电能质量检测中的谐波测量方法研究(3)
电力系统的谐波问题早在 20 世纪 20 年代和 30 年代就引起了人们的关注。当时
在德国，由于使用静态汞弧而造成了电压、电流波形的畸变。1945 年 J.C.Read 发表
的有关变流器谐波的论文是早期关于谐波研究的经典论文。
到了 50年代和 60年代E.W.Kimbark在其著作中对此进行了总结。 70年代以来由
于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭的应
有日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题给予充分关注，
定期召开有关谐波问题的学术讨论会。国际电工委员会（IEC）和国际大电网会议都
相继组成了专门的工作组，制定包括供电系统、各项电力设备和用电设备以及家用电
器在内的谐波标准[4]。
近年来，配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、电气化铁路以及各种电力电
子设备的应用不断增加。这些非线性、冲击性和不平衡性的用电特性，对供电质量造
成严重的污染。另一方面，现代工业、商业以及居民用户的用电设备对电能质量的要
求更加敏感，对供电质量提出了更高的要求。随着信息产业、高新技术产业的飞速发
展以及传统行业采用计算机管理及先进控制技术的应用，现代数字信息对供电可靠性
及个性化电能质量需求有了更高的要求。这意着信息社会不仅依赖于电力供应，而
且更需要新的特殊的电力供应。美国电力研究院(EPRI)的 N.G.Hingorani 博士于 1988
年首先提出了“Custom Power”的新概念及其质量分成三个等级[5]。这实质上就是计算
机技术、现代控制理论和电力电子技术应用于配电系统，构成能够提供优质电力和其
他不同质量的电力的配电系统以适应不同电力用户的不同要求。这是新一代柔性配电
系统的发展方向。柔性配电新技术将为在电力市场条件下的电力用户提供纯净、稳定、
可靠的绿色电源；同时，也提高了电能的传输效率，给供电部门带来了可观的经济效
益。仅依靠过去的无源滤波技术治理谐波已不能满足要求，研究和开发适应这一要求
的新技术已成为近年来电力系统领域中的热点。用户电力（Custom Power）新技术主
要利用GTO、IGBT 等大功率电力电子器件组成的控制设备向用户提供增值的、高可
靠的、高质量的电能，提高系统的供电可靠性（减少断电次数），保证功率流质量。
1.3 电力系统谐波的产生原因及其危害
1.3.1 谐波产生原因
电力系统中的谐波主要是由各种变流设备以及其他非线性负载产生的。当正弦基
波电压(电源阻抗为零阻抗时)施加于非线性负载时，负载吸收的电流与施加的电压波
形不同，畸变电流影响电流回路中的配电设施。在实际存在系统电源阻抗时，畸变电
流将在阻抗上产生电压降，因为产生畸变电压，畸变电压将对所有的负载产生影响。
系统中的主要谐波源可分为两大类：(1)含半导体非线性元件的谐波源； (2)含电
弧和铁磁非线性设备的谐波源[6]
。前者如各种整流设备，交流调压装置，变流设备，
直流拖动设备整流器，PWM 变频器，相控调制变频器以及现代工业设施为节能和控
制用的电力电子设备等；后者如交流电弧炉，交流电焊机，日光灯和发电机，变压器
及铁磁谐振设备等。所有这些都使得电力系统的电压，电流波形发生畸变，从而产生
高次谐波。
1.3.2 电力系统谐波的危害及对电能计量的影响
(一) 谐波的危害
谐波是电网的公害，它的危害主要体现在以下几个方面: