电能质量求谐波含量
电能质量评估报告
电能质量评估报告一、引言电能质量评估报告旨在对某特定区域的电能质量进行全面评估和分析。
本报告将通过收集和分析相关数据，评估电能质量的各项指标，并提供相应的建议和改进措施，以确保电能供应的稳定性和可靠性。
二、评估范围本次电能质量评估报告的评估范围包括以下几个方面：1. 电压波动和闪变：评估电网中电压的稳定性和波动情况，以及闪变对电能质量的影响。
2. 频率偏差：评估电网中频率的稳定性，检测频率偏差是否超出标准范围。
3. 谐波含量：评估电网中谐波含量的情况，检测谐波对电能质量的影响。
4. 电能质量事件：评估电网中的电能质量事件，包括短时中断、长时中断、电压暂降、电压暂增等情况。
三、数据收集与分析1. 电压波动和闪变：通过在特定区域的多个测点安装电压记录仪，对电压波动和闪变进行实时监测和数据记录。
收集的数据包括电压波动的幅值、频率和持续时间等指标。
通过对数据的分析，得出电压波动和闪变的情况，并与相关标准进行对比。
2. 频率偏差：通过在特定区域的电网节点安装频率记录仪，对电网频率进行实时监测和数据记录。
收集的数据包括频率的偏差值和持续时间等指标。
通过对数据的分析，得出频率偏差的情况，并与相关标准进行对比。
3. 谐波含量：通过在特定区域的电网节点安装谐波分析仪，对电网谐波含量进行实时监测和数据记录。
收集的数据包括各次谐波的含量和总谐波畸变率等指标。
通过对数据的分析，得出谐波含量的情况，并与相关标准进行对比。
4. 电能质量事件：通过收集特定区域的电能质量事件记录，包括短时中断、长时中断、电压暂降、电压暂增等情况。
分析事件的发生频率、持续时间和对电能质量的影响程度。
四、评估结果与建议1. 电压波动和闪变：根据数据分析结果，电压波动和闪变情况较为稳定，未超出相关标准范围。
建议继续保持电网的稳定性，定期进行巡检和维护。
2. 频率偏差：根据数据分析结果，频率偏差较小，未超出相关标准范围。
建议继续保持电网的频率稳定性，监测频率变化情况，及时调整电网运行参数。
电能质量—谐波示波器波形的分析
电能质量—谐波示波器波形的分析1. 波形特征和谐波含量 第一个波形如图(1)所示，其特征是中心对称。
对称中心在坐标为(π ,0)的点。
只要把纵座标轴右移至ωt=π 处，新坐标系中的波形就成了奇函数。
这样f(ωt)就可化成奇谐波表达式。
所谓奇谐波表达式就是：f(ωt)=∑∞=1)sin (n nt n B ω 很容易证明奇谐波表达式满足f(-ωt)= -f(ωt)，因为f(-ωt)==-∑∞=1)]}(sin[{n n t n B ω∑∞=-1)]sin([n n t n B ω = -∑∞=1)sin (n n t n B ω= -f(ωt) 表达式中不能带有余弦项，否则无法证明f(ωt)的奇函数特征。
第二个波形如图（2）所示，其特征是反对称。
可化成奇次谐波表达式。
所谓反对称就是把图（2）上半波右移π后与负半波是关于横轴镜像对称的波形。
根据给定的条件f(ωt)=-f(π+ωt)可以证明A 2n =0和B 2n =0，下标2n 代表偶次谐波。
证明：A 2n =π1⎰πωωω20)()2cos()(t d t n t f =π1[)()2cos()(0t d t n t f ωωωπ⎰+⎰ππωωω2)()2cos()(t d t n t f ]第二个积分中换元πφω+=t ，故d φωd t =)(，由于πφω+=t ，积分下限πω=t 时 0=φ，积分上限πω2=t 时πφ=，所以换元后第二个积分变成⎰++πφπφπφ0)22cos()(d n n f = -⎰πφφφ0)2cos()(d n f 代入了已知条件f(φ+π)= - f(φ) 所以A 2n=π1[⎰πξξξ0)2cos()(d n f -⎰πφφφ0)2cos()(d n f ]0≡因为定积分值与积分变量无关。
为醒目起见，前一个积分表达式中用ξ代替了积分变量ωt 。
第三个波形图如(3)所示。
图示波形的特征是，它既满足反对称的条件也满足中心对称的条件。
公用电网谐波GB／T1454993《电能质量公用电网谐波》
国标GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》简介谐波国家标准是电力工业部(原能源部)根据国家标准局下达的任务而负责制订的。
从1985年起，起草工作组做了大量课题论证工作，同时学习国外的先进经验和联系国内实际，完成了标准的制订，并已于1994年3月起实施。
基于谐波对电容器的影响，实施谐波国标对保证电容器的安全运行有重要意义，为使应用部门对标准有进一步的了解，下面对谐波国标的起草及其依据作一介绍。
1 制订谐波国标的目的随着我国经济的发展，现代工业、交通等行业使用的各种换流设备的数量越来越多、其容量亦越来越大，加上电弧炉、家用电器等非线性用电设备接入电网，将其产生的谐波电流注入电网，使公用电网的电压波形发生畸变。
电能质量下降，同时威胁电网和包括电容器在内的各种电气设备的安全经济运行。
因此，把公用电网的谐波量控制在允许范围内，以保证电能质量，防止谐波对电网和用户的电气设备、各种用电器具造成危害，保持其安全经济运行，并获得良好的社会效益。
乃是制订谐波国标的目的。
2 制订谐波国标的基本原则2.1 把电网中的电压总谐波畸变率及各次谐波含有率控制在允许的范围内，保证供电质量，使接入电网中用户的各种用电器具免受谐波的危害，保持正常工作。
2.2 限制谐波注入电网的谐波电流及其在电网中产生的谐波电压，防止其对电网发供电设备的干扰，保证电网的安全经济运行。
2.3 在总结现有经验的基础上，结合我国情况，提出有科学依据和向国际先进标准靠拢的规定，有其科学性、实用性和先进性。
3 适用范围适用于交流频率为50Hz的标称电压110kV及以下公用电网，及其供电的电力用户。
对220kV电网及其供电的电力用户，可参照110kV执行。
主要原因有：(1)220kV电网的谐波电压直接受330kV或500kV电网谐波电压的影响。
目前国内外都还没有经验，也没有明确的规定。
(2)220kV电网的输电线路的充电功率较大(每100km约25MVA)，而输电潮流是变化的，控制220kV电网的谐波还没有成熟的经验。
电能质量的基本要求
电能质量的基本要求
电能质量的基本要求包括：
1. 电压稳定性：电能供应应保持稳定的电压水平，不应出现过高或过低的电压波动，以保证电气设备的正常运行。
2. 频率稳定性：电能供应应保持稳定的频率，一般为50Hz或60Hz，以避免对设备造成损坏或运行不稳定。
3. 纹波率：电能供应应具有尽可能小的纹波率，即电压或电流的波动程度，以减少对设备的干扰。
4. 谐波含量：电能供应中的谐波含量应控制在规定范围内，以避免对设备的损坏和干扰。
5. 电能供应的可靠性：电能供应应稳定可靠，对瞬时或持续的电能中断，应能尽量减少或避免。
6. 电能供应的连续性：电能供应应连续可靠，不应有频繁的瞬时电压或电流的中断，以确保设备的正常运行。
7. 电能供应的安全性：电能供应应符合相关的电气安全标准，以保障人身和设备的安全。
8. 电能供应的环境友好性：电能供应应尽量减少对环境的污染和对资源的浪费，提倡使用清洁能源和高效节能的技术手段。
电能质量评估报告
电能质量评估报告一、引言电能质量是指电力系统中电能的供应和使用过程中所涉及的各种电气参数和特性，包括电压波动、频率偏差、谐波、电压暂降和间断等。
电能质量的好坏直接影响到电力系统的稳定性和电力设备的正常运行。
本报告旨在对某电力系统的电能质量进行评估，为系统的优化运行提供依据。
二、评估范围本次电能质量评估涵盖了某电力系统的供电网络、配电网络以及用户侧的电能质量情况。
评估的主要内容包括电压波动、频率偏差、谐波含量、电压暂降和间断等指标。
三、评估方法1. 数据采集：通过在电力系统中布置合适的电能质量监测设备，采集电能质量相关数据。
数据采集时间段为连续一个月，以确保数据的全面性和准确性。
2. 数据分析：对采集到的数据进行分析，计算各项电能质量指标的平均值、最大值、最小值和标准差等统计量。
同时，通过绘制波形图、频谱图等图表，对电能质量问题进行可视化分析。
3. 评估标准：根据国家相关标准和电力系统运行的要求，确定各项电能质量指标的合理范围。
将评估结果与标准进行对照，判断电能质量是否达标。
四、评估结果1. 电压波动：在评估期间，供电网络的电压波动情况良好，波动范围在标准要求范围内。
最大电压波动值为2.3%，最小电压波动值为0.8%。
2. 频率偏差：供电网络的频率偏差较小，平均偏差为0.05Hz，最大偏差为0.1Hz。
频率偏差符合国家标准要求。
3. 谐波含量：通过对采集数据进行谐波分析，发现供电网络中存在一定程度的谐波问题。
主要谐波为3次、5次和7次谐波，谐波含量超过了国家标准要求的20%。
建议采取适当的滤波措施来减少谐波含量。
4. 电压暂降：供电网络的电压暂降情况较好，暂降时间较短且频率较低，不会对电力设备的正常运行造成影响。
5. 间断情况：在评估期间，供电网络没有发生间断情况，供电可靠性较高。
五、问题分析与改进建议1. 谐波问题：由于供电网络存在谐波超标的问题，建议在关键节点处增加谐波滤波器，以减少谐波含量，保证电能质量的稳定性。
考核电能质量的指标
考核电能质量的指标电能质量指标是用来评估和衡量电能供应系统质量的重要工具。
电能质量指标主要涵盖了电压稳定性、频率稳定性、电压波形、谐波含量、瞬态过电压、短时中断等方面。
下面将对这些指标进行详细介绍。
1.电压稳定性：电压稳定性是衡量电能质量的关键指标之一、电压稳定性通常通过测量电压偏差、闪变和瞬时电压变化进行评估。
电压偏差是指电压与其标称值之间的偏差，闪变是指电压瞬时的变化量，瞬时电压变化则是指电压快速变化的情况。
这些指标的不稳定性可能导致设备故障、出现电流谐波和电磁干扰等问题。
2.频率稳定性：频率稳定性是评估电能质量的另一个重要指标。
频率指电力系统中的电压或电流的频率，其稳定性对于电力设备的正常运行至关重要。
频率偏移可能导致设备的故障或损坏，同时也会影响电力系统的能源交互连接。
3.电压波形：电压波形描述了电压信号的形状和稳定性。
电压波形正常应该是一个纯正弦波形，这对于电力设备的正常运行具有重要意义。
当电压波形失真时，可能会导致设备工作异常，增大能耗，产生电机振动和噪音等问题。
4.谐波含量：谐波是指电力系统中与基波频率不同的频率成分。
谐波含量是衡量电网谐波污染程度的指标。
谐波由非线性负载、电力电子设备和谐波源引起，如果谐波含量过高，会对设备和电力系统产生负面影响，如加剧电力设备的损坏和工作不稳定性，造成系统的功率损耗，产生电网共振等问题。
5.瞬态过电压：瞬态过电压是一种持续时间短暂的高幅度电压。
瞬态过电压可能由于雷电、电容补偿器断开、设备故障等原因引起。
它会对电力设备和电力系统的绝缘性能造成损害，严重时甚至会引发设备损坏和带来电弧灾害。
6.短时中断：短时中断是指电力系统中电能供应的短暂中断。
短时中断可能是由于传输线路故障、设备故障、过载、短路等原因引起。
短时中断会导致设备停机，造成损失，影响工业生产和生活用电。
总之，电能质量指标是衡量电能供应系统性能的重要工具，它与各种电力设备的正常运行、生产效率、设备寿命以及用户的用电质量有直接关系。
电能质量标准
电能质量标准
电能质量标准是电力系统安全运行的重要依据，也是电力用户服务质量的重要指标。
电能质量标准的建立，既可以提高电力系统的运行效率，又可以改善用户的电能服务质量。
电能质量标准包括电压、电流、频率、功率因数、谐波、电压不平衡度、瞬时中断等。
电压是电力系统的重要参数，影响着电力系统的安全运行，电能质量标准中的电压要求一般是220V，允许的浮动范围为±10V，在较好的电力系统中，允许的浮动范围可以更小。
电流是电力系统的另一个重要参数，电能质量标准中要求电流的有效值不超过 2.5A，并要求电流的谐波含量不超过3%，以确保电力质量。
频率是电力系统的另一个重要参数，电能质量标准中要求频率为50Hz，允许的浮动范围为±1.5Hz，以确保电力系统的稳定运行。
功率因数是衡量电力质量的重要指标，电能质量标准中要求功率因数不低于0.9，以保证电力质量达到一定标准。
电能质量标准还要求电压不平衡度不超过5%，瞬时中断次数不超过50次/小时，以确保用户的电能服务质量。
电能质量标准是电力系统安全运行和用户电能服务质量的重要依据，
因此，各地应加强对电能质量标准的监督，确保电力系统安全运行，改善用户的电能服务质量。
电能质量的公式
电能质量的公式
电能质量是指电力系统中电能的各种物理量与电压和电流的规
律性和稳定性的度量。
它包括电压、电流、功率、功率因数、谐波等多种指标，常用的公式有：
1. 电压质量指标
（1）电压波动率（UD）：UD=U/U0×100%（U为电压波动量，U0为额定电压）
（2）电压闪变率（Pst）：Pst=∑{P（t）×Δt}/T×100%，其中P（t）为瞬时电压，Δt为时间步长，T为时间范围
（3）电压谐波含量（THD）：THD=√（∑Un/U1）×100%，其中Un为谐波电压，U1为基波电压
2. 电流质量指标
（1）电流波动率（ID）：ID=I/I0×100%（I为电流波动量，I0为额定电流）
（2）电流不平衡度（Iunb）：Iunb=√（Ia+Ib+Ic）/In×100%，其中Ia、Ib、Ic为三相电流，In为额定电流
（3）电流谐波含量（THDi）：THDi=√（∑In/I1）×100%，其中In为谐波电流，I1为基波电流
3. 功率质量指标
（1）总功率因数（PF）：PF=P/S，其中P为有功功率，S为视在功率
（2）谐波失真功率（THDP）：THDP=∑（Pn）/P×100%，其中Pn
为谐波功率
（3）有功功率调节度（PDR）：PDR=P/P0×100%，其中P为有功
功率波动量，P0为平均有功功率
以上是电能质量常用的公式，它们可以用来衡量电能质量的好坏，指导电力系统的运行和优化。
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作业：
1：电压信号u(t)=sinwt+0.3sin3wt+0.1sin5wt+0.08sin7wt(其中f=50Hz)，
①：对该电压信号进行离散化傅里叶级数分解并求其谐波含量。
（由公式计算）
②：用FFT(基2FFT)在matlab里面求其谐波含量。
解答：
分析：该信号为周期信号，基本周期为1/50=0.02s。
其中周期信号中的最高频率为7倍的基频，即为350HZ，因此在对信号进行抽样离散化处理，为了保证所有的频率不发生频谱混叠，必须要满足采样的香农定理，即f s≥f max ，所以采样频率至少为700HZ.
连续性周期信号的傅里叶级数对应的第k次谐波分量的系数为无穷多。
而周期为N的周期序列，其离散傅里叶级数谐波分量的系数只有N个是独立的。
周期序列的频谱Xk也是一个以N为周期的周期序列。
1：首先对该信号进行时域画图，并抽样离散，具体代码与波形如下：
信号波形如下：
分析：由信号波形可见，该信号为不同正弦信号的叠加，基本周期为0.02s.其单位周期采样点数为fs/f(程序和图中可以看到其采样点为一个周期采样128个点)。
显示波形满足条件。
1：采用（离散化傅里叶级数）DFS 方法对原电压波形进行傅里叶级数分解
分析：对连续信号采用离散傅里叶级数分解，首先对该信号进行时间域上的离散采样处理，题目中采用基频的128对信号进行离散化。
且有：1k=01k=0222k an=x(k)cos()22k bn=x(k)sin()2k 2k cos()sin()N N n
j k N n N
N n N
N e n j n N N
πππππ--=+∑∑ 其中，X （k ）是个复数，包含实部（an ）和虚部（bn ），对X （k ）取模值相当于求得cn ，即为谐波含量。
22cn=an +bn =|X(k)|
由以上公式可以知道，对该电压的谐波含量即为变换的频谱的函数X （k ）的模值大小。
此部分的DFS 程序代码如下：
()2π1j 0()()e N kn N n X k x n k --==-∞<<+∞∑
所得信号波形及波形数据如下：
数据分析：
分析:
1）：在信号的波形变换中可以看到，仅仅在50HZ,150HZ,250HZ,350HZ上波形存在幅值，在其他的频率上波形不存在幅值，表明该电压信号仅仅只在以上四个频率上存在谐波，幅值为1,0.3,0.1,0.08。
2）：调出系统的workspace，对其中的mag进行分析发现，在2,4,6,8存在谐波幅值，分别为1,0.3,0.1,0.08（此处的1相当于0,2相当于1，错位一个，由于表格没有零列的原因，依次从1
开始顺延）
2：采用FFT快速变换进行谐波分析：
FFT是基二算法下的傅里叶快速变换（即算法采用了蝶形公式，快速简便），matlab中自带FFT的相关语句，直接按照语法实现即可。
程序和代码如下：
波形分析如下：
其中，上图表示128个点的fft变换频谱，下图表示该信号在奈奎斯特频率之下的频谱图。
系统的具体数据如下：
点开matlab的workspace找到其中的mag的value值：
分析：由FFT的变换图和workspace的具体数据表明，
该信号仅仅在50HZ,150HZ,250HZ,350HZ上波形存在幅值，在其他的频率上波形不存在幅值，表明该电压信号仅仅只在以上四个频率上存在谐波，幅值为1,0.3,0.1,0.08。
与前面的采用DFS（离散傅里叶级数）分析结果相同。
验证了结论。