产生谐波的类型主要有三类,包括:

(1) 电能质量分析仪铁磁饱和型.主要指各种带铁心的电力设备,如变压器,电抗器,互感器等.铁心饱和时的特性呈非线性.
(2) 电子开关型.主要指各种交直流换流设备,如整流器,逆变器,双向晶闸管及可控硅开关设备等.冶金,化工,电气化机车等企业,以及家用电器,节能灯具和电力系统直流输电等都是谐波源.
(3) 电能质量分析仪电弧型.主要指各种炼钢炉,金属熔化设备,电焊机等.

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1.电能质量分析仪电能质量监测的难点

(1)持续时间短,如一些动态电压质量问题持续时间只有几个毫秒.
(2)干扰发生的随机性强,如雷击,系统故障,一些非线性负荷的投切等.
(3)电压,电流波形均发生畸变
(4)需要实时监测.因为敏感和严格负荷中,引起电能质量恶化的数量,种类都越来越多.

2.谐波分析仪电能质量监测技术的要求

    传统的电能质量监测是基本有效值理论的监测技术,时间窗太长.现在随着电力的发展和用电要求的提高,仅靠测有效值已不能精确地描述实际的电能质量问题,因此需要发展满足以下要求的新监测技术.

(1)能捕捉瞬时干扰的波形.因为许多瞬间扰动很难用个别参量来完整描述,因此需要采用多种判据来启动量测装置,如幅值,波形畸变率,幅值上升率等.
(2)对电压,电流能同时测量,以后获得潮流信息.
(3)需测量各次谐波的幅值与相位
(4)需有足够高的采样速率,以便能测得高次谐波的信息
(5)建立有效的分析系统,使之能反映各种电能质量问题的特征及其随时间的变化规律.

3.谐波测试仪电能质量监测的指标体系

    由于电能质量问题与供电系统,用户及其用电设备特性都有关,尤其是动态电能质量问题,无论是供电部门还是用户,第三设备制造商都无法独自解决,所以由此而造成的损失也不可能由其中的任何一方来承担.另外,谐波问题的根源主要们于非线性负荷侧,而系统自身产生的谐波含量很小.因此,为了更好地改善电能质量,需要建立系统的,合理的电能质量评估体系,并依此建立有效的经济杠杆以激发各方对电能质量问题的重视.科学的指标体系应满足:

(1)能准确地反映干扰源的位置
(2)电能计费系统应能考虑电能质量因素.
(3)指标应能随着电能质量恶化的加剧而单调变化
(4)能作为明确各方责任的科学依据
(5)电能质量的指标应科学,合理,准确,符合客观实际.

集成电路则试仪现在,在越来越多的工程实践中,传统的装置已无法有效地抑制电能质量下降.例如,传统采用的LC或LCR无源滤波器组的方法来抑制电网波形的畸变,有可能导致滤波器与网络阻抗间并联谐振,还有可能抹除供电网中传播的载波信号.同时,无源滤波器将向电网注入无功电流,在以二极管整流器作为主要用电设备的网络中,不必要地产生超前功率因数.若使用有源滤波器,则可有效地避免这些问题.有源滤波器调节灵活,动态特性较之无源滤波器有很大的改善.例如,采用串联连有源滤波器改善由于某种原因引起的电压下降,将具有十分优越的经济性和有效性.

电路板故障检测仪现代电能质量的控制与治理,基于用户电力电子技术,将电力电子,计算机和控制等高新技术运用于低压配用电系统,形成一系列电能质量补偿控制设备,能够有效地解决谐波影响,电压波动与闪变,形成一系列电能质量补偿控制设备,能够有效地解决谐波影响,电压波动与闪变,三相电压不对称等问题.这就大大地提高了电能质量,满足了现代社会中对电压敏感而严格用户的用电需求.控制和治理电能质量是一项系统工程,包括很多相应的技术措施,主要过以下五种手段:

(1) 通过实施电网调度自动化,无功优化,负荷控制及许多新型调频,调压装置的开发和应用,实现减少频率和电压偏差的目标.

(2) 通过加强城乡电网的建设和改造工程,实现提高电压质量的目标.

(3) 利用技术成熟的无源滤波器,静止无功补偿装置等,可实现抑制谐波干扰,降低电压波动和闪变等的目标.

(4) 利用柔性交流输电技术,可提高系统输电容量和提高暂态稳定性,对线路电压,阻抗,相位进行控制,以及实现控制潮流,阻尼振荡,提高系统稳定性等的目标.

(5) 利用柔性配电技术,可实现补偿谐波,抑制电压下跌等的目标.

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电力系统超过允许的频率偏差,大机组将跳闸,这不利于系统的安全稳定运行.

    电能质量分析仪在电力系统内,发电机发出的功率与用电设备及送电设备消耗的功率不平衡,将引起电力系统频率变化.当系统负荷超过或低于发电厂的出力时,系统频率就要降低或升高,发电厂出力的变化同样也将引起系统频率变化.在系统有旋转备用容易(运行备用容量)的情况下,发电厂出力能通过频率调节器较快地适应负荷的变化,因此负荷变化引起的频率偏差值较小.若没有旋转备用容易,负荷增大引起的频率下降较大.电力系统的负荷始终随时间在不断地变化,要随时保持发电厂的有功功率与用户有功功率的平衡,维持系统频率恒定,因此,电力系统应具有一定的旋转备用容量,一般运行备用容量要求达到1%~3%.低频率运行的危害体现在电力系统低频率运行对发电厂和用户都会产生不利影响.系统低频率运行时将产生以下不利的影响:汽轮机低压级叶片将由于振动加大而产生裂纹,甚至发生断落事故;同时,所有用户的交流电动机的转速也要降低,工农业的产量和质量将不同程度事故;同时,所有用户交流电动机的转速也要降低,工农业的产量和质量将不同程序地降低,例如频率降到49Hz以下时,纺织品,纸张将发生毛疵和厚薄不匀不质量问题。高频率运行对系统本身和用户也将产生不利影响,系统电压升高将危害电力设备的绝缘,增加用户和系统损耗等谐波分析仪.

    防止系统低(高)频率运行的对策,主要是提高日负荷曲线预测精度,使计划开机的发电出力与实际的负荷偏差较少;充分发挥AGC的功能,严格要求在正常运行方式下系统频率偏差不大于规定值.在故障情况,系统频率下降低时,动用系统旋转备用容量,进行低频率减负荷,自动切除部分次要负荷;当频率升高时,快速减少发电机出力,甚至进行高频率切机,使系统频率尽快恢复在额定值附近.目前,多数电力系统高峰容易不足,可能出现低频率运行.在这种情况下,可用适当的峰谷电价差,鼓励用户避开高峰用电或少用电;用电大户在实行计划用电的电网中不超指标用电谐波测试仪.

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谐波分析仪常见之于通用PWM变频器调速装置,其前端为三相桥式整流带大电容滤波,其谐波电流相对值如表3[1]。
很明显的可以看出,变频装置接入电网点和短路功率大,即系统阻抗愈小,谐波电流愈大,限制谐波电流的首选实用办法就是在变频交流侧串入一个交流电抗器.
对本问题,谐波分析仪文献[2]内信息很少,笔者曾有一文献[3],欲知详情,也可以参考.

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(1) 电能质量分析仪单相

    由表2可直接查得交流输入侧谐波电流相对值表2中Ihmax—可能的谐波电流最大值,因为谐波电流的大小和移相角α有关,以3次谐波为例,在移相角α=90°最大,达到0.318。但此次的基波电流不是最大值而是0.6左右(表中未示出,可查文献[2]的曲线)。

(2) 电能质量分析仪三相

    如果负载电压是220V且不平衡,那么,中性线上就会流过基波的三相不平衡电流和三相的3次的和3的倍数次谐波电流之和,而ABC各相的线电流和单相时是一样的规律。

    如果三相负载是平衡的,负载作三角形联接时,输入线电流中没有3次及3的倍数次谐波电流,但可以在负载中流通;如果星形连接且不引出中性点,则输入线电流和负载电流都没有3及3的倍数次谐波。

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    谐波分析仪直流整流装置已有较长的应用历史,电冶金电化学用大功率整流装置屡见不鲜,因此电流源谐波量的计算技术应该比较成熟。移相调压交流控制器电路及其原理相对较简单,谐波量的计算也较容易。但采用大电容在直流侧滤波的整流装置由于采用PWM技术的变频调速大量应用致使其用电容量的比重逐步增加,电压源谐波的计算才受到了重视,同时在商、住、办公楼的建筑中也有数量很多(虽然单台功率很小)的电压型谐波源,而且是单相交流220V,它带来了不少新问题。总之,谐波分析仪电压型谐波量的计算在国内发表的论文,笔者知之甚少。它需要复杂的理论分析和试验验证,可能就是难点所在。

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1.电能质量分析仪谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率,大量的三次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。
2.影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外,还会产生机械振动、噪声和过电压,使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短,以致损坏。
3.谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,使谐波危害大大增加,甚至引起严重事故。
4.谐波会导致继电保护和自动装置的误动作,并会使电气测量仪表计量不准确。
5.电能质量分析仪谐波对临近的通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量;重者导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。

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    电能质量分析仪采用低频滤波法计量谐波无功功率的三相计量芯片,高位∑-△A/D,负荷动态范围1000:1,线性度0.1%,具有温度测量功能,片上接口可直接与微分电流互感器连接; 

    电能质量分析仪精度优于0.1%的三相SOC单芯片,21位2阶∑-△A/D,32位可编程的电能量计算引擎,负荷动态范围2000 :1,片内集成:高速8051单片机、硬实时钟、LCD驱动电路、看门狗电路、定时器、多种存储器、多种通信接口等。

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谐波分析仪节能降耗和污染减排是"十一五"期间一项全社会任务,是构建和谐社会的重要因素.国家在"十一五"规划中提出2010年单位GDP能耗下降20%,这个任务非常艰巨.

谐波分析仪根据上海市电力公司的测算,线损电量占公司总能耗的97.05%;其次是大楼建筑用能,用水等方面的能耗,占1.43%.因此电网公司的节能降耗措施重点在优化调度,降低综合线损,用电侧管理,建筑节能等领域开展工作.

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