷会向它所连接的系统注入谐波电流。即使电源电压是标准的正弦，在公共联结点的电压也将会失真。由于失真电压的存在，连接到公共连接点的非线性负荷将会吸收失真的电流。
本文分析了谐波阻抗和谐波电压发射水平的关系，指出系统侧谐波阻抗不论是在计算系统侧还是用户侧谐波发射水平都很重要。谐波对电力系统及用户不良影响的几个方面有：介质击穿或无功过载而使电容器组故障；引起感应电机和同步电机的额外损耗和过热；网络谐振引起过电压和过电流；谐波过电压引起绝缘电缆的介质击穿；对通信系统的感应干扰；引起信号干扰和保护误动作；干扰大型电机控制系统和电厂励磁系统；引起基于电压过零检侧或闭锁的触发电路的不稳定运行。 2 谐波阻抗计算 2.1谐波阻抗估计方法
已有的一些谐波阻抗的测量方法可以被分为两种：干预式法和非干预式法。“干预式法”是通过向系统注入谐波电流或者断开某支路来测量谐波阻抗的。这些方法不能得到实时阻抗，只能提供实验时刻的有效瞬时数据；“非干预式法”用现有的谐波源和可测量的参数来计算阻抗。这种方法的优点是它用的是系统谐波本身的变化，应用范围广，缺点是，在高频率时缺乏一些主要的扰动负荷使得该方法很难得到很高的精度。现有的方法可以分为：“波动法”、“线性回归法”。 2.2 波动法
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“波动法”是利用在线路入口的测量负载引起的谐波电流的自然变化。波动法的主要问题是由于电网谐波电压波动量的不可控性。基于系统谐波阻抗符号是常正的这一固有特性，用实部符号来判断哪侧谐波变化，以此来决定谐波阻抗。
一种降低整个负面影响的实际方法是在一定程度上将计算结果平均。可是，当背景谐波波动太大或者在N个样本点中有一些奇点时，这种平均法不能得到一个满意的结果。 2.3 线性回归法
“线性回归法”通过求解公共连接点可测量的参数方程的回归系数得到结果。
上述提到的所有方法的性能取决于测量到的电压和电流的相关性。可是，在实际情况中，背景侧和用户谐波电流可能在测量时间间隔内发生变化；也就是说，电压的变化不仅取决于用户侧也取决于背景侧的变化。目前为止，由于背景谐波变化引起的系统侧谐波阻抗的变化对测量精度的负面影响还没得到满意的解决。所以，消除背景谐波变化的负面影响是发展“非干预式法”的关键。
3 谐波阻抗估计的应用
由于电力系统谐波会导致感应电机和同步电机额外损耗过热，对通信系统的感应干扰，引起信号干扰和保护误动作，引起基于电压过零检侧或闭锁的触发电路的不稳定运行等危害，所以必须进行谐波治理。
通过对电网谐波阻抗的估计为谐波治理奠定了基础，比如谐波治理设备的选型，安装位置等。通过对谐波阻抗的准确估计，对谐波发射水平进行估计，谐波阻抗估计的准确性决定了谐波治理效果的好坏。如果谐波阻抗估计与实际谐波阻抗差别较大，在接入谐波治理设备时可能会增加电力系统谐波的含量。由于电力系统谐波对电话通信会产生一定的干扰，对电网谐波阻抗的估计可以为通信线路，基站的定址提供一定的参考依据，使通信线路和基站的位置距电网谐波源有一定的安全距离，最大限度的减少通信噪声。 参考文献
[1]王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京：机械工业出版社，1998. [2]吴命利.李群湛输电线谐波模型与算法研究[J].铁道学报，1995. 作者简介
蔡景青（1970-），男，汉族，河北省沧州市人，现为国网河北孟村回族自治县供电公司副经理，工程师。
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作者单位
国网河北孟村回族自治县供电公司 河北省孟村回族自治县 061400
