电网谐波测量
电力系统谐波的基本特性和测量,配网中的谐波源
电力系统谐波的基本特性和测量谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍数。
理论上看，非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。
非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系，这类负荷的电流不是正弦波，且引起电压波形畸变。
周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后，那些大于基频的分量被称作谐波。
非线性负荷除了产生基频整次谐波外，还可能产生低于基频的次谐波，或高于基波的非整数倍谐波。
电力系统中出现系统短路、开路等事故，而导致系统进入暂态过程引起的谐波，将不归属谐波治理的范畴。
要治理谐波改善供电品质，需要了解谐波类型。
谐波按其性质和波动的快慢可分成四类：准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。
因其多样性和随机性，在实际工作中，要精确评估谐波量值非常困难，所以在IEC 6100-4-7标准中对前三类谐波进行了规定，推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。
兼顾数理统计和数据压缩的需要，标准对测量时段以及通过测量值计算谐波值提出了建议。
国标GB/T 14549-1993采用观察期3s有效测量的各次谐波均方根值的95%概率作为评价谐波的标准。
为简便实用，将实测值按由大到小的方式排序，在舍去前5%个大值后剩余的最大值，近似作为95%的概率值。
实际工作中，通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。
一般来说，将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点，测量该点的电压和注入公共电网的电流后，通过对电压和电流的分析，取得谐波测量资料。
相对单点的谐波测量而言，从区域或整个电网角度来看，谐波源的定位和确定谐波模型进而分析它是一个相对复杂的过程。
谐波源定位，一般采用功率方向法和瞬时负荷参数分割法。
而谐波模型分析的方法一般有三种：非线性时域仿真、非线性和线性频率分析。
三种方法的相同点是对电网作适当的线性化处理，只是在处理非线性设备时采取了不同的模拟方式。
配网中的谐波源严格意义上讲，电力网络的每个环节，包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上。
谐波检测方法
谐波检测方法谐波是指在正弦波中，频率是基波频率的整数倍的波。
在电力系统中，谐波是一种常见的问题，它会导致电气设备的过热、损坏甚至系统的不稳定。
因此，对谐波进行有效的检测和分析是非常重要的。
本文将介绍几种常见的谐波检测方法。
首先，最常用的方法是使用谐波分析仪进行检测。
谐波分析仪是一种专门用于检测电力系统中谐波的仪器，它可以测量各次谐波的幅值、相位和频率，帮助工程师们全面了解系统中的谐波情况。
通过谐波分析仪的检测数据，可以快速准确地定位谐波源，并采取相应的措施进行治理。
其次，另一种常见的谐波检测方法是使用数字保护装置进行在线监测。
数字保护装置在电力系统中起着重要的作用，它不仅可以对系统的电气参数进行监测和保护，还可以实时检测系统中的谐波情况。
通过数字保护装置的在线监测，工程师们可以及时发现系统中的谐波问题，并进行相应的调整和控制，确保系统的安全稳定运行。
另外，还有一种比较简单粗暴的方法是使用示波器进行检测。
示波器是一种常见的通用仪器，它可以显示电压和电流随时间变化的波形图像。
通过观察波形图像，工程师们可以初步判断系统中是否存在谐波，并大致了解谐波的频率和幅值。
虽然示波器不能像谐波分析仪那样精确地测量各次谐波的参数，但在一些简单的情况下，也可以发挥一定的作用。
最后，还有一种比较新颖的方法是使用智能电网技术进行谐波检测。
智能电网技术是近年来发展起来的一种新型技术，它可以实现对电力系统的智能监测和控制。
通过智能电网技术，工程师们可以实时监测系统中的谐波情况，并利用智能算法进行分析和预测，为系统的稳定运行提供有力的支持。
总之，谐波检测是电力系统中非常重要的一环，它关乎着系统的安全稳定运行。
针对不同的情况，工程师们可以选择合适的方法进行谐波检测，及时发现和解决系统中的谐波问题，保障电力系统的正常运行。
希望本文介绍的几种谐波检测方法能够为工程师们在实际工作中提供一定的参考和帮助。
电网谐波的测量方法
2、功率计设备接线说明
（1）将功率计的测量线束（2根）分别夹到充电机输入端火Biblioteka （L）及零线（N），不分火线及零线；
（2）为功率计提供交流电源，开启功率计开关。
Chroma 66200 Soft Panel
Harmonic Tester
监控界面
监控界面
功率计电源开关
测试过程
1、将功率计通讯线连接到电脑； 2、打开Harmonic Tester，为充电机输入端提供220V交流电源； 3、点击Harmonic Tester的确认键，监控谐波异常值（按国标要求），做好截屏或录屏的记录。
测量设备选择
背景 由于电网中电压或电流的谐波波形通 常都为非理想的正弦波，所以需要用 专用的数字功率计等仪表进行测量 测试设备 可选择Chroma 66202功率计
Chroma 66202功率计
准备工作
1、功率计测试上位机安装 按顺序安装如下Chroma 66202设备必装的软件 （1） Power Efficiency Test Soft Panel（Chroma官方功率计上位机，能监控40次的谐波值） （2） NI 488.2（功率计驱动程序） （3）Harmonic Tester（欣锐自制监控谐波的小工具，能监控100次的谐波值）
电网谐波的测量与治理
ｌ ！
解决谐 波问题主要采取 以下几方面 的措施 ：
系统谐 波阻抗 、 波潮 流分布和谐波放大现象等。 谐
要准确测量谐波 ， 首先 了解谐波 的基本性质。 国际电工委员 会（Ｅ 在 ６０ ＩＣ） １０标准 中规定 ， 把谐 波按其波动快慢 和性质分为
四 类 ： 稳 态 （ 变化 ） 波 、 动 谐 波 、 速 变 化 谐 波 、 准 慢 谐 波 快 间谐 波 及
响；
在电力的生 产 、 传输 、 转换和使用的各个环节中都会产生谐
在发电环节 ， 当发 电机三相绕组 完全对称 ， 铁心也完全均匀
一
致时不会产生谐波 ， 但实 际中受工艺 、 技术等 因素制约 ， 发电
机总会产生少量的谐 波。对发 电机 的结构和接线采取一定措施 后， 可以认为发 电机供给的是具有基 波频 率的正弦波形 的电压 。 在其它几个环节中 ，谐波 的产生 主要是来 自下列具有非线
（ ） 五 对继 电保护和 自动控 制装 置产 生干扰 和造成误动或拒
动；
（ ） 六 使计量仪表 ， 特别是感应式 电能表产生计量误差 ； （ ） 波通过静 电感应 、 七 谐 电磁感 应及传导等 多种 方式影响
通信 系统 的正常运行 。
性特性的 电气设备。
） 具有铁磁饱 和特性 的铁芯设备 ， ： 如 变压器 、 电抗器等 。
减短 。
！
一
量的电力 晶闸管可控开关设备等 ， 它们大量的用于化工 、 电气铁
道， 冶金 ， 矿山等工矿企业 以及 各式各样 的家用 电器中（ 如计算
谐波测量 对抑制治理谐波有着下列重要的指导作用 ：检定
实际网络谐波 源用 户的谐波水平是否符合标准的规定 ；了解 和 机、 电视机 、 录像机 、 微波炉 、 电磁炉等 ）以上这些 非线性 电气设 掌握各种 电力设备投运前 、 。 后相关 系统 的谐波水平及其变化 、 检
谐波测试报告范文
谐波测试报告范文一、引言谐波是指在周期性信号中出现的频率高于基波频率的分量。
对于电力系统而言，谐波是一种很常见的问题，它可能引起电力设备的故障、损坏，甚至对用户造成干扰。
因此，对电力系统中的谐波进行检测与分析是非常重要的。
本报告将对一些电力系统进行谐波测试，并对测试结果进行详细分析，以期帮助用户了解该电力系统中的谐波情况，并制定相应的解决方案。
二、测试内容本次谐波测试主要包含以下内容：1.测试环境：测试电力系统的主要参数和拓扑结构。
2.测试设备：使用的仪器设备，包括谐波测试仪、电能质量分析仪等。
3.测试方法：测试仪器的使用方法以及测试过程中的注意事项。
4.谐波测试结果：对测试数据进行分析和总结，包括谐波程度、谐波频率和谐波含量等。
5.结果分析：根据测试结果对电力系统谐波问题的原因进行分析，并提出相应的改进方案。
三、测试环境测试对象电力系统，该电力系统为三相四线制，供电电源为220V/380V，50Hz。
其中，谐波测试点包括发电机、变压器、配电线路等。
四、测试设备本次测试使用了谐波测试仪和电能质量分析仪两种设备。
谐波测试仪用于对电力系统中的谐波进行定量分析，电能质量分析仪则可以对谐波进行定性分析。
五、测试方法1.连接测试仪器：首先，将谐波测试仪和电能质量分析仪与电力系统相应部位进行连接，确保测试仪器可以获取准确的数据。
2.预热与校准：打开测试仪器的电源，进行预热和校准，确保测试结果的准确性。
3.测量参数：根据测试需求，设置测试仪器的相应参数，例如测试频率范围、采样率等。
4.进行测试：根据测试计划，对电力系统中的关键部位进行测试，并记录测试数据。
5.数据分析：将测试数据导入电脑，使用专业软件对数据进行分析，包括谐波程度、谐波频率和谐波含量等。
6.结果总结：根据数据分析结果，对电力系统中的谐波问题进行总结，并提出相应的改进方案。
六、谐波测试结果经过对电力系统中的谐波进行测试和数据分析，我们得到了以下结果：1.谐波程度：对电力系统的各个测试点进行谐波分析，发现谐波程度较高的有变压器和一些配电线路。
谐波测试方案
电网谐波检测方案一、检测依据1、国家煤矿安全监察局关于印发《煤矿安全质量标准化考核评级办法（试行）》和《煤矿安全质量标准化基本要求及评分办法（试行）》的通知（煤安监行管[2013]1号）2、电能质量公用电网谐波GB/T 14549-1993二、检测项目谐波电压、谐波电流三、检测流程1、熟悉企业的供电系统，了解主要供电线路及供电区域，核实各供电线路的基本参数，主要包括供电线路名称、电压变比、电流变比、主要负荷及运行时段等。
2、依据各区域的用电负荷情况选择测点。
针对企业主要的用电负荷及对供电网络和安全生产有重大影响的线路进行测试。
根据煤矿企业的生产特点，主要的测点包括：总进线（35kV、110kV、6kV、10kV、0.4kV等），单路供电线路（主井、副井、扇风机、压风机、下井等）。
3、各测点检测方法（1）总述在进行测试时，首先了解企业一天中的用电负荷情况，包括用电负荷大小、主要用电负荷的组成、谐波源（变频器、整流柜等设备）的启用情况、地面和井下设备检维修时间等。
根据实际用电情况合理安排各测点测试的时间区间，制定测试计划。
各测点测试位置为各线路的配电柜的二次侧，以计量线路为首选。
由配电柜二次侧取得电压和电流信号，并根据配电柜互感器个数合理选取仪器接线方式，将仪器接入电网；然后根据实际情况设置仪器的接线方式、电压等级、电压电流互感比、短路容量等，进行测试，并且保存数据以供数理统计分析和出具检测报告。
针对总进线的测试选取在企业正常供电、用电负荷较小且主要谐波源运行的情况下进行。
根据检测标准的要求谐波次数选取为25次，测量的间隔时间不大于2min，测量数据个数为了满足数理统计的要求，一般不少于30组。
针对单路供电线路选取主要设备正常运行的情况下进行测试，根据检测标准的要求谐波次数选取为25次，测量的间隔时间不大于2min，测量数据个数为了满足数理统计的要求，一般不少于30组。
（1）35kV总进线35kV总进线是外部电网与企业供电系统的连接点，该测点能够反映出外部电网向企业供应的电压质量和企业向外部电网反馈的电流质量情况，是保证外部电网和企业内部用电安全的主要节点。
低压电网谐波分析与测试
慢， 兀法满足感性冲击性负载的需求 ， 往往不是过补就是 少补 ； 行可靠性 ， 减少电气设备的事故 ｊ 提高设备 寿命 ， ， 减少大量设 消除谐波后 ， 备故障减少 、 设 生产产品 由于随时 问推 移 ，滤波电容器及 电抗器 参数 容量会 发生 变 备维修赀用和维修 时间 ： 化 ， 凿性能变差 ， 渊 因而维护量很大 ： 考虑到无源滤波器的上述 的产量增加和质量提高 ， 经济效益更大 ：
４ ．谐波会 导致继 电保护 和 动装置 的误动器， 血流涮速器等 ． 尤其是 家用 电器 及办公 自动化 口益迅速普 仪表的计量 准确。
及， 各种用 电器具 ， 就成 为向电网注入谐波电流的污染源 ， 也 大 其测量误差 可能高达２％， ０ 因此在严重非 正玄情况下 ， 应避免
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变 ，各 次谐波显著增加 ：非线性 负载产 ， 的谐波有３ 、次 、 小仅涉及到要突破的技 术问题 ， 上 次 ５ ７ 还涉 及到功率 的分解的统一 问
并取得了现场运行技 术数据详细测量。 器在铁心工作饱和区 ， 和程度愈 深 ， 波电流 的含毋 就会大 电网谐波测试 ， 饱 谐
电网谐波检测实例及其分析
表５ Ａ、 Ｂ、 Ｃ 三相 各 次 谐 波 电压 总 畸 变 率 统 计 参 数 最 大值 最 小 值 平 均值 ９ ５ ％概 率值 越 限 值 越 限 次 数
Ａ 相 电 压 总畸 变 率（ ％） ６ ． ７ ３ ７ Ｂ 相 电 压 总畸 变 ７ 率（ ％） ９ ０ ２
表 ２ １ ０ ｋ Ｖ＃ １总进 线 负荷 三 相不 平 衡 度
统计指标
ｌ 最大值 ｛ 最小值 ｌ 平均值 Ｉ ９ ５ ％概率值 ｌ 超限值 Ｉ 超限挺数
电压不平衡度（ ％） １ ０ ． ９ ０ ６ ｌ ０ ． ０ ０ １ Ｉ Ｏ ． １ ０ ８｛ Ｏ ． １ ６ ４ ｌ ２ ｌ 电流不平衡度（ ％） ｌ ３ ． ０ ４ ７｛ Ｏ ． ０ ０ ３ Ｉ １ ． １ ０ ２ ｌ １ ． ４ ３ ８ ｊ — ｌ
ｌ 能源・ 电力
装置 主 要 有 以下 几 种监 测和 统 计 功 能 ： （ １ ） 三相各次谐波电压、 电流 及其 谐 波含 有 率 ； （ ２ ） 三 相 电压 、 电流 总谐 波 畸 变率 ：
（ ３ ） 三相 有 功 、 无功 功 率 及 其 方 向 ； （ ４ ） 总 的有 功 、 无功 功 率 ， 功 率 因数 及 相 位 移 功 率 因数 ：
１ Ｏ ｋ Ｖ
Ｃ相
１ ． Ｏ ２ ３
１ ． ８ ９ ８
３ ． ７ ８ ５
２ ． ３ ３ ５
１ ． ０ ８ ０
定， 对 电 网 电压 母 线 的 电压 正 弦 波 形 畸 变率 、 电 压 波 动值 和 闪
变值 、 三 相 电压 不 平衡 度进 行 监 测 。 分析 谐 波状 况 。
谐 波 监 测 点 一般 选择 在 主要 发 电 厂 、 枢 纽 变 电站 及 接 有 大谐 波 源 负荷 或 电 容 器 组 的 ２ ２ ０ ｋ Ｖ 及 以 下 电压 等 级 的 母 线 上 ． 也
电力系统谐波测量算法
In order to satisfy the real-time requirements, the FFT operation means with good performance based on complex sequence is introduced into the harmonic analysis; In order to reduce the error because of asynchronous sampling, this paperuses polynomial approximation method oftheeffective form of cubic spline function to obtain the polynomial approximation formulas for frequency and amplitude correction based on the Blackman-harris window.
iec谐波的三种测量标准
iec谐波的三种测量标准
IEC（国际电工委员会）制定了许多关于谐波测量的标准。
这些标准包括：
1. IEC 61000-4-7：关于谐波测量的方法和设备的标准。
该标准详细描述了谐波测量的方法、测量设备的要求和测试程序。
它还提供了对不同类型谐波的测量和评估的指导，包括基波畸变、总谐波失真和单个谐波分量。
2. IEC 61000-2-4：关于谐波电流测量的标准。
该标准规定了谐波电流测量的方法、设备要求和测试程序。
它包括对不同谐波分量的测量和评估的指导，以及由谐波电流引起的电网潮流和电磁相互影响的评估。
3. IEC 61000-3-14：关于低电压电力系统谐波测量的标准。
该标准详细描述了低电压电力系统中谐波测量的方法、要求和测试程序。
它包括对谐波电压和电流的测量和评估，以及对不同谐波分量的限制和分类的指导。
这些标准为实施谐波测量提供了指导，确保了正确和一致的测量结果，以便评估电力系统中谐波的影响并采取相应的措施。
谐波测量方法综述
电力系统谐波测量方法综述引言：20世纪70年代以来，随着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，谐波污染状况及危害程度呈急剧上升趋势。
由于电力电子装置所产生的谐波污染问题是阻碍电力电子技术发展的重大障碍，无法回避,且谐波污染对电力系统存在严重的危害，准确地掌握电网中的谐波成分对于电力系统的安全、经济运行具有重要的意义。
谐波测量是谐波问题中的一个重要分支，也是研究分析谐波问题的出发点和主要依据。
谐波测量的主要作用有：(1)鉴定实际电力系统及谐波源用户的谐波水平是否符合标准的规定，包括对所有谐波源用户的设备投运时的测量。
(2)电气设备调试、投运时的谐波测量，以确保设备投运后电力系统和设备的安全及经济运行。
(3)谐波故障或异常原因的测量。
(4)谐波专题测试，如谐波阻抗、谐波潮流、谐波谐振和放大等。
现有的谐波分析方法主要有快速傅立叶变换，p、q分解法以及基于瞬时无功功率理论的虚实功率合成法，小波、人工神经网络以及支持向量机等方法，本文分析了个方法的优缺点并在其基础上作了验证。
1、采用模拟带通或带阻滤波器测量谐波图1采用模拟滤波器谐波测量结构图输入信号经放大后送入一组并行联结的带通滤波器，滤波器的中心频率f1、f2、⋯、fn 是固定的，为工频的整数倍，且f1< f2<⋯<fn (其中n 是谐波的最高次数)，然后送至多路显示器显示被测量量中所含谐波成分及其幅值。
采用模拟滤波器谐波测量优点是电路结构简单，造价低。
但该方法也有许多缺点，如滤波器的中心频率对元件参数十分敏感，受外界环境影响较大，难以获得理想的幅频和相频特性，当电网频率发生波动时，不仅影响检测精度，而且检测出的谐波电流中含有较多的基波分量。
2、基于傅立叶变换的谐波测量基于傅立叶变换的谐波测量是当今应用最多也是最广泛的一种方法。
它由离散傅立叶变换过渡到快速傅立叶变换的基本原理构成。
使用此方法测量谐波，精度较高，功能较多，使用方便。
电力系统中的谐波分析与滤波器设计
电力系统中的谐波分析与滤波器设计谐波是指在电力系统中产生的与基波频率不同的周期性波动。
在电力系统中，各种电力设备和负载会引入谐波，导致电网中出现频率不是50Hz（或60Hz）的电压和电流波形。
谐波对电力系统的稳定性和设备的正常运行造成了许多不利影响，因此谐波分析和滤波器设计是电力系统工程中的重要环节。
谐波分析是指通过测量、分析和评估电网中的谐波含量和频率，以便减少谐波对系统的负面影响。
谐波分析的第一步是进行谐波测量。
常用的谐波测量设备包括数字式谐波分析仪、示波器和功率质量分析仪。
这些设备能够测量电压和电流波形，并计算出各阶谐波的含量和相位。
通过对谐波分析结果的评估，可以确定系统中谐波问题的严重程度和主要源头。
在谐波分析的基础上，根据实际情况设计合适的滤波器是解决谐波问题的关键。
滤波器是一种能够滤除谐波波形的设备，其作用是在电网中引入合适的阻抗来抑制谐波的传输与扩散。
谐波滤波器的设计需要考虑电力系统的频率及其谐波频率、电源类型、负载特点、系统容量以及谐波抑制要求等因素。
谐波滤波器通常分为无源滤波器和有源滤波器两类。
无源滤波器主要由阻抗元件组成，如电感、电容和电阻。
它们被设计为在特定的谐波频率上具有较高的阻抗，以便吸收或反射谐波电流。
有源滤波器则利用电子器件（如晶体管、场效应管和运算放大器）产生与谐波相反相位的电流，从而实现谐波的相消。
常见的谐波滤波器设计方法包括被动滤波器、谐波箱和主动滤波器。
被动滤波器是应用最广泛的一种，通过选择合适的电感和电容值来滤除特定的谐波分量。
谐波箱是一种集成了多个被动滤波器的设备，可以同时滤除多个谐波分量。
主动滤波器则利用电子器件实时控制谐波电流，以实现较高的谐波抑制效果。
在谐波滤波器设计过程中，需要根据电力系统的实际情况选择适当的滤波器拓扑结构。
常见的拓扑结构包括LC型滤波器、LCL型滤波器和有源滤波器。
LC型滤波器是最简单的一种，由电感和电容串联组成，适用于滤除低频谐波。
谐波测试方案
电网谐波检测方案一、检测依据1、国家煤矿安全监察局关于印发《煤矿安全质量标准化考核评级办法（试行）》和《煤矿安全质量标准化基本要求及评分办法（试行）》的通知（煤安监行管[2013]1号）2、电能质量公用电网谐波GB/T 14549-1993二、检测项目谐波电压、谐波电流三、检测流程1、熟悉企业的供电系统，了解主要供电线路及供电区域，核实各供电线路的基本参数，主要包括供电线路名称、电压变比、电流变比、主要负荷及运行时段等。
2、依据各区域的用电负荷情况选择测点。
针对企业主要的用电负荷及对供电网络和安全生产有重大影响的线路进行测试。
根据煤矿企业的生产特点，主要的测点包括：总进线（35kV、110kV、6kV、10kV、0.4kV等），单路供电线路（主井、副井、扇风机、压风机、下井等）。
3、各测点检测方法（1）总述在进行测试时，首先了解企业一天中的用电负荷情况，包括用电负荷大小、主要用电负荷的组成、谐波源（变频器、整流柜等设备）的启用情况、地面和井下设备检维修时间等。
根据实际用电情况合理安排各测点测试的时间区间，制定测试计划。
各测点测试位置为各线路的配电柜的二次侧，以计量线路为首选。
由配电柜二次侧取得电压和电流信号，并根据配电柜互感器个数合理选取仪器接线方式，将仪器接入电网；然后根据实际情况设置仪器的接线方式、电压等级、电压电流互感比、短路容量等，进行测试，并且保存数据以供数理统计分析和出具检测报告。
针对总进线的测试选取在企业正常供电、用电负荷较小且主要谐波源运行的情况下进行。
根据检测标准的要求谐波次数选取为25次，测量的间隔时间不大于2min，测量数据个数为了满足数理统计的要求，一般不少于30组。
针对单路供电线路选取主要设备正常运行的情况下进行测试，根据检测标准的要求谐波次数选取为25次，测量的间隔时间不大于2min，测量数据个数为了满足数理统计的要求，一般不少于30组。
（1）35kV总进线35kV总进线是外部电网与企业供电系统的连接点，该测点能够反映出外部电网向企业供应的电压质量和企业向外部电网反馈的电流质量情况，是保证外部电网和企业内部用电安全的主要节点。
如何准确测量设备或电网的谐波含量
第1章打倒谐波测量的“拦路虎”众所周知，谐波是一种由非线性负载产生的常见干扰信号，它会影响设备的正常工作，是电气设备设计时非常关注的一项参数。
特别是并网设备，其生成的谐波会流入电网造成污染，影响附近供电环境的电能质量。
那么该如何准确测量设备或电网的谐波含量呢？1.1IEC61000-4-7谐波测量标准要对并网设备中波动的电压电流进行精确测量，需根据IEC61000-4-7标准（对应国标GB/T-17626.7-2008）中的规定公式，以10个信号周期的时间窗，5Hz的频谱分辨率对信号进行FFT分析。
但若想保证FFT结果真实有效，测量仪器需针对FFT常见的频谱混叠和频谱泄露问题进行处理。
普通的功率计对这两种问题并没有针对性措施，因此谐波测量结果存在偏差，其谐波分析功能也沦为鸡肋。
图1-1IEC61000-4-7谐波测量标准致远电子PA300系列功率计除了谐波算法符合IEC61000-4-7谐波测量标准要求外，还配备了以下两种“独门武器”，目的是解决频谱混叠和频谱泄露这两头谐波测量的“拦路虎”。
图1-2PA300系列功率计1.2从源头抑制频谱混叠与频谱泄露抗混叠滤波器：根据采样定理fs≥2f，若输入信号包含的最大频率f＞采样频率fs的一半，则采样后的信号将无法正确还原。
PA300系列功率计内置纯硬件抗混叠滤波器，可将被测信号的高频杂波部分去除，防止频谱混叠现象的出现。
图1-3高频噪声引起频谱混叠锁相环技术：当采样周期不是信号周期的整数倍时，截取的采样部分数据就不是一个完整的周期信号，FFT时会出现频谱泄露，影响幅值测量的准确。
为了最大限度的抑制频谱泄露，PA300通过锁相环倍频技术让采样频率同步跟踪输入信号的基波频率，从根源上杜绝了频谱泄露现象的产生。
图1-4同步采样有效避免频谱泄露1.2.1功率计功能拓展——PAM软件一些PA300系列功率计无法直接显示的测试功能，可以通过PAM软件实现测量与显示，如所有测量参数数值、各次谐波数据、谐波柱状图、趋势图以及波形图等。
电网电压谐波准确测量关键技术研究及运用
托 关键 技术 的研 究 成 果 ，在 超 高压 基 地 、玉 溪 供 电局开 展 了 ｉ １ ０ ｋ Ｖ、２ ２ ０ ｋ Ｖ Ｃ Ｖ Ｔ的 现 场测 试 。结
果 表 明基 于 电容 电流 法 的测 试 系 统 较传 统 方 法 具 有 更高 的ｉ 贝 ４ 量准 确度 。
建设 ，开关 电源 、晶 闸管 器 件 、风 电机 组 等 在 电 网中越来 越 多 的 得 到应 用 。这 些 设 备 一 方 面 提 高 了人 们 对 电能 的 利 用 效 率 ，另 一 方 面 在 电 网里 形
和谐 波 测试 方 法 ，结合 Ｃ Ｖ Ｔ的原 理 和 电容 容 抗 随 频率 变 化 的 特 性 分 析 ，提 出 通 过 测 量 流 过 Ｃ Ｖ Ｔ
网谐 波 》 规定 的 Ｃ Ｖ Ｔ不 能 用 于 谐 波 测 量 的 问题 。 研究 成果 可直 接 应 用 于 电 网谐 波 监 测 、谐 波 成 分
定南 方 电网在 国际 、国 内谐 波检 测 领 域 的 领先 地 位 ，为 准 确 进 行 谐 波 治 理 提 供 了 强 有 力 的 技 术
支撑 。
项 已受理 ） 。发表 学术 论 文 １ 篇。 项 目首次 提 出 了通 过 测量 Ｃ Ｖ Ｔ电容 电流 进 行 电压 谐波 测量 的 方 法 （ 电容 电 流 法 ） ，应 用 电流 传 感 器研 制 出基 于该方 法 的电压谐 波 ＿ ２ 贝 ４ 量 系统 。
到 电 网真实 谐 波 水 平 ．云南 电力 试 验 研 究 院 、华
北 电力 大学 开展 了 “ 电网 电压 谐 波 准 确 测 量关 键
并且不会对其余带 电运行设备产生影响。 通 过对 实际 Ｃ Ｖ Ｔ测试 结果 的 波形 对 比验 证 了
电力系统谐波测量方法浅析
电力系统谐波测量方法浅析摘要：随着电工技术的高速发展，各种新器件、新负载层出不穷，它们所产生的大量谐波对电力系统的安全造成了很大的危害，谐波问题也成为了大家日益关注的问题。
因此提高针对谐波问题的检测水平，对于改善电网环境和提高电网的安全性都是十分重要的。
本文首先对国内外电力谐波检测技术的发展现状作了简要介绍，又对电力谐波的基本性质及其所造成的危害作了详细阐述，对针对谐波检测的主要检测方法以及检测设备进行了概括。
关键词：谐波检测;fftabstract:with the rapid development of electrical technology, various new devices, new load after another, they produce a lot of harmonics on power system security caused great harm, harmonic problems have become a growing concern everyone. thereby increasing the level of detection for harmonic problems, for improving the environment and improve the power grid’s safety is very important.this article first foreign power harmonic detection technology, gave a brief introduction, but also on the power harmonics and the fundamental nature of the harm caused elaborated on the main test for the harmonic detection method and detection equipment summarized.key words: harmonics analysis;fft中图分类号：s219.4文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）随着近年来国民经济的不断发展以及科学技术的不断提高，电能已经成为社会生产和生活当中所必需品之一，在人们日常的生活以及生产当中占据了无法替代的位置。
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1 绪论随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，电力电子产品广泛地应用于工业控制领域，用户对电能质量的要求也越来越高，其中最为突出的是电压质量和谐波的问题，因此，如何提高电压质量、治理谐波就成为输配电技术中最为迫切的问题之一。
所以，面对我国目前电网结构薄弱和输配电技术普遍存在的技术手段的落后、自动化水平低的现状，针对电压质量和谐波问题，研究电网谐波治理问题和无功补偿新技术及新装备，具有十分重要的理论和现实意义[3]。
1．1 谐波的定义“谐波”这一名词起源于声学，在声学中谐波表示一根弦或一个空气柱以基波频率的倍数频率振动。
电气学中所谓电网谐波，就是电网正弦电压波形畸变后，其波形可以按傅立叶级数进行分解，除了基波（50HZ）之外，还有一系列频率为基波频率整数倍的正（余）弦波，这些正（余）弦波称之为谐波。
正是由于这些谐波注入了电网，就使得电网电压波形畸变[14]。
1．2 谐波的危害电网谐波的危害主要有以下几点：1、相同频率的谐波电压余谐波电流要产生同此谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网容量。
2、高次谐波能使电容器出现过电流与过负荷，温度增高，寿命减少，甚至出现发热、鼓肚、击穿或爆炸事故。
同时在电压已经畸变的电网中，电容器的投入，还可能使电网的谐波加剧（谐波放大现象）。
3、谐波往往引起继电保护不工作或误动作，从而造成设备与系统的事故，尤其是半导体继电保护与整流型继电保护更为严重。
4、谐波能增大仪表的计量误差，干扰通讯网络的正常工作。
5、电机中有谐波电流，且频率接近某个零件的固有频率时，使电机产生机械振动并发出很大的噪声。
6、谐波对人体有影响。
从人体生理学来看，人体细胞在受到刺激兴奋时，会在细胞膜静息电位基础上发生快速电波动或可逆翻转。
其频率如果与谐波频率相接近，电网谐波的磁辐射就会直接影响人的脑磁场和心磁场。
1．3 谐波的产生电网谐波来源于三个方面：其一是发电源质量不高产生谐波；其二是输电网产生谐波；其三是用电设备产生的谐波。
其中以电气设备产生的谐波最多，具体情况如下：1、整流设备。
由于晶闸管整流的广泛应用（如电力机车的、路电解槽、电池充电器等），给电网造成大量的谐波。
统计表明：由于整流装置产生的谐波占所有谐波的40%左右，这是最大的谐波源。
2、电弧炉、电石炉。
由于加热原料时电炉的三项电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃料不稳定，引起三项负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的△形连接线圈而注入电网。
其中主要是2～7次的谐波，平均可达基波的8%～20%，最大可达45%。
3、电力变压器。
由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济型，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波，其次谐波电流可达额定电流的0.5%。
另外变压器空载合闸时出现的涵流中也含有大量的谐波量。
4、家用电器。
如电视机、录像机、电子调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波；在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能是波形改变。
1．4 谐波抑制的三种方法为了产少谐波的危害，根据谐波的来源，抑制谐波的方法大致从三个方面考虑：1、确保电源的质量从发电机本身来说，产生谐波是很少的，这主要就是要从管理上保证发配电的质量，尤其是对于自发电设备的企业，要制定相应的措施予以保证。
2、减少输电网谐波的产生与磁辐射如尽可能采用高压直流输电；低压供电尽可能采用地下电缆；高层建筑内部的供电线应用铁管来防止磁辐射，还应做好大楼建筑的接地系统的设计与实施安装。
3、限制用电负荷产生的谐波前已述及，用电负荷是电网谐波的最主要的来源。
首先要求用户对电网电压的畸变率与谐波电流的限制要做到负荷国家要求。
根据国家水电部颁发的SD126-84规定,如果超过极限值，则应采取抑制措施。
其次，就是要把维护电网不受谐波污染定成规章制度，用户与电气设备制造厂商都要配合发供电部门齐抓共管。
具体来说应做到下面几点：（1）对容量在100kVA以上的整流装置与非线性用电设备，必须就地增设滤波装置，吸收高次谐波。
（2）具有整流元件的设备，虽是小型用电器，也要增加整流相数与脉冲数，或把晶闸管移相触发改为过零触发，或者增设滤波装置，做到尽可能减少谐波。
例如有些厂家生产的晶闸管调光台灯就增设了滤波原件。
虽然成本有所增加，但能抑制谐波对电视机等设备的干扰，应受到推广。
（3）制造电磁感应式设备的厂家，要采用高质量的电磁材料，也可适当降低磁密。
对于劣质元件的电磁设备要限制出售使用。
（4）对于电容器组等大容量的设备，应在回路内串电抗器或增设限流装置，抑制高次谐波。
（5）合理选择供电电压，尽量保持三相平衡。
对能产生谐波的大容量设备还可采用较高电压供电，以减少系统的阻抗，从而减少谐波引起的网损。
（6）在产品的设计上还可采用干扰频率转嫁措施。
如在变压器降压整流稳压的设备中，采用开关电源的逆变技术，就能大大降低低频段的污染，而转嫁到150kHz 以上频率的污染，而这种较高频率的谐波容易被抑制。
总之，面对日趋严重的电网谐波污染，必须引起高度重视，这就需要发供电部门、用户及电气设备的制造厂商都从大局出发，共同努力，清扫和维护电网的“公共卫生”。
同时只有这样，才能有利于各行各业的生产发展，才能有利于人民生活水平的不断提高。
2 课题分析2．1 课题来源随着电力电子技术的迅速发展，各种变频器、变流器、开关电源和电抗器的应用日益增多，电网随之产生的谐波污染也日益严重，影响了电力系统的安全运行及线路周围的电磁环境，因此电网谐波测量成为热门研究课题。
2．2 设计思路将220V的交流电压通过电压采样环节，得到模拟量电压，将得到的模拟量电压接到USB2002采样卡模拟输入通道，接着由采样卡的采样环节变换成离散的数字量，然后运用傅立叶变换作谱分析，由于栅栏效应，谱线位置与分析点可能不重合，可采用具有实谱特性的窗函数对信号进行加窗处理，然后对信号及其时移连续作两次FFT 分析（实为一次复时域信号分析），则在窗谱的主瓣内将含有若干个由窗泄漏造成的相位相同的谱分析值，据此可以判定这些分析值由同一条真实谱线引起。
继而可精确求出诸分立谱线的频率、幅度，然后将计算获得的数据显示在计算机屏幕上。
本课题是从电网中采集数据然后运用DFT来分析电网中存在的谐波。
根据课题的需要可分成两大块，一块是数据采集，一块是数据处理。
在数据采集模块里包括数据的采集和保存，本设计采用北京阿尔泰科贸有限公司生产的USB2002型号的采集卡进行采集。
在数据处理模块中将采用DFT来进行数据处理从而得到谱线的幅度和频率，进而求出纹波系数。
由于要用到编程来解决数据的采集、存盘和处理，我们将采用VC6.0做用户界面，通过调用MATLAB引擎的方法处理数据，以实现本课题的要求。
3 数据采集3.1 数据采集卡的介绍USB又称之为通用串行总线，它将计算机和外设连接在一起，能进行数字图象处理，同时为数字化设计提供了许多创造空间。
课题中我们所用的采集卡型号是USB2002。
它是USB总线兼容的数据采集板，可经过USB电缆接入计算机，构成实验室、产品质量检验中心、野外测控、医疗设备等领域的数据采集、波形分析和处理系统，也可构成工业生产过程控制的系统。
而且它具有体积小，即插即用等特点，因此是便捷式系统用户的最佳选择。
现在我们使用的是USB2.0的版本，它的传输速度最高达到480MBit。
同时本卡的使用是由软硬件共同完成的。
3.2 数据采集卡的技术指标及应用1、模拟信号输入部分模拟通道输入数：32路单端/16路双端模拟信号输入，支持通道扫描及伪同时采集（同步采集）扫描模式（注：伪同步模式：即模拟同步采集模式，采样被定时器或外部时钟启动后，USB2002以400KHZ的最大速度对用户设置的一组通道采样，结束后等待下一次启动，如此循环采样）。
（1）模拟电压输入范围：±5V，±10V（AD7899-1）（2）模拟输入阻抗：100MΩ（3）模拟输入共模电压范围：>±2V（4）放大器建立时间：2μS2、A/D转换电路部分（1）A/D分辨率：14Bit（16384）（2）非线性误差：±1LSB（最大）（3）转换时间：2.5μS（4）系统测量精度（满量程）：0.1％（5）采样速度：400KHZ3、应用数据采集卡的主要应用在以下几个方面：野外采集、信号采集和医疗设备3.3 程序调试现在由于在实验室操作，为了安全问题，我们先将电网220V的电压通过变压器降压，然后再用电阻分压（当然使用了变压器会对我们要处理的电网谐波有一定的影响）。
将电压采样电路和数据采集卡连好后，我们便将电源打开，接着打开我们要运行的程序。
点击程序运行按钮，系统自动弹出一个框，在这个框中，我们进行一些参数的设置，参数设置完后我们便开始数据采集，采集的数据将在左半边出现，而图形以正弦波的形式在右半边出现。
采集结束后点击存盘按钮，数据将存入相应的盘中。
在操作中我们发现如果使用单通道输入会有一些干扰，而使用双通道输入则可以抑制一些干扰。
4 数据处理4．1 综述数据处理就是对采集到的信号进行分析，分析的步骤有以下几方面：首先取两组相差为一个采样周期的两组数据，然后对数据加布莱克曼－哈里斯窗，接着对数据作DFT变换，最后用查询方法寻找真实谱线，流程图如图4.1所示：4．2 VC++调用MATLAB4．2．1 VC调用MATLAB的三种方法Visual C++是基于Windows平台下的一种应用程序开发环境,现在已升级到了6.0版本。
应用VC6.0可以方便地开发各种用户需要的界面和工具,并且能够直接与系统的底层硬件交换数据。
在VC6.0环境下开发的软件,具有容易维护、界面友好及运行速度快等许多优点。
但是, 在VC6.0下进行编程是比较烦琐的,不易掌握。
因此, 将VC6.0图4.1 数据处理部分流程图环境与MATLAB进行有效连接将会使得VC程序的开发大大简化[13]。
以下是三种VC调用MATLAB的方法，它们各具特色,在应用中要结合具体需求进行选择。
第一种：MCC 编译器法可以直接对MATLAB 产生的.m文件进行编译,在MATLAB提供的C/C++函数库、图形库的支持下,能将绘制各种复杂图形的MATLAB 程序高效的转化为C/C++代码,与单纯用VC编程实现相比大大减轻编程人员的工作量和编程难度；第二种：采用Matcom 编译法进行转换更加方便,且生成的C/C++代码的可读性较好,是解决图形、图像处理问题的一种理想方法；第三种：使用MATLAB计算引擎法时,由于其工作时MATLAB后台工作,只有小部分引擎通信函数库与程序相连,因此节省了资源,提高了应用程序的整体性能和处理效率。