基于均值滤波的电力系统谐波自动化检测方法及抑制技术

[摘 要]谐波的产生会降低电力系统运行的稳定性，缩短设备的使用寿命，严重时还可能威胁人们的生命财产安全。文章旨在探讨基于均值滤波的电力系统谐波自动化检测方法。实现均值滤波技术的有效运用，能够合理规避信号传输过程中产生的噪声，全面提升谐波检测的即时性和正确率。研究表明，在不同的噪声环境中，该技术均有良好的性能，有利于实现电力系统滤波的全面管理。在复杂的电力环境中，准确地检测出谐波成分的同时，为电力系统的谐波治理提供了有力支持。

[关键词]均值滤波；电力系统；自动化检测

[中图分类号]TM935 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2024）06–0141–03

Automatic Detection Method and Suppression Technology of Power System Harmonics Based on Mean Filtering

TAO Ran

[Abstract]The generation of harmonics will reduce the stability of power system operation， shorten the service life of equipment， and may threaten people’s life and property safety in serious cases. The aim of this paper is to explore an automatic harmonic detection method of power system based on mean filtering. The effective application of mean filtering technology can reasonably avoid the noise generated in the signal transmission process， and comprehensively improve the immediacy and accuracy of harmonic detection. The research shows that the technology has good performance in different noise environments and is conducive to the overall management of power system filtering. In the complex electric power environment， the accurate detection of harmonic components provides favorable support for harmonic control of power system.

[Keywords]mean filtering； power system； automated detection

1 电力系统谐波

电力系统中的谐波划分为稳定性谐波和暂态性谐波。当系统内部存在大批量的非线性电荷时，衍生出的谐波即为稳定谐波。反之，在电气装置开关闭合和断开时，衍生出的谐波即为暂态谐波。

谐波对整个电网和用户的影响如下：①干扰电气装置的稳定运行，致使其产生异响。②受谐波影响，电力系统内时常存在谐振现象，若未能及时处理，损坏系统内部的各类重要设备。③提升各类装置和线路的电能消耗量，导致装置和管线温度过高。④由谐波衍生出的电磁波会干扰附近通信线路信息和数据的互传和转换。

2 电力系统谐波自动化检测方法

2.1 谐波信号获取

一般情况下，在对电力系统进行谐波检测时，极易导致系统内部的电波变形。为此，应借助专业的手段，实现谐波信号的有效获取。可借助傅立叶转换技术实现系统内部三相电流的深度转换，以此强化取样的精准度。电力系统中存在的两种电流在两相坐标中存在一定的必然联系，能够和三相电压相互呼应。在对电力系统谐波进行自动化检测时，应结合当前的实际情况，在线路中安置前置滤波装置，并借助该设备截取电路系统中可能存在的隐性谐波。完成上述操作后，还需应用采样设备，收录对应的电流信号。

在电力系统的运行过程中，对谐波信号进行取样处理的主要目的在于获取满足要求的谐波。为确保获取的谐波不存在交叠问题，取样的频次应控制在合理的区间内。通过应用小波分析法，可以在不同的范围内捕获满足要求的分辨率，并借助伸缩性函数实现信号的精确分析，赋予其强大的检测属性。在检测谐波时，应用小波变化技术将处于变动状态的谐波信号更加直观地呈现在函数坐标系中，同时把信号转变成对应参数。完成上述操作后，使其与对应的乘法融合至一处，便可对谐波进行实时追踪。

在检测电力系统谐波时，需注意以下环节：①基频不应为整数。在非取样状态，实时信号中的各个谐波无法准确置于对应的点位上，可能会处于分辨率范围内。为实现既定的检测目标，可以借助无线传感器网络对系统内的电压和电流进行分权处理。同时，还应利用无线传感器网络的主体特征，缩减频谱遗留等风险问题出现的概率，并对其进行校对和精准解析，确保系统中的谐波数值满足要求。此外，在谐波信号取样的过程中，应同步获取两段信号。设初次取样的频段为a，取样时间期限为m，在周期中的取样点数为h，二次取样的频次为a1，时间为m1。假如函数坐标系中的相角角度和信号幅度未知，此时系统应根据其中的已知信息，对电力系统中三相电流的信号频段进行修正，即应采取必要措施，确保初次采样和二次采样的频段相同。

反之，在既定的时间期限内，若将电力系统谐波信号频次视为b，即时和最高频率均为b1。若基波频谱不存在交叠现象，此时二次采样的最低频次应为b=（b1+1+h）b。借助相关数式获取电力系统谐波信号重复取样的频次，并根据运算出的具体数值，向装置中录入指定的数值。二次取样的目标通常包含电力系统中的两类常见电流。完成上述操作后，设备便会自动将信号传输到移动终端，以便为日后的数据处理和谐波获取打下坚实基础。

2.2 谐波自动化检测

在电力系统谐波自动化检测阶段，应采用合理的方式，将前期获取到的谐波信号录入系统，以获取对应的检测数值。

源自整流器的谐波参数最低值和输出脉波数值呈正比。改变输出脉波数值能够抵消对应的低频谐波。另外，伴随着谐波频次上升，谐波幅值也会发生相应变化。由此可见，在相同的时间期限内，输出脉波量越高，波形的稳定性越高。值得注意的是，该手段在现阶段依然处于萌芽阶段，研究所需的资金投入量较高，效果通常无法满足预期，需依靠功率较大的机械设备。

3.2 被动式抑制

3.2.1 混合型装置

使用混合型装置对电力系统进行整流处理，既能最大限度降低交流谐波的生成量，更能抑制源自直流电压的谐波。同时，在运用相关技术的过程中，可以同步将多组不同形式的逆变电流合二为一，抵消低频谐波，确保输出波谱始终处于稳定模式。此外，在实际的操作阶段，电路扩容和管控法运用的难度系数更高。如图1所示，在大容量电力系统中，多重化技术也同样适用。

有源滤波装置可以规避无源设备造成的滤波影响，但是受各类外界因素限制，依然无法替代无源滤波器。为从根本上规避相关风险，应借助合理的手段，实现二者的有机融合，衍生出全新的滤波装置。通常，混合式滤波设备的合成方式多种多样。在实际的操作过程中，可以采用并联或串联的方式，将有源滤波设备、无源滤波器同时并入电网。实践表明，混合式有源滤波设备的发展势头稳中向好。

3.2.2 无源滤波器

如图2所示，无源滤波器作为电力系统中较为常用的滤波设备，其应用需要借助电感装置的效用、电容器的主观反应、电感和电容的谐振效应。例如，适度调整电感和电容的数值，确保其在特定的状态下出现谐振效用，以此抵御系统中存在的谐波。当前，市面上常见的无源滤波器包括单调与双调谐滤波设备、高通滤波装置。

对于某类特定谐波，单调谐滤设备较为适用。反之，要在同一时间段清除两段不同频级的谐波，应优先使用双调谐滤装置。同时，应用该设备时，所需的成本投入量相对较低，不易出现较大的基波消耗。使用高通滤波装置，可以在某种特定的情况下，帮助对应的谐波降低抗性，可以同步捕获大多数谐波，应用范围较大。实践表明，架构简便、资金储备量低、稳定性高是无源滤波器具备的显著优势。但是，由于其占地面积较大、能量损耗高，只适用于几类频谱。

3.2.3 有源滤波器

有源滤波器指的是同步兼顾谐波规避和无功补偿的一类智能化装置。由于植入模式存在较大差异，还可以将其划分为并联式、串联式、综合式滤波器。现阶段，市面上较为常见的有源滤波器呈并联模式。在实际的应用过程中，既能在监测电流的同时弥补电量亏损，又能达成动态补偿的目的。反之，补偿电流与系统原有的谐波电流方向不同，将其置入到电力系统后，能够有效移除其中存在的谐波，实现既定目标。

基于均值滤波的电力系统谐波自动化检测方法旨在准确、快速地检测出电力系统中的谐波成分。该方法主要依赖于均值滤波技术，通过重采样和信号处理技术实现谐波的有效检测。其具体步骤如下：①采用重采样方法收集电力系统中的谐波信号，确定适当的采样频率以避免频谱混叠。②应用均值滤波技术对信号进行预处理，滤除基波分量，突出谐波特征。均值滤波通过计算目标像素及其周围像素的平均值来替代原像素值，从而有效抑制噪声，提高谐波检测的准确性。③滤除基波分量后，通过检测无功分量与有功分量瞬时频谱中主频率点处的削度值，可以判断电力系统中是否存在谐波。如果存在谐波，则根据基波分量与幅值计算出谐波的具体幅值，并确定谐波的起止时间。该方法具有自动化程度高、检测精度高等优点。

通过实验验证，基于均值滤波的电力系统谐波自动化检测方法相较于传统方法具有更小的检测误差，能够更准确地反映电力系统中谐波的真实情况。因此，该方法在电力系统谐波检测领域具有广泛的应用前景。

4 结束语

通过全面解析和推理论证，成功研制出一类基于均值滤波的电力系统谐波自动化检测方法。在电力信号的处理过程中，需要借助均值滤波算法移除线路中存在的噪声，确保在后续的谐波检测时能够获取纯度更高的信号。

参考文献

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