阮張鋒 金雷鳴 / 上海市質量監(jiān)督檢驗技術研究院

0 引言

隨著電子技術的發(fā)展，使用大功率半導體開關器件以及各類開關電源的產品（如電視機、空調器、節(jié)能燈、調光器、洗衣機、微波爐），信息技術設備等迅速涌入居民家庭，雖然每臺設備向電網注入的諧波電流不大，但這些設備數(shù)量大、分布廣。有些家用電器如電視機、空調器等在使用時具有集中的特點，某些時段會使注入到電網的諧波電流對公用電網造成的諧波問題特別突出，這不但使接入該電網的設備無法正常工作，甚至造成故障，而且還會使供電系統(tǒng)中性線承受的電流超載，影響供電系統(tǒng)的電力輸送。因此諧波問題得到各有關方面的高度重視。

為了能夠很好地改善、解決諧波問題，合理地使用電能質量分析儀是一種非常有效的手段，它可以快速檢測并分析各項電能質量參數(shù)，對諧波進行實時監(jiān)測從而保障生產安全、節(jié)能降耗和降低成本。因此，對電力質量分析儀的校準，保證其精度準確顯得尤為重要。

1 相關標準中的諧波

供電系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值，稱為諧波次數(shù)。

根據(jù) GB/T 17626.7 — 2008/IEC 61000 — 4-7：2002電磁兼容試驗和測量技術《供電系統(tǒng)及所連設備諧波、諧間波的測量和測量儀器導則》以及電力行業(yè)標準DL/T 1028—2006 《電能質量測試分析儀檢定規(guī)程》對諧波進行定義和解釋，規(guī)定了電力質量測試分析設備諧波電壓、諧波電流的準確度要求以及檢定點的選?。ū?、表2）。

表1 諧波電壓、諧波電流準確度要求

2 諧波的校準

2.1 設備

本文所進行的諧波校準采用標準功率源FLUKE 6100A作為主標準器，F(xiàn)LUKE 6100A除了可以輸出正弦波電壓和電流外，還可以輸出諧波電壓、諧波電流信號，而且準確度比較高，可輸出高達100次的諧波。

選用電力質量分析儀FLUKE 43B作為被校準對象，因為該儀器常用作便攜式電力質量分析儀。

2.2 電壓諧波

諧波電壓的誤差測試也可以說是諧波電壓含有率的誤差測試，在校準過程中更加直觀、方便。定義第h次諧波電壓含有率HRUh= Uh/ UN×100(%)，其中UN為基波電壓（均方根值），Uh為諧波電壓（均方根值）。

表2 諧波電壓、諧波電流檢定點選取

采用標準源的校準方法進行測試，將標準功率源FLUKE 6100A的電壓輸出端與被測儀器的電壓測量端連接，然后根據(jù)表1、表2的規(guī)定選取各次諧波電壓含有率的標準值HRUhs，將FLUKE 6100A輸出諧波電壓含有率標準值HRUhs與被測表測試結果HRUhx進行比較。

在諧波電壓含有率HRUh＜ 1%（A級）或者HRUh＜ 3%（B級）時按照公式ΔHRUh= （HRUhx-HRUhs）計算被檢表的諧波電壓含有率測試誤差。根據(jù)表1得出ΔHRUh的誤差限值為0.05%（A級）和0.15%（B級）。由此來判斷被檢表諧波電壓是否合格。

在諧波電壓含有率HRUh≥1%（A級）或者HRUh≥3%（B級）時按照公式r HRUh= （HRUhx-HRUhs）/ HRUhs×100%計算被檢表的諧波電壓含有率的相對誤差。根據(jù)表1得出r HRUh的誤差限值為5%。由此來判斷被檢表諧波電壓是否合格。

以便攜式電力質量分析儀FLUKE 43B為例，設置基波電壓UN= 230 V，標準功率源FLUKE 6100A的輸出諧波電壓含有率為3%，得到數(shù)據(jù)見表3。

表3 3%時的測試數(shù)據(jù)

2.3 電流諧波

電流諧波的校準基本和電壓諧波相同，先將標準功率源FLUKE 6100A的電流輸出連成回路，然后將電力質量分析儀FLUKE 43B的鉗形探頭鉗在回路中，將FLUKE 6100A輸出諧波電流含有率標準值HRIhs與被測表測試結果HRIhx進行比較。

在諧波電流含有率HRIh＜ 3%（A級）或者HRIh＜ 10%（B級）時按照公式ΔHRIh= （HRIhx- HRIhs）計算被檢表的電流含有率測試誤差。根據(jù)表1得出ΔHRIh的誤差限值為0.15% （A級）和0.5% （B級）。由此來判斷被檢表諧波電流是否合格。

在諧波電流含有率HRIh≥3%（A級）或者HRIh≥10%（B級）時按照公式r HRIh= （HRIhx-HRIhs）/ HRIhs×100%計算被檢表的諧波電流含有率的相對誤差。根據(jù)表1得出r HRIh的誤差限值為5%。由此來判斷被檢表諧波電流是否合格。

設置基波電流IN= 5 A，標準功率源FLUKE 6100A的輸出諧波電流含有率為10%，得到數(shù)據(jù)見表4。

表4 10%時的測試數(shù)據(jù)

諧波電壓和諧波電流的校準可以分別單獨完成，也可以一起進行，由于標準功率源FLUKE 6100A可以同時設置需要輸出的電壓電流諧波值，所以方便了測試，測試的方法以及判斷等級均與上述相同。

3 結語

通過分析，校準諧波的方法采用標準源法是比較直觀簡便的，通過調節(jié)標準功率源FLUKE 6100A不同次數(shù)的電壓、電流諧波含有率，直接讀出電力質量分析儀上的顯示值，從而判斷是否合格。這種方法對大多數(shù)的電力質量分析儀的諧波功能都可以校準，但是有些分析儀的電壓、電流輸入輸出端是同一個端口，而且不能單獨進行輸入校準，這就需要采用其他方法，如通過標準源、標準表的串并聯(lián)，甚至需要其他通信輔助設備的進一步探索與研究，以解決其諧波功能的校準。

[1]全國電磁兼容標準化技術委員會. GB/T 17626.7-2008[S]. 北京：中國標準出版社，2008.

[2]電力行業(yè)測量標準化技術委員會. DL/T 1028-2006[S]. 北京：中國標準出版社，2006.