电网中谐波电流检测方法

文/张春龙

近年来，我国电网工程建设不断完善，为我国居民的电力资源供应提供了保障，更为我国电力事业发展提供了保障。但是在电网工程中，常会由于谐波电流的产生给电网工程以及电网输配电的稳定性带来了巨大影响，给电力企业带来巨大的经济损失和工作难度，因此对谐波电流的检测是当前电力企业重要的工作组成部分，直接关系到了电力企业电力资源输送的安全性和稳定性。

1 电网中谐波电流的来源分析

电网中谐波电流的来源是呈现为多元化的，根据电网工程的结构整体，电网中谐波电流的来源主要包括了电源、输配电系统、用电设备以及电力系统等四个方面的来源。

1.1 电网中发电源质量问题导致的电网谐波产生

发电源只有保持三相绕组以及铁心等结构的均匀，才能够降低谐波电流产生的可能，但是现阶段发电机的三相绕组以及铁心很难实现完全均匀，因此会导致少量谐波电流的产生。

1.2 电网中输配电系统产生的谐波电流

输配电系统中谐波电流产生的主要结构就是电力变压器，由于变压器本身的铁心结构趋向于饱和，在进行电流电压转化时，常会受到磁化曲线的非线性影响，是磁化电流出现谐波。

1.3 电网中用电设备导致的谐波电流产生

电网中用电设备多样，不同的用电设备都会导致电网中谐波电流的产生，包括电网中的晶闸管整流设备、变频装置、电弧炉以及电力用户的各种电力设备及电器设备等等，在使用过程中都会导致电网中谐波电流的产生了，对电网工程的运行安全带来严重的不利影响。

1.4 电网中电力系统导致的谐波电流产生

电力系统的核心组成部分就是电气设备，也是谐波电流产生的主要来源之一，其原理是因为发电机的转子所产生的电测场并不是完善的正弦波，发电机发出的电压波形也不可能一直保持正弦波，因此就导致了电网中谐波电流的产生，对电网系统造成了不利影响。

2 电网中谐波电流的危害研究

电网中谐波电流的产生对电网系统有着重大危害，并且其危害也呈现出多元化的状态，电网中谐波电流的危害主要体现子在以下几个方面：

2.1 电网中的谐波电流会导致电网系统的线损加剧

线损问题是电网系统在电力资源输配时必然发生的现象，主要是由于电网系统本身的电阻与电流摩擦而产生的。但是电网中谐波电流的产生会导致电网线损问题加剧，不仅会降低电网工程的使用寿命，也会导致电网工程中电力资源损耗增加，影响电力企业的经济收益，给电力产业发展带来严重的不利影响。

2.2 电网中的谐波电流会影响电力计量的精准性

电力计量是电力企业重要的工作内容之一，对于电力企业的经济效益有着重要影响，直接关系到了电力企业的经济收益和发展稳定性。而一旦电网中谐波电流的产生，就会对电网的电力计量设备产生严重的不利影响，导致电力计量的精准性下降，给电力企业带来经济损失。

2.3 电网中的谐波电流会导致电网中精密电子设备的运行稳定性被干扰

电网中包含了部分精密电子设备，例如的电子式电能表，而电网中谐波电流的产生，就会使精密电子设备的运行稳定性收到严重干扰，甚至谐波电流过大会导致精密电子设备被烧毁的情况发生，给电网工程的电力资源输送稳定性带来严重的影响。

2.4 电网中的谐波电流会导致电网运行的温升增加

电网在进行电力资源输送时，温升问题具有重大影响，一旦温升增加，就会给电网中的各个环节带来巨大的温度压力，甚至一旦温升过高，就会是电网中的电力设备出现损害，甚至出现电容器爆炸的情况，给电网工程带来严重的不利影响。与此同时，电力资源输送的风险性也会随着温升变化而升高，也容易导致电网发生火灾事故，给电网系统发展带来严重的安全隐患。

2.5 电网中的谐波电流会导致机电保护装置出现误动或者拒动的情况，给电网工程的运行安全性带来不利影响

机电保护装置是电网工程重要的安全保障，其对故障的预警精确性直接影响到了电力企业对电网工程运维工作的开展。但是一旦电网中谐波电流的产生，就会使继电保护装置受到干扰，造成继电保护装置出现误动甚至拒动的情况，给电力企业的电网运维工作带来巨大的挑战，不利于电网工程的安全性建设。

2.6 电网中的谐波电流会对附近的通信信号造成影响

通信信号在传统过程中，对电磁辐射的地域能力相对较弱，尤其是在电网中电磁场波动的情况下更是如此。而电网中出现谐波电流的时候，就会是电网中电磁场产生波动，进而对周边的通信信号带来电磁影响，导致通信信号的质量下降，影响通信信号的稳定性。

3 电网中谐波电流的检测方法

电网中谐波电流检测作为电力企业的重要工作组成部分，直接关系到了电力企业电网工程在进行电力资源输送过程中的稳定性和安全性，因此必须采用科学化的检测方法，对电网中的谐波电流进行检测，为电网运维工作开展提供精准的检测数据支持。

3.1 傅里叶变换检测法

在现阶段的电网中谐波电流检测方法中，傅里叶变换检测法时应用较为广泛的谐波电流检测方法之一，其原理是由傅里叶变换到快速傅里叶变换为基础，进而实现对电网中谐波电流的检测。傅里叶变换检测法具有较高的检测精度，并且能够实现对线网中基波和谐波分量进行计算，并且在计算过程中受外界环境影响因素较小。但是，在利用傅里叶变换检测法进行电网中谐波电流的检测时，需要进行两次的变换操作，谐波电流的检测计算量较大，因此导致了检测速度和检测时效性建设较低，并且由于频谱泄露以及栅栏效应的影响，会使傅里叶变换检测法对电网中谐波电流的检测精度下降。

3.2 瞬时无功功率理论检测法

瞬时无功功率理论是1983年由日本学者赤木泰文研究出的有关三相电路的理论体系，通过理论之中对瞬时实功率P以及瞬时虚功率Q运用，建立瞬时有功电流以及瞬时无功电流，就能够实现对电网工程中谐波电流的检测。瞬时无功功率理论检测方法具有较高的检测精准度，并且其检测时效性较较为优越，并且在检测过程中不会受到电网中电压的影响。但是这种方式进行谐波电流检测时，对电网系统的硬件要求较为严格，检测的花费成本也较为高昂。

3.3 小波分析检测法

小波分析检测法是以小波理论为基础的，具有较好的时域和频域局部化性质，将电网中特定时间频率的数据分析结果进行频谱信号分解，通过小波变换的理论进行基波电流的计算，然后实现对电网中谐波电流的检测。小波分析检测法的谐波电流检测速度较快，并且其检测实效性也较高，能够实现对谐波电流的快速检测，进而提升检测的效率，推动电力企业电网中谐波电流检测工作的发展。

3.4 神经网络谐波检测法

神经网络谐波检测法是一种新型检测方式，神经网络是以物理模式模拟人类的脑组织结构系统，进而组成神经网络，实现对神经网络的运用。在进行电网中谐波电流检测时，通过对神经网络算法的训练，能够实现对电网中谐波电流的检测与计算。神经网络谐波检测方法的算法延迟较小，因此在电网中谐波电流检测时，不仅能够提升检测过程的收敛速度，更能够提升检测结果的精准性。但是由于神经网络谐波检测法还处于起步阶段，进行该检测方法运用时，还需要通过大量的训练样本进行完善，以保证电网谐波电流检测的精准性。

3.5 自适应谐波检测法

自适应谐波检测法的原理就是通过信号处理的自适应干扰对消，通过电压作为参考进行输入操作，以电网中的负载电流系统作为原始输入，然后通过抵消的方式，实现对负载电流中的抵消掉与电压波形相同的分量，进而实现对谐波电流的检测。通过自适应谐波电流检测法，能够在电网系统中发生电压畸变的时候对电网系统进行谐波电流检测，并仍能够保持住相对较好的自适应能力，并且自适应谐波检测法的检测计算量较小，误差发生几率较低，能够保证检测精确度，但是也存在着电网中谐波电流检测反应速度较慢的现实问题，导致检测工作的时效性下降。

4 结论

电网中谐波电流检测对于电力企业电网工程的运维工作开展具有重要意义，直接关系到了电网进行电力资源输送的稳定性和安全性，对于电力企业发展有着重要的推动意义。