电压波动和闪烁检测
经常被混淆的电压波动与电压闪变
经常被混淆的电压波动与电压闪变
电压闪变与波动，两个形影不离的兄弟，经常一起出现在我们的视野中。
闪变外向，我们可以从外表觉察到它的变化，而波动则偏内向，心理活动丰富。
除此以外，它们之间还有什幺不同之处呢？
一、电压波动的概念及计算方式
电压波动是指电网内电压有规则的变动，或是变化幅度倍数在0.9~1间的
随机变化。
电压波动可以通过电压方均根值曲线来描述，电压变动d和电压电压变动频度r则是衡量电压波动大小和快慢的指标。
电压波动d的定义表
达式为
二、电压闪变的概念及计算方式
闪变是人眼对灯光亮度变化所引起刺激的不稳定感。
即，人对亮度变化的不适感。
闪变严重度则由UIE-IEC闪变测量方法定义，以参数、评估闪变烦扰强度。
其中，短闪变是衡量短时间（目前若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值，基本记录周期为10min；长闪变则由短时间闪变值推算出，反映长时间（若
干小时）闪变强弱的量值，其基本记录周期为2h。
根据IEC 61000-4-5:1996制造的IEC闪变测试仪是目前国际上通用的测量闪变的仪器，其简化原理框图如图1所示。
图1 闪变测试仪简化原理框图
“平方一阶滤波”输出的反映了人的视觉对电压波动瞬时闪变感觉水平，进。
电压波动与闪变
配电网闪变监测：EN50160
IEC61000-3-11:2000。
对额定电流为16A至75A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪变的限制
中、低压电网(35kV以下)的闪变限制标准：EN50160:1999。 中、高压电网(35kV以上)的闪变技术报告：IEC61000-3-7。
电压源 闪变仪
EUT 被测设备
或电压幅值不超过0.9～1.1的一系列随机变化。
闪变：人眼对照度波动的一种主观感觉。
如果电压幅值变化达到0.5%，每秒钟6到8次，将引起明显的闪变。 闪变算法：由IEC61000-4-15标准定义。由统计学上的“灯－眼－脑”模 型计算，该模型反映了大多数人如何受闪烁的白炽灯影响。 波动与闪变测量的分类范围：电压有效值的变动范围在±10%之内。
起重机：配电网电压波动与闪变
基本测量：
Pst：10分钟短时闪变。1.0的读数将引起50%的人能感觉到的闪变。 Plt：2小时长时间闪变的统计描述。
F430：提供瞬时闪变(PF5)的趋势图
通过比较瞬时闪变(PF5)的趋势与电压、电流有效 值趋势的关系，可以查明导致闪变现象的电压事件。 电弧炉：配电网电压波动与闪变
● 电压波动与闪变并不会影响电气设备(如计算机及控制设备、电动机等)的正常工作。 但其引发的照明灯光闪烁现象，可能会刺激人的视感神经。
2 电气测量技术基础知识与应用 2007年9月
Company Confidential
电压波动与闪变：测量内容与限值
测量项目(IEC61000-4-15)
[电压变动] •Dc：相对的稳态电压变动 •Dmax：最大相对电压变动 •d(t)：相对的电压变动 [闪变] •Pst：短时间闪变，观测时间为10分钟。 •Plt：长时间闪变值，观测时间为2小时。 由12个短时闪变值 “Pst”来计算。
(优选)电压波动和闪烁检测详解.
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
1、考核的指标及其限值
(2) 电压波动
几个概念：相对稳态电压变动值dc 、相对动态电压 变动值dd 、相对最大电压变动值dmax：
dc
U c UN
100 %
dd
U d UN
100 %
dmax
U UN
100 %
IEC相关标准规定：dc不超过3%；dd超过3%的持 续时间小于200ms；dmax不超过4%。
压有效值的两个极值之差，且用其相对值的百分数表示：
d
U max
U m in
100%
U
N
通常以 d 的大小作为电压波动的量度。
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
2、 Pst 1 曲线
图 2 周期性矩形（或阶跃）电压变动的单位闪变（Pst＝1）曲线
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
2、 Pst 1 曲线
5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
完整的测试系统包括纯净电源、参考阻抗 网络和谐波/ 电压波动/闪烁分析仪。
纯净电源G的内阻抗和串接于电路的分析 仪M的电流取样通道A的内阻抗均应足够小， 并接于电路的分析仪M的电流取样通道V的内 阻抗均应足够大。
5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
电压 标称值
稳态电压 变动值
UN
稳态电压 变动值
最大电压 变动值
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
1、考核的指标及其限值
(2) 电压波动 (Voltage fluctuation)
由于部分负荷在正常运行时出现冲击性功率变化，造
成实际电压在短时间里较大幅度波动，并且连续偏离额定
第四章 电压波动与闪变
F
t)
Vm ∆V = U m 2 2U
N
2
二、IEC闪变测量环节分析 IEC闪变测量（国标）简化原理框图如图所示。
输入适配 自测信号 平方检测 滤波器 带通和 加权滤波 平方器 低通滤波 S（t） 闪变的 统计评定 输出 Pst
Plt
平方和
1min 积分
记录
主要两部分：第一部分模拟灯-眼-脑环节的频率响应特性， 主要由图中框 2、框3和框4组成。第二部分为测量到的瞬时闪 变视感度的统计分析，由框 5组成。 现对图中各框的传递函数进行简要介绍。
式中，A：没有觉察的人数，B：略有觉察的人数，C：有明显 觉察的人数，D：难以忍受的人数。 实验条件：230V、60W白枳灯施加不同波动电压。
2、瞬时闪变视感度S（t） 电压波动引起照度波动对人的主观视觉反映称为瞬时闪变 视感度S（t）。用闪变强弱的瞬时值变化来描述，它是电压波 动的频度、波形、大小等综合作用的结果。 规定闪变觉察率F=50%为瞬时闪变视感度的衡量单位，对 应的S=1为觉察单位。换言之，若S>1为闪变不允许值 。 3、视感度频率特性和视感度系数K（f） 人的视觉反映与照度波动的频率有关： 1）闪变的觉察频率范围：1—25Hz 2）闪变的最大觉察频率范围：0.05-35Hz（其上下限值称为 截止频率，上限值又称为停闪频率） 3）闪变敏感频率范围：6—12Hz；最大敏感频率：8.8Hz
供电系统电能质量
电气2003级 电气2003级
2006— 2006—2007 学年 第一学期
第四章 电压波动与闪变
4.1 基本概念
一、有效值电压的变动 理想供电系统（PCC 点Sd 无穷大，等值 Z零）电压恒定不 变。实际电压偏离标称值的现象称电压变动。这里强调有效值 电压变动（以区别瞬时电压变动）： U1 − U 2
电压波动和闪烁测试方法
电压波动和闪烁测试方法电压波动和闪变是电网电能质量的两个重要指标，电压波动是指电网电压方均根值(有效值)一系列的变动或连续的改变，闪变是指灯光照度不稳定造成的视感。
下面本文主要根据GB12326 电能质量电压波动和闪变介绍电压波测量及闪变测量的相关内容。
一、电压波动测量电压波动可通过电压方均根值曲线U(t)来描述，电压变动d 和电压变动频度r则是衡量电压波动大小和快慢的指标。
电压变动d的定义表达式为：式中：△U——电压方均根值曲线上相临两个极值电压之差；UN——系统标准电压。
当电压变动频度较低且具有周期性时，可通过电压方均根值曲线U(t)的测量，对电压波动进行评估。
单次电压变动可通过系统和负荷参数进行估算。
当已知三相负荷的有功功率和无功功率的变化量分别为△Pi和△Qi，可用下式计算：式中：RL、XL分别为电网阻抗的电阻、电抗分量。
在高压电网中，一般XL》RL，则：式中：Ssc——考察点(一般为PCC)在正常较小方式下的短路容量。
在无功功率的变化量为主要成分时(例如大容量电动机启动)，可采用下式进行粗略估算。
对于平衡的三相负荷：式中：△Si——三相负荷的变化量。
对于相间单相负荷：式中：△Si——相间单相负荷的变化量。
二、闪变测量根据IEC 61000-4-15制造的IEC闪变仪是目前国际上通用的测量闪变的标准仪器，其简化原理框图如下图所示。
图1：IEC闪变仪模型简化框图框1为输入级，主要用来实现把不同等级的电源电压(从电压互感器或输入变压器二次侧取得)降到适用于仪器内部电路电压值，同时还产生标准的调制波，用于仪器自检。
图2：由S(t)曲线作出的CPF曲线示例框2、3、4综合模拟灯-眼-脑环节对电压波动的反应。
其中框2对电压波动分量进行解调，获得与电压变动成线性关系的电压;框3的带通加权滤波器反映了人对60w230V钨丝灯在不同频率的电压波动下照度变化的敏感程度，通频带为0.05Hz~35Hz;框4包含一个平方器和时间常数为300ms的低通滤波器，用来模拟等-眼-脑环节对灯光照度变化的暂态非线性相应和记忆效应。
如何区分电压波动与电压闪变
如何区分电压波动与电压闪变电压闪变与波动，两个形影不离的兄弟，经常一起出现在我们的视野中。
闪变外向，我们可以从外表觉察到它的变化，而波动则偏内向，心理活动丰富。
除此以外，它们之间还有什么不同之处呢？一、电压波动的概念及计算方式电压波动是指电网内电压有规则的变动，或是变化幅度倍数在0.9~1间的随机变化。
电压波动可以通过电压方均根值曲线)t (U 来描述，电压变动d 和电压电压变动频度r 则是衡量电压波动大小和快慢的指标。
电压波动d 的定义表达式为%100d ⨯∆=N U U 二、电压闪变的概念及计算方式闪变是人眼对灯光亮度变化所引起刺激的不稳定感。
即，人对亮度变化的不适感。
闪变严重度则由UIE-IEC 闪变测量方法定义，以参数）（st P 、）（lt P 评估闪变烦扰强度。
其中，短闪变）（st P 是衡量短时间（目前若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值，基本记录周期为10min ；长闪变）（lt P 则由短时间闪变值）（st P 推算出，反映长时间（若干小时）闪变强弱的量值，其基本记录周期为2h 。
根据IEC 61000-4-5:1996制造的IEC 闪变测试仪是目前国际上通用的测量闪变的仪器，其简化原理框图如图1所示。
图1 闪变测试仪简化原理框图“平方一阶滤波”输出的）（t S 反映了人的视觉对电压波动瞬时闪变感觉水平，进入“在线统计评价的）（t S 值是使用积累概率函数CPF 的方法进行分析（具体见GBT 12326-2008 电能质量电压波动和闪变），如图2所示，做出CPF 曲线。
图2 CPF 曲线由CPF 曲线获得短时间闪变值5010311.0st 08.028.00657.00525.00314.0P P P P P P ++++=，1.0P 、1P 、3P 、10P 、50P 分别为CPF 曲线上等于0.1%、1%、3%、10%、50%时间的）（t S 值。
长时间闪变严重度的观测时间为T short 的整数倍N ，N=12，观测时间为2h ，由12个短时间闪变严重度值（）（st P ）计算， =lt P 31i 3sti 1∑=N N P三 、动和闪变的危害表现在以下五点：● 照明灯光闪烁，引起人的视觉不适和疲劳，影响工效；●电视机画面亮度变化，垂直和水平幅度摇动；● 电动机转速不均匀，影响产品质量；● 使电子仪器、电子计算机、自动控制设备等工作不正常；● 影响对电压波动较敏感的工艺或试验结果。
电压波动和闪变
对国家相关电能质量标准的理解与综述1 电压波动和闪变范围本标准适用于交流50Hz 电力系统正常运行方式下，由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能引起人对灯光闪烁明显感觉的场合。
1.1 定义：（1）电压波动（voltage fluctuation ）电压方均根值（有效值）一系列的变动或连续的改变（2）电压方均根值曲线R.M.S. voltage shapeU （t ）每半个基波电压周期方均跟值（有效值）的时间函数（3）电压变动relative voltage changed电压方均根值曲线上相邻两个极值电压之差，以系统标称电压的百分数表示。
（4）电压变动频度rate of occurrence of voltage changesr单位时间内电压变动的次数（电压由大到小或由小到大各算一次变动）。
不同方向的若干次变动，如间隔时间小于30ms ，则算一次变动。
1.2电压波动的测量和估算电压波动可以通过电压方均根值曲线U （t ）来描述，电压变动d 和电压变动频度r 则是衡量电压波动大小和快慢的指标。
电压变动d 的定义表达式为： %100⨯∆=NU U d 式中：△U----电压方均根值曲线上相邻两个极值电压之差。
U N ----系统标称电压。
当电压变动频度较低且具有周期性时，可通过电压方均根值曲线U （t ）的测量，对电压波动进行评估。
单次电压变动可通过系统和负荷参数进行估算。
当已知三相负荷的有功功率和无功功率的变化率分别为△P i 、 △Q i 时，可用下式计算： %1002⨯∆+∆=Ni L i L U Q X P R d 式中R L 、X L 分别为电网阻抗的电阻电抗分量。
在高压电网中，一般X L ＞＞ R L 则式中：S SC ---考察点（一般为PCC ）在正常较小方式下的短路容量。
在无功功率的变化量为主要成分时（例如大容量电动机启动），可采用以下两式进行粗略估算对于平衡的三相负荷：%100⨯∆≈sci S S d 式中：△S i ---三相负荷的变化量。
电压波动和闪烁检测
条。
30
31
5.3 电压波动和闪烁检测方法及过程
1、测量电路（单相）
32
5.3 电压波动和闪烁检测方法及过程
2、标准运行条件和正常负载
33
5.3 电压波动和闪烁检测方法及过程
27
图A2 由S(t)曲线作出的CPF曲线示例
累积概率函数 cumulative probability function（CPF） 其横坐标表示被测量值(例如瞬时闪变值)，纵坐标表示超
过对应横坐标值的时间占整个测量时间的百分数(见图A2)。
28
5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
进入框5的S（t）值是用积累概率函数CPF的方法 进行分析。在观察期内（10min），对上述信号进行统 计。
3、试验判定标准
判定标准请查阅国标GB/T 12326-2008标准。
34
课后作业
P.72: 1, 2
35
36
长时间闪变值Plt long term severity，Plt 由短时间闪变值Pst推算出，反映长时间（若干小时） 闪变强弱的量值。
18
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
2、 Pst 1 曲线
闪变的评估方法
电压变动类型
Pst评估方法
各种类型电压波动(在线评值超过50%，说明半数以上的实验观察者有 明显的或难以忍受的视觉反映，若把F(%)大于50%定为 闪变限值，则对应的电压变动值为该实验条件下电压波动 允许值。
9
瞬时闪变视感度 S(t)
为表示人对照度波动的瞬时主观视觉反应，常用闪变强 弱的瞬时值变化来描述，称为瞬时闪变视感度S(t)。 它是电压波动的频度、波形、大小等综合作用结果，其随时 间变化的曲线是对闪变评估衡量的依据。
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IEC 相关标准规定： dc 不超过 3% ； dd 超过 3% 的持 续时间小于200ms；dmax不超过4%。
《电磁兼容检测技术与应用》
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电压 标称值
稳态电压 变动值
UN
稳态电压 变动值
最大电压 变动值
《电磁兼容检测技术与应用》
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s 1觉察单位的8.8Hz正弦电压波动 d (%) k( f ) s 1《电磁兼容检测技术与应用》 觉察单位的 fHz正弦电压波动 d (%)
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波形因数 R( f )
不同波形的调幅波引起的闪变效果也不同。对两种典 型波动电压做比较，给出波形因数如下式
由S(t)曲线作出的CPF曲线示例记忆效应。 框4的输出S(t)反映了人的视觉对电压波动的瞬时闪变 感觉水平，如图A2 a)所示，可对S(t)作不同的处理来反映 电网电压引起的闪变情况。
《电磁兼容检测技术与应用》
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图A2 由S(t)曲线作出的CPF曲线示例
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5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
2、 Pst 1 曲线
短时间闪变值Pst short term severity，Pst
衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值。 Pst＝1为闪变引起视感刺激性的通常限值。 长时间闪变值Plt long term severity，Plt 由短时间闪变值 Pst推算出，反映长时间（若干小时） 闪变强弱的量值。
累积概率函数 cumulative probability function（CPF） 其横坐标表示被测量值(例如瞬时闪变值)，纵坐标表示超 过对应横坐标值的时间占整个测量时间的百分数(见图A2)。
《电磁兼容检测技术与应用》
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5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
1、考核的指标及其限值 (2) 电压波动 (Voltage fluctuation)
由于部分负荷在正常运行时出现冲击性功率变化，造 成实际电压在短时间里较大幅度波动，并且连续偏离额定
电压，所以也称为快速电压变动。电压波动值为一系列电 压有效值的两个极值之差，且用其相对值的百分数表示：
压下的 60W螺旋灯丝白炽灯在电压波动情况下所产生 的闪烁的感受程度。
《电磁兼容检测技术与应用》
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5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
根据IEC 61000-4-15制造的IEC闪变仪是目前国际上通用
的测量闪变的仪器，有模拟式的也有部分或全部是数字式两
进入框5的S（t）值是用积累概率函数CPF的方法 进行分析。在观察期内（10min），对上述信号进行统
计。
《电磁兼容检测技术与应用》
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5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
3、实验配置
(1) 接地平板厚度>0.5mm，面积>2 0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0mm× 2 000mm的金属板； (2) 接地线用薄铜条：长宽比<5:1；厚度0.5mm; (3) 器具与屏蔽室距离>800mm, 落地式器具离接地平板的绝缘高 度为100mm±25%； (4) 器具与人工电源网络的距离为800mm，超出部分应折叠成300~
U1 U 2 d 100% UN
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5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
1、考核的指标及其限值 (2) 电压波动
几个概念：相对稳态电压变动值dc 、相对动态电压 变动值dd 、相对最大电压变动值dmax：
U c dc 100% UN U d dd 100% UN U d max 100% UN
S 1觉察单位的正弦电压波 动d (%) R( f ) S 1觉察单位的矩形电压波 动d (%)
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5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
1、考核的指标及其限值
(2) 电压波动
理想供电系统电压恒定不变。实际电压偏离标称值 的现象称电压变动。这里强调有效值电压变动（以区别 瞬时电压变动）：
于仪器的自检。
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5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
框2、3、4综合模拟了灯-眼-脑环节对电压波动的反应。 其中框2对电压波动分量进行解调， 获得与电压变动成线 性关系的电压。框 3 的带通加权滤波器反映了人对 60W 、
U U d 100 % U
max min N
通常以 d 的大小作为电压波动的量度。
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5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
2、 Pst 1 曲线
图 2 周期性矩形（或阶跃）电压变动的单位闪变（Pst＝1）曲线
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了解电压波动和闪烁的危害；
了解相关的国际标准、国家标准及其要求；
掌握电压波动和闪烁检测的方法。
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项目5 电压波动和闪烁检测
重点：
电压波动和闪烁检测技术的基本内容和概念；
电压波动和闪烁检测的方法；
难点：
电压波动和闪烁检测原理。
并接于电路的分析仪 M的电流取样通道 V的内
阻抗均应足够大。
《电磁兼容检测技术与应用》
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5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
1、阻抗要求 对单相来说： R jX 0.4 j 0.2 A A 对三相来说： RA 0.24 ;
jX A 0.15 jX N 0.10
RN 0.16 ;
《电磁兼容检测技术与应用》
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5.1 检测的指标及其限值
2、闪烁测量仪
国际电热协会 IEC868《闪烁测量仪功能和设计规 范》规定了闪烁测量仪的技术条件和实施。 闪烁测量仪实际上是一个用电网载频输入进行工
作的专用幅度调制分析仪，用以模拟人对50Hz交流电
觉察单位，换言之，若S>1(觉察单位)为闪变不允许值。
（注：S>1（觉察单位）对应有电压波动限定值，但表现为 非线性多元关系，一般不能简单地用波动值等效表示）。
《电磁兼容检测技术与应用》
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视感度—频率特性 K( f )
通过闪变实验研究，还可得到人的视觉对照度波动的频 率特性，可概括为：（此时以调制波的频率为单位给出，它 是波动频次的1/2）： ① 闪变的觉察频率范围：1—25Hz ② 闪变的最大觉察频率范围：0.05-35Hz（其上下限值称为 截止频率，上限值又称为停闪频率。） ③ 闪变的敏感频率范围：6—12Hz ④ 闪变的最大敏感频率：8.8Hz ⑤ 为了从本质上认识电压波动引起的人对照度波动的频率 特性，引入了视感度系数K(f)，它是在觉察单位下，最 小电压波动值与各频度电压变动值的比：
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电磁兼容技术与应用
电子信息工程学院 朱 斌
E-mail: 2489832893@
2014-2015 秋
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项目5 电压波动和闪烁检测
目标：
掌握电压波动和闪烁检测技术的基本内容和概念；
230V钨丝灯在不同频率的电压波动下照度变化的敏感程度，
通频带为0.05Hz～35Hz。
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5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
框4包含一个平方器和时间常数为300ms的低通滤波器，
用来模拟灯 -眼-脑环节对灯光照度变化的暂态非线性响应，
F CD 100% A B C D
式中，A：没有觉察的人数， B：略有觉察的人数， C： 有明显觉察的人数，D：难以忍受的人数。
如果该比值超过50%，说明半数以上的实验观察者有 明显的或难以忍受的视觉反映，若把 F(%) 大于 50% 定为 闪变限值，则对应的电压变动值为该实验条件下电压波动 允许值。
放宽到表5-1所示限值的1.33倍。
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5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
完整的测试系统包括纯净电源、参考阻抗 网络和谐波/ 电压波动/闪烁分析仪。 纯净电源G的内阻抗和串接于电路的分析 仪 M 的电流取样通道 A的内阻抗均应足够小，
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
1、考核的指标及其限值 （1）闪烁
电压波动会引起部分电气设备不能正常工作。一
般来说，对电子计算机和控制设备不需要特别去关注， 而在商用和民用建筑的照明设备中，白炽灯占有相当大 的数量，电压的波动会造成白炽灯光明显闪烁，严重时 使人眼难以忍受，为此，选白炽灯的工况作为判断电压
电压变动间隔时间大于1s的电压波 闪变时间分析法、仿真 动 法、直接测量