一文教你读懂谐波测量方法
谐波电流的常识与检测,了解一下!
谐波电流的常识与检测，了解一下！
本篇文章主要从谐波电流的常识与检测两方面进行深入讲解，下面就跟着小编一起来好好研究一下谐波电流那些知识点吧！
常规谐波电流检测法的分类
谐波检测的环节一般不需要准确得到各次谐波具体的多少，只用得出的总得电流之和，这个和可以使谐波电流、无功电流或者它们两个的和。
当三相电流发生不对称时，能够检测出所有的有害电流地和。
常规的谐波电流检测法有如下几种: 模拟带通滤波器检测法、基于Fryze时域分析法和基于Akagi 的瞬时无功理论检测法等。
一、模拟带通滤波器检测法
谐波电流检测的研究有着很多年的历史，众多的专家学者一直探讨研究。
早期的谐波电流检测法是利用模拟滤波器得以实现的，具体方法有两种，都是通过滤波方式的到结果的。
一种是使用陷波器，先通过对滤波器的设置，将滤除基波的电流分量滤除掉，流过谐波成分，从而得到谐波电流；另一种方法是使用带通滤波，先通过设定滤波参数，使电流的谐波分量不得通过，电流的基波分量通过，然后将被检测的电流与滤波后的基波电流分量做差，从而得到谐波电流信号。
但是无论是使用陷波器还是带通滤波器，这种检测方法依然是存在着很多的缺点，譬如测量的灵敏性差，测量误差大、设计难度高、易受电网频率变化、电路参数变化的干扰等，随着谐波电流检测技术的不断进步和发展，谐波电流检测准确性和实时性要求的提高，这种检测方法已很少采用了。
二、基于Fryze时域分析的有功电流分离法
随着现代科学技术水平地发展，出现了应用采用傅里叶分析法的数学手段。
谐波检测方法分析
的时频局部化分析方法。这就是说在高频部分具有较低的频率 分辨率和较高的时间分辨率 ，在低频部分具有较低的时间分辨 率和较高 的频率分辨率 ，不但可 以应用于平稳信号 ，而且可 以 应 用于分析非平稳信号。利用离散小波变换可 以将信号分解到
学术研讨 ｌ １ １ ５
信号 分解 的结果 ，使用多分辨率 的概念 ，低频段 的结果不含谐 波的基波分量 。利用该算法可以使用软件进行谐波检测 ，该方
法 计 算速 度 快 ，可 以快 速 跟 踪谐 波 的 变 化 。 但它 也 有 固 有 的缺
陷 ，反映在窗 口能量不集中 ，有频率重叠现 象 ，需要找到能量 集 中、分 频严格 的小波函 数。 目前 ，尚未 出现理 想的小波 函 数。多分辨率分析是小波变化 的一个特点 ，并且在时域和频域
用。
谐 波 检 测 方 法 分 析
◇ 陕西铁 路 工程 职业技 术 学 院 王语 园
随着 电力 电子器件 的大量使 用 ，电力系统 谐波污染 日益
利用神经网络进行谐波测量 ，即使 用神经元来代替带通或
带 阻 滤 波 器检 测 法 中 的带 通 滤 波 器 和检 波 器 。待 测 量信 号 作 为 神 经 网络 的 输 入 ，相 当于 放 大 器 的 输 出信 号 。检 波器 的输 出信 号 对 应 神 经 网 络 的输 出 。通 过 这 种 方 法可 以得 到 所 要 测量 的各 次 谐 波 信 号 的 幅值 ，输 出为 零 就 可 以 判 断为 被 测 信号 中不 含 某 次谐波。
构建三相 电路 。这一方法主要优 点是 当电网 电压对称且无畸变
时 ，各电流分量的测量电路比较简单 ，并且延时少。 在这种方法 中，需要用到与瑚 电网 电压 ｅ 同相位的余弦 信号一 ｃ ｏ ｓ ｔ ０ ｔ ￣ ＇ ｌ ｌ 对应的正弦信号ｓ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ，它们可以由一个正 、余弦 信号发生器和一个锁相环得到。根据定义可以计算得 出 、 ， 再经过低通滤波器 （ Ｌ Ｐ Ｆ） 滤波得出 ｆ 、 。 的直流分量 ｚ 、 。
电力系统谐波的基本特性和测量,配网中的谐波源
电力系统谐波的基本特性和测量谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍数。
理论上看，非线性负荷是配电网谐波的主要产生因素。
非线性负荷吸收电流和外加端电压为非线性关系，这类负荷的电流不是正弦波，且引起电压波形畸变。
周期性的畸变波形经过傅立叶级数分解后，那些大于基频的分量被称作谐波。
非线性负荷除了产生基频整次谐波外，还可能产生低于基频的次谐波，或高于基波的非整数倍谐波。
电力系统中出现系统短路、开路等事故，而导致系统进入暂态过程引起的谐波，将不归属谐波治理的范畴。
要治理谐波改善供电品质，需要了解谐波类型。
谐波按其性质和波动的快慢可分成四类：准稳态谐波、波动谐波、快速变化的谐波和间谐波四类。
因其多样性和随机性，在实际工作中，要精确评估谐波量值非常困难，所以在IEC 6100-4-7标准中对前三类谐波进行了规定，推荐采用数理统计的方法对谐波进行测量。
兼顾数理统计和数据压缩的需要，标准对测量时段以及通过测量值计算谐波值提出了建议。
国标GB/T 14549-1993采用观察期3s有效测量的各次谐波均方根值的95%概率作为评价谐波的标准。
为简便实用，将实测值按由大到小的方式排序，在舍去前5%个大值后剩余的最大值，近似作为95%的概率值。
实际工作中，通常采用谐波测试仪来监测和分析谐波。
一般来说，将用户接入公用电网的公共连接点作为谐波监测点，测量该点的电压和注入公共电网的电流后，通过对电压和电流的分析，取得谐波测量资料。
相对单点的谐波测量而言，从区域或整个电网角度来看，谐波源的定位和确定谐波模型进而分析它是一个相对复杂的过程。
谐波源定位，一般采用功率方向法和瞬时负荷参数分割法。
而谐波模型分析的方法一般有三种：非线性时域仿真、非线性和线性频率分析。
三种方法的相同点是对电网作适当的线性化处理，只是在处理非线性设备时采取了不同的模拟方式。
配网中的谐波源严格意义上讲，电力网络的每个环节，包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上。
谐波检测方法
谐波检测方法谐波是指在正弦波中，频率是基波频率的整数倍的波。
在电力系统中，谐波是一种常见的问题，它会导致电气设备的过热、损坏甚至系统的不稳定。
因此，对谐波进行有效的检测和分析是非常重要的。
本文将介绍几种常见的谐波检测方法。
首先，最常用的方法是使用谐波分析仪进行检测。
谐波分析仪是一种专门用于检测电力系统中谐波的仪器，它可以测量各次谐波的幅值、相位和频率，帮助工程师们全面了解系统中的谐波情况。
通过谐波分析仪的检测数据，可以快速准确地定位谐波源，并采取相应的措施进行治理。
其次，另一种常见的谐波检测方法是使用数字保护装置进行在线监测。
数字保护装置在电力系统中起着重要的作用，它不仅可以对系统的电气参数进行监测和保护，还可以实时检测系统中的谐波情况。
通过数字保护装置的在线监测，工程师们可以及时发现系统中的谐波问题，并进行相应的调整和控制，确保系统的安全稳定运行。
另外，还有一种比较简单粗暴的方法是使用示波器进行检测。
示波器是一种常见的通用仪器，它可以显示电压和电流随时间变化的波形图像。
通过观察波形图像，工程师们可以初步判断系统中是否存在谐波，并大致了解谐波的频率和幅值。
虽然示波器不能像谐波分析仪那样精确地测量各次谐波的参数，但在一些简单的情况下，也可以发挥一定的作用。
最后，还有一种比较新颖的方法是使用智能电网技术进行谐波检测。
智能电网技术是近年来发展起来的一种新型技术，它可以实现对电力系统的智能监测和控制。
通过智能电网技术，工程师们可以实时监测系统中的谐波情况，并利用智能算法进行分析和预测，为系统的稳定运行提供有力的支持。
总之，谐波检测是电力系统中非常重要的一环，它关乎着系统的安全稳定运行。
针对不同的情况，工程师们可以选择合适的方法进行谐波检测，及时发现和解决系统中的谐波问题，保障电力系统的正常运行。
希望本文介绍的几种谐波检测方法能够为工程师们在实际工作中提供一定的参考和帮助。
谐波电流测试方法
谐波电流测试的主要方法首先依据设备的类型（Class A/B/C/D）在谐波分析软件中进行分类，并设定测量时间。
这个测量时间需要足够长以确保测试的可重复性，一般默认是2.5分钟。
接下来，根据设备的工作原理或者设备工作模式，选择合适的方式以产生大的谐波电流。
在这个测试过程中，谐波分析软件会基于采样电流计算出各次谐波电流的大小，并将这些结果与相应的限值进行比较，最终得出测试结果。
此外，这种检测主要是为了验证电子电气设备通过电源线注入到公用供电系统中的谐波电流是否满足相应标准规定的限值要求。
值得注意的是，在我国，通常采用锁相技术对谐波进行测量，这种测量方法始于上世纪80年代，现在已经成为了一种数字式、电子式、智能化的谐波测试方法。
而在具体的测试布置和频段上，通常没有特别严格的要求。
不过，对于医疗器械行业的谐波电流发射限值，可以参考GB 17625.1的规定。
谐波检测方法
谐波检测方法谐波是指在周期性波形中，频率是基波频率的整数倍的波动。
在电力系统中，谐波是一种常见的电力质量问题，它会导致设备损坏、系统效率降低以及电网稳定性下降。
因此，对谐波进行及时准确的检测是非常重要的。
本文将介绍几种常见的谐波检测方法。
1. 传统的谐波检测方法。
传统的谐波检测方法主要包括使用示波器、功率分析仪和谐波分析仪。
示波器可以用来观察电压和电流的波形，通过观察波形的畸变程度来初步判断是否存在谐波。
功率分析仪可以用来检测电网中的功率因数、谐波含量等参数，从而判断谐波的情况。
而谐波分析仪则可以更加准确地分析出各次谐波的含量和频率，对谐波进行更深入的分析。
2. 基于数字信号处理的谐波检测方法。
随着数字信号处理技术的发展，基于数字信号处理的谐波检测方法也得到了广泛的应用。
通过对电压和电流信号进行采样和数字化处理，可以利用傅里叶变换等算法准确地分析出各次谐波的频率和幅值。
这种方法不仅精度高，而且可以实现自动化检测，大大提高了谐波检测的效率和准确性。
3. 基于智能算法的谐波检测方法。
近年来，人工智能和机器学习技术的发展为谐波检测提供了新的思路。
利用神经网络、支持向量机等算法，可以从复杂的电力信号中自动提取谐波特征，实现对谐波的智能识别和检测。
这种方法不仅可以应对电网中谐波信号多变、复杂的特点，而且还可以不断优化模型，提高检测的准确性和鲁棒性。
4. 基于频域分析的谐波检测方法。
频域分析是一种常见的信号处理方法，对于谐波检测也有着重要的应用。
通过将电压和电流信号转换到频域，可以清晰地观察到各次谐波的频率和幅值，从而实现对谐波的准确检测。
同时，频域分析还可以结合滤波技术，去除基波以外的谐波成分，进一步提高谐波检测的精度。
总结。
谐波检测是电力系统中非常重要的一环，对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。
传统的谐波检测方法虽然已经比较成熟，但在精度和自动化方面仍有待提高。
基于数字信号处理和智能算法的谐波检测方法是未来的发展方向，可以更好地适应复杂多变的电力系统环境，实现对谐波的快速、准确检测。
谐波电流测试方法
谐波电流测试方法谐波电流的存在会对电力系统产生一定的影响，因此准确地测试和分析谐波电流显得尤为重要。
在本文中，我们将介绍一种常用的谐波电流测试方法，以帮助读者更好地理解和应用于实际工程中。
一、谐波电流测试的背景在电力系统中，电流通常由正弦波组成，但谐波电流则包含了频率是基波频率整数倍的成分。
这些谐波电流可能会导致电力系统中出现电压失真、功率损耗以及设备故障等问题。
因此，对谐波电流进行准确可靠的测试是非常重要的。
二、谐波电流测试的原理谐波电流测试的原理是利用谐波分析仪对电流进行检测和分析。
该仪器能够分解电流波形，并直观地显示谐波电流及其幅值、相位等相关参数。
谐波分析仪通常采用采样技术和数字信号处理等先进技术，以确保测试的准确性和精度。
三、谐波电流测试的步骤1. 准备工作：首先，确保测试设备和测试仪器工作正常。
检查电流传感器的连接和校准，确保其准确地测量电流信号。
2. 测试回路：选择需要测试的电流回路，并将测试仪器的传感器连接到回路上。
根据实际情况，选择合适的传感器类型和连接方式。
3. 设置测试参数：根据具体需求，设置测试仪器的参数。
包括采样频率、谐波阶数等。
根据测试仪器的使用说明书，正确设置参数能够提高测试的准确性。
4. 进行测试：启动测试仪器，开始进行电流测试。
测试仪器会自动采集和分析电流信号，并将测试结果以图形或数据的形式显示出来。
5. 分析和结果：根据测试结果，进行谐波电流的分析和判断。
根据具体情况，评估谐波电流对电力系统的影响，并采取相应的措施进行处理。
四、谐波电流测试的注意事项1. 保护设备：在进行电流测试时，特别是在高电压环境下，务必采取必要的安全措施，保护测试仪器和测试人员的安全。
2. 数据可靠性：测试过程中，应确保测试数据的可靠性和准确性。
避免测试误差和干扰，保持测试环境的稳定和静默。
3. 结果分析：对测试结果进行全面和综合的分析，不仅仅局限于谐波电流的幅值和相位等参数，还需考虑电流的谐波分布、波形失真等因素。
电力系统谐波的危害及测量方法
电力系统谐波的危害及测量方法随着电力电子技术的发展及其广泛应用，电力电子装置带来的谐波问题对电力系统安全运行构成的潜在威胁日趋严重，谐波污染已被认为是电网的一大公害，引起世界各国的高度重视，它涉及电力电子技术、电力系统、电气自动化技术、理论电工等领域。
其中谐波测量是谐波问题中的一个重要分支。
本文根据国内外有关资料，对各种谐波测量方法进行了综述。
根据测量原理的不同，谐波测量方法可以分成以下几类：基于傅立叶变换理论、基于瞬时无功功率理论、基于神经网络理论和基于小波变换理论。
1.谐波的危害谐波是电网的一大公害，因此对电力系统谐波问题的研究越来越引起人们的重视。
1.1对供配电线路的危害(1)影响线路的稳定运行。
供配电系统中的电力线路与电力变压器，一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护，使得在故障情况下保证线路与设备的安全。
但对于电磁式继电器与感应式继电器，谐波含量高时，易使继电保护误动作，因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。
晶体管断电器虽然具有许多优点，但由于采用了整流取样电路，容易受谐波影响，产生误动或拒动。
因此，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。
(2)影响电网的质量。
电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。
如民用配电系统中的中性线，由于荧光灯、调光灯、计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中3次谐波的含量较多，可达40%;三相配电线路中，相线上3的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。
另外，相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。
1.2对电力设备的危害(1)对电容器的危害。
当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器保护测控装置损耗功率增加。
对于膜纸复合介质电容器，允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍;对于全膜电容器，允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍。
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一文教你读懂谐波测量方法
来源：仪商网
在很多人认识里，只有使用同步采样才能进行精确的谐波分析，其实采用非同步采样同样能进行谐波分析，而且在许多情况下甚至比同步采样法更优秀。
PA功率分析仪提供了常规谐波、谐波和IEC谐波三种谐波测量模式，支持同步和非同步的谐波分析，将两种分析方式互补使用可提高谐波的分析能力。
下面通过其计算方法的简单，结合实例讨论三种谐波模式的使用。
谐波测量基本原理
目前最常用的谐波分析方法是使用傅里叶变换，将时域的离散信号进行傅里叶级数展开，得到离散的频谱，从离散的频谱中挑选出各次谐波对应的谱线，计算得出谐波各项参数。
在实际实现时，由于离散傅里叶变换存在“栅栏效应”，采样频率不为基波的整数倍时，部分谐波可能不在离散傅里叶变换后的离散频率点上，需要使用特殊的手段将栅栏空隙对准我们关心的谐波频率点。
其中同步采样法和频率重心法使用最为广泛。
同步采样法
顾名思义，就是使采样频率与基波频率同步改变。
该方法从源头上保证数据的采样频率为基波频率的整数倍，如IEC 61000-4-7标准就规定50Hz使用10倍基波采样率，采样数据经离散傅里叶变换即可得到各次谐波分量。
同步采样常用硬件PLL实现，需要实时调
整采样频率，频率的锁定需要时间，受限于滤波器及相关器件，很难做到很宽的频域，也很难保证频谱特别丰富时的准确性。
频率重心法
使用足够高的采样频率（一般大于4倍基波频率）即可满足直接对信号进行采样，将信号的频谱间隔拉开，并且使用更多周期的数据点做离散傅里叶变换，降低频谱泄露的影响。
最后根据窗函数的功率谱分布特性，通过频谱的谱峰和次谱峰，找到真正的谱峰频点——即离散频谱的谱峰和次谱峰的重心。
通过频率重心法消除了栅栏效应的影响，对各次谐波使用重心法，还得到一个偏离系数，使用该系数配合窗函数功率谱，可求解得到对应频点的相位和幅值等信息。
至此，非同步采样法同样得到了各次谐波。
受限于窗函数的频谱特性，该法需要用足够高采样率来保证各频率成分的频谱互相影响足够小；而且截断造成的泄漏也不能太大，否则产生的假频率叠加到真实频谱里，导致结果误差更大。
简单对比
基于以上实现原理可知，同步采样法精度取决于PLL的准确度，而后期计算简单。
PLL 中用到的滤波器限制了支持的基波频率上限，因此在基波频率较高时，同步采样法一般无法支持；同样是滤波器原因，无法很好滤除低偶次谐波，所以低偶次谐波幅值较大时，PLL
就无法同步基波采样，谐波分析结果也就完全错误。
频率重心法不需要额外滤波器，采样器件可工作在支持的最高采样频率，使有效谱线拉开的同时提高了支持的谐波频率范围，而为了消除泄漏的影响，需要使用更多的数据进行傅里叶变换。
所以频率重心法引入了数倍于同步采样法的计算量。
另外，重心法需要使用至少两根谱线，而且受窗函数主瓣宽度限制，频率重心法所能支持的频率下限只能达到频率分辨率的三倍以上。
由于频率重心法没有反馈过程，不依赖于信号，模拟电路实现简单，理论上只要采样率和使用的数据点足够，就能得到正确的结果。
特别地，因为同步采样需要硬件电路，受限与成本与体积，大部分测量仪器只支持一到两个PLL源，而频率重心法无此限制，甚至可任意定义基波源（对应于PLL源，用于确定基波）。
应用实例
PA功率分析仪提供了三种谐波模式：常规谐波、谐波和IEC谐波。
其中常规谐波对应频率重心法、谐波和IEC谐波对应同步采样法。
谐波和IEC谐波区别在于IEC谐波完全按照IEC 61000-4-7标准规定的倍频数FFT点数进行计算，并增加了标准规定的处理流程和计算参数。
下面使用实例信号对比两种方法的区别：
信号一：基波频率50Hz，含2~15次谐波，各次含量均为10%
图1 50Hz基波2~15次含量10%谐波波形
图2 50Hz基波2~15次含量10%谐波常规谐波分析结果
图3 50Hz基波2~15次含量10%谐波的谐波模式分析结果如图 1所示包含谐波的50Hz信号波形，常规谐波和谐波模式谐波均能得到正确的谐波含量，并且精度很高。
信号二：基波频率50Hz，含2~15的奇次谐波，各次含量同样均为10%
图4 50Hz基波2~15奇次含量10%谐波波形
图5 50Hz基波2~15奇次含量10%常规谐波分析结果
图6 50Hz基波2~15奇次含量10%谐波模式分析结果
如图 4所示只包含2~15次的奇次谐波的波形，常规谐波和谐波模式结果同样精确。
信号三：基波频率50，含2~15偶次谐波，各次含量均为10%
图7 50Hz基波2~15偶次含量10%谐波波形
图8 50Hz基波2~15偶次含量10%常规谐波分析结果
图9 50Hz基波2~15偶次含量10%谐波模式分析结果如图 7所示只包含50Hz基波的2~15次的偶次谐波的波形，受偶次谐波的影响，每个基波周期多了两次过零，而且频率与基波相近，PLL的滤波器亦无法滤除该谐波，因此PLL结果错误，导致谐波分析结果也完全错误，此时的常规谐波分析结果仍然正确，而且保持了很高的精度。
说明常规谐波可以不受偶次谐波影响，在采样率和FFT点数足够时，具有受被测信号影响低的优势。
信号四：基波频率6kHz，含2~15次谐波，各次含量均为10%
图10 6kHz基波2~15次含量10%谐波波形
图11 6kHz基波2~15次含量10%常规谐波分析结果
图12 6kHz基波2~15次含量10%谐波模式分析结果如图 10 所示包含6kHz基波的2~15次谐波的波形，由于已经超出谐波模式支持的频率范围，谐波模式无法测量，而常规谐波分析时使用了200kHz的采样率，6kHz的15次谐波频率为90kHz，小于采样频率的一半，因此仍然可以精确测量。
由上实例看出，非同步采样拓宽了谐波的分析范围，在许多同步采样受到约束的场合可以实现互补，是一种强有力的谐波分析方法。
需要指出的是，虽然以上用例中常规谐波分析结果都正确且精度很高，但在谐波模式PLL正确时，谐波模式在高次谐波的稳定性和精度会比常规谐波高，因为常规谐波在高次谐波的频率上有累积误差，且频谱两端会受负频率的影响。
特别需要注意常规谐波一个致命缺点是频率下限较高（PA5000功率分析仪的常规谐波支持基波的频率下限是15Hz），而且需要保证更新周期内有足够的采用点。