随着社会的迅速发展，城镇化进程越来越快，而现阶段制约我国城镇化进程最主要的因素之一就是城乡交通问题。为了缩短行车的空间距离，大量以隧道为主的山区高速公路也逐渐增加。隧道由于其特殊的环境和功能，需要在隧道中安装大量的高效LED灯、高压钠灯、无极灯和大功率射流风机等电气设备，这些设备都是由电网提供电能，于是形成了复杂的隧道供配电系统。由于隧道供配电系统中存在大量的非线性负荷，产生的谐波等容易导致电压偏差、谐波污染和不平衡度增大等后果，严重影响了电能环境。在安全运行和节能降耗的前提下，为了保证良好的电能质量，采用有源滤波器进行谐波滤除和无功补偿成为了国内外研究的热点。有源滤波器兼顾抑制谐波和补偿一定无功的电能质量优化作用，在工业生产中被广泛应用到实际工程中。而如何快速地检测负载电流的变化，精确地提取电网瞬间变化的无功和谐波电流，是决定有源滤波器性能的关键因素。论文在分析瞬时功率的基础上，提出一种新型的电流检测方案，该方法能直接检测负载中不同相位的正弦信号，省去了传统的锁相环节，节省了计算时间，提高了计算精度和动态跟踪性能。不同的控制方法对电能质量优化效果起着直接影响作用。由于有源滤波器是个多输入多输出的非线性精细的系统模型，基于无差拍控制原理和PI控制原理，建立了有源滤波器在dq坐标下的数学模型，并提出一种新型复合控制策略。通过检测电网侧电压和电流信号，经过无差拍控制处理后，然后再进行PI控制，该控制策略保障了有源滤波器的高效运行。最后进行了实验仿真，结果验证了该控制策略既能实现谐波和无功电流的补偿，又能保障有源滤波器系统的高效安全运行。论文以某特长隧道为例，分析了隧道供配电系统的特殊工程因素，在确保安全供电的前提下，建立了以设备投资费用最低、有功功率网损最小和电能质量最优的新型目标函数，并采用改进的模拟退火粒子群算法进行寻优，即在满足电压等约束条件下，对有源滤波器的安装进行优化配置。算例分析表明，该电能质量优化方案保障了隧道经济安全运行，改善了隧道供配电系统电能质量，为实际工程项目的节能降耗应用提供理论参考。