谐波检测

一、泛在电力物联网 二、谐波间谐波危害 三、谐波检测新方法 四、后续研究展望

针对基于瞬时无功理论的ip-iq谐波检测法结构复杂、响应速度慢等问题，提出了一种采用改进正弦幅值积分器结构的谐波电流检测方法。首先，利用二阶广义积分器的输出滤波特性及正弦幅值积分器的极性选择特性，使其相结合构造出了一种滤波性能更强，同时具有频率及极性选择作用的新型积分器。然后，利用该积分器快速准确地提取基波正序分量，并有效应用于谐波检测环节中。当电网电压存在直流偏置问题时，该积分器所构造的锁相环也能准确锁定电网频率及相位信息。最后，理论分析及仿真实验结果表明：该方法无需进行瞬时对称分量分离，就可提取出电网电压及负载电流基波的正负序分量，计算量小，谐波检测更精确。

随着分布式新能源在充电站的接入，源荷的随机特性使电网基频发生波动，进一步加剧站内谐波电流越限风险。对此，提出了一种频率自适应的有源电力滤波谐波检测与跟踪策略。首先，设计了一种改进式广义积分器与延时相消相结合的混合滤波器结构，提高原有广义积分器的滤波性能和动态响应能力，并可消除直流偏置及不平衡分量的影响。其次，通过引入前馈补偿的改进锁相环消除频率波动引起的误差，实现频率自适应谐波检测。最后，基于频率波动导致的谐波跟踪误差，采用结合无限脉冲响应滤波器的快速重复控制，可依据检测频率实现动态调整。仿真和实验结果表明，所提出的控制策略在充电负荷侧可稳定地检测电网频率。且在频率波动的工况下具有较优的谐波补偿能力，在32 ms实现对谐波电流的补偿，治理后电流谐波畸变率下降到5%以下，对不同工况下的充电站具有通用性。

项目属于高电压绝缘领域。项目针对近年来变压器油中溶解气体在线监测装置的广泛应用和长期运行稳定性较差的问题，开展了基于光学传感的变压器油中溶解气体的检测方法研究，研发出一套新型检测变压器油中溶解气体的监测装置，对提高装置可靠性和检测效率具有重大成效。 主要内容及特点：1.基于光纤布喇格光栅传感原理，首创利用氢敏材料和磁控溅射工艺研制了氢气检测传感器，实现了油中氢气的直接检测；2. 基于波长高频调制和二次谐波检测技术，开发了烃类气体的光谱吸收检测系统，首次实现了混合烃类气体的精准检测；3.研制了一套新型光学法油气在线监测装置，装置无需使用载气，具有气体辨识度高、最低检测限值小、响应速度快等优点，并已成功应用于现场监测。 研究成果已成功应用于肇庆局、东莞局和中山局6台主变油中溶解气体的现场测试，装置运行稳定可靠，成功监测肇庆220kV端州站#1主变滤油后总烃增长率超注意值缺陷；应用于3家供货商，500台基于色谱法油气监测装置的现场校核，有力地保障了设备的安全可靠运行，并指导了监测装置的消缺工作，经济和社会效益显著，装置具备自主知识产权，应用前景广阔。研究成果丰硕，申请专利7项，授权发明专利5项；颁布行标2项；发表论文16篇（SCI6篇，EI7篇），出版专著1本。

针对电动汽车充电站投运后引起的电能质量问题，提出用静止无功补偿器和有源电力滤波器组成的联合系统来治理。分析了电动汽车充电站投运后产生电能质量问题；针对“特定次谐波检测法”，采用一种基于广义积分器的新型广义积分迭代控制算法，与常规的PI控制相比，该算法计算量小，能够对特定次数的谐波进行分频控制，实现对“特定次谐波的补偿”；最后利用MATLAB软件进行仿真并搭建实验平台进行实验,仿真结果和实验结果验证了联合系统的有效性和可行性。

本文首先讲述了间谐波在线监测装置的研制，介绍了装置的硬/软件设计流程、所采用的间谐波检测算法的性能及优点、装置的校验方法及实验结果。接着，分析了国内外3种重要的间谐波限值标准：国际电工委员会标准IEC61000-3-6、英国G5/4标准以及中国国家标准GB/T243372009，指出这3种标准在间谐波限值规定方面的差异；并提出了“间谐波特征记录”这一新概念，指出这一概念与3种标准均兼容并且在间谐波限值评估方面有独特而重要的应用价值。然后，详细分析了对河南三门峡地区电网内的3种典型间谐波源（灵宝背靠背换流站、110kV电气化铁路和硅铁厂电弧炉）进行间谐波在线监测所获得的结果；指出由于三个监测点所带的间谐波源负荷不同，所监测到的间谐波成分也各有特点。根据监测结果，对中国国家标准GB/T243372009规定的间谐波检测算法和频率段划分方法进行了分析讨论并提出了商榷性的意见；并且建议，我国的间谐波标准应该按四个频率段的划分来取不同的间谐波限值。