有关功率分析仪的谐波测量技术解析
谐波检测仪的原理
谐波检测仪的原理谐波检测仪是一种用于检测电力系统中谐波含量的设备。
在电力系统中，谐波是一种频率高于50Hz基波频率的周期性波形。
谐波的存在会引起很多问题，如电磁干扰、能量损耗等。
因此，谐波检测仪的使用对于保护电力系统的稳定运行和提高电力质量至关重要。
原理谐波检测仪的原理基于傅里叶变换。
傅里叶变换是一种将时域波形分解为频域信号的方法。
它把一个信号看作是许多不同频率的正弦波的叠加。
在谐波检测仪中，傅里叶变换可以用于将系统中的谐波分解成它们的频率和幅度。
谐波检测仪的输入信号是从电力系统中获取的电压或电流信号，既包含基频分量，也包含谐波分量。
检测仪通过数字信号处理(DSP)芯片对信号进行处理。
DSP芯片会将输入信号和一个基波参考信号进行比较。
比较的结果就是谐波的分量。
在使用谐波检测仪的时候，我们可以通过设置不同的测量参数来捕捉不同谐波分量的存在。
一般来说，电力系统中谐波的分量主要有三种：•第一类谐波：主要集中在电力系统的50Hz的整数倍处，如100Hz，150Hz等。
•第二类谐波：主要集中在奇数倍基频的整数倍处，如150Hz，250Hz 等。
•第三类谐波：主要集中在偶数倍基频的整数倍处，如200Hz，400Hz 等。
因此，在选择谐波检测仪的时候，我们需要根据需要监测的谐波类型来选择不同的测量频率和测量参数。
应用谐波检测仪广泛应用于电力系统中。
它可以帮助我们实时监测电力系统中谐波分量的存在和程度。
最常见的应用包括：1.发现谐波源：通过监测到谐波分量的类型和程度，我们可以找出电力系统中的谐波源，然后采取相应的措施来减少谐波的存在。
2.过滤谐波：大多数电气设备对谐波非常敏感，过量的谐波会导致设备的损坏和能源的浪费。
通过使用谐波检测仪，可以有效地过滤谐波，从而保护电气设备并减少能源的浪费。
3.评估系统性能：谐波对于电力系统的运行和性能有很大影响。
通过监测系统中的谐波分量，我们可以实时评估电力系统的性能，并采取相应的措施来保持系统的良好运行状态。
有功功率的测量方法
有功功率的测量方法随着控制技术的发展，电压、电流的调制信号得到更广泛的应用，伴随而来的是较高的谐波含量，传统的有功功率测量方法难以精确测量，本文基于功率分析仪的有功功率测量原理，结合在变频器领域的测量应用进行简单介绍。
随着控制技术的发展，电压、电流的调制信号得到更广泛的应用，伴随而来的是较高的谐波含量，传统的有功功率测量方法难以精确测量，本文基于功率分析仪的有功功率测量原理，结合在变频器领域的测量应用进行简单介绍。
1.1 一、最常用的有功功率测量方法a、相位法通过相位测量电路测量电压、电流的相位差，再根据正弦电路有功功率计算公式P=UIcosφ计算出有功功率。
由于有功功率计算公式P=UIcosφ是在正弦电路技术上推导出来的，该方法只适用于正弦电路的有功功率测量。
另外，由于相位测量电路通常采用过零检测法，而交流电零点附近不可避免会有一定的毛刺，因此，相位测量精度较低。
在低功率因数下的功率测量准确度亦较低。
b、模拟乘法器法采用模拟乘法器获取电压、电流的乘积，得到瞬时功率，再用固定的时间对瞬时功率进行积分，即可获得瞬时功率的平均值，也就是有功功率。
该方法适用任意波形电量的有功功率测量。
1.2 二、功率分析仪的测量基本原理以功率分析仪PA6000为例，测量的基本原理如下：功率分析仪采样电流和电压信号功率分析仪的每个测量通道，对输入的电流或者电压信号进行采样，对采样得到的数据按照特定公式计算得到结果。
其中u(n)为更新周期内采集的电压信号数据（瞬时数据），i(n)为更新周期内采集的电流信号数据（瞬时数据），u(n)和i(n)为同一时刻的采样数据。
三、有功功率的测量方法在变频器的应用变频器的主电路一般为“交—直—交”组成，在整流回路中接有大电容，输入电流的波形不是正弦波；在逆变输出回路中，输出电压信号时受PWM载波信号调整的波形，即输入输出都不是标准的正弦波，有较多的高次谐波含量。
变频器典型的输入测波形如下：对输入测得有功率，传统的计算公式为：P=Urms*Irms*cosφ其中P为有功功率；Urms为电压有效值；Irms为电流有效值；φ为电压电流夹角。
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）
使用频谱分析测量谐波
使用频谱分析测量谐波用频谱分析测量谐波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。
三相谐波功率表
三相谐波功率表引言电能普遍存在于我们生活中的各种用电设备中。
对于电力公司、电力工程师、市民等，都需要对电能进行测量与控制。
三相谐波功率表是一种能够测量电能的仪器，广泛应用于工业、商业和居民的用电领域。
本文将讨论三相谐波功率表的工作原理、特征与应用。
工作原理三相谐波功率表是一种能够同时测量三相电能的仪表。
它的工作原理基于瓦特表（中用来测量某个电路传输能量的电表，也称功率计）和瑜伽表（一种用来测量交流电压、电流的仪表）。
三相谐波功率表包含三部分：热电偶、电流互感器和电压互感器。
这些部分将电流和电压转化成数字信号，然后输入到一个微处理器中。
微处理器使用这些信号来计算实时功率，并将结果显示在数字显示屏上。
这些数字既可实时显示，也可通过串口输出到计算机或其他设备。
特征三相谐波功率表具有许多显著特征：高测量精度三相谐波功率表具有高测量精度。
它能够测量功率、电流、电压和功率因数等参数，其测量准确度可达到0.2%。
易于使用三相谐波功率表易于使用，包括快速安装、设置和操作。
只需将其插入电路中，就可以在短时间内轻松地获得所需的数字显示结果。
宽测量范围三相谐波功率表可在广泛的电气参数范围内测量能量。
它可以测量高达1000 amperes的电流和1000 volts的电压，满足各种需求。
大容量处理三相谐波功率表内置的处理器具有大容量，能够处理多个输入信号，并输出数据到数字显示屏和其他设备。
应用三相谐波功率表被广泛应用于各个行业，从工业到商业再到居民市场。
以下是几个应用场景：工业在制造设备和设备运行的过程中，需要测量功率、电流和电压等电学参数。
三相谐波功率表可以随时测量这些参数并输出结果。
这些仪表被广泛应用于机械、电子和化学生产等行业。
商业商业设施，例如购物中心、酒店、医院以及办公楼等都是高耗能的设备运行场所。
使用三相谐波功率表可以测量这些设施的能耗和功率因数等参数。
这些数据可以帮助管理者了解能源消耗情况并采取相应的措施。
谐波检测原理
谐波检测原理谐波检测原理是一种非接触式的无损检测技术，广泛应用于电力系统、机械制造、航空航天等领域。
它通过检测被测物体中的谐波信号，来判断其中的缺陷或故障。
下面我们来详细了解一下谐波检测原理。
1. 谐波信号的产生原理当被测物体中存在缺陷或故障时，其内部结构会发生变化，导致谐波信号的产生。
谐波信号是指频率是原始信号的整数倍的信号。
例如，当原始信号的频率为50Hz时，其2倍频率的信号为100Hz，3倍频率的信号为150Hz，以此类推。
2. 谐波检测的基本原理谐波检测的基本原理是利用探头将被测物体表面的谐波信号捕捉到，然后通过信号处理和分析，来判断其中是否存在缺陷或故障。
在实际应用中，通常采用磁场探头或电场探头对被测物体进行探测。
当探头与被测物体接触时，会在被测物体表面产生磁场或电场。
当谐波信号存在时，其会影响到探头所感应到的磁场或电场，使其发生变化。
通过对这种变化的分析，就可以得到被测物体中的谐波信号信息。
3. 谐波检测的应用谐波检测广泛应用于电力系统中的变压器、开关设备、电缆和电缆附件等的检测。
同时，在机械制造、航空航天等领域也有着很大的应用。
例如，在机械制造中，谐波检测可以用来检测轴承、齿轮、齿条等的缺陷。
在航空航天领域中，谐波检测可以用来检测飞机结构件的缺陷。
4. 谐波检测的优点与传统的检测方法相比，谐波检测具有以下优点：（1）非接触式检测，无需对被测物体进行破坏性测试，保护了被测物体的完整性；（2）高灵敏度，能够探测到微小的缺陷或故障；（3）检测速度快，可以对大面积的被测物体进行快速检测。
5. 谐波检测的局限性谐波检测虽然具有很多优点，但也存在着一些局限性，需要注意：（1）谐波检测只适用于部分材料，例如金属、陶瓷等；（2）谐波检测不能用于检测表面裂纹和毛细孔等缺陷；（3）谐波检测对被测物体的形状和尺寸有一定的限制。
谐波检测原理是一种非接触式的无损检测技术，通过检测被测物体中的谐波信号，来判断其中的缺陷或故障。
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电力系统是现代社会中不可或缺的组成部分，它为人们的生活和工作提供了稳定的电能供应。
然而，随着技术的发展和用电负荷的增加，电力系统中的谐波问题也日益凸显。
谐波对电力系统的正常运行和电气设备的安全运行造成了严重威胁，因此，谐波检测与分析方法的研究显得尤为重要。
一、谐波检测方法的研究1. 传统的谐波检测方法在过去的研究中，人们通常使用传统的谐波检测方法来发现电力系统中存在的谐波问题。
这种方法主要依靠人工观察和分析，会对系统带来较大的时间和人力成本。
然而，由于人为因素的影响，这种方法存在一定的主观性和不准确性。
2. 基于信号处理的谐波检测方法随着信号处理技术的不断发展，基于信号处理的谐波检测方法逐渐成为研究的热点。
这种方法利用数字信号处理技术对电力系统中的电压和电流信号进行采样和分析，从而准确地检测到谐波分量的存在和大小。
例如，快速傅里叶变换（FFT）是一种常用的频谱分析方法，可以有效地检测谐波信号。
二、谐波分析方法的研究1. 谐波源定位方法谐波源定位是谐波分析中的一项重要任务，通过确定谐波源的位置，可以采取相应的措施来减少谐波的产生和传播。
目前，人们采用的谐波源定位方法主要有基于波形识别、基于频谱分析和基于时间域反演的方法。
2. 谐波源特征提取方法谐波源特征提取是谐波分析中的关键环节，它可以帮助人们深入了解谐波的性质和特点。
在谐波源特征提取方法的研究中，人们常常使用小波分析、短时傅里叶变换等数学工具，将谐波信号进行分解和分析，从而得到有关谐波源的更多信息。
三、谐波检测与分析方法的应用1. 谐波源的快速定位与识别借助谐波检测与分析方法，可以对电力系统中的谐波源进行快速定位和识别，从而及时采取相应的措施来减少谐波对系统的影响。
2. 谐波滤波器的设计和优化谐波滤波器是减少系统谐波的重要设备，利用谐波检测与分析方法，可以对电力系统中的谐波进行精确测量，从而为谐波滤波器的设计和优化提供有力的依据。
功率分析仪是什么
功率分析仪是什么功率分析仪是一种测量、分析和监控电力系统中各种电能参数的仪器设备。
它主要通过测量电流、电压和功率因数等参数，来评估电力质量、控制能效和故障诊断等功能。
功率分析仪的应用范围广泛，包括电力系统、工业生产、商业建筑、研究实验室等领域。
本文将深入介绍功率分析仪的原理、功能和应用。
一、功率分析仪的原理1.法拉第电流计算法：该方法通过测量电流瞬时值和频率来估算功率。
2.直流电桥原理：功率分析仪中的直流电桥利用电流与电压的比值来计算功率因数。
3.负载侧电流检测原理：该原理通过检测电流的时间波形来对功率进行测量。
4.时域、频域分析方法：通过相位角、谐波谱分析等方法来分析电能波形。
二、功率分析仪的功能1.电能参数测量：功率分析仪可以测量电流、电压、功率、功率因数、频率、电能等多种电能参数，以便进行电力质量评估和能源监测。
2.电能波形分析：功率分析仪可以通过测量电能波形的相位角、谐波分析等方法，评估电力质量问题，如谐波畸变、电压波动等。
3.故障诊断：功率分析仪可以对电力系统中的故障进行诊断，如短路、过载、接地故障等，以便及时进行修复和维护。
4.能效评估：功率分析仪可以评估电力系统的能效，帮助用户找出能源浪费和损失的问题，提高能效降低能耗。
5.数据记录和分析：功率分析仪可以记录和储存电能参数，以便进行后续的数据分析和报告生成。
三、功率分析仪的应用1.电力系统监控：功率分析仪可以监测电力系统中的电能参数，帮助维护人员及时发现电力质量问题，保障电力系统的稳定运行。
2.工业生产：功率分析仪可以帮助工厂管理者评估能源利用效率，提高生产线的能源管理水平，降低成本，提高利润。
3.商业建筑：功率分析仪可以对商业建筑中的能源利用情况进行监测，提高能效水平，节约能源和减少环境污染。
4.研究实验室：功率分析仪可以帮助研究人员在实验室中测量和分析电能参数，从而提高实验的准确性和可靠性。
综上所述，功率分析仪是一种用于测量、分析和监控电力系统中各种电能参数的仪器设备。
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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。
离散傅里叶变换（DFT）是对数字信号进行时域到频域转换，而高效进行DFT的方法就是快速傅里叶变换（FFT）。
PA6000的谐波测量与示波器的FFT有什么区别呢？
示波器的FFT运算是通过采集周期中的某一段数据进行运算并显示结果，用于运算的数据仅仅是所有数据里面的某一部分；而PA6000在谐波测量模式下，所有采集到的数据都用于FFT运算，所以能够测量出谐波在任何时刻的变化！这
就是PA6000高精度功率分析仪的核心价值之一!
同一个被测信号，用不同的频率分辨率去计算FFT，得到的谐波测量结果是不一样的。
从《ZDS2000示波器FFT性能分析》里可以知道，不同的采样率，不同的FFT 点数会产生不同的频率分辨率，而不同的频率分辨率，会引起不同的谐波测量结果！同一个被测信号，用不同的频率分辨率去计算FFT，得到的谐波测量结果是不一样的，为什么呢？我们知道信号在通过非线性元件的时候都会发生混频，我们测试的信号肯定是经过很多非线性元件的，所以都会经过多次混频，混频后的结果是，信号的的频谱里面布满了各种各样的杂散和谐波，而FFT运算一般都会有频谱泄露及栅栏效应，不同的频谱分辨率，就会有不同的频谱泄露及栅栏效应，所以测量出来的谐波都不一样，THD也是不一样的。
同一个信号用不同的仪器测量谐波，测量出来的谐波结果会存在差异大家知道计算谐波的第一步是FFT，那计算完FFT后，又如何得出所需要的谐波？
最简单最直接的方式是对应频点的有效值。
当然有简单的方式，肯定也有复杂的方式，这个我们后面再介绍。
图2PA6000谐波测量模式测量参数表
到此我们就可以清楚的知道，同一个信号用不同的仪器测量谐波，因为测量参数的不一样，测量出来的谐波结果会存在差异，这个差异的大小不单单与测量参数有关，与被测信号类型也有关，比如正弦波信号差异会少一些，方波或PWM 波信号差异会很大（可能差几十倍！）。
所以我们测试前要先了解测试仪器的FFT 计算参数：采样率、FFT点数、频率分辨率。
图3PA6000常规谐波/谐波/IEC谐波
PA6000谐波测量模式简介
PA6000有多种谐波测量模式，包括常规模式谐波、谐波模式谐波、IEC模式谐波，还有独立的FFT模式。
从上表可以看出，就是PA6000在不同的谐波测量模式下，参与FFT运算的点数都是不一样的，从测量的输入信号范围不一样，也可以猜测出，采样率也是不一样的。
这些不一样，也就表明了就算同一款仪器，不同的谐波测量模式测出的谐波结果也是不一样的。
这就引入两个问题，为什么要这么多的谐波测量模式？那个更准确呢？这里就涉及到谐波正确应用的方法问题，后面有专门介绍谐波正确应用的方法。