电能质量及谐波标准
衡量电能质量的主要指标
衡量电能质量的主要指标
电能质量即电力系统中电能的质量。
理想的电能应该是完美对称的正弦波。
一些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。
电能质量(Power Quality)，从严格意思上讲，衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形。
从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量四个方面的相关术语和概念。
电能质量的主要指标有：电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动和闪变、公用电网谐波和公用电网间谐波等。
我国还对应颁布了六项的电能质量相关标准，分别是：
1、GBT12325-2019电能质量供电电压偏差
2、GBT15945-2019电能质量电力系统频率偏差
3、GBT15543-2019电能质量三相电压不平衡度
4、GBT12326-2019电能质量电压波动和闪变
5、GBT14549-1993电能质量公用电网谐波
6、GBT24337-2019电能质量公用电网间谐波。
电能质量标准
电能质量国标限值1．各电压等级下的闪变、波动限值/GBT 12326-2008 电能质量电压波动和闪变第4条电压波动的限值任何一个波动负荷用户在电力系统公共连接点产生的电压变动，其限值和电压变动频率、电压等级有关。
对于电压变动频率较低（例如r≤1000次/h）或规则的周期性电压波动，可通过测量电压为均根值曲线U（t）确定其电压变动频率和电压变动值。
电压波动限值见下表。
电压波动限值表r/（次/h）d/%LV、MV HVr≤1 4 31<r≤103* 2.5*10<r≤100 2 1.5100<r≤1000 1.25 1注1：很少的变动频率（每日少于1次），电压波动限值d还可以放宽，但不在本标准中规定。
注2：对于随机性不规则的电压波动，如电弧炉负荷引起的电压波动，表中“*”的值为其限值。
注3：参照GB/T 156-2007，本标准中系统标称电压U N等级按以下划分：低压（LV）UN ≤1kV中压（MV）1kV< UN ≤35kV高压（HV）35kV< UN ≤220kV对于220kV以上的超高压（EHV）系统的电压波动限值可参照高压（HV）系统执行。
第5条闪变的限值5.1电力系统的公共连接点，在系统正常运行的较小方式下，以一周（168h）为测量周期，所有长时间闪变值P h都应满足下表闪变限值的要求。
闪变限值表P h≤110kV>110kV1 0.82．公用电网谐波电压限值/GBT 24337-2009 电能质量公用电网间谐波第4条4.1 220kV及以下电力系统公共连接点（PCC）各次间谐波电压含有率应不大于下表限值。
间谐波电压含有率限值表（%）电压等级频率/H Z<100 100~8001000V及以下0.2 0.5 1000V以上0.16 0.4 注：频率800H Z以上的间谐波电压限值还处于研究中。
3．谐波电流允许值注入公共连接点的谐波电流允许值(一次值)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 12 130.38 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 6 100 43 34 21 34 14 24 11 11 8.5 16 7.1 13 10 100 26 20 13 20 8.5 15 6.4 6.8 5.1 9.3 4.3 7.9 35 250 15 12 7.7 12 5.1 8.8 3.8 4.1 3.1 5.6 2.6 4.7 66 500 16 13 8.1 13 5.4 9.3 4.1 4.3 3.3 5.9 2.7 5.0 110 750 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)14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 250.38 10 11 12 9.7 18 8.6 16 7.8 8.9 7.1 14 6.5 12 6 100 6.1 6.8 5.3 10 4.7 9.0 4.3 4.9 3.9 7.4 3.6 6.8 10 100 3.7 4.1 3.2 6.0 2.8 5.4 2.6 2.9 2.3 4.5 2.1 4.1 35 250 2.2 2.5 1.9 3.6 1.7 3.2 1.5 1.8 1.4 2.7 1.3 2.5 66 500 2.3 2.6 2.0 3.8 1.8 3.4 1.6 1.9 1.5 2.8 1.4 2.6 110 750 1.7 1.9 1.5 2.8 1.3 2.5 1.2 1.4 1.1 2.1 1.0 1.94．不平衡度限值/GBT 15543-2008 电能质量三相电压不平衡第4条4.1 电力系统公共俩节电电压不平衡度限值为：电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2%，短时不得超过4%；低压系统零序电压限值暂不作规定，但各相电压必须满足GB/T 12325的要求。
电能质量中5次谐波标值
电能质量中5次谐波标值
电能质量中的5次谐波标值是指电力系统中存在的频率是基波
频率的5倍的谐波分量的电压或电流的有效值。
谐波是非线性负载、电力电子设备、变频器等引起的电力系统中的一种污染。
5次谐波
的标值通常是在电力系统的谐波分析中用来衡量电能质量的一个重
要指标。
从电力系统运行的角度来看，5次谐波标值的大小直接影响着
系统的稳定性和设备的正常运行。
当5次谐波标值过大时，会导致
电力设备过热、电能表计算误差增大、甚至影响到其他用户的正常
用电。
因此，电力系统运营者需要对5次谐波标值进行监测和控制，以确保系统的可靠运行和电能质量的稳定。
从电力质量的角度来看，5次谐波标值也是衡量电能质量的重
要参数之一。
在工业生产中，过高的5次谐波标值会影响设备的正
常运行，甚至损坏灯具、电机等设备。
因此，对于一些对电能质量
要求较高的场合，如医院、实验室等，需要严格控制5次谐波标值，以确保用电设备的正常运行和生产环境的稳定。
综上所述，5次谐波标值是电能质量中一个重要的参数，它涉
及到电力系统的稳定运行、设备的正常工作以及电能质量的稳定性。
因此，对于电力系统运营者和电能质量管理者来说，监测和控制5
次谐波标值都具有重要的意义。
电能质量国标数值
电能质量国标数值
电能质量国标数值是指在国家标准中规定的电能质量相关参数
的具体数值。
在我国，电能质量国标共分为四个等级，分别为一级、二级、三级和四级，其中一级电能质量是最高的，四级电能质量是最低的。
以下是各等级电能质量相关参数的具体数值：
一级电能质量：谐波电流总畸变率小于3%，电压总畸变率小于1%，电压暂降暂升时间不超过1秒，电压中断时间不超过0.1秒，电压闪变频率小于1次/分钟，电压不平衡度不超过1%。
二级电能质量：谐波电流总畸变率小于5%，电压总畸变率小于1.5%，电压暂降暂升时间不超过3秒，电压中断时间不超过0.5秒，电压闪变频率小于3次/分钟，电压不平衡度不超过2.5%。
三级电能质量：谐波电流总畸变率小于10%，电压总畸变率小于2.5%，电压暂降暂升时间不超过5秒，电压中断时间不超过1秒，电压闪变频率小于10次/分钟，电压不平衡度不超过5%。
四级电能质量：谐波电流总畸变率小于20%，电压总畸变率小于5%，电压暂降暂升时间不超过10秒，电压中断时间不超过5秒，电压闪变频率小于50次/分钟，电压不平衡度不超过10%。
- 1 -。
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。
电能质量及谐波标准
电能质量及谐波标准内容提纲1．电能质量基本概念2．电能质量的影响3．电能质量国家标准综述4．电能质量国家标准摘要5．电能质量国外标准简介6．谐波国家标准基本内容7．国外谐波标准介绍1 电能质量的基本概念（1）电力系统概况：结构、有功和无功平衡，各种干扰（2）电能质量——关系到电气设备工作（运行）的供电电压指标。
（3）电能质量指标：电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压、电压暂降、波形缺口、……（4）电能质量指标特点：a. 空间上、时间上不断变化b. 需要供、用电双方共同合作维护（5）电能质量问题的由来Ø 随电力工业诞生而存在的一个传统问题；Ø 现代用电负荷结构发生了质的变化。
电力电子技术广泛应用，家用电器普及，炼钢电弧炉和轧机的发展等，由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性引起电能质量的恶化。
Ø 计算机的普及、IT产业的发展、微电子控制技术应用导致对电能质量要求越来越高。
例如：一个计算中心失电2s就可能破坏几十个小时数据处理结果，导致几十万美元产值损失；1～2周波供电电压暂降，就可能破坏半导体生产线，导致上百万美元损失。
据统计美国因电能质量问题造成的损失每年高达260亿美元。
2005年由国际铜业协会（中国）的一次“中国电能质量行业现状与用户行为调研报告”中，调查了32个行业，共92个企业中有49个企业，因电能质量问题，在经济上损失2.5～3.5亿元（人民币），每个企业年经济损失约10万～100万（人民币）（其中有四家年损失1000万元以上）。
（6）关于电能质量的定义Power Quality——电能质量（电源质量、电力质量、电力品质）Ø 导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。
Ø 合格电能质量的概念是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是都适合于该设备正常工作的。
Ø 在电力系统中某一指定点上电的特性，这些特性可根据预定的基准技术参数来评价。
电能质量及谐波标准
电能质量及谐波标准内容提纲1．电能质量基本概念2．电能质量的影响3．电能质量国家标准综述4．电能质量国家标准摘要5．电能质量国外标准简介6．谐波国家标准基本内容7．国外谐波标准介绍1 电能质量的基本概念（1）电力系统概况：结构、有功和无功平衡，各种干扰（2）电能质量——关系到电气设备工作（运行）的供电电压指标。
（3）电能质量指标：电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压、电压暂降、波形缺口、……（4）电能质量指标特点：a. 空间上、时间上不断变化b. 需要供、用电双方共同合作维护（5）电能质量问题的由来Ø 随电力工业诞生而存在的一个传统问题；Ø 现代用电负荷结构发生了质的变化。
电力电子技术广泛应用，家用电器普及，炼钢电弧炉和轧机的发展等，由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性引起电能质量的恶化。
Ø 计算机的普及、IT产业的发展、微电子控制技术应用导致对电能质量要求越来越高。
例如：一个计算中心失电2s就可能破坏几十个小时数据处理结果，导致几十万美元产值损失；1～2周波供电电压暂降，就可能破坏半导体生产线，导致上百万美元损失。
据统计美国因电能质量问题造成的损失每年高达260亿美元。
2005年由国际铜业协会（中国）的一次“中国电能质量行业现状与用户行为调研报告”中，调查了32个行业，共92个企业中有49个企业，因电能质量问题，在经济上损失2.5～3.5亿元（人民币），每个企业年经济损失约10万～100万（人民币）（其中有四家年损失1000万元以上）。
（6）关于电能质量的定义Power Quality——电能质量（电源质量、电力质量、电力品质）Ø 导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。
Ø 合格电能质量的概念是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是都适合于该设备正常工作的。
Ø 在电力系统中某一指定点上电的特性，这些特性可根据预定的基准技术参数来评价。
电源的谐波标准
电源的谐波标准主要涉及电磁兼容（EMC）和电能质量两个方面。
在国际和国内，有多个相关的标准组织提出了不同的测试标准。
以下是几个常见的电源谐波标准：
1. **IEC 61000-3-2**：该标准是国际电工委员会（IEC）发布的《电磁兼容、限值、谐波电流发射限值（设备每相输入限值16A）》。
它主要规定了谐波电流发射的限值，以保证电能质量。
2. **IEC 61000-4-7**：这是《电源系统及其相连设备的谐波、间谐波测量方法和测量仪器技术标准》。
它主要描述了电源和连接设备的谐波、间谐波的测量方法，并对测量仪器给出了技术标准。
3. **GB/T 14549-93**：这是我国发布的《电能质量公用电网谐波》标准，主要规定了公用电网谐波的标准限值，以保证电能质量。
4. **GB/T 19862-2005**：这是我国发布的《电能质量监测设备通用要求》标准，主要规定了电能质量监测设备的技术要求和测试方法。
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电能质量及谐波标准内容提纲1．电能质量基本概念2．电能质量的影响3．电能质量国家标准综述4．电能质量国家标准摘要5．电能质量国外标准简介6．谐波国家标准基本内容7．国外谐波标准介绍1 电能质量的基本概念（1）电力系统概况：结构、有功和无功平衡，各种干扰（2）电能质量——关系到电气设备工作（运行）的供电电压指标。
（3）电能质量指标：电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压、电压暂降、波形缺口、……（4）电能质量指标特点：a. 空间上、时间上不断变化b. 需要供、用电双方共同合作维护（5）电能质量问题的由来? 随电力工业诞生而存在的一个传统问题；? 现代用电负荷结构发生了质的变化。
电力电子技术广泛应用，家用电器普及，炼钢电弧炉和轧机的发展等，由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性引起电能质量的恶化。
? 计算机的普及、IT产业的发展、微电子控制技术应用导致对电能质量要求越来越高。
例如：一个计算中心失电2s就可能破坏几十个小时数据处理结果，导致几十万美元产值损失；1～2周波供电电压暂降，就可能破坏半导体生产线，导致上百万美元损失。
据统计美国因电能质量问题造成的损失每年高达260亿美元。
2005年由国际铜业协会（中国）的一次“中国电能质量行业现状与用户行为调研报告”中，调查了32个行业，共92个企业中有49个企业，因电能质量问题，在经济上损失～亿元（人民币），每个企业年经济损失约10万～100万（人民币）（其中有四家年损失1000万元以上）。
（6）关于电能质量的定义Power Quality——电能质量（电源质量、电力质量、电力品质）? 导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。
? 合格电能质量的概念是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是都适合于该设备正常工作的。
? 在电力系统中某一指定点上电的特性，这些特性可根据预定的基准技术参数来评价。
? 电压质量、电流质量、供电质量、用电质量。
实际上电能质量就是供电电压特性，即关系到用电设备工作（或运行）的供电电压各种指标偏离理想值（额定值或标称值）的程度。
2 电能质量的影响? 各种指标的影响：（1）供电电压偏差照明设备的发光和寿命；电动机的力矩、转速、发热、工效以及产品质量；变压器的发热、温升、损耗；并联电容器无功出力、寿命；家用电器如电视机的视感、寿命；电子计算机和控制设备不正常；工业设备（如电解、电热）效率降低；电力系统稳定性降低，线损增加。
（2）电力系统频率偏差电动机转速变化，影响纺织、造纸等产品质量；传动机械出力变化，影响生产效率；对测量、控制和计时等电子设备精度和性能影响；使感应式电能表计量误差加大；影响发电机和电力系统安全；冲击负荷对近区电网的危害；减少白炽灯使用寿命。
（3）谐波降低电力设备的利用率，使电气设备（如旋转电机、电容器、变压器）以及导线（如低压中性线、电缆、母排等）过载运行（发热、振动、异常声响等），缩短使用寿命；干扰继电保护、自动装置和计算机系统；使测量和计量仪器、仪表误差加大；降低信号传输质量，干扰通信系统；增加电力网中谐振可能性，诱发过电压或过电流的危害；减少白炽灯使用寿命。
（4）电压波动和闪变照明灯光闪烁，引起人的视觉疲劳；电视机屏幕图像失真、摆动翻滚和亮度变化；电动机转速不均匀、振动、异响，影响产品质量；电子计算机、监测和控制设备等工作不正常。
（5）三相电压不平衡电机附加发热，并引起二倍频的附加振动力矩；引起以负序分量为启动元件的多种保护误动作；换流设备产生附加的谐波电流（非特征谐波）；变压器负载能力下降；在低压配电线路中，引起照明灯的寿命缩短或烧损、电视机损坏、中性线过负荷等；引起线损及线路电压损失增大；影响正常通信质量。
（6）暂时过电压和瞬态过电压使设备绝缘破坏，引发事故。
（7）电压暂降（包括短时断电）引起变速驱动装置（ASD）跳闸、程序逻辑控制器（PLC）损坏、各种数字式自动控制装置误动、计算机系统失常，数据丢失；导致相关加工生产线（例如塑料、玻璃、石化、纺织、造纸、半导体以及橡胶等）停顿，大型场所照明失电（例如镝灯，灯灭后需冷却好几分钟后才能启动）等等。
图1为国外统计的一次电压暂降对不同行业可能造成的经济损失。
表1为电压暂降对一些设备的危害。
图1 一次电压暂降对不同用户造成的损失表1 电压暂降对一些设备的危害（8）电压波形缺口由变流装置换相过程造成的电压缺口可能影响交流装置的同步或以电压过零进行控制的电子装置正常工作。
注意，电压缺口虽然属于波形畸变，但不能用谐波分析来说明它的影响。
一般用缺口的深度和面积描述。
? 案例（1）上海某高层大厦一台变压器设计为全部带空调负荷，但投运后由于大量谐波的存在，使得变压器根本就没有办法正常运行。
（2） 90年亚运会期间网球中心电压暂降造成照明失电10余分钟（照明灯为镝灯，需冷却启动），使场内照明黑了一半，这次事故在国际上造成了非常不好的影响。
（3）某商厦工程大量采用日光灯，全部采用电子镇流器，正常情况下，零线中产生很大电流，造成电缆发热，变压器温升过高（典型的谐波问题）。
（4）某证券公司由于谐波使得网络速度变慢、数据出错，实时交易的动态信息显示屏幕出现大片空白，数据刷新和交易的速度都极慢，且经常中断，根本无法进行交易。
（5）某宽带运营商由于突然断电造成宽带网络客户不能正常上网，客户索赔几百万元。
（6）北京某化工厂2005年1月18日，外网波动引起断电，聚氯乙烯装置爆炸，停电5-6小时，直接损失30万元。
（7）某钢铁企业2004年一次停电导致所有生产线上的产品作废，损失上亿元。
（8） 2004年3～8月吉林省农电局一条10kV配电线（约40km）末端49个台区先后发生了500多次低压电器设备（包括电视机、计算机、冰箱温控器、交换机模块、VCD、加油机电源板等等）烧损事故，经测试分析，是某钢厂中频炉谐波，因长线“谐波容升电压”效应所致。
（9） 1993年2月河南省信阳和驻马店地区220kV计驻线（双回线，一回线停电检修）因电气化铁路牵引站的谐波引发高频保护误动，引起大面积停电事故（两个220kV2×240MVA变电站停电）。
（10）河南省220kV柳林变电站原10kV8组6600kVar并联电容器，因3次谐波影响原串联电抗器选配不当等原因大量损坏，不得不全部更换（现为8×8000kVar）。
? 结论电能质量涉及国民经济各行各业和人民生活用电，优质电力可以提高用电设备效率，增加使用寿命，减少电能损耗和生产损失，电能质量关系到电力可持续发展，也关系到国民经济总体效益，是实现节约型社会的必要条件之一。
3 国家标准综述? 电能质量指标国家标准（1）供电电压允许偏差（GB/T 12325—2003）（2）电压波动和闪变（GB 12326—2000）（3）公用电网谐波（GB/T 14549—93）（4）三相电压允许不平衡度（GB/T 15543—1995）（5）电力系统频率允许偏差（GB/T 15945—1995）（6）暂时过电压和瞬态过电压（GB/T 18481—2001）? 电能质量测量国家标准（1）供电系统及相连设备的谐波、谐间波的测量和测量仪器导则（GB/T —1998）（2）电能质量监测设备——通用要求（GB/T 19862-2005）? 相关的设备国家标准（1）低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设备每相输入电流≤16A）（GB —1998）（IEC 61000-4-7）（2）对额定电流不大于16A设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制（GB —1999）（IEC 61000-3-2）（3）对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制（GB/Z —2000）（IEC 61000-3-3）（4）半导体变流器与供电系统的兼容及干扰防护导则（GB/T 10236-2007）（5）中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估（GB/Z —2000）（IEC 61000-3-6）? 电能质量治理设备（装置）国家标准（1）输配电系统静止无功补偿器用晶闸管阀的试验（待批）（2）静止型无功功率补偿装置（SVC）功能特性（GB/T 20298-2006）（3）静止型无功功率补偿装置（SVC）现场试验（GB/T 20297-2006）4 国家标准摘要（1）标准：GB/T 12325—2003电能质量供电电压允许偏差允许限值：①35kV及以上为正负偏差绝对值之和不超过10%；②10kV及以下三相供电为±7%；③220V单相供电为+7%，-10%。
说明：衡量点为供电产权分界处或电能计量点（2）标准：GB 12326—2000电能质量电压波动和闪变允许限值：电压变动d的限值和变动频率r有关；对于随机不规则的变动，d=2%（LV，MV）和d=%（HV）注：低压（LV）、U N≤1kV；中压（MV），1kV＜U N≤35kV；高压（HV），35kV＜U N≤220kV。
表2 闪变限值注：①括号中的值仅适用于所有用户为同电压等级场合；②P st为短时间闪变值（10min）；P lt为长时间闪变值（2h）说明：①衡量点为公共连接点PCC；②限值分三级处理原则；③提供预测计算方法，规定测量仪器并给出典型分析实例。
（3）标准：GB/T 14549—1993电能质量公用电网谐波允许限值：表3 各级电网谐波电压限值（%）注：①220kV电网参照110kV执行②表中THD为总谐波畸变率说明：①衡量点为PCC，取实测95%概率值；②对用户允许产生的谐波电流，提供计算方法；③对测量方法和测量仪器做出规定；④对同次谐波随机性合成提供算法。
（4）标准：GB/T 15543—1995电能质量三相电压允许不平衡度允许限值：①正常允许2%，短时不超过4%；②每个用户一般不得超过%。
说明：①各级电压要求一样；②衡量点为PCC，取实测95%概率值或日累计超标不许超过72min，且每30min 中超标不许超过5min；③对测量方法和测量仪器做出基本规定；④提供不平衡度算法。
（5）标准：GB/T 15945—1995电能质量电力系统频率允许偏差允许限值：①正常允许±，根据系统容量可以放宽到±；②用户冲击引起的频率变动一般不得超过±。
说明：对测量仪器提出了基本要求。
（6）标准：GB/T 18481—2001电能质量暂时过电压和瞬态过电压允许限值：①系统工频过电压表4 系统工频过电压限值注：①U m指工频峰值电压②U m>252kV（Ⅰ）和U m>252kV（Ⅱ）分别指断路器变电所侧和线路侧②操作过电压表5 空载线路合闸过电压限值* 表示该过电压为相对地统计操作过电压。