随著(zhe)新型電力系統建設不斷推進，電能質量治理(lǐ)面臨新的(de)挑戰。諧波是最突出的(de)電能質量問題之一。什(shén)麽是諧波？正常情況下(xià)，我國電網的(de)電壓或電流的(de)波形是頻(pín)率50赫茲的(de)正弦波（又稱基波），但由于電網存在非線性元件和(hé)負載，于是出現了(le)與基波頻(pín)率成整數倍頻(pín)率的(de)其他(tā)正弦波，這(zhè)些正弦波被稱爲電網諧波。

諧波會影(yǐng)響各種電力設備正常工作，引發設備壽命縮短、網損增大(dà)、繼電保護裝置誤動等諸多(duō)問題，一直是電力系統中影(yǐng)響電能質量的(de)一大(dà)“公害”。當前，電力系統“雙高(gāo)”特征不僅對(duì)電網傳統穩定性産生較大(dà)影(yǐng)響，也(yě)可(kě)能引發諧波諧振等新型穩定性問題，給電網安全穩定運行帶來(lái)挑戰。

新形勢下(xià)電網諧波呈現新特征

新型電力系統的(de)“雙高(gāo)”特征使電網中的(de)諧波呈現新特征：諧波頻(pín)率從以低頻(pín)次爲主擴展至高(gāo)頻(pín)次及超高(gāo)頻(pín)次，諧波源從用(yòng)戶側爲主蔓延至發輸變配用(yòng)各環節，諧波影(yǐng)響從影(yǐng)響電能質量擴展至影(yǐng)響電網安全穩定運行。

過去，諧波源以鐵磁飽和(hé)型和(hé)電弧型爲主，前者主要是各種帶鐵芯的(de)電力設備，後者主要是各種煉鋼爐、電焊機群等。這(zhè)些諧波源産生的(de)諧波主要是3、5、7次等低頻(pín)次諧波，檢測和(hé)治理(lǐ)技術相對(duì)成熟。近年來(lái)，以絕緣栅雙極型晶體管（IGBT）爲代表的(de)電力電子裝置大(dà)量應用(yòng)于光(guāng)伏逆變器、開關電源、變頻(pín)器和(hé)變頻(pín)節能用(yòng)電設備，其開關頻(pín)率可(kě)達幾百千赫茲甚至更高(gāo)，可(kě)産生40～3000次的(de)超高(gāo)頻(pín)諧波。電網諧波的(de)頻(pín)次低至10次以下(xià)，高(gāo)至上千次，覆蓋頻(pín)率很寬，給諧波的(de)檢測和(hé)治理(lǐ)帶來(lái)一定困難。

之前，諧波源主要集中分(fēn)布在用(yòng)戶側，而風電、光(guāng)伏發電、儲能、（柔性）直流輸電的(de)大(dà)規模應用(yòng)使電源側及輸變電各環節的(de)諧波問題開始凸顯。另外，随著(zhe)新能源汽車普及和(hé)直流配用(yòng)電、變頻(pín)節能用(yòng)電技術快(kuài)速發展，用(yòng)電側的(de)諧波源也(yě)更加多(duō)樣、複雜(zá)，分(fēn)布更廣。

新能源發電的(de)廣泛接入也(yě)使諧波治理(lǐ)形勢日趨嚴峻。諧波對(duì)交直流保護裝置和(hé)重要設備構成潛在風險。這(zhè)一類敏感設備可(kě)能會在諧波含量超标時(shí)誤動或拒動，導緻可(kě)靠性下(xià)降。此外，諧波諧振引起寬頻(pín)振蕩，會導緻風機脫網事故發生。這(zhè)說明(míng)諧波不僅會影(yǐng)響負荷側的(de)電能質量，還(hái)可(kě)能給電網安全穩定運行帶來(lái)挑戰。

當前諧波治理(lǐ)仍存在難點

爲了(le)應對(duì)諧波給電網安全運行帶來(lái)的(de)挑戰，需要從諧波監測、諧波溯源和(hé)諧波治理(lǐ)等方面采取措施。但目前，諧波治理(lǐ)仍存在一些難點。

針對(duì)電網電力電子化(huà)的(de)寬頻(pín)特征，國家電網有限公司已開展了(le)相關寬頻(pín)信号采集和(hé)測量技術研發并正在推廣寬頻(pín)測量裝置，可(kě)實現0～2500赫茲諧波分(fēn)量檢測。在電網諧波監測方面，目前的(de)技術手段仍存在較大(dà)盲區(qū)。現階段，諧波監測主要在樞紐變電站、高(gāo)壓直流換流站及主要諧波源所在母線進行，監測點有限，監測數據基本爲單點測量。由于無法保證測量時(shí)間同步，多(duō)點的(de)采集數據缺乏同期性，很難用(yòng)于預測或判斷諧波的(de)動态趨勢。

諧波溯源是諧波評估和(hé)治理(lǐ)的(de)前提和(hé)基礎，也(yě)是諧波研究領域的(de)熱(rè)點和(hé)難點之一。現有諧波溯源方法一般是利用(yòng)諧波源模型定位諧波源，但傳統的(de)諧波源建模需要充分(fēn)了(le)解諧波源内部結構及元件參數。分(fēn)布式新能源電源、電力電子型負荷的(de)大(dà)量接入使精确獲取各類諧波源内部元件參數的(de)工作量巨大(dà)。同時(shí)，由于諧波源彼此之間産生交互作用(yòng)的(de)現象非常普遍，建模對(duì)象可(kě)能是多(duō)種諧波源的(de)複雜(zá)組合，而現有研究對(duì)諧波傳導方式和(hé)規律、諧波交互影(yǐng)響方式的(de)分(fēn)析不夠深入，難以全面準确分(fēn)解諧波源組合。因此采用(yòng)傳統諧波建模方法實現諧波溯源難度極大(dà)。

目前，諧波抑制主要采取就地安裝濾波器的(de)方法，包括無源濾波器和(hé)有源濾波器兩種。無源濾波器隻能抑制預先設計規定的(de)諧波成分(fēn)，有源濾波器可(kě)動态濾除多(duō)次諧波，但是受器件帶寬限制，不适用(yòng)于高(gāo)頻(pín)及超高(gāo)頻(pín)、高(gāo)壓、大(dà)功率的(de)場(chǎng)合。另外，由于濾波器一般爲就地安裝，其諧波治理(lǐ)效果局限在一定範圍内，無法解決電網諧波耦合、諧波諧振等動态性、全局性問題。

三方面入手深化(huà)諧波研究和(hé)治理(lǐ)

随著(zhe)經濟社會的(de)發展，人(rén)們對(duì)高(gāo)質量高(gāo)可(kě)靠性供電的(de)需求進一步提升，抑制諧波造成的(de)危害成爲營造綠(lǜ)色電力環境，确保電網和(hé)設備安全、穩定、經濟運行的(de)基礎。爲此，應從加強諧波廣域監測體系建設、推進諧波溯源研究、構建諧波綜合防控治理(lǐ)體系三方面入手，開展諧波的(de)深化(huà)研究和(hé)治理(lǐ)。

●加強諧波廣域監測體系建設

新能源場(chǎng)站的(de)入網工程等在設計階段已有配套的(de)諧波抑制措施。盡管如此，諧波仍然不可(kě)避免，濾波器故障、諧波諧振還(hái)可(kě)能将諧波放大(dà)。目前，電網諧波監測手段及監測方案的(de)設計還(hái)不夠成熟，亟待研發可(kě)用(yòng)于電網諧波監測的(de)寬頻(pín)量測裝置（0～150千赫茲），制定符合諧波寬頻(pín)監測要求的(de)技術标準。未來(lái)還(hái)應研究滿足諧波廣域監測需求的(de)諧波監測點布局方案；同時(shí)基于諧波廣域監測系統，研究廣域諧波數據同步采集技術，加強并不斷完善集硬件設備、軟件平台、布局方案于一體的(de)諧波廣域監測體系。

●持續推進諧波溯源研究

諧波溯源需要深度掌握不同子系統間的(de)耦合機制，建立廣泛适用(yòng)的(de)諧波源模型。諧波建模研究既要針對(duì)具體場(chǎng)景，如光(guāng)伏電站等，又要構建更具普适性的(de)分(fēn)析模型。未來(lái)基于廣域和(hé)寬頻(pín)的(de)諧波監測系統，需進一步研究實時(shí)或準實時(shí)的(de)諧波溯源方法，實現危險諧波源的(de)快(kuài)速定位、責任占比精準評定和(hé)适時(shí)有效的(de)隔離或切除。

●構建諧波綜合防控治理(lǐ)體系

推動諧波治理(lǐ)機制及技術進一步創新，也(yě)需要提升社會、企業和(hé)用(yòng)戶的(de)綜合防治意識。應建立政府、供電企業、用(yòng)戶等多(duō)方協同配合的(de)機制，實施“源頭提升、中間控制、末端防控”的(de)系統性治理(lǐ)策略，共同推動電能質量提升。發電企業應進一步提高(gāo)發電系統的(de)穩定性，減少源頭沖擊；供電企業應持續構建高(gāo)電能質量保障體系，進一步提升電網抗諧波幹擾的(de)能力；諧波敏感用(yòng)戶可(kě)結合所在區(qū)域諧波水(shuǐ)平及用(yòng)電特性評估情況，配備相應的(de)諧波治理(lǐ)專用(yòng)設備。應形成科學有效、聯防聯治的(de)諧波綜合防控治理(lǐ)體系，提升諧波治理(lǐ)水(shuǐ)平，助力電力系統安全穩定運行。（來(lái)源 輸配電北(běi)極星網）