谐波定义
谐波是什么意思
谐波是什么意思引言：在日常生活中，我们常常会听到关于谐波的概念，无论是在物理学、音乐领域，还是在电力传输和振动分析等领域中，谐波都扮演着重要的角色。
但是，对于一般人来说，谐波究竟是什么意思？为了更好地理解和解答这个问题，本文将深入探讨谐波的定义、产生机制以及它在不同领域的应用。
一、谐波的定义和特点谐波是指一个波动现象中所包含的频率是基频（或基波）频率的整数倍。
通俗地说，谐波是原始波的倍频或倍数倍振荡，这种倍数关系使得谐波以一种特定的规律在时间和空间中重复出现。
在物理学中，谐波可以说明各种波动现象，例如机械波、电磁波和声波中的波动。
取绳波（或弦波）为例，当弦上产生一定频率的波动时，根据波动方程的解析解，可以得到多个频率的谐波（或泛音）。
每一个谐波都对应着不同的频率和振幅，它们共同构成了泛音序列。
二、谐波的产生机制谐波的产生通常是由于一些物理或者工程系统的非线性特性。
例如，当弹簧振子超过一定振幅时，会发生非线性变形，进而产生谐波。
同样，电力系统中的非线性负载、电力电子设备以及工业机械设备的启停等，都可能激发谐波的产生。
在音乐中，乐器演奏也会产生谐波，对应于不同谐波的能量分布会产生音色的差别。
例如，对于同一个乐器弹奏的不同音调，其基频是相同的，而谐波的存在则使得不同音调的音色有所区别。
三、谐波在不同领域的应用1. 物理学中的应用：谐波在物理学中具有广泛的应用，对于波动现象的研究非常重要。
谐波分析可以帮助我们了解波动系统的性质，从而优化设备的设计和性能。
同时，谐波的研究还有助于探索波动现象的规律和机制。
2. 电力工程中的应用：在电力系统中，谐波是电能传输和配电过程中的一项重要问题。
非线性负载、电力电子设备以及对称性破坏等都可能引起谐波污染，对电力设备和系统造成不良影响。
因此，谐波分析在电力工程中具有重要意义，可以帮助预防和解决谐波问题，保障电网的稳定运行。
3. 音乐领域中的应用：谐波在音乐领域中也扮演着重要的角色。
电力系统中的谐波问题与分析技术研究
电力系统中的谐波问题与分析技术研究引言：现代社会对电力的需求越来越大，电力系统的稳定运行对于社会经济的发展至关重要。
然而，电力系统在运行过程中会面临一些问题，如谐波问题。
谐波是电力系统中的一种普遍现象，它对系统的稳定性和设备的正常运行产生了不可忽视的影响。
因此，对电力系统中的谐波问题进行深入研究和分析，提出相应的解决方法和技术手段是非常必要的。
一、谐波问题的定义与影响1. 谐波的定义谐波是指电力系统中存在的频率是基波频率整数倍的谐振现象。
电力系统中产生谐波的主要原因包括非线性负载、发电机组的谐波励磁和谐波源的接入等。
谐波问题主要表现在电压和电流波形畸变、系统损耗增加以及设备寿命缩短等方面。
2. 谐波问题的影响谐波对电力系统的影响主要体现在以下几个方面：（1）设备损坏：谐波会导致电力设备的工作电流和温度升高，进而加速设备的老化和损坏；（2）电网损失：谐波会导致电网中的有功和无功损失增加，降低系统的效率；（3）通信干扰：谐波会对通信设备产生干扰，降低通信质量和可靠性。
二、谐波分析技术为了解决电力系统中的谐波问题，需要进行谐波分析，找出谐波源，并提出相应的处理措施。
目前，谐波分析技术主要包括频谱分析和时域分析两种方法。
1. 频谱分析频谱分析是通过观察电力系统中各频率成分的振幅和相位关系，以及谐波频率分布情况来分析谐波问题。
常用的频谱分析方法包括傅里叶变换和小波变换。
（1）傅里叶变换傅里叶变换能够将信号在频域中分解成各个频率成分，并得到各频率成分的幅度和相位信息。
通过对电压或电流波形进行傅里叶变换，可以得到具体的谐波频率及其振幅，从而判断谐波的产生原因。
（2）小波变换小波变换是一种时频分析方法，能够同时提供时间和频率信息。
它通过对信号进行连续的分解，得到各个频率成分在时域和频域上的分布情况，更能反映谐波在时间上的变化特性。
2. 时域分析时域分析是通过观察电力系统中各时刻的电压和电流波形来分析谐波问题。
常用的时域分析方法包括快速傅里叶变换和窗函数法。
电力系统谐波基本原理
电力系统谐波基本原理一、谐波定义谐波是指一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。
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。
当电流流经非线性负载时，负载不能吸收全部的基波能量，剩余的部分就会以高次谐波的形式释放出来。
二、谐波产生电力系统中的谐波主要来源于两方面：一方面是由于发电机和变压器等元件的非线性特性；另一方面是由于电力电子设备、整流器、逆变器等的大量应用。
这些设备在正常工作时会产生大量的谐波电流，注入到电力系统中，对电力系统造成影响。
三、谐波频率谐波的频率是基波频率的整数倍。
对于50Hz的基波频率，其产生的谐波主要为50Hz、100Hz、150Hz等。
对于400Hz的基波频率，其产生的谐波主要为400Hz、800Hz、1200Hz等。
四、谐波影响谐波对电力系统的影响是多方面的，主要表现在以下几个方面：1. 增加电力损耗：由于谐波的存在，会导致线损增加，特别是在高次谐波的场合下，线损会更加明显。
2. 影响设备正常运行：谐波会导致变压器、电动机等设备的效率降低，甚至引发设备故障。
3. 干扰通信系统：高次谐波会对通信线路产生干扰，影响通信质量。
4. 引发继电保护误动作：谐波会导致继电保护装置误动作，从而引发停电事故。
5. 影响电子设备：对于电子设备来说，谐波会影响其正常工作，导致设备性能下降。
五、谐波抑制为了减小谐波对电力系统的影响，需要采取相应的措施来抑制谐波的产生和传播。
常用的抑制谐波的方法包括：1. 改善供电系统设计：采用合适的变压器连接方式和合理的供电布局，降低系统中各元件的谐波产生量。
2. 增加无功补偿装置：通过在系统中增加无功补偿装置，可以提高系统的功率因数，减小谐波电流。
3. 采用滤波器：滤波器是抑制谐波的重要手段之一，可以通过滤波器将特定频率的谐波进行过滤。
4. 使用有源滤波器：有源滤波器能够主动产生与谐波大小相等、方向相反的电流，对系统中的谐波进行补偿，达到消除谐波的目的。
高压直流输电线路中的谐波分析与滤波
高压直流输电线路中的谐波分析与滤波引言：高压直流输电作为一种高效、低损耗的电力传输方式，得到了广泛的应用。
然而，在实际的应用过程中，由于诸多因素的影响，高压直流输电中会产生各种谐波问题。
本文将从谐波的概念、产生原因、分析方法和滤波技术等方面，对高压直流输电线路中的谐波问题进行探讨。
一、谐波的概念和产生原因1.1 谐波的定义谐波是指在电力系统中，频率是基波频率整数倍的波形。
一般情况下，电力系统中的谐波主要包括3次、5次、7次等奇次谐波和2次、4次、6次等偶次谐波。
1.2 谐波的产生原因谐波的产生与电力系统中的非线性设备密切相关。
在高压直流输电中，主要的谐波产生装置包括经桥整流器、组串电感器、滤波器等。
这些设备的非线性特性会导致电流和电压的畸变，进而产生谐波。
二、高压直流输电线路中谐波分析的方法2.1 多谐波分析法多谐波分析法是一种常用的谐波分析方法。
它通过对高压直流输电线路中的电压、电流进行采样，并利用傅里叶变换将信号从时域转换到频域，进而得到谐波成分的频率、相位和幅值等信息。
2.2 矩阵法矩阵法是一种较为精确的谐波分析方法。
它通过建立电压-电流矩阵关系，利用矩阵运算进行谐波分析。
相比于多谐波分析法，矩阵法能够更准确地描述高压直流输电线路中的谐波特性。
三、高压直流输电线路中的谐波滤波技术3.1 无源谐波滤波技术无源谐波滤波技术是一种通过并联谐振电路实现谐波滤波的方法。
该技术主要通过选择谐波频率和合适的谐波电阻，将谐波电流引入谐振电路，并将其消耗在电阻上，从而实现谐波滤波的效果。
3.2 有源谐波滤波技术有源谐波滤波技术是一种利用可控硅等元件实现谐波滤波的方法。
该技术通过引入逆变器和滤波器等装置，对谐波电流进行补偿或抑制，从而达到谐波滤波的目的。
四、高压直流输电线路中谐波滤波的效果评价4.1 谐波抑制率谐波抑制率是评价谐波滤波效果的重要指标。
它衡量了谐波信号经过滤波后剩余谐波成分的比例。
一般来说，谐波抑制率越高，说明滤波效果越好。
谐波的定义及测试方法
供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1） 称为谐波次数。
电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics ）或分数谐波。
谐波实际上是一种 干扰量，使电网受到“污染”。
目前公司常用测试输入电流谐波的仪器有TEK 系列示波器（可采用WAVESTAR 软件进行谐波分析），测试输出电压谐波的仪器有GW GAD-201G （失真仪）和TEK 系列示波器（可采用WAVESTAR 软件进行谐波分析）。
使用下面的方法计算信号的THD ： () ++++++=272625242322211A A A A A A A THD 其中A 1是幅频特性中基波的幅值，而A 2 、A 3、A 4、A 5、……分别是2、3、4、5、……次谐波的幅值。
选取不同数量的谐波分量，可以计算出对应的THD 值。
采用WAVESTAR 软件进行分析可以得到完整谐波分析数据，下图为分析得出的柱型图，从图中可以针对各次谐波异常的状况采取相应的对策进行改善： Harmonic magnitude as a % of the fundamental amplitude0.0%0.7%1.5%2.2%3.0%3.7%4.4%5.2%5.9%6.6%7.4%8.1%Voltage:Current: Ch 1# Harmonics: 20Type: Current Magnitude波峰因数定义为交流信号峰值与有效值之比（峰均比），典型的波峰因数是： 正弦波：1.414；方波： 1；25％的占空比的脉冲：2 。
波峰因数（CREST FACTOR ）的概念在UPS 行业是用来衡量UPS 带非线性负载的能力，对线性负载（R LOAD ）而言，正弦波电流峰值Ipeak 与均方根值Irms 之比为1.414:1；在非线性负载（RCD LOAD ）时，波峰因数则被认定为：在相同的有功功率条件下，非线性负载的电流峰值与非线性负载电流均方根值之比。
说明谐波、间谐波和次谐波的区别
说明谐波、间谐波和次谐波的区别摘要：一、谐波、间谐波和次谐波的定义及特点二、谐波、间谐波和次谐波之间的区别三、实际应用中的区分和重要性正文：在电磁学、信号处理等领域，谐波、间谐波和次谐波是常见的术语，它们在电力系统、通信系统等方面有着广泛的应用。
下面我们将详细探讨这三者之间的区别。
一、谐波、间谐波和次谐波的定义及特点1.谐波：谐波是指在正弦波基础上，频率为整数倍基频的波形。
它具有频率整数倍、相位连续、波形对称等特点。
谐波在电力系统中主要由非线性负载和电源不平衡引起。
2.间谐波：间谐波是指频率不是基频整数倍的波形，它存在于非线性系统、非线性元件和多个频率的线性组合中。
间谐波的波形和相位无规律，能量分布较分散。
3.次谐波：次谐波是指频率是基频的整数倍的波形，但其倍数小于谐波。
次谐波的能量较低，对电力系统和通信系统的影响较小。
二、谐波、间谐波和次谐波之间的区别1.频率：谐波是基频的整数倍，间谐波不是基频整数倍，次谐波是基频的整数倍但倍数小于谐波。
2.波形和相位：谐波和次谐波具有对称的波形和连续的相位，间谐波的波形和相位无规律。
3.能量分布：谐波和次谐波能量相对集中，间谐波能量分布较分散。
4.产生原因：谐波主要由非线性负载和电源不平衡引起，间谐波和非线性系统、非线性元件以及多个频率的线性组合有关，次谐波产生原因与谐波相似，但影响较小。
三、实际应用中的区分和重要性1.电力系统：谐波、间谐波和次谐波会影响电力系统的稳定性和电能质量，如引起设备过热、噪音、损耗增加等问题。
通过对这三者的分析和控制，可以降低电力系统的故障风险，提高电能利用率。
2.通信系统：谐波和间谐波会对通信信号产生干扰，导致信号失真、误码率增加等问题。
研究和消除这些干扰有助于提高通信系统的可靠性和稳定性。
3.谐波、间谐波和次谐波的区分在电力系统设计和故障诊断中具有重要意义。
通过对这三者的分析和研究，可以有效评估电力系统的运行状态，为电力系统的优化和管理提供科学依据。
APF资料
有源电力滤波器（APF）一、谐波定义随着工业技术的进步发展，越来越多的电力电子装置等非线性负载应用于企业当中，在带来节能与能量积极变换一面的同时，也产生了谐波等电能质量问题。
所谓谐波，它是电能质量的重要指标，谐波电流是系统电压施加于非线性负载产生的，是频率为基波频率整数倍的电流。
电力网络中呈周期性变化的电压或电流的频率即为基波，我国电网规定频率是50HZ，电力网络中除基波（50HZ）外，任一周期性的电压和电流信号，其频率为大于1整数倍基波频率。
二、谐波源（！）非线性负载，例二极管整流电路（AC/DC）（2）三相电压或电流不对称性负载（3）UPS电源，EPS电源（4）晶闸管调压装置或调速电路（5）电镀设备（6）电弧炉、电石炉、硅铁炉（7）电焊机（8）起重机械（9）变频器（10）软启动装置综上所述，电力系统谐波源可以分为两大类：1.含有半导体非线性元件的电力电子装置谐波源近年来，电力电子装置应用日益广泛，而电力电子装置普遍采用非线性元件如二极管、晶闸管等，在一定条件下使负荷电流波形畸变，产生高次谐波。
在各种电力电子设备中，整流电路装置所占比例最大。
整流电路是一种将交流电能转变为直流电能的变换器，由于交流电力系统是最经济便捷的供电方式，所以大多数电气和电子装置采用由交流电网取得电能然后再转换为对用户而言最方便的电能形式。
而在其中采用一个直流储能环节作为两端交流器接口，而作为前端变流器的就是整流器，整流器工作过程中产生大量高次谐波。
2.含有电弧和铁磁非线设备的谐波源三、谐波的危害（1）对变压器的影响：谐波电流使铜损增加、漏磁增大；谐波功率造成噪音增大、温升提高。
（2）对电力电线的影响：谐波电流易过载，导致过热、破坏绝缘、集肤效应加大（3）对控制系统的影响：电压零点漂移、线电压的不等、仪表仪器的指示不准，以致控制判断错误，甚至控制系统失灵；（4）对电容的影响：因谐波产生，易使电容器产生过电流、过电压、过温度，造成击穿损坏，原因是谐波电流易发生并联谐振，产生大电流，串联谐振产生过电压。
谐波和无功补偿的定义
谐波的定义为：其频率为基波的倍数的辅波或分量。
一般是正弦或余弦的形式。
可以拿音乐来理解，吉他和古筝演奏同一个音的时候我们只能感到音高是相同的，但音质会有明显区别，这个音高相同其实就是这个音的基波，同时还会产生整倍数这个音的很多频率，这些不是基波的叫偕波。
由于2种乐器结构不同，它们所产生的偕波总和是大不相同的，所以音质就不同，但是它听起来和基波还是和谐的，我们才能分辨不同的乐器。
就向2个人发一个相同的音可能音高一样，但因为各自产生偕波不同，还是有区别的。
电子学里道理是一样的，有时候我们想要的是纯净的单一频率基波，但比较困难，总会有整倍数的电波同时产生，这些就是谐波有些谐波是有害的，要治理，有些又可以加以利用。
归根结底任何方法产生波形都不具有单一性，总会有偕波存在的。
谐波对于电网的危害非常大，主要表现在以下方面：1.由于电网主要是按基波设计的。
由于LC元件的存在，虽然在基波时不会发生谐振，但在某个特定谐波时却可能引起谐振，可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，电网谐振引起设备过电压，产生谐波过流，对设备造成危害。
特别是对电容器和与之串联的电抗器。
其中，特别要注意的是，由于电容器是容性负载，能与电网上感性设备（其它设备主要是感性设备）配合，构成共振条件，又由于其大小与谐波频率成反比，因此，电容更容易吸收谐波共振电流，引起电容过载，造成电容损坏，或者熔丝熔断。
2.使电网中的电气设备产生额外的损耗（谐波功率），降低了设备的效率，同时谐波会影响设备的正常工作，例如变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，电机产生机械振动等故障，绝缘部分老化、变质，严重时候甚至设备损坏。
3.导致继电保护和自动装置误动或拒动，造成不必要的损失，谐波会使电气测量仪表测量不准确，造成计量误差。
另外，谐波还会产生对设备附近的通信系统产生干扰等其他危害。
谐波来源1、中频炉、电弧炉等设备是该地区谐波的主要来源中频炉、电弧炉等作为一类高效的加热源已经非常普及。
谐波定义(精)
谐波定义一、谐波定义供电系统谐波的定义是对周期性的非正弦电量进行傅立有叶级数分解，除了得到与电网基波相同的分量，还得到一系列大于电网基本频率相同的分量，这部分电量称为谐波.谐波频率与基波的比值（n=fn/f1)称为谐波次数。
电网中有时也存在整数倍谐波，称为谐波（Non-harmonics)或分数谐波。
谐波实际上是一种干扰量，使电网受到污染。
电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、危害及抑制，其频率范围一般为2≤n≤50.二、谐波源向公用电网注水谐波电流在公用电网上产生谐波电压的电气设备称位谐波源。
具有非线性特性的电气是主要的谐波源，例如带有电子器件的交流设备，交流控制器和电弧炉、感应炉、荧光灯、变压器等。
我国工业也越来越朵的使用产生谐波的电器设备，例如晶闸管电路供电的直流提升机、交-变频率装置、轧钢支流转动装置、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧等。
这些设备取用的电流是非正弦的，其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。
谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性极及其工作状况，而与电网参数无关，故可视为恒流源。
各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关，称为该电路的特征谐波。
对称三相变流低那路的网侧特征谐波次数为：PN±1（正整数）式中P为一个电网周期内脉冲触发次数（或称脉冲次数）。
除特征谐波外，在三相电压不平衡，触发脉冲不对或非稳定工作状态下，上述电路还会产生非特征谐波。
进行谐波分析和计算最有意义的是特征谐波，当电网接有多个谐波源时，由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同，其和将小于各分量的算术和。
变压器激磁电流中含有3，5，7等各次谐波分量。
由于变压器的原副边组中总有一组为角形接法，为3次谐波提供了通路，故3次谐波电流不流入电网。
三、电力系统抑制谐波的措施为了把谐波对电力系统的干扰（污染）限制在系统可以接受范围内，我国和国际上分别颁布了电力系统谐波管理暂行规定和IEC标准，明确了各种谐波源产生谐波的极限值。
谐波谐振产生的原因及危害分析
谐波谐振产生的原因及危害分析摘要：在电网运行中，不可避免地会产生谐波和谐振。
当谐波谐振发生时，其电压幅值高、变化速度快、持续时间长，轻则影响设备的安全稳定运行，重则可使开关柜爆炸、毁坏设备，甚至造成大面积停电等严重事故。
本文就其定义、产生原因、危害及预防措施作以介绍，供参考。
1.定义谐波是一个周期的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍，又称高次谐波。
通俗地说，基波频率是50HZ，那么谐波就是频率为100HZ、150HZ、200HZ...N*50HZ的正弦波。
谐振是交流电路的一种特定工作状况，是指在含有电阻、电感、电容的交流电路中，电路两端电压与其电流一般是不同相位的，当电路中的负载或电源频率发生变化，使电压相量与电流相量同相时，称这时的电路工作状态为谐振。
谐波在电网中长期存在，而谐振仅是电网某一范围内的一种异常状态。
2.产生的原因谐波的产生是由于电网中存在着非线性负荷（谐波源），如电力变压器和电抗器、可控硅整流设备、电弧炉、旋转电机、家用电器等，另外，当系统中发生谐振时，也要产生谐波。
谐振的发生是由于电力系统中存在电感和电容等储能元件，在某些情况下，如电压互感器铁磁饱和、非全相拉合闸、输电线路一相断线并一端接地等，在部分电路中形成谐振。
谐波也可产生谐振，由谐波源和系统中的某一设备或某几台设备可能构成某次谐波的谐振电路。
3.造成的危害3.1谐波的危害谐波电流和谐波电压的出现，对公用电网是一种污染，它使用电设备所处的环境恶化，也对周围的通信系统产生干扰。
电力电子设备广泛应用以前，人们对谐振及其危害就进行过一些研究，并有一定认识，但那时谐波污染没有引起足够的重视。
近三四十年来，各种电力、电子装置的迅速使用，使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。
谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面。
（1）谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。
谐波的概念
谐波的概念谐波是物理学中一个重要的概念，它常常出现在机械振动、电磁波和量子力学等领域，具有很多有趣的性质和应用。
本文将从定义、特点、计算方法和应用等方面探讨谐波的概念。
一、定义谐波指的是振动或波动中频率与基波（最低频率）的整数倍相等的波。
例如，对于一个长度为L的弦，其基波频率为f1，第一个谐波频率为f2=2f1，第二个谐波频率为f3=3f1，依此类推。
二、特点谐波与基波的频率成整数倍关系，因此它们的周期也成整数倍关系。
谐波的波长也成整数倍关系，比基波的波长短，能量集中于特定的频率，具有单一频率的纯净波形。
此外，谐波的振幅也呈整数倍衰减，通常只有前几个谐波在实际应用中有用，并且前几个谐波的振幅比后面的谐波明显高。
三、计算方法谐波与基波的频率f1、f2、f3等等依次成整数倍关系，用公式f_n =nf1（n为整数）来表示。
对于弦、管道、电路等物理系统，其谐波频率有不同的计算公式。
例如，对于长度为L，拉紧系数为T，质量线密度为μ的弦，其第n个谐波频率为：f_n = n v / 2L，其中v=sqrt(T/μ)是弦的传播速度。
四、应用谐波在物理学、工程学和音乐学等领域有广泛的应用。
在物理学中，谐波是机械振动、电磁波和量子力学中重要的概念，可以用来解释共振、声学和光学等现象。
在工程学中，谐波分析是检测机器和结构的重要手段，可以有效地发现机器故障和结构缺陷。
在音乐学中，谐波分析可以帮助人们理解音乐的谱系和和声结构，为音乐教育和演奏提供重要的理论支持。
综上所述，谐波是物理学中的一个重要概念，具有很多有趣的性质和应用。
了解谐波的定义、特点、计算方法和应用，有助于我们更好地理解物理现象和工程问题，同时也为音乐学和艺术创作提供了有益的参考。
谐波知识
谐波知识一、谐波的定义谐波是指电压中所含有的频率为50HZ正弦基波的整数倍的电量，50HZ称为基波频率，大于基波频率3倍=150HZ的波称之为三次谐波，基波频率5倍250HZ 的波称之为五次谐波，以此类推。
不管几次谐波，他们都是正弦波。
一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
二、谐波的产生产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。
主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器、中频炉、电焊机等。
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，最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。
三、谐波的来源谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
谐波简要分析
谐波分析一、谐波的定义电力系统谐波的定义是指对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与基波频率相同部分的分量，还得到一系列频率大于基波频率的分量，这部分称为谐波。
即电网中电压或电流除了频率为50Hz部分电压或电流部分，其余电压或电流频率高于50Hz部分为谐波。
频率为基波频率50Hz的多少倍即称为多少次谐波。
二、谐波的产生谐波产生的根本原因是由于电压通过非线性负载时波形发生了畸变，电压与电流不成线性（不成正比）关系造成的。
电力系统中主要是非线性设备、逆变负荷设备产生谐波，现在着重分析非线性设备，如整流器、开关电源等。
以最简单的二极管为例：二极管的管压降为0.7V，当通过交流电压时，电源电压与负载电压波形如下：负载电压与输入电压不成比例即输入电压发生了畸变，畸变电压、电流造成谐波。
谐波之所以有危害是因为这些造成谐波设备在吸收发动机供给的基波能量时，又把部分基波能量转换成谐波能量向系统输送，使其它设备受干扰甚至使供电系统发生畸变。
三、谐波的危害谐波因为其电流大，频率高且不同于基波频率等特点对不同的设备造成不同的影响。
（一）、使变压器基波负载容量下降，噪音变大。
（二）、使电动机，发电机效率降低；（三）、使电力电缆发热。
（四）、使继电保护自动装置误动作。
（五）、对功率因数补偿柜的影响电容组容抗随频率增高而降低，谐波电流频率高，因而流过电容组时电流增大，使电容器寿命缩短。
电容补偿只能解决相位滞后而不能解决电流畸变，不能出来谐波问题。
增加电容使电路阻抗复杂，容易形成电路谐振。
（六）、谐波会使公用电网中的电力设备产生附加的损耗，浪费用电。
谐波部分能量加载于负载上，虽然做了有用功和无用功，但这些做功没必要。
四、谐波的治理国家颁布的《电力供应与使用条例》第十九条规定：用户受电端的供电质量应当符合国家标准或者电力行业标准。
作为电能质量之一的《电能质量-公用电网谐波》对谐波电压畸变及谐波电流做了详细规定：针对谐波的治理两种方法：一是采用无源滤波或有源滤波电路谐波来旁路或滤除谐波；二率校正电路对装置本身进行改造，使其补偿所产生的谐波。
电力谐波和滤波器的方案设计
电力谐波和滤波器的方案设计2004.8.24华北电力大学电气工程学院谐波的基本概念、性质和指标一、谐波定义：谐波是周期性电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。
二、谐波性质：1、谐波次数h 必须为正整数；2、谐波通指稳态、连续谐波；3、谐波通常包含各次正弦波。
间谐波、次谐波、陷波等不属于高次谐波范畴。
三、评价指标：1、谐波电流、电压含有率：HRI h = Ih × 100% I1 HRUh = Uh ×100 % U1含有率指某次谐波分量和基波分量比值的百分数。
华北电力大学电气工程学院谐波的基本概念、性质和指标2、电流、电压总谐波畸变率：总谐波畸变率指畸变波形偏离正弦波形的程度。
表达式如下：∑TH DI M 2 hI=h = 2I1× 100%∑THDUMU12 h=h = 2U× 100%谐波治理即限制谐波含有率和总谐波畸变率不超标。
四、国标限值（允许谐波含有率表见国标）华北电力大学电气工程学院供电系统谐波主要影响和危害一、对变压器的影响1、产生导体附加损耗；2 P = I2R = ( I1 + ∑I2 )2 R = P1+ ∆P h h=22、产生涡流和铁芯损耗，引起变压器发热或过热；3、使变压器产生振动和噪声。
二、对旋转电机的影响1、在绕组上产生附加损耗；2、在转子上产生谐波涡流，引起附加铁损和发热；3、引起旋转电机振动和产生高频噪声。
总之，谐波增大变压器、电机功率损耗，产生发热、振动和噪声等，影响运行经济性和使用寿命。
华北电力大学电气工程学院供电系统谐波主要影响和危害三、对通讯的影响540Hz—1200Hz 的谐波影响通讯系统通话质量；人听觉对800~1200Hz 谐波噪声较为敏感。
国际电报电话咨询委员会用噪声加权系数Pfh计算各次谐波的干扰：电话谐波波形系数：四、对电能计量的影响1、在感应电能表绕组、圆盘上产生谐波涡流和使总电流增大，增大电能表的计量误差；2、谐波功率引起较大的电能计量系统误差，电子式电能表这种误差大于感应式电能表。
电力系统中的谐波
2)电子荧光灯镇流器: 电子荧光灯镇流器近年被大量采用.它的优点 是在工作于高频时可显著提高灯管的效率,而其缺 点是其逆变器在电源电流中产生谐波和电气噪声. 使用带有功率因数校正的型号产品可减少谐波,但 成本昂贵. (3)直流调速传动装置: 直流电动机的调速控制器通常采用三相桥式整 流电路,它也称作六脉冲桥式整流电路,因为在直 流输出侧每周波内有六个脉冲(在每相的半波上有一 个).直流电动机的电感是有限的,故在直流电流中 有300Hz的脉动波(即为供电频率的6倍),这就改变 了供电电流的波形.
率是基频的整倍数,例如基频为50Hz,二次 率是基频的整倍数, 谐波为100Hz,三次谐波则为150Hz.因此畸
2,产生谐波的设备
所有的非线性负荷都能产生谐波电流,产生谐波的设备 类型有:开关模式电源(SMPS),电子荧火灯镇流器,调速 传动装置,不间断电源(UPS),磁性铁芯设备及某些家用电
器如电视机等.
电力系统中的谐波分析
谐波的产生,危害及抑制
电气工程07-2 董洪凯
一 ,谐波的定义 二 ,谐波的产生 三 ,电力系统中谐波的危害 四 ,电力系统中谐波的分析和抑制 五 ,小结 六 ,参考文献 七 ,致谢
一,谐波的定义
什么叫谐波? 有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的 基础.傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用.谐 波是一个数学或物理学概念,是指周期函数或周期性的波形中 不能用常数,与原函数的最小正周期相同的正弦函数和余弦函 数的线性组合表达的部分. "谐波"一词起源于声学. 电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了 人们的注意.当时在德国,由于使用静止汞弧变流器而造成了 电压,电流波形的畸变.1945年J.C.Read发表的有关变流器 谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文. 定义:谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电 量,一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解,其 余大于基波频率的电流产生的电量.
谐波的定义及测试方法
谐波的定义及测试方法谐波是指波形中频率相对于基波是整数倍关系的波动现象。
简单来说，谐波是由基波的震动而引起的次要波动。
在物理学中，任何复杂的周期函数都可以表示为一系列谐波的叠加。
谐波存在于各种波动现象中，包括电磁波、声波和机械波等。
对于周期性现象，如周期性机械振动和周期性电流，谐波是普遍存在的。
以下是一些测试谐波的方法：1.频谱分析仪：频谱分析仪是一种常用的测试设备，可以用于分析信号的频率成分。
通过连接信号源到频谱分析仪上，可以直观地查看信号的频率谱，进而观察和分析谐波的存在和强度。
频谱分析仪可以提供信号的幅度、相位和频谱等信息。
2.傅里叶变换：傅里叶变换是一种重要的数学工具，可以将时域信号转换为频域信号。
通过对信号施加傅里叶变换，可以得到信号的频率谱密度，并从中分析和提取谐波的信息。
傅里叶变换的实现可以使用数字信号处理算法，如快速傅里叶变换（FFT）。
3.声谱仪：声谱仪是一种专门用于声波频谱分析的设备。
通过将声音输入到声谱仪上，可以显示声音的频谱，并帮助我们观察和研究声音中的谐波。
声谱仪可以用于诸如音乐、语音和机械振动等领域的研究。
4.电力质量分析仪：电力质量分析仪是一种用于分析电力系统工作状态的设备。
通过连接到电力系统上，电力质量分析仪可以监测和记录电压、电流等参数，并进行频谱分析，以检测和识别电力系统中的谐波问题。
这些设备通常应用于电力行业和电力设备的故障排查。
除了上述方法外，还可以使用示波器、信号发生器和计算机等设备进行谐波的测试和分析。
这些工具和方法可以帮助我们全面了解信号中谐波的特性和影响，从而对信号进行优化和改善。
总之，谐波是波动现象中频率相对于基波是整数倍关系的次要波动。
通过使用频谱分析仪、傅里叶变换、声谱仪和电力质量分析仪等设备和方法，可以对谐波进行测试和研究，进而分析信号的频率结构和特性。
这些方法可以应用于各种波动现象的研究和工程应用中。
谐波的定义、危害及治理专题讲座
THDI%100 H22 H32 H42 ...Hk 2 ...
0.332 0.0272 0.0732 0.0162 0.0262 0.0112 0.0152 0.0132
P (kW)
S (kVA)
它不是线性负载表示的那种单纯的电压和电流之间的相位差，因为此时电压和电流均含有谐波， 已不再是正弦波了。
➢ 基波电流和基波电压之间的相移（Cosφ1） 只有基波电压和基波电流之间的相移(phase displacement)φ1可以定义为：
cos1 P1(kW)
S 1 (k VA)
➢ 单次谐波电流的有效值(Irms)
按照傅立叶级数展开时，各次谐波电流都是正弦波，因此可以测量每次谐波的有效值，但这些 正弦波的频率各不相同，为基波频率的整数倍：
I1 为基波成分 (50 Hz)； Ik 为谐波成分，其中k为谐波次数 (50 的k倍)。 ➢ 总电流有效值（Irms） 它是基波电流有效值I1与谐波电流Ik的平方和的根值：
Irms
I12
I
2
2
I
2 3
...I
k
2
.
..
谐波特征参数
➢ 各次谐波的含量
每次谐波的含量都可以用一个百分数来表示，即该次谐波电流的有效值与基波电流有效值之比， 这个比率就代表了各次谐波的含量水平：
Hk % k次谐波的失真度＝ Ik 100 % I1
➢ 电压和电流的谐波失真度
非线性负载同时产生电流和电压的失真，这是因为每次谐波电流都会产生对应同频率的电压谐波，正
谐波讲解
什么是谐波？谐波有什么伤害？一、谐波1.什么称为谐波：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。
谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。
谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。
谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为l00Hz，3次谐波则是150Hz。
一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。
在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。
对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。
“谐波”一词起源于声学。
有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪已经奠定了良好的基础。
傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。
当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。
1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。
到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。
70年代以来，由于电力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，谐波所造成的危害也日趋严重。
世界各国都对谐波问题予以充分和关注。
国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
谐波研究的意义，道德是因为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。
谐波概述
n=k × p ± 1 n:谐波阶次 谐波阶次 k:常数 (=1,2,3,…) (=1,2,3,…) p:设备脉冲数 三相设备( 三相设备(p= 6) k =1n= 5 ,7 =1n k=2n=11, 13 =2n k=3n=17, 19 =3n
…..
谐波源的谐波频谱
设备频率设备频率 阻抗分析
变压器
谐波电流 I5, I7, I11 …
6% 电抗器
电容器 LOAD
设备频率设备频率 阻抗分析
变压器阻抗: 变压器阻抗
Z( )
X TR ( n ) = 2 × π × f n × L
XL(n)= XC(n)
XTR(n)
f(Hz)
f0=204
避免过电流分析 避免过电流分析
谐波的分类
相序分类
正序谐波( 正序谐波( 3n +1 )
例如: 例如: 4th, 7th, ---
负序谐波( 3n - 1 )
例如: 例如: 2nd, 5th, 8th, ---
零序谐波( 零序谐波( 3n )
例如: 例如:3rd, 6th, ---
( n :正整数) 正整数)
谐波的分类
相序分类
其它
谐波源
直流设备
AC
+
直流电机 电镀 DC 电解 电信 电池充电机
-
谐波源
变频驱动设备
+
AC P DC W M AC
M
造纸、纺织、空调、印刷….. 造纸、纺织、空调、印刷…..
谐波源
单相设备
AC A N 计算机、显示屏、灯光、 音响、加热设备--计算机、显示屏、灯光、 音响、加热设备--DC
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式中 Sk 为节点 B 的短路功率（MVA）；
Sc 为电网充电功率（包括并联电容器的功率，MVA）。
谐振回路品质因数 Q 的大小取决于谐振频率和电网的负荷率，负荷率下降，品质因数升高。低 压电网的品质因数为 2~3，高压公用电网为 2~5，高压工业电网约为 10。低压电网无并联电容 器时，其谐振频率一般不在谐波范围内。
变压器激磁电流中含有 3，5，7 等各次谐波分量。由于变压器的原副边绕组中总有一组为角形 接法，为 3 次谐波提供了通路，故 3 次谐波电流不流入电网。但当各相激磁电流不平衡时，可 使 3 次谐波的残余分量（最多可达 20%）
进入电网。
三、谐波传输 对于多电压等级的电网，其谐波阻抗的特点是 Zn（高压侧）Zn（低压侧）。谐波电流由低压侧 流向高压侧，其大小基本上与高压侧参数无关，可视为恒流源。谐波电压由高压侧传输到低压侧， 可视为恒压源。在进行谐波
3 7.9 3.7 4.1 32 6.0 2.8 5.4 2.6 35 250 15 12 7.7 12 5.1 8.8 3.8 4.1 3.1 5.6 2.6 4.7 2.2 2.5 1.9 3.6 1.7 3.2 1.5 66 500 16 13 8.1 13 5.4 9.3 4.1 4.3 3.3 5.9 2.7 5.0 2.3 2.6 2.0 3.8 1.8 3.4 1.6
其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性及其工作状况， 而与电网参数无关，故可视为恒流源。 各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关，称 为该电路的特征谐波。
对称三相变流电路的网侧特征谐波次数为： …（正整数）
式中 p 为一个电网周期内脉冲触发次数（或称脉动次数）。除特征谐波外，在三相电压不平衡， 触发脉冲不对称或非稳定工作状态下，上述电路还会产生非特征谐波。进行谐波分析和计算最有 意义的是特征谐波，
ห้องสมุดไป่ตู้
110 750 12 9.6 6.0 9.6 4.0 6.8 3.0 3.2 2.4 4.3 2.0 3.7 1.7 1.5 1.5 2.8 1.3 2.5 1.2
五、谐波危害 谐波增加电气设备的热损耗，干扰其功能甚至引发故障。另外谐波可对信息系统产生频率藕合干 扰。 1.电动机 谐波电压在电动机短路阻抗上产生的谐波电流和电动机负序基波电流 I 一起使设备产生附加热 损耗，并且在电动机起动时容易发展成干扰力矩。谐波电流和负序基波电流有效值之和一般不得 大于电动机额定电流 Ie 的 5~10%， 即 如果电动机不是按额定功率连续运行，可以允许短时超出上述限值。 2.电容器 谐波可使电容器过流发热。在畸变电压下电容器的电流有效值为： 有关规程规定电容器长期工作电流不得超过 1.3 倍额定电流（Ic=CUn）。位于谐波源附近的电 容器或者滤波电容器通常按较高的电流有效值特殊制造。 3.电子装置 谐波电压可使晶闸管触发装置发生触发错误，甚至导致设备故障。谐波也会对电网音频控制系统 和计算机产生不良影响。 4.通讯系统 在 2.5kHz 以下导线间电感电容藕合作用随频率呈近似线性上升，特别是较高次谐波会对通讯及 信息处理设备产生干扰。 六、谐波测量 测量谐波电流使用低感分流器（约 L/R）和电子式电钳，测量谐波电压使用电阻分压器或电容式 分压器。 谐波测量设备基于快速傅立叶分析原理，由模拟滤波器和模拟（数字）相关器或者计算机组成。 谐波阻抗测量是使用一个可控式电源向电网注入谐波频率电流，然后分别测量谐波电压的幅值和 相位（见图 4：谐波注入原理图）。
电压或电流的正弦波形受谐波影响而畸变的程度用谐波电压或电流含有率表示：
HRVn=（Un/U1）100% HRIn=（In/I1）100% 式中 Un、In 为第 n 次谐波电压、电流有效值； U1、I1 为基波电压、电流有效值。 表 1 公用电网谐波电压（相电压）极限值
电网标称电压 kV 电压总谐波畸变率 % 各次谐波电压含有率 奇次 偶次 0.38 5.0 4.0 2.0 6（10） 4.0 3.2 1.6 35（66） 3.0 2.4 1.2 110 2.0 1.6 0.8
电工技术领域主要研究谐波的发生、传输、测量、： 耙种疲 淦德史段б话?为 2≤n≤40。 二、谐波源 向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。具有非线性特性 的电气设备是主要的谐波源，例如带有功率电子器件的变流设备，交流控制器和电弧炉、感应炉、 荧光灯、变压器等。
我国工业企业也越来越多的使用产生谐波的电气设备，例如晶闸管电路供电的直流提升机、交交变频装置、轧钢机直流传动装置、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧炉等。这些设备取用 的电流是非正弦形的，
分析时，就是根据这个原则构造电网的谐波等效电路。
1.电网
元件的频率特性
在谐波频率范围内，由于涡流和漏磁场的作用，电网元件的谐波参数要考虑长线效应，即变压器 和导线的等效电阻 R 随频率的上升而增加，等效电感 L 随频率的上升而降低。电缆、导线和电 容器的电容 C 基本不随频率变化而
保持恒定。负载阻抗与频率的关系依负载的不同而异（见图 1：负载有功电导频率关系图）。电 机类负荷在简化分析时可只考虑其漏感。电机漏感 Lsn 的频率特性与变压器相似。
如果 5，7，11，13 次等。对于 p 脉动的变流电路，假定直流侧电流为理想平滑，其网侧 n 次 谐波电流与基波电流之比为：
式中为换流重叠角。，估算时可取。如直流侧电流波纹较大，则 5 次谐波幅值将增大，其余各次 谐波幅值将减少。 当电网接有多个谐波源时，由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同， 其和将小于各分量的算术和。
2.电网等效电路
电网可以由电网各元件的谐波参数 Rn，Ln 和 Cn 组成等效网络。三相对称电网的等效电路图通 常采用单相表示（见图 2：电网及其等效电路和阻抗矢量轨迹图）。根据等效电路计算各频率下 的节点导纳矩阵 Yn，求出阻抗 Zn=，
计算谐波电压 Un=ZnIn。
电网在某些谐波频率下会发生并联谐振，导致谐波电流大幅度增加。
七、谐波抑制 将三相桥式电路的脉动数从 6 提高到 12，可消除 5，7 次谐波。将多个谐波源接于同一段母线， 利用谐波的相互补偿作用也可降低电网谐波含量。 当谐波量超出规程允许值或者电网在谐波范围内有谐振时，通常设置单调谐滤波器吸收特征谐波。 对于 13 次及以上的谐波，可设置一个高通滤波器。滤波回路也会吸收电网原有谐波并可能性导 致过负荷。 一般通过调整失谐率，降低品质因数或者通过附加电子装置控制电流值来避免过负荷。 电容器可通过串联电抗器形成谐波阻塞回路，以防止电容器谐波过负荷。一般将串联谐振频率定 在 250Hz 以下。
四、谐波限值 为使电网谐波电压保持在允许值以下，必须限制谐波源注入电网的谐波电流量。大多数工业发达 国家相继制定了电网谐波管理的标准或规定。谐波管理标准的制定是基于电磁相容性的原则，即
在一个共同的电磁环境中，
电气设备既能正常工作，又不得过量地干扰这个环境（见图 3：电磁相容性）。
我国已于 1993 年颁布了限制电力系统谐波的国家标准《电能质量：公用电网谐波》，规定了公 用电网谐波电压限值和用户向公用电网注入谐波电流的允许值（见表 1 及表 2）。
表 2 注入公共连接点的谐波电流允许值
标准 电压 kV 基准短路 容量 MVA 谐波次数及谐波电流允许值（A） 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0.38 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 11 12 9.7 18 8.6 16 7.8 6 100 43 34 21 34 14 24 11 11 8.5 16 7.1 13 6.1 6.8 5.3 1. 4.7 9.0 4.3 10 100 26 20 13 20 8.5 15 6.4 6.8 5.1 9.3 4.
谐波定义
一、谐波定义 供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同 的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1) 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波，称为 非谐波（Non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种 干扰量，使电网受到“污染”。