嵌入式平台在电力系统间谐波精确测量中的应用

嵌入式平台在电力系统间谐波精确测量中的应用

吴焱

（南京国电南自自动化有限公司211153）

摘要：近几年随着我国经济的不断发展，我国的基础建设的力度在不断的加大，从以前基础设施严重的不完善，到现在成为世界上基础设施相对完善的国家，可以说经过这些年的发展我国在建设方面已经取得了相当大的成就。尤其是在电力行业的发展，我国取得的成就已经远远领先于世界其他国家。在改革开放初期，我国经济发展迅速，经济的发展带来城市的繁荣，许多大型的城市在全国各地不断的兴起。但是在经济繁荣的背后却是我国能源短缺问题在不断的浮现。首当其冲的便是我国的电力能源短缺问题，我们都知道在现代社会中电力资源在国家经济和社会的发展中占据了重要的地位，没有电力资源作为能源的保障，就不会有经济的发展，甚至许多基本的生产生活领域缺乏电力资源也难以进行。而在现在，我国的电网建设已经完全能够满足我国的经济发展需要，并且形成了以火电为主，水电、核电、风电和太阳能等新能源电力供应为辅的发展模式。当然即使发展到了现在的阶段我们电力供应过程中仍然存在着一些问题，比如电网供应过程中产生的谐波问题，这些问题会给我们的电力供应带来很大的麻烦。

关键词：嵌入式平台；电力系统；间谐波

引言：我国经济发展的初期，我国的电力资源却面临空前严峻的挑战，一方面经济发展太快，其发展速度已经远远超过了电力系统供电能力的水平；另一方面我国电力系统在当时建设较为落后，许多地区的组网能力无法完成如此大的电能供应任务，所以在当时我们需要将部分地区的用电进行限制。并且以前我国的电力资源的核心技术几乎是依赖与国外，我国想大力建设我国的电网工程也需要得到国外的技术支持。但是近几年随着我国经济发展对电力的需求日益强烈以及我国在电力建设方面的经验积累，我国已经开始在电网建设上不断的发力。从一开始的技术引进到现在建成国际上先进的超高压直流输电工程，我国的电网发展取得了跨越式的进步。而且近几年我国的电网建设已经开始向外输出，彻底改变了我国电力方向在国际上的话语权。当然，在取得了一系列进步的同时，我国还是存在许多的不足。谐波问题是现在让每个国家比较头疼的问题，这种因为系统电力电子元器件增加而产生的不稳定频率波的问题会对我国的电力供应产生很大的影响。所以我们现在正在致力于解决这一问题对系统的影响，要想解决谐波问题首先要对其进行时时的监控和测量，而这种复杂的工程我们只能依赖于计算机系统，所以现在许多的解决方案便是通过嵌入式系统对系统间谐波进行精确的测量。

一、电网间谐波产生的原因

一个理想的电力系统是以单一恒定频率与规定幅值的稳定电压供电的。随着近年来科学技术的不断发展，在电力系统中大功率交流设备和调压装置的利用、高压直流输电的应用、大量非线性负荷的出现以及供电系统本身存在的非线性元件等使得系统中的电压波形畸变越来越严重，对电力系统造成了很大的危害。近几年，电力公司为改善功率因数而大量增加使用电容器组、工业界为提高系统的可靠性和效率而广泛使用电力电子变流器这两种趋势使谐波对电力系统的危害越发加大。

公用电网的谐波源主要是各种电力电子装置含家用电器、计算机等的电源部分、变压器、发电机、电弧炉和荧光灯等。在电力电子装置大量应用之前，最主要的谐波源是电力变压器的励磁电流，其次是发电机。在电力电子装置大量应用之后，它成为最主要谐波源。在各种电力电子装置中，整流装置所占的比例最大。目前，常用的整流电路几乎都是采用晶闸管相控整流电路或二极管整流电路，其中以三相桥式和单相桥式整流电路为最多。带阻感负载的整流电路所产生的谐波污染和功率因数滞后已为人们所熟悉。直流侧采用电容滤波的二极管整流电路也是严重的谐波污染源。另外，采用相控方式的交流电力调整电路及周波变流器等电力电子装置也会在输入侧产生大量的谐波电流。较多文献都指出，上述各种谐波源是谐波电流源，其所产生的谐波电流取决于谐波源本身的特性，基本上与供电网的参数无关。

二、嵌入式平台在电力系统间谐波精确测量中的可行性

电力系统中谐波可以对供配电线路、电力设备、弱电系统设备和电力参数的测量产生影响。它能使电网的电压与电流波形发生畸变，影响电网的质量，严重时还能使自动控制失灵、继电保护误动作，影响线路的稳定运行；它会使供电系统中的元件如电力电容、变压器、电缆、电动机及开关设备等损耗增大，降低用电设备的使用寿命；而对于计算机网络、通信、有线电视、报警与楼宇自动化等弱电设备，电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式祸合到这些系统中产生干扰。其中电感应与静电感应的祸合强度与干扰频率成正比，传导则通过公共接地藕合，有大量不平衡电流流入接地极，从而干扰弱电系统；而电力测量仪表大多也是采用电磁感应的原理，它们受谐波的影响较大。所以我们要采取各种措施尽量减小间谐波的干扰问题。

而要想实现间谐波的精确测量仅仅依靠以往的手段是很难得以实现的，因为间谐波存在与电路之中，其发生的概率存在着不确定性，但是以往的技术手段无法准确的对其进行测量。而现在的嵌入式系统则可以通过其自有的优势，实现对电力系统中间谐波的精确测量。嵌入式系统是现在通信网络和智能化发展的结果，其自身可以通过微型计算机的高速运行对被控对象实现时时的监测和分析。将嵌入式系统作为电力系统的谐波监测装置加入到电力网络中，我们就可以对电力系统的各种信号进行时时的监控，当出现与正常电信号不相吻合的电波信号时，嵌入式系统可以依靠自身的微型处理器进行分析和处理，当确定是谐波信号时便可以将其记录下来或者根据其他的指令进行相应的处理。并且嵌入式系统的处理速度要比以往的速度快很多，我们可以更加迅速的对电网谐波进行监测和处理。当然，对于电网谐波的处理我们可以在嵌入式系统中加入各种处理谐波的算法，通过低频滤波或者其他的滤波手段减小电网中的高频谐波分量。

结束语

电网的稳定是我们能够安全用电的关键，没有稳定的供电系统我们日常的用电和工业生产生活中的用电都无法得到保障。而现代电力系统的供电中，对供电系统影响较为严重的便是系统的间谐波干扰，如果无法对其进行有效的检测和抑制我们将很难保证用电的安全性和稳定性。而嵌入式平台为我们的电力系统谐波监测提供了方便而有效的手段，希望可以通过脱光嵌入式系统在电力系统中的应用来保障电力供应的可靠性。

参考文献：

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