山 东 科 技 大 学
本科毕业设计（论文）开题报告
题 目 电力系统谐波检测及其补偿方法的研究
学 院 名 称 信息与电气工程学院 专业班级 电气工程及其自动化2007-1 学生姓名 张 乃 重 学 号 200701100341 指 导 教 师 卫 永 琴
填表时间：2011 年 3月 21日
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设计（论文） 题目 设计（论文） 类型（划“√”） 工程设计 电力系统谐波检测及其补偿方法的研究 应用研究 开发研究 基础研究 √ 其它 一、本课题的研究目的和意义 目的：通过对电力系统中谐波的研究与分析，提出几种基于谐波下的电能质量分析方法，并由分析找出电力系统谐波污染的有效补偿方法，从而尽量降低谐波污染对电力系统稳定性的危害。 意义：谐波已经成为衡量电能质量高低的重要指标，本次设计通过对谐波的研究，能够有效地起到治理电力系统谐波的作用，将谐波控制在允许的范围之内，从而在一定程度上提高电网的电能质量，对于保证电力系统安全，稳定，高效的运行方面将具有非常重要的现实意义。 二、本课题的主要研究内容（提纲） 研究内容： （1） 了解影响电能质量的具体指标及其电能质量标准； （2） 了解电能质量的国内外发展现状； （3） 调研电力系统中的谐波源； （4） 研究电力系统中的谐波对电能质量的危害； （5） 了解LABVIEW软件在电力系统谐波分析中的应用； （6） 研究并提出在谐波下的电能质量分析方法并论证； （7） 研究对电力系统谐波污染的补偿的发展现状； （8） 研究一种针对电力系统谐波补偿的方案； （9） 研究所提的补偿方案在现实中的可行性及其改进方案；
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三、 文献综述（国内外研究情况及其发展） 能源的利用能力和能源工业的发展水平，反映了一个国家的综合实力，近几年来，有关能源的话题在人们的生活中不断出现。而电能作为一种具有明显优势的重要清洁能源，更是得到了人们的青睐，电能是人类迄今为止应用最广泛、最方便的二次能源，因此，世界各国都非常重视电能质量的研究。 电能质量(Power Quality)，从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。在电力系统中,正常的电压和电流波形应当是频率为 50Hz 的正弦波, 但是实际的波形总有不同程度的畸变,这就是谐波所致。随着电力技术的飞速发展,谐波所造成的危害也日趋严重,谐波污染已成为阻碍电力技术发展的重大障碍之一。谐波电流通过架空线路时要产生有功功率损耗、 集肤效应,使谐波电阻增加, 由谐波引起的附加线路损耗增大, 使用电效率降低。另外谐波对电气设备、继电保护装置以及通信系统等都会造成很大的危害。 国外十分重视电能质量标准，提出了很多针对谐波的预防及消除措施。谐波的抑制可以从谐波源本身出发,对产生谐波的谐波源进行改造, 使其不产生谐波或少产生谐波,同时设法提高功率因数。一般通过科学合理地采用不同材料, 选择合适参数,对电力设备进行合理的设计,并提高工艺质量,将谐波对电力设备的影响减少到最低程度。谐波的抑制也可以通过装设谐波补偿装置来补偿谐波，这是用于任何谐波源，在电力系统中运用极为广泛的是装设电力滤波器( Power Filters 简称PF) ,有有源和无源两种。目前，英国、美国、澳大利亚、新西兰、德国、俄罗斯等过都先后制订了供电网谐波限制或防止谐波干扰的标准。国际大电网会议和国际电工委员会都成立了专门的工作组研究制定限制电力系统谐波和电工产品谐波的标准，其共同要求和原则是：把电力系统中的谐波电压控制在允许范
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围内，限制谐波对电网发电、供电设备的干扰，特别要防止高压电网发生谐振或谐波放大，保证供电质量，使接入点网的各种用电设备免受谐波的干扰，保持正常工作。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、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分的关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐。电气与电子工程师协会（IEEE）、国际电工委员会（IEC）和国际大电网会议（CIGRE）相继各自制定了包括供电系统、各项电力和用电设备以及家用电器在内的谐波标准。比较有名的有美国的IEEE电能质量标准，负责谐波、电压质量、电能质量检测、电能质量分析和治理措施以及电能质量教育等标准化工作。 我国国内对电力系统谐波的研究起步较晚但发展很快。我国国家技术监督局于1993 年颁布了国家标准GB/T14549 － 93《电能质量用电网谐波》，标准给出了公用电网谐波电压、谐波电流的限制值。为评价电能质量，国家技术监督局分别组织制定并颁布了六项电能质量国家标准GB12325-1990《供电电压允许偏差》;GB/T 15543-1995《公用电网谐波》；GB/T14549-1993《三相电压允许不平衡度》；GB12326-1995《电力系统频率允许偏差》；GB/T18481-2001《暂时过电压和瞬时过电压》。这些标准是我国公用电网正常运行应满足的条件，为电能质量的治理提供了参考依据。目前国内对谐波污染治理主要采用无源滤波装置和有源滤波器。无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC 串联回路，并联于系统中，LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，例如5次、7次、11次谐振点上，达到滤除这3次谐波的目的。其成本低，但滤波效果不太好，如果谐振频率设定得不好，会与系统产生谐振。有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位
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相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。 当然，随着我国工业自动化水平不断提高,谐波问题在没有得到很好的解决之前,只能会越来越严重,但同时对电网的供电质量的要求也会越来越高,这就要求我们把解决电力系统谐波污染的的工作重视起来。相信在不久的将来,谐波污染,侵害电力系统情况会逐步得到根治。 四、 拟解决的关键问题 1、 电能质量的分析方法； 2、 电力系统谐波源的检测问题； 3、 用LABVIEW软件分析电能质量问题； 4、 对电力系统谐波的补偿方案； 5