10kV中压配电网谐波电流柔性抑制技术

喻曹庆

（江苏电力有限公司南通市通州区供电分公司）

0 引言

在当代工业生产中， 电力质量问题已经成为制约工业发展的瓶颈之一， 阻碍着其进一步发展。由于电力电子技术和计算机控制技术的飞速发展， 使电能质量问题得到了有效的改善。在电能质量问题中， 谐波电流所带来的负面影响是不可忽视的， 其对电网的影响是相当显著的。因此， 需要对电网中的谐波含量进行准确测量， 并根据其变化规律及时采取有效措施来改善和控制。为确保电力系统的平稳运行， 必须对谐波电流实施有效的抑制措施。

1 10kV中压配电网谐波电流特性分析

1.1 谐波电流的产生原因

谐波电流， 是一种电流， 其频率为基波频率的整数倍， 常见的形式包括3次、 5次、 7次等。谐波电流对电能计量系统有着严重的影响， 不仅造成电能计量误差增加， 还可能使电力系统出现电压波动甚至崩溃的现象。在10kⅤ中压配电网中， 谐波电流的生成主要源于大量电子设备交流电源的存在， 例如UPS、 电焊机、计算机等， 这些设备的存在会导致谐波电流的产生。此外， 在高压直流输电线路中也会出现高次谐波电流，比如换流站的整流装置、 大功率电动机以及变压器等等。由于这些电子设备的非线性负载， 电网中会出现谐波电流， 这些电流会在电网中传输和扩散， 从而导致电网运行的不稳定性和电力质量问题。此外， 随着经济发展， 人们对供电质量要求越来越高， 而中压配电网作为电力系统最重要部分之一， 其电能输送过程容易受到各种因素影响造成损耗增大[1］。因此， 在提升中压配电网的可靠性和电力质量方面， 抑制谐波电流是一项至关重要的措施。具体见图1。

图1 谐波的产生

1.2 谐波电流的传输特性

在10kⅤ中压配电网中， 谐波电流的传输特性主要表现为以下几个方面：

1. 谐波电流的频率范围广： 在中压配电网中， 谐波电流的频率范围非常广， 主要集中在50Hz的整数倍频率上， 如150Hz、 250Hz等， 同时也会存在较高频率的谐波电流。

2. 谐波电流的幅值较小： 谐波电流的幅值通常比基波电流的幅值小， 但会随着非线性负载的增多而增大。

3. 谐波电流的相位角错位： 谐波电流与基波电流之间存在相位差， 这导致了电网中电压的畸变， 进而影响了电力质量。

4. 谐波电流的传输距离较短： 谐波电流受到线路阻抗和电容等因素的影响， 传输距离较短， 通常只在较近的电缆中传输， 对远离非线性负载的电缆没有明显影响[2］。

公用电网谐波电压 （相电压） 限值如表1所示。

表1 公用电网谐波电压 （相电压） 限值

综上所述， 谐波电流的传输特性是谐波电流影响电网运行和电力质量的主要原因之一。针对这一问题， 需要采取有效措施， 如本文提出的基于动态电流注入的柔性抑制技术， 来抑制谐波电流的产生和传输。多种谐波特征的表示如图2所示。

（一）学生对音乐的兴趣不够强烈。在当前的高中音乐教学中，普遍存在着学生对音乐的兴趣不高，由此而导致高中音乐教育的质量和效果不好。并且高中阶段学生面临着较大的升学压力，而音乐又是作为副科而存在，所以并没有受到老师和学生以及学生家长的重视，久而久之音乐就渐渐从高中学生的视野中淡化了，最终的结果就是高中学生对音乐的兴趣越来越弱。

图2 多种谐波特征的表示图

2 柔性抑制技术优势

柔性抑制技术的具体优势如表2所示。

表2 柔性抑制技术的具体优势

基于以上优势， 柔性抑制技术具有良好的推广应用前景。它可以应用在工厂、 医院、 商场等需要高品质电能供应的领域， 为不同行业的生产和运营提供支持。同时， 该技术也可以推广到不同的国家。

3 柔性抑制技术原理与实现

3.1 动态电流注入技术概述

针对中压配电网谐波电流的柔性抑制， 动态电流注入技术是一项高效的技术手段。它可以将谐波电流限制到一个较小范围内。通过向电网中注入特定的谐波电流， 并将其与谐波电流叠加， 形成的电流波形能够实现谐波电流的相消， 从而达到柔性抑制的效果。实现该技术的具体方法是通过对电网中谐波电流特征的感知， 并采用成对注入方案， 以实现电网中谐波电流的相消或减弱。当电网发生故障时， 该技术能够根据实际情况自动进行选择性切除或补偿， 并能保证系统电压稳定。此外， 该技术还可通过实时在线感知和动态注入方案， 智能地调整电流注入的频率和相位，以实现最佳的抑制效果。仿真结果表明， 该方法能有效提高系统的功率因数， 减少网损， 并降低电压波动幅度。该项技术具备高速响应和高精度抑制等优点，可广泛应用于中压配电网的优化设计和运维管理领域[3］。

3.2 柔性抑制技术原理

柔性抑制技术是一种高度灵活和适应性强的谐波抑制方案， 它采用了多种抑制手段的有机结合， 从而实现了谐波的有效抑制。利用多种技术手段， 如无功补偿、 滤波器和变压器等， 实现对谐波电流的柔性抑制， 从而提升配电网的能源质量和稳定性。

具体来说， 柔性抑制技术包括以下几个方面：

1） 无功补偿

2） 滤波器

滤波器是一种被广泛采用的抑制谐波的技术， 其应用范围广泛。本文主要介绍了几种典型的滤波器及其应用情况。通过在配电网中安装具有特定频率的滤波器电路， 以过滤谐波电流， 从而实现降低谐波电流影响的目标。不同种类的滤波器呈现出独特的滤波频率和抑制效果， 因此需要根据具体情况进行调整。

3） 变压器

在抑制谐波方面， 变压器也是一种被广泛采用的工具。随着电力电子技术的发展， 各种新型变压器不断涌现出来。通过将特定类型的变压器接入配电网，实现了对谐波电流的抑制和分离， 从而达到了优化电力系统的目的。变压器的种类繁多， 其中包括谐波源变压器、 谐波滤波变压器等， 它们是广泛应用的。

以上的抑制手段可以针对不同情况进行组合和调整， 从而实现更好地抑制效果。柔性抑制技术的优点在于， 它具有较高的适应性和柔性， 可以根据不同的配电网需求进行调整和优化， 从而达到更好地抑制效果。总之， 通过采用柔性抑制技术， 配合不同的抑制手段， 可以有效地抑制10千伏中压配电网中的谐波电流， 提高配电网的能源质量和稳定性[4］。

3.3 柔性抑制技术实现方案

柔性抑制技术实现方案主要包括以下步骤：

第一， 取得电力系统中谐波电流的信息。为了实现上述目的， 首先要分析电网谐波产生原因， 然后再根据其成因来确定谐波电流监测方法。监测和收集电网谐波电流信息是一种有效的手段。

第二， 还必须考虑到电网电压变化引起的影响，这样才能保证谐波电流信息具有准确性。为了获取谐波电流的频率和幅值等信息， 需要在配电网中安装传感器， 以便检测电网中电流波形。第三步， 实现谐波电流补偿。进行谐波电流的抑制计算， 是第二步的必要步骤。通过对电网谐波电流信息进行深入分析和精细处理， 推导出所需抑制的电流振幅以及相应的谐波频率。

第三， 实施电流调控。通过运用电流控制技术，运用电网控制器对电流输出波形进行调控， 以达到抑制谐波电流的目的。

第四， 构建一种具有灵活性的控制算法。通过分析传统控制策略与柔性控制方法在不同负荷下所表现出来的特点， 提出一种适用于三相四线制系统中应用的新型无功补偿方案。利用电力电子技术和智能控制技术， 构建了一种柔性抑制控制算法， 以实现更高效的控制。该算法具备实时调整电流波形的能力， 以适应电网中谐波波形和幅值的变化， 从而确保抑制效果的稳定和可靠性。

第五， 分析总结研究结果。为了验证柔性抑制技术在中压配电网实际工况下的效果， 我们进行了一系列实验。通过对谐波电流幅值的调控和实时调整， 验证了该技术在抑制谐波电流方面的有效性， 从而确保电网正常运行。

综合运用电力电子技术和智能控制技术， 以电网监控、 数学计算和电流控制等多种技术手段为支撑，实现了对电网中谐波电流的高精度抑制方案。经过实验验证， 该技术实现方案在中压配电网中展现出了稳定可靠、 适应性强、 实用性强等卓越特性， 展现出广泛的应用前景。

4 结束语

综合来看， 本文提出了一种新的10kⅤ中压配电网谐波电流柔性抑制技术， 解决了中压配电网运行中存在的谐波电流的问题， 具有较高的实用价值和推广意义。未来将进一步完善该技术， 推动我国中压配电网更加智能化和可靠化的发展。