谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面：

       加大企业的电力运行成本

       由于谐波不经治理是无法自然消失的，因此大量谐波电压电流在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热，从而加大了电力运行成本，增加了电费的支出。

       降低了供电的可靠性

       谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大，从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电可靠性，极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。

       引发供电事故的发生

       电网中含有大量的谐波源（变频或整流设备）以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成串联或并联的谐振条件。当电网参数配合不利时，在一定的频率下，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统的可靠运行，如不加以治理极易引发输配电事故的发生。

       导致设备无法正常工作

       对旋转的发电机、电动机，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗，从而降低发输电及用电设备的效率，更为严重的是谐波振荡容易使汽轮发电机产生震荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳循环，导致设备无法正常工作。

       引发恶性事故

       继电保护自动装置对于保证电网的可靠运行具有十分重要的作用。但是，由于谐波的大量存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动，特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现突出，引起区域（厂内）电网瓦解，造成大面积停电等恶性事故。

       导致线路短路

       电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量(计量仪表的误差主要反映在电能表上)。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的遮断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。

       降低产品质量

       由于谐振波的长期存在,电机等设备运行增大了振动， 使生产误差加大,降低产品的加工精度，降低产品质量。

       影响通讯系统的正常工作

       当输电线路与通讯线路平行或相距较近时，由于两者之间存在静电感应和电磁感应，形成电场耦合和磁场耦合，谐波分量将在通讯系统内产生声频干扰，从而降低信号的传输质量，破坏信号的正常传输，不仅影响通话的清晰度，严重时将威胁通讯设备及人身。

       谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致住处丢失，使通信系统无法正常工作。

       在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。

       用傅立叶分析原理，能够把非正弦曲线信号分解成基本部分和它的倍数。

       在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。由于半导体晶闸管的开关操作和二极管、半导体晶闸管的非线性特性，电力系统的某些设备如功率转换器比较大的背离正弦曲线波形。

       谐波电流的产生是与功率转换器的脉冲数相关的。6脉冲设备仅有5、7、11、13、17、19 …。n倍于电网频率。功率变换器的脉冲数越高，越低次的谐波分量的频率的次数就越高。

       其他功率消耗装置，例如荧光灯的电子控制调节器产生大强度的3 次谐波( 150 赫兹)。

       在供电网络阻抗( 电阻) 下这样的非正弦曲线电流导致一个非正弦曲线的电压降。在供电网络阻抗下产生谐波电压的振幅等于相应谐波电流和对应于该电流频率的供电网络阻抗Z的乘积。次数越高，谐波分量的振幅越低。

       只要哪里有谐波源那里就有谐波产生。也有可能，谐波分量通过供电网络到达用户网络。例如，供电网络中一个用户工厂的运转可能被相邻的另一个用户设备产生的谐波所干扰。

       电能质量在线监测装置的主要用途

       1、测量分析公用电网供到用户端的交流电能质量，其测量分析：频率偏差、电压偏差、三相电压允许不平衡度、电网谐波。
       2、应用小波变换测量分析非平稳时变信号的谐波。
       3、测量分析各种用电设备在不同运行状态下对公用电网电能质量。
       4、负荷波动监视：定时记录和存储电压、电流、有功功率、无功功率、频率、相位等电力参数的变化趋势。
       5、电力设备调整及运行过程动态监视，帮助用户分析电力设备调整及投运过程中出现的问题。
       6、测试分析电力系统中断路器动作、变压器过热、电机烧毁、自动装置误动作等故障原因。
       7、测试分析电力系统中无功补偿及滤波装置动态参数并对其功能和技术指标作出定量评价。
       8、在线式、多参数、大容量、高精度及近代信号分析理论的应用等特点，可广泛地应用于输配电、电力电子、电机拖动等领域。

       目前电力系统中的一些技术和装置,实际上或多或少地已涉及状态监测,尤其是一些在线监测系统和故障诊断系统。虽然这些系统能起到一定的状态监测的目的,但还不能完全满足状态监测的要求。在国际上,状态监测已成为非破坏性检测(NonDe2structiveTesting,NDT)下属的一个活跃的新分支。从1989年起,已举行了多届有关状态监测的国际会议,每年都有大量的研究报告、学术论文发表。在电力系统领域,状态监测也已受到电力部门管理、科研、运营和工程维护人员的日益重视并逐渐成为国际性的前沿研究课题和研究热点。

       针对不同的电力设备,已经提出了众多状态监测方法,其中有许多是通用的,如振动分析法、油中气体分析法、局部放电检测法、绝缘恢复电压法等。

       在正常运行条件下,电力设备具有一个固有的自然振动水平。当紧固螺钉变松或出现变化,或由于短路、绝缘老化等造成绕组或引线结构的偏移、扰动时便会导致设备振动的加剧,振动分析法就是一种广泛用于监测这种故障的有效方法。为了监测设备的振动水平,常采用声学传感器和加速计来采集设备的振动信号,然后对振动信号的强度和振动模式进行分析和判别,从而达到对设备状态监测的目的。

       油中气体分析法是含油设备(如变压器)绝缘监测常用的方法之一。由于设备内部不同的故障会产生不同的气体,如电弧会产生乙炔气,而过热的纤维将产生碳氧化物,因此,通过分析油中气体的成分、含量和相对百分比,就可达到对设备绝缘诊断的目的。几种典型的油中气体如H2、CO、CH4、C2H6、C2H4和C2H2,常被用作分析的特征气体。

       电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电, 这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。

       现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的影响减至最小,新型的电源电路拓扑和新型的控制技术,可使功率开关工作在零电压或零电流状态,从而可大大的提高工作频率,提高开关电源工作效率,设计出性能优良的开关电源。

       总而言之,电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源,仅国内有20多亿人民币的市场需求,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋,因此,同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。

       高频化

       理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统"整流行业"的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造, 成为"开关变换类电源",其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。

       模块化

       模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于"标准"功率模块(SPM)。有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了"智能化"功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了"用户专用"功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量, 在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求, 而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。

       数字化

       在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。

       开关控制稳压原理

       开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量;当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式表示:

       EAB=TON/T*E

       式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期(即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和)。

       由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为"时间比率控制"(Time Ratio Control,缩写为TRC)。

       高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)是通过MOSFET或IGBT的高频工作的电源，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。

       高频开关电源柜与直流屏区别在于：
       高频开关电源柜是过去生产的一种高频电源类似现在的开关电源，而直流屏是即有整流稳压又配有电瓶在有无市电都可以提供直流操作电源的柜子。

       直流屏为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等提供电源，是当代电力系统控制、保护的基础。直流屏由交配电单元、充电模块单元、降压硅链单元、直流馈电单元、配电监控单元、监控模块单元及绝缘监测单元组成。

       低压接地电阻柜是0.22KV~0.66KV低压系统中接地用电阻成套装置。为了提高0.66/0.38/0.22(KV)低压用电系统供电质量，减少因发生接地故障时引起的设备断电，发电厂的主厂房内低压用电系统应该采用高阻接地，这样不仅避免了单相接地时不必立即跳闸，而且当采用熔断器作为保护电器从而减少用电设备运行时烧毁的机率。

       以前低压系统主要采用直接接地方式或不接地方式。当发生单相接地故障时，直接接地系统的中性点电压保持不变，但是系统中性点电流过大，容易使绝缘击穿，烧毁中性点系统。如果系统采用不接地方式时，产生的过电压是额定电压的N倍，由于弧光和铁磁谐振过电压使非故障相的相电压升高数倍，这对用电设备的绝缘和热稳定都构成威胁。

       我国的《煤矿用电安全规程》明确规定:中性点直接接地的变压器及发电机不允许直接向井下供电。也就是说，煤矿井下电网的中性点不允许直接接地。原来主要用消弧线圈方式接地，随着技术的跟进主要采用接地电阻方式。

       当安装中性点接地电阻柜后，发生非金属性接地时，受接地点电阻的影响，流过接地点和中性点的电流有显著降低，同时非故障相电压上升也显著降低，零序电压值约为单相金属性接地的30%

       (1) 微机消谐装置的主机部分:消谐装置的指挥控制中心 CPU采用最新高性能的单片机构成,运算速度快、控制能力强,运行安全可靠等特点。系统设置看门狗电路,可防止系统运行或干 扰造成的死机现象,设备可以长期可靠运行;
       (2) 微机消谐装置的电源部分:消谐装置采用高频开关电源,具有抗干扰能力强、允许输入电压波动范围大等特点。输入电压范围宽,可以交,直流使用。
　　(3) 内置大容量程序存贮器EPROM,存贮各类 操作指令;
　　(4) 内置大容量数据存贮器RAM,存贮各类数 据运算结果、相关内容等;
　　(5) 数据采集部分:是将外界采集的模拟量转换为 数字量以备计算机处理;
　　(6) 显示部分:大屏幕汉字液晶屏幕,作时钟用, 发生故障时,显示相关故障信息;
　　(7) 消谐控制部分:当发生各种铁磁谐振时,控制启动大功率固态继电器,快速消除各种故障。

       XZ-MAX系列微机消谐装置是我公司针对66KV及以下电压等级的中性点不接地或经电阻、消弧线圈接地系统，由于铁磁谐振而时常发生的电压互感器（PT）烧毁甚至爆炸的恶性事故，研制生产的新型智能消谐装置。装置利用抗干扰能力强的AVR 单片机作为检测和控制的核心元件；采用大功率、无触点元件消谐；以液晶显示器（LCD）、信号指示灯；配以最先进的智能化软件，动作更可靠、操作更简单、更直观、更准确。