1 概述
配電網(wǎng)中的高次諧波的治理已經(jīng)成為我國電力環(huán)保工作的十分重要的內(nèi)容之一,。高次諧波有著顯著的特點：①隨機性的變化，即為小周期,、短間隔的不規(guī)則性變化,，反映出諧波為隨機變量的特征；②規(guī)則性的變化,，其大小隨諧波源負荷的大小,、系統(tǒng)運行方式等作大周期的變化。
諧波測量對抑制諧波有著重要的指導作用：檢定實際網(wǎng)絡諧波源用戶的諧波水平是否符合標準的規(guī)定,；了解和掌握各種電力設備投運前,、后相關(guān)系統(tǒng)的諧波水平及其變化、檢驗諧波對有關(guān)設備的影響,；諧波故障和異常的原因測量,，以找到應采取的相應對策；諧波專題測試還可以便于了解諧波源特性,、系統(tǒng)諧波阻抗,、諧波潮流分布和諧波放大現(xiàn)象等。
2 諧波國家標準的具體規(guī)定
2．1 測量條件
國標GB／T14549－1993《電能質(zhì)量·公用電網(wǎng)諧波》明確諧波測量應在最嚴重的條件下進行,，即選擇在電網(wǎng)正常供電時系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最小運行方式,，且在諧波源工作周期中產(chǎn)生的諧波量大的時段內(nèi)進行，例如電弧爐應在熔化期,、可控硅軋機應在軋鋼大負荷期、電氣化鐵道應在電力機車集中的高峰期測量,。
當測量點附近安裝有電容器組或存在其它諧波濾波器組時,，有可能會產(chǎn)生某次諧波放大或諧振，應在電容器組,，或濾波器組的各種運行組合的方式下進行測量,。
實際測量時，并不一定達到最嚴重的條件,，例如測點附近有多個諧波源,，系統(tǒng)在某些方式下會形成諧振等，可在多種方式和測量的基礎(chǔ)上進行評價,。
2．2 監(jiān)測點和測試量
原則上選取諧波源用戶接入公用電網(wǎng)的公共連接點作為諧波的監(jiān)測點,、測量該點的諧波電壓和諧波源用戶注入公用電網(wǎng)的諧波電流，要求監(jiān)測點的諧波水平必須符合諧波國家標準的規(guī)定,。諧波電壓和諧波電流的諧波次數(shù)一般測量第2～19次,，但根據(jù)諧波源的特點和測試分析結(jié)果,，可以適當變動諧波次數(shù)測量的范圍，前者用含有率（％）表示,，后者用有效值（A）表示,；標準還規(guī)定，諧波電壓必須測取總諧波畸變率THDu（％）,。
2．3 測量間隔和持續(xù)時間
對于負荷變化快的諧波源（例如：煉鋼電弧爐,、晶閘管變流設備供電的軋機、電力機車等）,，測量的間隔時間不大于2min,，測量次數(shù)應滿足數(shù)理統(tǒng)計的要求，一般不小于30次,，以使測量值平均數(shù)的分布接近于正態(tài)分布所需的最低樣本數(shù),。
對于負荷變化慢的諧波源（例如：化工整流器、直流輸電換流站等）,，測量間隔和持續(xù)時間不作規(guī)定,。
為了區(qū)別暫態(tài)現(xiàn)象和諧波，對于負荷變化快的諧波,，每次測量結(jié)果可為3s內(nèi)所測得的平均值,。推薦采用下式計算：
式（1）中，Unk為3s內(nèi)第k次測得的n次諧波的方均根值,；m為3s內(nèi)取得均勻間隔的測量次數(shù),，m≥6。
式（1）的值即可作為持續(xù)測量過程中的一次諧波測量值,。
2．4 測量數(shù)據(jù)的處理及諧波水平值的確定
由于諧波源的多樣性和多變性,，數(shù)據(jù)處理必須根據(jù)對象有所區(qū)別，在測量時段內(nèi)所測得的各測量值均為隨機變量,，應按統(tǒng)計的方法確定其諧波水平,。標準規(guī)定：取測量時段內(nèi)各相持續(xù)測量過程中實測值的95％概率值，并取三相中最大一相的值,，作為該測試時段的諧波水平值,，并以此作為判斷諧波是否超標的依據(jù)。為了實用方便,，實測值的95％概率值可近似按實測值由大到小的順序排列,，舍棄前面5％個大值，取剩余實測值中的最大值,。
但對負荷變化慢的諧波源,，可選五個接近的實測值，取其算術(shù)平均值作為諧波水平值,。
3 IEC對諧波測量方法的規(guī)定
國際電工委員會（IEC）標準的規(guī)定,，把諧波按其波動快慢和性質(zhì)分為四類：
（1）準穩(wěn)態(tài)（慢變化）諧波,；
（2）波動諧波；
（3）快速變化諧波,；
（4）間諧波（interharmonics）及其它虛擬部分,。
標準中規(guī)定的諧波主要指前三類。該文件中對不同波動性質(zhì)的諧波測量間隔,，即測量時段及由測量值確定諧波值的方法提出如下建議：
（1）很短間隔：Tvs＝3s,；
（2）短間隔：Tsh＝10min；
（3）長間隔：TL＝1h,；
（4）日間隔：Td＝24h,；
（5）周間隔：Tw＝7d
第（1）種很短間隔測量的諧波取值、對于產(chǎn)生瞬時影響的波動和快速變化的諧波,，取 Tvs＝3s中各點測量值中的最大值,，對于產(chǎn)生長期影響的諧波，取3s中各點測量值的均方根值作為各次諧波的評估值,。對于后四種間隔的測量,，一般采用對實測數(shù)據(jù)按累積概率P作統(tǒng)計計算，P為諧波取值不超過某一給定值的百分數(shù),。根據(jù)不同的波動和影響情況,，可用測量間隔內(nèi)每個Tvs＝3s內(nèi)的測量值確定的最大值或均方根值，再取不超過概率P的最大值,，第（2）,、（3）種測量的P值選取為P＝1％、（10％）,、50％,、（90％）、95％,、99％,，第（4）、（5）種測量的P值至少選取為95％和99％,，測量統(tǒng)計數(shù)據(jù)至少為100個。
4 諧波測量與監(jiān)測儀器
數(shù)字式諧波分析儀是已廣泛應用于實際的在線諧波測量,、分析諧波分布的重要工具,，它是利用離散傅立葉級數(shù)（DFT），或由離散傅立葉變換過渡到傅立葉變換（FFT）的基本原理構(gòu)成,。模擬信號經(jīng)采樣,、離散化為數(shù)字序列信號后，經(jīng)微型計算機進行諧波分析和計算,，得到基波和各次諧波的幅值和相位,，并可獲得更多的信息,，如諧波功率、諧波阻抗,、以及對諧波進行各種統(tǒng)計處理和分析,，各種分析計算結(jié)果可在屏幕上顯示或按需要打印輸出。儀器精度較高,，功能較多,，使用方便。
由于微機芯片的性能不斷提高,，利用FFT原理,、多通道輸入的諧波分析儀漸已取代其它的分析儀，國產(chǎn)比較典型的是GXF－908A多功能電力諧波分析儀,，該儀器采用了較先進的MCS－8098單片計算機,，使運算速度較快，實時性較強,；能實現(xiàn)三相電壓和三相電流共六路信號同步采樣,；可以顯示或輸出三相2～39次諧波含有率、電壓畸變率,、相位關(guān)系,，及諧波功率和阻抗等；可繪出被測信號波形,，諧波直方圖和變化曲線,，并可以從多次測量值中篩選出前五個大值；每次測量結(jié)果可以為一個周期或3s平均值等,，以適應國標的要求,。
對諧波進行長期的監(jiān)測，可以用功能較簡單,、造價較低,、體積較小而又能作為常規(guī)儀表接入電網(wǎng)的諧波檢測儀，如諧波功率計,，諧波電壓,、電流，諧波監(jiān)測儀和報警器等,。
5 測量儀器的功能和精度
測量儀器的功能至少應滿足諧波國家標準的要求,，基本測試量為諧波電壓和諧波電流。儀器的測量通道應能同時測取三相量,，并具有國標要求的統(tǒng)計功能,。
諧波測量儀器應具有一定的精度及滿足系統(tǒng)現(xiàn)場使用的工作條件。國家標準采用了國際電工委員會（IEC）關(guān)于諧波測量和儀器的通用導則,。該導則規(guī)定了用于諧波測量儀器的主要性能,、準確度要求和對不同波動性質(zhì)的諧波的測量方法,，并總結(jié)了TV和TA諧波測量的誤差等，表1列出了儀器的最大允許誤差,。
在表1中所給的條件下,，同一儀器的絕對允許誤差較相對允許誤差為大，即對較小諧波量的測量,，允許精度較低,。而B級儀器比A級儀器對應的允許誤差較大，精度較低,。
A級儀器用于較精確的測量,，其頻率測量范圍為0～2500Hz，儀器的相角測量誤差不大于±5°（各次）或±1°·h,，B級儀器供一般性的測量或監(jiān)測使用,，主要用于測量諧波大小，相角精度不作規(guī)定,。儀器應保證在額定電壓±15％波動范圍內(nèi),，電壓總畸變率不超過8％條件下正常工作。
6 結(jié)語
電網(wǎng)諧波管理的依據(jù)是國家頒發(fā)的《電力法》,、《電力供應與使用條例》,、《電能質(zhì)量·公用電網(wǎng)諧波》及電力部門制定的相關(guān)法規(guī)、條例,。對電網(wǎng)的諧波測量和檢測有利于諧波的管理,，從測量的實際值幫助我們分析和尋找電網(wǎng)諧波電壓超標的原因，對有關(guān)諧波源和電容器采取針對性的措施,。當存有諧波源的電網(wǎng)新增電容補償設計時,，還應核算諧波諧振或放大的可能性，投運前后在系統(tǒng)和電容器組的各種運行方式下進行諧波監(jiān)測,。
參考文獻
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