电能质量监测屏（PQM）作为确保电力系统稳定运行的关键设备，其核心功能是准确捕捉、分析谐波等电能质量参数。然而，谐波本身既是监测对象，也可能成为干扰源——若监测屏自身抗谐波能力不足，会导致数据失真、误判或者设备故障。以下是针对“电能质量监测屏应对谐波干扰”的系统性解决方案，涵盖硬件设计、软件算法、系统配置、运维管理四大维度：

一、硬件层面：从根本阻止谐波耦合与干扰

硬件是抗谐波干扰的基础，需着重解决“信号采集精度”和“设备自身抗扰性”两大问题。

1. 高精度抗谐波传感器/互感器

选用宽频带、低畸变的传感元件：

传统电磁式CT/PT在高频谐波下易饱和或产生相位误差，应替换为罗氏线圈（Rogowski Coil）+ 积分器（适用于大电流谐波测量，频率响应可达数MHz）、光学电流互感器（OCT）或宽频带电压互感器（如电容分压式），确保对2~50次谐波的电压/电流信号无失真采样。

隔离与屏蔽设计：

传感器输出采用光电隔离或磁隔离，隔断共模谐波电压通过地线耦合到监测屏；

信号传输线使用双绞线+金属屏蔽层，屏蔽层单端接地（避免地环路引入谐波干扰）；

监测屏内部关键电路（如ADC前端）增加EMI滤波电路（如π型LC滤波器），滤除高频谐波噪声。

2. 高分辨率、宽频带数据采集单元

ADC选型：采用16位及以上分辨率、采样率≥10kHz（满足Nyquist定理对50次谐波（2500Hz）的采样要求）的模数转换器，且具备同步采样功能（避免不同相电压/电流信号的相位差导致谐波计算误差）。

硬件滤波前置：在ADC前增加抗混叠滤波器，避免高频谐波折叠到低频段造成虚假信号。

二、软件层面：智能算法消去谐波干扰影响

硬件只能阻止部分干扰，软件算法是提升谐波测量精度的核心，需解决“谐波提取准确性”和“干扰信号识别剔除”问题。

高精度谐波分析算法

傅里叶变换（FFT）优化：

传统FFT存在“频谱泄漏”和“栅栏效应”，需采用加窗FFT（如Hanning窗、Blackman窗）减少频谱泄漏；结合插值算法（如Rife-Vincent插值）提高频率分辨率，准确识别非整数次谐波或间谐波。

小波变换（WT）辅佐：

对于突变谐波（如暂态谐波）或非平稳信号，FFT无法有效分析，需采用离散小波变换（DWT）提取时频域特征，区分暂态谐波与稳态谐波，避免将暂态干扰误判为稳态谐波。

同步相量测量（PMU）技术：

基于GPS/北斗对时的同步采样，确保多监测点数据的相位一致性，提升谐波功率、谐波阻抗等衍生参数的计算精度。

三、系统配置层面：构建抗干扰的监测架构

1. 合理布点与冗余设计

监测点选址：避免在强谐波源（如变频器、电弧炉、整流器）附近直接安装监测屏，若须靠近，需增加前置滤波单元；优先选择母线、配电房等关键节点，确保监测数据反映系统整体谐波水平。

2. 通信抗干扰

监测屏与主站之间的通信采用光纤通信，若用无线或以太网，需加密并增加纠错编码（如CRC校验），避免谐波干扰导致的数据包丢失或错误。

四、运维管理层面：持续确保抗干扰能力

1. 定期校准与维护

每1~2年对监测屏进行计量校准，使用标准谐波源（如FLUKE 6100A）验证各次谐波的测量精度，及时更换老化传感器或滤波元件；

定期清洁设备内部灰尘（灰尘会导致散热不良，降低抗干扰能力下降），检查接地线是否松动、屏蔽层是否破损。

2. 谐波干扰溯源与治理联动

当监测到谐波过标时，结合谐波潮流分析（如IEC 61000-4-30标准的谐波电压/电流限值），定位谐波源（如工业非线性负载），推动用户侧加装有源电力滤波器（APF）或无源电力滤波器（PPF），从源头减少谐波注入电网，降低对监测屏的干扰压力。

总结

电能质量监测屏应对谐波干扰需遵循“硬件抗扰为基础、软件算法为核心、系统设计为支撑、运维管理为确保”的原则，通过多维度协同，既确保自身不受谐波干扰，又能准确监测电网谐波水平，为谐波治理提供可靠依据。未来随着新能源并网（光伏、风电的变流器也会产生谐波），还需进一步研发宽频带、高鲁棒性的智能监测技术，适应更复杂的电能质量环境。