谐波功率测量
有关功率分析仪的谐波测量技术解析
有关功率分析仪的谐波测量技术解析几乎所有的功率分析仪都有谐波测量功能，有的支持40次，有的支持100次，有的支持128次，这个值是不是越大就越好呢？这个功能又用在哪些测试领域呢？常规谐波测量，IEC谐波测量以及FFT都是与谐波有关的，他们之间有何区别，实际使用过程中又该如何选择呢？谐波测量的重要参数THD说明说到谐波，我们首先关注的参数就是THD(总谐波畸变率)，总谐波畸变率就是各次谐波的均方根值除以基波值（有时候是除以总波值叫THF），其值以百分比方式显示。
从上面的计算公式我们可以看出，除数基波值是基本不变的，但是被除数各次谐波的均方根值，则随着谐波次数的增多而增大。
也就是说，用于计算THD 的谐波次数越大，THD值就越大。
而谐波次数越多测试出来的THD值离真实值就越接近。
接近真实值有什么用呢？那需要测试多少次谐波的THD值才算比较接近真实值呢？THD就是告诉你，被测信号里面含有多少谐波成分，是否足够“纯净”。
我们的常识里面谐波就是危害很大的，几乎没有好处（谐波当然也可以废物利用，比如供电线融冰），THD的真实值可以最准确的告诉我们，被测信号的“纯度”，就像饮用水里面各种成分的含量一样，谐波就像水里面的漂白粉、重金属、有机物成分等，我们当然希望了解我们的饮用水里面所有各种成分的含量。
PA6000最高支持256次谐波，让你看到信号里面的各种”成分”。
希望总是美好的，但现实总是残酷的。
由于国内大部分仪器都只能测试40次或以内的谐波，所以目前国内的THD测试标准还是沿用比较落后的40次。
不同的谐波测试次数又有什么区别呢？测试40次与测试256次的差异就像，测试饮用水的成分，测试40次只检测了漂白粉的含量；测试256次则除了除漂白粉外，还检测了铜、铁、钠、钾、氨、氰化物等的含量。
欧美的一些最新标准已经开始沿用64次谐波的测量标准，德国并网逆变器谐波测量的最新要求已经达到178次。
谐波测量次数越来越高将是谐波测量领域的发展趋势，选择PA6000就是占领谐波测量的制高点！谐波既然这么重要，那谐波是如何测量出来的呢？谐波测量的核心是时域到频域的转换。
测量电功率的几种特殊方法
测量电功率的几种特殊方法1.电流、电压和功率因数测量法这是最常见和最基本的测量电功率的方法之一、通过测量电路中的电流和电压，可以计算出功率。
对于交流电路，还需要测量功率因数。
这种方法的主要优点是简单易行，不需要特殊的设备和复杂的计算。
但是，对于非线性负载和功率因数敏感的应用，可能会导致测量误差。
2.瞬时功率测量法瞬时功率测量法通过测量电流和电压的瞬时值来计算功率。
这种方法特别适用于波动较大的非稳态负载。
它使用快速采样的传感器来捕获瞬时电流和电压，并对它们进行数学处理以获得功率。
瞬时功率测量法可以提供更准确的结果，但需要更复杂的数据处理和计算。
3.有源功率测量法有源功率测量法通过使用专门的电力负载测量仪器来直接测量功率。
这些测量仪器通常具有高分辨率和高精度，可以提供更准确的结果。
有源功率测量法适用于需要精确测量的应用，例如实验室测量、精密仪器校准等。
4.无功功率测量法无功功率是交流电流或电压中产生的无功能量。
测量无功功率可以帮助判断电力系统的功率因数、电力质量等状况。
无功功率通常测量的方式是通过测量电流和电压的相角差。
根据应用和测量要求的不同，可以使用不同的无功功率测量方法，包括电阻及电容抗（容易测量）、正弦上、下限分析等。
5.谐波功率测量法谐波功率测量是测量非线性或谐波电流负载中不同频率上产生的功率。
谐波功率测量需要使用专用的谐波分析仪器来测量各个谐波分量的功率，并将它们相加以得到总功率。
这对于评估谐波滤波器的性能以及检测系统中的谐波问题非常有用。
总结起来，测量电功率的特殊方法包括电流、电压和功率因数测量法、瞬时功率测量法、有源功率测量法、无功功率测量法和谐波功率测量法。
不同的方法适用于不同的电力应用和测量要求，选择合适的方法对于保证电力系统的运行和维护至关重要。
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。
谐波功率表
谐波功率表简介谐波功率表是用来测量电子设备中出现的谐波功率的仪器。
当电子设备中存在谐波时，谐波功率表可以测量谐波的大小和频率，从而确定谐波对设备的影响和可能对其它设备造成的干扰。
在电子工程、通信、轨道交通、军事等领域中广泛应用。
原理谐波功率表的测量原理基于功率计原理，但是对于非纯正弦波形的电压和电流信号需要使用平均功率计算方法。
谐波功率表通过将输入信号分解成谐波成分来进行测量，首先对输入电压或电流信号进行滤波，滤除直流等不需要的成分，然后将信号分解为多个正弦波的叠加，得到各个谐波成分的电压或电流，再将其放入功率计算公式中，得到各个谐波分量对应的功率值。
结构谐波功率表通常由下面几个部分组成：•输入端口：用于连接待测谐波信号的端口，通常为BNC接口或SMA 接口。
•滤波器：用于过滤掉直流分量和高频杂波，只留下谐波成分的信号经过滤波器后输出。
•谐波分析器：用于将输入信号分解为多个谐波成分。
•功率计：用于测量各个谐波成分所对应的功率值。
•数字显示屏：用于显示功率等测量结果。
•控制键：用于设置谐波功率表的测量参数和测量范围。
使用谐波功率表的使用相对简单，一般按照下面的步骤进行： 1. 连接待测信号：将待测信号接入输入端口。
2. 设置测量参数：根据待测信号的特性、谐波成分的范围和预期的测量精度等因素设置测量参数，包括滤波器、谐波分析器、功率计等。
3. 进行测量：测量时一般先对全范围进行测量，然后根据谐波成分的具体情况和波形特征对测量范围进行调整。
4. 数据分析：对测量结果进行分析和处理，以得到更具有参考价值的结论。
总结谐波功率表是一款在电子行业和通信行业广泛应用的仪器，用于测量电子设备中存在的谐波信号的功率值和频率。
其基本原理是将输入信号进行滤波、分解谐波成分、计算各个成分对应的功率值，最终获取谐波功率值。
谐波功率表结构简单，但有多个重要部分，包括滤波器、谐波分析器、功率计等。
使用谐波功率表时，需要根据不同的测量要求设置相应的测量参数，进行相应的数据处理和分析。
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）
变频器输出端谐波检测方法
变频器输出端谐波检测方法主要有以下几种：
1. 电压和电流的谐波分析：通过对变频器输出端的电压和电流进行谐波分析，可以检测出输出信号中的谐波成分。
这种方法的精度较高，但需要使用专门的谐波分析仪器或设备。
2. 电压和电流的傅里叶变换分析：利用傅里叶变换将变频器输出端的电压和电流信号从时域变换到频域，从而分析出信号中的谐波成分。
这种方法也需要使用相应的软硬件设备。
3. 功率因数和功率测量：通过测量变频器输出端的功率因数和功率，可以间接推断出谐波的存在。
这种方法虽然简单，但精度相对较低。
4. 峰值和有效值检测：通过检测变频器输出端的电压和电流的峰值和有效值，可以判断谐波的存在。
这种方法适用于对输出信号的初步检测，但精度不高。
以上是几种常见的变频器输出端谐波检测方法，具体使用哪种方法需要根据实际情况进行选择。
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。
一文教你读懂谐波测量方法
一文教你读懂谐波测量方法来源：仪商网在很多人认识里，只有使用同步采样才能进行精确的谐波分析，其实采用非同步采样同样能进行谐波分析，而且在许多情况下甚至比同步采样法更优秀。
PA功率分析仪提供了常规谐波、谐波和IEC谐波三种谐波测量模式，支持同步和非同步的谐波分析，将两种分析方式互补使用可提高谐波的分析能力。
下面通过其计算方法的简单，结合实例讨论三种谐波模式的使用。
谐波测量基本原理目前最常用的谐波分析方法是使用傅里叶变换，将时域的离散信号进行傅里叶级数展开，得到离散的频谱，从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线，计算得出谐波各项参数。
在实际实现时，由于离散傅里叶变换存在“栅栏效应”，采样频率不为基波的整数倍时，部分谐波可能不在离散傅里叶变换后的离散频率点上，需要使用特殊的手段将栅栏空隙对准我们关心的谐波频率点。
其中同步采样法和频率重心法使用最为广泛。
同步采样法顾名思义，就是使采样频率与基波频率同步改变。
该方法从源头上保证数据的采样频率为基波频率的整数倍，如IEC 61000-4-7标准就规定50Hz使用10倍基波采样率，采样数据经离散傅里叶变换即可得到各次谐波分量。
同步采样常用硬件PLL实现，需要实时调整采样频率，频率的锁定需要时间，受限于滤波器及相关器件，很难做到很宽的频域，也很难保证频谱特别丰富时的准确性。
频率重心法使用足够高的采样频率（一般大于4倍基波频率）即可满足直接对信号进行采样，将信号的频谱间隔拉开，并且使用更多周期的数据点做离散傅里叶变换，降低频谱泄露的影响。
最后根据窗函数的功率谱分布特性，通过频谱的谱峰和次谱峰，找到真正的谱峰频点——即离散频谱的谱峰和次谱峰的重心。
通过频率重心法消除了栅栏效应的影响，对各次谐波使用重心法，还得到一个偏离系数，使用该系数配合窗函数功率谱，可求解得到对应频点的相位和幅值等信息。
至此，非同步采样法同样得到了各次谐波。
受限于窗函数的频谱特性，该法需要用足够高采样率来保证各频率成分的频谱互相影响足够小；而且截断造成的泄漏也不能太大，否则产生的假频率叠加到真实频谱里，导致结果误差更大。
MS2205谐波功率表
MS2205谐波功率表
测量交流电压、交流电流、交流电压峰值、交流电流峰值、有功功率、无功功率、
视在功率（单相或三相）、功率因数、相角、相序检测。
交流电压谐波（达20次），
交流电路谐波（达20次）及总谐波失真度。
真有效值测量
相序检测：正向、反相、缺相（在三相平衡负载的情况下）
记录：记录最大值、最小值（在电压、电流、有功功率、无功功率测量的情况下）
数据存储：存储100组测量数据，并可通过光电隔离的RS232通讯接口上传至PC通讯软件。
低电压指示/ 数据保持/ 自动关机
数据传输：光电隔离的RS232通讯接口。
频谱分析仪测量谐波的方法
频谱分析仪测量谐波的方法嘉兆科技无线电工程应用不仅要对射频信号的谐波进行测量，有时还要确定音频信号的总谐波失真(THD)。
射频信号可能是已调信号或连续波信号。
这些信号可以由有漂移的压控振荡器(VCO)或稳定的锁相振荡器或合成器产生。
现代频谱分析仪能利用本文中所述方法来进行这些测量。
本文还将讨论如何断定在分析设备或被测器件(DUT)中是否产生谐波、对不同类型信号的最佳测量方法以及对数平均、电压单位和均方根值(ms)计算的利用。
我们这里所处理的所有信号均假定为周期信号，亦即它们的电压随时间的变化特性是重复的。
傅里叶变换分析可以将任何重复信号表示为若干正弦波之和。
按一定目的产生的频率最低的正弦波称为基频信号。
其它正弦波则称为谐波信号。
可以利用频谱分析仪来测量基频信号及其谐波信号的幅度。
谐波常常是人们不希望存在的。
在无线电发射机中，它们可能干扰射频频谱的其它用户。
例如，在外差接收机的本振(LO)中，谐波可能产生寄生信号。
因此，通常应对它们进行监控并将其减小到最低限度。
利用频谱分析仪对信号进行测量时，分析仪的电路也会引入其自身的某种失真。
为了进行精确测量，用户需要了解所测得的失真究竟是所考察的信号的一部分还是由于引人分析仪所引起的。
分析仪所产生的失真起因于某些微弱非线性特性(因为它没有理想线性特性)。
因此，可以用表明输出电压(O)与输入电压(I)之间的关系的泰勒(Taylor)级数来表示频谱分析仪的信号处理特性：V0=K1V i+K2V i2+K3V3i (1)式中V0=输出电压V i=输入电压K1、K2和K3均为常数利用上面的关系式，可以直接证明：输入电压加倍将引起V i2项增加4倍(6dB)，因而引起对正弦波的二次谐波响应增加4倍。
类似类推，三阶谐波失真随输入电平按三次方规律增加。
有两种方法即依靠技术指标或实验能断定分析仪是否对测出的失真有影响。
为了依据分析仪的谐波失真技术指标来判断其影响，利用对失真量级的了解，将相对于分析仪输入混频器上的特定信号以伽给出的那些技术指标变换成针对选择的输入电平给出的dBC。
谐波有功功率测量误差检定方法
谐波有功功率测量误差检定方法
1.标准源法
图1：标准源法谐波有功功率检定示意图
根据上图1所示连接检定系统，依据选定的基波功率和谐波功率设置标准源输出，读取并记录标准谐波功率源的设置值和被检电能质量分析仪的谐波功率示值。
完成数据记录及测试后，根据下式1计算谐波功率的示值误差： (1)
式中：
ΔPh——被检电能质量分析仪第h次谐波功率示值误差，W；
PhX——被检电能质量分析仪第h此谐波功率示值，W；
Phs——第h次谐波功率标准值，W。
2.直接比较法
图2：直接比较法谐波有功功率检定示意图
采纳直接比较法对谐波有功功率测量误差进行检定时，根据上图2所示连接检定系统，依据选定的基波功率和谐波功率设置稳定谐波功率源的输出，试验完成后读取并记录宽频标准功率表谐波功率标准值和被检电能质量分析仪的谐波功率示值。
根据下式2计算被检电能质量分析仪谐波功率的示值误差：
(2)
式中：
ΔPh——被检电能质量分析仪第h次谐波功率示值误差，W；
PhX——被检电能质量分析仪第h此谐波功率示值，W；
Phs——宽频标准功率表第h次谐波功率标准值读数，W。
电力系统中电流谐波的监测与治理
电力系统中电流谐波的监测与治理在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定和高效运行至关重要。
然而，电流谐波的存在却给电力系统带来了诸多问题。
电流谐波不仅会影响电力设备的正常运行，降低电能质量，还可能引发电力故障，甚至造成严重的安全隐患。
因此，对电力系统中电流谐波的监测与治理成为了电力领域的一个重要课题。
一、电流谐波的产生要理解电流谐波的监测与治理，首先需要了解它的产生原因。
电流谐波主要来源于电力系统中的非线性负载。
常见的非线性负载包括电力电子设备，如变频器、整流器、逆变器等；电弧炉、电焊机等工业设备；以及一些家用电器，如节能灯、计算机电源等。
这些非线性负载在工作时，其电流和电压的关系不再是简单的线性关系，从而导致电流波形发生畸变，产生了谐波成分。
例如，在变频器中，通过对电源进行整流和逆变操作来改变电机的转速。
在这个过程中，由于半导体器件的开关动作，电流会出现高频的脉动，从而产生谐波。
二、电流谐波的危害电流谐波对电力系统的危害是多方面的。
首先，它会增加电力设备的损耗。
谐波电流在电力线路和变压器中流动时，会产生额外的热量，导致设备温度升高，降低其使用寿命。
其次，谐波会影响电力测量仪表的准确性。
例如，电能表可能会因为谐波的存在而计量不准确，给电力用户和供电部门带来经济损失。
再者，谐波还会干扰通信系统。
在电力线路附近的通信线路中，谐波可能会引起噪声，影响通信质量。
此外，严重的谐波还可能导致电力系统的电压波动和闪变，影响电气设备的正常运行，甚至引发电力系统的故障。
三、电流谐波的监测为了有效地治理电流谐波，首先需要对其进行准确的监测。
电流谐波的监测方法主要包括以下几种：1、基于傅里叶变换的谐波分析这是目前最常用的方法之一。
通过对采集到的电流信号进行快速傅里叶变换（FFT），可以将其分解为不同频率的谐波分量，从而得到各次谐波的幅值和相位信息。
2、谐波功率测量除了测量谐波的电压和电流幅值外，还可以通过测量谐波功率来评估谐波的影响。
电力系统谐波测量算法
电力系统谐波测量算法
谐波是指由正弦波的几倍频率构成的复合波，多用于电力系统中，它们会影响电力系统的稳定性、可靠性、有效性及发电成本。
因此，为了检测和分析谐波，必须有一个精确准确的谐波测量算法。
电力系统中谐波测量算法，一般可分为离散傅里叶变换(DFT)和连续傅里叶变换(CFT)两种。
DFT是在一个离散信号序列上进行转换，可以得到特定频率的信号分量。
而CFT则倾向于连续变换，可以提供精确的频率分辨率。
DFT是一种常用的谐波测量算法，它是通过离散傅里叶变换将时域信号变换到频域信号，并以与信号时间频率参数相关的函数系数给出结果。
基于DFT算法，一般会采用N点快速傅里叶变换(FFT)算法，它是一种快速的算法，可以得到电力系统瞬时有功率、谐波总功率因素、瞬时谐波电压等参数。
另一方面，连续傅里叶变换(CFT)也是一种可用的测量算法，它可以比DFT更准确地测量电力系统中谐波的参数。
它通过积分的方式，用时域信号在每个频率上的功率谱积分和计算电力系统谐波的参数，具有高精度和高准确度。
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。
功率计之谐波测量
广州致远电子股份有限公司 工程技术笔记 ©2015 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd.1 功率计之谐波测量功率计之谐波测量功率计可以测量电压、电流的有效值、峰值、平均值等参数，而功率计最重要的是测量输入信号的功率、谐波以及输入信号的谐波，功率与谐波的测量时功率计的主要特征，电压、电流值参数的测试，可通过万用表等仪器来测试，但对于功率与谐波的测试，就非功率计不可，功率计测量谐波，谐波到底是什么呢？准确来讲，实际上我们的输入信号是有多种频率的正弦波信号叠加而形成，如果把信号比做成化学中的物质的话，输入信号就是混合物，而谐波就是混合物中的各个成分，各个成分就是各个频率的正弦波信号，功率计的谐波测量功能，就是将各个成分分解出来，求出各次谐波的次数以及谐波失真度（即所占输入信号的含量）。
谐波的危害有哪些呢？谐波成分含量太多，会使信号畸变，对运行的设备长生不利的影响，典型的是在电力系统中的危害。
在电力系统中，谐波使电能的生产、传输和利用效率变低，是电气设备发热，并产生震动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，使设备故障或烧坏。
谐波还会使电力系统发生串联或并联谐振，使谐波分量被放大，是整个工作系统工作异常，对设备的控制信号出现干扰，导致整个系统的工作状态紊乱，轻则工作系统瘫痪，重则发生重大事故。
所以对于现场工作设备供电电源谐波的测试与监控变得日益重要。
功率计可以进行谐波测试，采用经典的FFT 算法就行数据运算，对输入信号在频域内，进行数据分析，最终准确的计算出输入信号中的各个谐波成分，根据计算出的谐波成分，分析输入信号，或者供电电源是否正常，以此来对工作现场的安全、质量等环节，进行一个高效、准确的判断。
功率计谐波测量的准确性与快速性，与功率计的处理电路，处理器息息相关，功率计由于都是数字式的，因此，功率计的采样率很大程度影响着对实际信号的测量准确度，PA300系列功率计的采样率高达500k/s ，它采用双核处理架构，可实现快速、准确及可靠的测量。
电力系统谐波检测与分析方法研究
电力系统谐波检测与分析方法研究引言：电力系统中的谐波问题一直是一个引发关注的重要议题。
谐波是电力系统中的一个普遍存在的问题，它来源于非线性负载和谐波产生设备。
随着电子设备的普及和复杂化，谐波问题对电力质量和设备的正常运行产生越来越大的影响。
因此，电力系统谐波检测与分析方法的研究具有重要的实际意义。
1. 谐波检测方法1.1 采集数据为了进行谐波分析，首先需要采集谐波数据。
目前，常用的方法有两种：直接测量和间接测量。
直接测量方法是通过安装具有谐波分析功能的仪器进行现场测量。
这种方法的优点是准确性高，能够直接采集原始波形数据，可以观察到谐波的详细特征。
然而，直接测量方法的缺点是成本高昂且不适用于长期在线检测。
间接测量方法是通过采集电力系统中的其他参数间接推断谐波情况。
例如，可以通过检测电流或电压波形的畸变程度来判断谐波的存在。
这种方法的优点是成本低廉且适用于在线检测，但无法获取准确的谐波波形数据。
1.2 谐波分析方法谐波分析是对采集到的谐波数据进行处理，并进一步分析谐波的来源和影响。
常用的谐波分析方法包括时域分析、频域分析和小波分析。
时域分析是通过观察波形时间序列中的谐波成分来判断谐波问题。
时域分析可以直观地展示谐波的幅值和相位关系，但无法提供频率和频谱信息。
频域分析通过将时域波形转换为频域信号，利用傅里叶变换等数学方法得到波形的频率和幅值信息。
频域分析能够精确获得谐波分量的频率和幅值，但无法提供时间域的波形信息。
小波分析结合了时域分析和频域分析的优势。
通过小波变换，可以同时获取时域和频域的信息，能够更全面地分析谐波问题。
2. 谐波分析结果与效果评估谐波分析的结果需要进行效果评估，以判断谐波对电力系统的影响程度和采取相应措施的紧迫性。
2.1 谐波影响评估谐波的影响主要体现在两个方面：对电力系统设备的损坏和对电力质量的影响。
对设备的损坏主要表现为增加了设备的能量损耗和导致设备寿命缩短。
例如，变压器中的谐波电流会产生导磁损耗和铜损耗，使变压器温升增加，进而影响设备的使用寿命。
谐波电流测试标准要求
谐波电流测试标准要求引言在电力系统中，谐波电流是一种普遍存在的现象。
谐波电流的产生可能会对电力设备和系统造成不良影响，因此需要进行谐波电流测试。
谐波电流测试标准要求旨在规范测试方法和要求，确保测试结果的准确性和可靠性，从而保障电力系统的稳定运行。
一、测试准备1.测试设备和仪器进行谐波电流测试需要使用合适的测试设备和仪器，如：功率负载箱、功率分析仪、电流互感器等。
这些设备和仪器应符合相关的国家标准和规定，且应经过校准和检验。
2.测试环境测试应在无干扰的环境中进行，避免外界因素对测试结果的影响。
测试环境应保持干燥、清洁和适宜的温度。
二、测试方法1.测试对象谐波电流测试的对象可以是整个电力系统，也可以是某个特定的电力设备或电路。
根据测试目的和需求，确定测试对象，并进行相应的测试。
2.测试点和测量确定测试点和测量位置，通常选择在电流输入端或负载端进行测量。
对于大型电力系统，应选择代表性的测试点进行测量。
3.测试频率根据谐波电流的频率范围，设置合适的测试频率。
常见的谐波频率有50Hz、100Hz、150Hz等，根据具体情况选择合适的频率。
4.测试时间测试时间应足够长，以获取稳定且准确的测试结果。
通常建议测试时间不少于30分钟，以确保测试结果的可靠性。
三、测试指标和要求1.谐波电流含量对于不同的电力设备和系统，有相应的谐波电流含量限制。
测试结果应与相关的国家标准和规定进行对比，确保谐波电流含量在允许范围内。
2.谐波畸变率谐波畸变率是衡量谐波电流畸变程度的指标。
测试结果应与国家标准和规定进行对比，确保谐波畸变率符合要求。
3.谐波电流分布测试结果应包含谐波电流的分布情况，如各次谐波电流的幅值、相位等。
这些数据有助于分析谐波电流的特性和对电力设备的影响。
4.测试报告根据测试结果，编制测试报告，包括测试方法、测试对象、测试指标和要求、测试结果等内容。
测试报告应清晰、准确，方便后续的数据分析和处理。
结论谐波电流测试标准要求对电力系统的稳定运行起到重要的作用。
功率分析仪详解：谐波测量的解析(三)
1. 功率分析仪详解：谐波测量的解析(三)前两节，我们介绍了THD的定义以及FFT在不同的输入条件下，会有不同的结果。
我们可以把测试信号分成两类，一种是供电的工频信号，一种是其它信号。
前一种信号是固定频点的周期变化的信号，后一种信号就可以是类似变频器输出的PWM信号。
固定频点的周期变化的信号，我们可以通过固定输入条件的FFT变化来进行谐波分析，依照IEC61000-4-7标准（对应国标是：《GBT--17626.7-2008电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则》）FFT频谱分辨率为5Hz，那么50Hz 工频信号就会得到10条谱线，根据IEC61000-4-7标准，通常把谐波频点对应的谐波有效值和相邻的2个谱线的平方和开根号值为对应频点的谐波子组的有效值。
大家看到了，标准里面规定得很细，连谐波子组的计算公式都写出来了，根据IEC61000-4-7标准得到的谐波有效值其实是特定频率下，特定频谱分辨率的谐波子组的有效值。
针对工频信号，国内国外的标准都是按照这个方式计算谐波并进行比较的。
由于工频信号的一次谐波频率基本固定，所以IEC61000-4-7标准规定了它的THD公式是：而类似变频器输入的PWM信号，由于其本身含有很丰富的高频成分，用FFT去把每次高频谐波都转换出来比较并不合适。
比如变频器输出基波频率为20Hz时，载波频率有可能搞定100KHz。
我们分析信号的谐波，如果按20Hz为基波进行谐波分析，那需要分析5000次谐波才能分析道100KHz，而100KHz载波的情况下，200KHz，300KHz甚至到1MHz都会有很丰富的谐波。
所以这时就会发现，用IEC61000-4-7标准的公式来分析PWM信号的谐波需要分析几万次甚至几十万次才能基波还原真实的THD。
这个计算量太庞大了，并不适合实际测试应用。
因而针对变频器等类似的输出信号，在《GB/T12668.2-2002调速电气传动系统一般要求低压交流变频电气传动系统额定值的规定》中规定了另外一种THD计算公式：IEC61000-4-7标准的谐波总量是把各次谐波累加起来，而GB/T12668.2标准里面的谐波总量是信号的有效值减去基波有效值。
wifi谐波测试方法
wifi谐波测试方法
有源RF和FEM的第二个关键属性是wifi谐波行为。
谐波行为由非线性器件引起，会导致在比发射频率高数倍的频率下产生输出功率。
由于许多无线标准对带外辐射进行了严格的规定，所以工程师会通过测量谐波来评估RF或FEM是否违反了这些辐射要求。
测量谐波功率的具体方法通常取决于RF的预期用途。
对于通用RF等器件备来说，谐波测量需要使用连续波信号来激励DUT，并测量所生成的不同频率的谐波的功率。
相反，在测试无线手机或基站RF 时，谐波测量一般需要调制激励信号。
另外，测量谐波功率通常需要特别注意信号的带宽特性。
使用连续波激励测量谐波需要使用信号发生器和信号分析仪。
对于激励信号，需要使用信号发生器生成具有所需输出功率和频率的连续波。
信号发生器生成激励信号后，信号分析仪在数倍于输入频率的频率下测量输出功率。
常见的谐波测量有三次谐波和五次谐波，分别在3倍和5倍的激励频率下进行测量。
RF信号分析仪提供了多种测量方法来测量谐波的输出功率。
一
个直截了当的方法是将分析仪调至谐波的预期频率，并进行峰值搜索以找到谐波。
例如，如果要测量生成1GHz信号时的PA三次谐波，则三次谐波的频率就是3GHz。
测量谐波功率的另一种方法是使用信号分析仪的零展频模式在
时域中进行测量。
配置为零展频模式的信号分析仪可以有效地进行一系列功率带内测量，并将结果以时间的函数形式表现出来。
在此模式
下，可以在时域上测量选通窗口中不同频率的功率，并使用信号分析仪内置的取平均功能进行计算。
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浅述谐波功率测量摘要：非线性负载引起交流正弦波畸变产生谐波，污染工频电网。
电力系统中存在的大量谐波对电能计量的准确性产生了严重的影响。
谐波测量是谐波问题研究的出发点和主要依据，概述了电力系统谐波度量方法，并对电力系统谐波测量的方法进行了分析和评述。
通过对电能计量中谐波影响因素的分析，不断提高电能计量的准确性。
关键词：谐波测量；谐波功率；电能表；小波分析电能计量是发电企业、输配电企业、电力用户之间进行贸易结算的依据，它的准确性与合理性直接影响三者之间的利益。
而另一方面．随着电力电子技术的发展，大量的电力电子变流装置和各种非线性负载的比重不断增加，引起电力系统中的电流和电压波形产生畸变。
从频域的角度来看，在这些畸变的电流和电压波形中，不仅仅包含与供电电源同频率的正弦量，而且出现了一系列的频率为基波整数倍的正弦分量。
这一系列的正弦分量统称为谐波。
电力系统谐波不仅对供电系统造成污染，对电力设备构成危害，而且产生谐波的非线性用户将其吸收的一部分基波电能转化为谐波电能，并反馈给电网，造成供电企业线损增加，电力营运企业非经营性成本增加。
为此有必要研究在谐波影响下的电能计量，使电能计量管理更加合理[1,2]。
1 谐波功率的产生及危害随着电力电子技术的发展，非线性负载是普遍存在的[3,4]，尤其是晶闸管(可控硅)技术的发展，工农业、交通部门都在大量使用硅整流、换流和变频技术，例如电气化铁路采用单相交流电硅整流，冶金部门在轧钢机、电弧炼钢炉，矿山的卷扬机，有色金属冶炼的电解槽，化工部门的电离加工等等方面都离不开硅整流设备。
就是在家用电器方面也少不了采用硅整流技术。
如电视机、计算机、洗衣机、变频空调、手机、电动车电池的各种充电器和开关电源以及冷光照明、节能灯和调光灯等等都属于非线性负载。
在电力生产运行中，由于用户的这些非线性负载对电网产生了严重的有害影响。
主要原因是这些负载产生大量的高次谐波电流，而单相非线性负载还产生不对称的高次谐波和不平衡负载，造成屯网电压波形严重畸变和三相不平衡。
工频换流变压器严重过载，可使供电系统的电能利用率降低约1/3。
这种现象不论对电力系统的发电、输电、配电设备和继电保护、自动控制装置，还是和连接至电网的各类用户的用电设备以及对音频控制系统、通讯线路和计算机均产生干扰，使线路照明闪烁、增加交流系统中旋转电机和其它电气元件的附加谐波损耗与发热，缩短其使用寿命，产生程度不同的有害影响。
发电机长期带大量的不平衡负载，网损线损成倍增加；造成自动控制装置失灵和继电保护(尤其是利用负序量的保护)出现拒动和误动作。
电容补偿装置的谐振和谐波电流的放大，严重时将造成设备损坏；使常用电气测量仪表误差增大，严重时发生错误指示使用户的实际用电量与计费电能表的计量数相差甚远，供电系统蒙受严重经济损失。
2 谐波功率流向[5,6]只有当同频率的正弦电压和正弦电流在同相位的情况下才全部合成有功。
当电流分量和电压分量都发生畸变，通过下图来分析谐波功率的流向。
图1 谐波存在下的谐波功率流向图u(t)-电网电源，可视为正弦电压源；Rf-线路电阻；Rl-广线性负荷电阻；Rn-非线性负荷电阻；实线箭头-基波功率潮流的方向；虚线箭头-n 次谐波功率潮流的方向。
由图中看出，非线性负荷发出的谐波功率实际上又被系统中的电源、线路或线性负荷所吸收。
又因为非线性负荷本身不是电源，不可能产生能量，所以作为谐波源，其能量只能来源于自身吸收的能量。
由此可以得出结论；谐波功率是由非线性负荷从系统中吸收的基波功率中的一部分转化而来的。
3 对电能表计量的影响由于有谐波功率的存在，对电力系统造成了很大的危害，并且对电能表的计量也产生了很大的误差[7,8]。
3.1 感应式电能表的影响图2 感应式电表结构示意图图2为感应式电表结构示意图，当交变磁通穿过转盘产生感应电流，电压磁通和电流磁通与转盘中产生的感应电流相互作用，在转盘上产生驱动力矩。
计算公式ΨΦK ΦM ΥΙQ sin式中 K —系数 ФI —电流磁通 ФU —电压磁通 Ψ—电流磁通超前电压磁通的相位角为使得转盘能够有一个稳定的转速来正确反映一定的负载功率，在转盘上附加一个永久磁铁，可以对转盘产生一个制动力矩M T 。
M T 的计算公式T T T T nh ΦK M 2=式中 h T —力臂 n —装盘转速 ФT —通过转盘的制动磁通 K T —制动力矩 常数当M Q =M T 时，转盘能够做匀速转动，可以得到转盘转速与负载消耗电能的关系。
设在末段时间T 内，负载功率不变，转盘转数为N ，则有AW APT N ==式中 A —电能表常数 W —负载在T 时间内消耗的电能 P —有功功率 理论上，感应式电能表的计量模型为： ∑+=n n P K P P *1式中：P1为基波功率，Pn 为n 次谐波功率，0<|Kn|<1,为电能表对高次谐波电能的响应系数。
图3 感应式电能表的频率特性曲线电能表的频率特性是研究在畸变波形下电能表运行状况的重要依据，电能表频率特性曲线平坦与否对其在谐波功率下计数有很大影响。
感应式电能表的频率特性曲线如图3所示。
通过对感应式电能表的频率特性曲线及相应数据的分析，能够得到：1）感应式电能表的电能计量误差频率特性曲线呈迅速下降趋势，即感应式电能表在计量高频电能时，会出现误差。
2)计量误差随频率的增高而增大，当频率为1000Hz 左右时，误差超过-90％。
由于感应式电能表是在工频附近很窄的频带范围内设计的，只能计量基波电能和一定频率范围内的谐波电能。
对线性负荷而言，基波功率方向和谐波功率方向相同，Kn>O ，因此感应式电能表计量的电能大于基波电能，但小于基波与各次谐波之和；对非线性负荷而言，基波功率方向和谐波功率方向相反，Kn<O ，因此感应式电能表所计量的电能大于基波与各次谐波电能之和，但小于基波电能。
这样，会使线性负荷用户因吸收了谐波功率而需多交电费；而非线性负荷用户作为谐波源，发出谐波功率，对电力系统造成危害的同时，却少交了电费。
3.2 电子式电能表目前投入使用的电子式电能表主要是时分割乘法器式的电子电能表。
其基本结构框图如图4所示：根据电子式电能表的频率响应曲线，其对各次谐波的响应系数Kn ≈1，它反映的用户消耗电能较接近实际。
当电网中的电压和电流信号只有一个发生畸变，而另一个信号仍为正弦波时，根据正弦函数的正交性可得，电子式电能表在这种情况下，其误差变化很小，可认为近似不变；当电网电压和电流都发生畸变时，由于电子式电能表频带较宽，仍可以准确地计量谐波功率。
也就是说，电子式电能表对谐波功率的响应是和对基波功率的响应相同的。
由前面的功率计算可知，电子式电能表把基波功率和所有的谐波功率一同计量。
这样对线性用户，它计量的电能等于基波与各次谐波电能之和，但大于基波电能；对非线性用户来说，它计量的电能等于基波与各次谐波电能之差，但小于基波电能。
不过在谐波存在的情况下，电子式电能表的计量误差比感应式电能表的误差大。
图4 电子式电能表原理图图5 电子式电能表频率特性曲线通过以上对感应式电能表和电子式电能表计量特点的分析，我们可以采取用宽频带电能表和工频基波电能表配合使用的计量方式。
这样不仅可以测量出基波功率值，而且还可以测量出谐波潮流的大小和方向。
但是，此方法仅是近似的结果，不能精确地计算出谐波功率。
4 新型的电子式互感器在测量电能时，电网电压、电流要经测量用互感器转换成弱电信号后才送入电能表，因此测量用互感器的准确度直接影响着测量结果的准确程度，如果测量用互感器存在非线性，当畸变信号经过测量用互感器时，互感器对各次谐波成分的转换比例就不一致，从而使被测信号发生变形。
在这种情况下，测量误差会很大。
而非线性主要是有传递磁通的互感器铁心饱和引起的。
因此，可以考虑新型的电子式互感器。
电子式互感器主要分为两类[9,10]：①基于光效应的互感器，直接用光进行信息的变换和传输；②基于半常规互感器的电子式互感器，如无铁芯式的空芯线圈（罗格夫斯基线圈）电流互感器，这些互感器也称有源电子互感器。
光学电流互感器的示意图如图6所示。
在这种光电式电流互感器的高电位侧的传感头中，全部采用的是电子器件。
在高电位侧用空心线圈(Rogowski线圈)将母线电流变成电压信号，该电压信号为模拟量，经过A/D 转换成数字信号，用电光转换(LED)电路将此数字信号变为光信号，然后通过绝缘的光纤将光信号送到低电位侧。
在低电位侧，由光电转换器件(PIN)将光信号转换为数字电信号，供继电保护与电能计量之用。
图6 光学电流互感器原理图电磁感应式电流互感器由于使用了铁芯，不可避免地存在磁饱和及铁磁共振和磁滞效应等问题，而OCT （光学电流互感器）则不存在这方面的问题。
可用新型的互感器来测量线路的电压及电流信号，代替原来电磁式的传统的互感器，保证采样的准确性。
5 正弦交流电路的电能计算任何一个畸变的周期电流或电压波形都可以展开成傅立叶级数[11,12]，可以用下面式子来表达：∑∑∞=∞=+=+=1010)cos()()cos()(h h h h h h t h U t u t h I t i θωϕω式中I h 、U h 、ψh 、θh 分别表示第h 次谐波峰值电流、峰值电压、电流相位、电压相位，ω0=2πf 0表示基波角频率。
根据正弦函数的正交性，有 ⎩⎨⎧≠==++⎰+n m n m T dt t m t n Tt t km kn 02/)cos()cos(ϕωϕω 在正弦交流的电能计量中，电压、电流产生的有功电能与它们间的功率因数角ψ、角频率ω有关。
只有当同频率的正弦电压和正弦电流在同相位情况下才全部合成有功。
当然大家对电流、电压只有同相位部分才做有功电能都非常清楚，但是往往对同频率这个关键会被疏忽。
谐波功率的有功无功为：∑∑∑∑∑⎰∞=∞=∞=∞=∞===-=-=-=-==22222220)sin()sin(21)cos()cos(21)(1h h h rms rms h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h T rms rms rms rms rms rms IU I U S I U I U Q I U I U dt t p TP ϕθϕθϕθϕθ由以上可以看出，计算谐波功率，关键在于得到各次谐波的电压以及电流函数。
然后进行计算即可得到谐波功率，为各项电力收费提供准确的信息。
对各个谐波分量的流向的判断也是一件关键的项目，若谐波功率与基波功率方向相同，则为用户侧；反之，为谐波源侧，在判断的基础上进行功率的计算。
6 谐波功率计算算法6.1 带阻滤波器法计谐波电能表采用带阻滤波器的方法来计算谐波电能。
如图7、8所示, 电压、电流信号通过16 位二阶Σ-Δ式A/D 转换器后, 再经过数字高通滤波器, 形成采样的数字信号U(n)、I(n), 经过相位校正, 利用数字乘法器计算出总有功功率; 数字化的电压、电流信号U(n)、I(n)通过一个基波抑制滤波器得到不包含基波成分的电压、电流信号U h (n)、I h (n), 经过相位校正, 利用数字乘法器计算出总谐波有功功率P h 。