谐波测试仪使用方法

A. 大神，请问如何用示波器测谐波呢

利用示波器所做的任何测量，都是归结为对电压的测量。示波器可以测量各种波形的电压幅度，既可以测量直流电压和正弦电压，又可以测量脉冲或非正弦电压的幅度。更有用的是它可以测量一个脉冲电压波形各部分的电压幅值，如上冲量或顶部下降量等。这是其他任何电压测量仪器都不能比拟的。

1、直接测量法

所谓直接测量法，就是直接从屏幕上量出被测电压波形的高度，然后换算成电压值。定量测试电压时，一般把Y轴灵敏度开关的微调旋钮转至“校准”位置上，这样，就可以从“V/div”的指示值和被测信号占取的纵轴坐标值直接计算被测电压值。所以，直接测量法又称为标尺法。

（1）交流电压的测量

将Y轴输入耦合开关置于“AC”位置，显示出输入波形的交流成分。如交流信号的频率很低时，则应将Y轴输入耦合开关置于“DC”位置。

将被测波形移至示波管屏幕的中心位置，用“V/div”开关将被测波形控制在屏幕有效工作面积的范围内，按坐标刻度片的分度读取整个波形所占Y轴方向的度数H，则被测电压的峰-峰值VP-P可等于“V/div”开关指示值与H的乘积。如果使用探头测量时，应把探头的衰减量计算在内，即把上述计算数值乘10。

例如示波器的Y轴灵敏度开关“V/div”位于0.2档级，被测波形占Y轴的坐标幅度H为5div，则此信号电压的峰-峰值为1V。如是经探头测量，仍指示上述数值，则被测信号电压的峰-峰值就为10V。

（2）直流电压的测量

将Y轴输入耦合开关置于“地”位置，触发方式开关置“自动”位置，使屏幕显示一水平扫描线，此扫描线便为零电平线。

将Y轴输入耦合开关置“DC”位置，加入被测电压，此时，扫描线在Y轴方向产生跳变位移H，被测电压即为“V/div”开关指示值与H的乘积。

直接测量法简单易行，但误差较大。产生误差的因素有读数误差、视差和示波器的系统误差（衰减器、偏转系统、示波管边缘效应）等。

2、比较测量法

比较测量法就是用一已知的标准电压波形与被测电压波形进行比较求得被测电压值。

将被测电压Vx输入示波器的Y轴通道，调节Y轴灵敏度选择开关“V/div”及其微调旋钮，使荧光屏显示出便于测量的高度Hx并做好记录，且“V/div”开关及微调旋钮位置保持不变。

去掉被测电压，把一个已知的可调标准电压Vs输入Y轴，调节标准电压的输出幅度，使它显示与被测电压相同的幅度。此时，标准电压的输出幅度等于被测电压的幅度。比较法测量电压可避免垂直系统引起和误差，因而提高了测量精度。

(1)谐波测试仪使用方法扩展阅读

危害

1)对旋转的发电机、电动机而言，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁心中产生附加损耗，从而降低发电、输电及用电设备的效率。更为严重的是，谐波振荡容易使汽轮发电机产生振荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳破坏。

2)谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致电机、变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。

谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以电机、变压器在严重的谐波负载下将产生局部过热、振动和噪声增大、温升增加，从而加速绝缘老化、缩短变压器等电气设备的使用寿命、浪费日趋宝贵的能源、降低供电可靠性。

3)由于电机、变压器、电力电容器、电缆等负载处于经常的变动之中，极易与电网中含有的大量谐波源构成串联或并联的谐振条件，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电机、变压器等负载及电力系统的安全运行，引发输配电事故的发生。

4)电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的开断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。

5)另外，由于谐波的存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动以及在通信系统内产生声频干扰，严重时将威胁通信设备及人身安全等。

参考资料来源：网络-示波器

参考资料来源：网络-谐波

B. 频谱分析仪如何测试二次谐波

设置中心频率为载波频率，设置合适的Span、RBW和参考电平，打开峰值marker，打开marker增量功能（个别频谱仪需要将参考marker固定），再设置中心频率至二次谐波频率，打开峰值marker，读marker增量读数即为二次谐波失真值。若看不到二次谐波，可能被本底噪声淹没，需要调小RBW值，降低参考电平并减小输入衰减值，从而降低本底噪声，使谐波显现。

C. 功率分析仪中有哪些谐波测试方法

一般有3种：

1、异步采样的宽范围频率段常规谐波测试，

2、同步采样且频率范围稍小的普通谐波测试，

3、针对工频的IEC61000-4-7标准谐波测试。

对谐波和闪烁的CE符合性测试

电气设备、系统和装置如果要投放到欧盟市场，其电磁骚扰和抗扰度必须满足在欧盟指令和条例允许的水平。两种不同类型 的对电网的骚扰需要测试：谐波和闪烁。任何具有非线性负载特性的电气装置都会产生电流谐波。由于电网的阻抗，这将导 致电压跌落和产生电压水平不稳定。这产生电压波动，引起电气照明设备的亮度变化（“闪烁”）。通过与合适的交流电源 和参考阻抗结合使用。

功率分析仪 LMG600成为谐波和闪烁符合性评估的工具。

LMG-Test-Suite (选件)提供一个容易使用的软件解决方案，将执行电磁兼容性的符合性测试变成像小孩子的游戏那么容易。

功率分析仪 LMG671

D. 如何测量谐波的频率

可以用示波器测量信号在进行FFT运算，找到需要计算的N次谐波位置即可算出频率

如下图红色直方图就是对示波器的校准方波进行FFT（快速傅里叶变换）以后的样子。从红色直方图中可以看出，频率为0Hz的信号成分电压为0，代表该信号不含有直流成分。而第一根红线就是该信号的基波，其频率为1KHZ，幅值为896.6mV。通过X轴光标X1和X2的差值，我们发现第五条直线的频率为9KHz，是基波的9倍，那就是九次谐波。通过Y轴光标Y1和Y2的差值，我们可以得知该次谐波的幅值为104mv。

E. 谐波含量的处理测量

D1 谐波电压（或电流）测量应选择在电网正常供电时可能出现的最小运行方式，且应在谐波
源工作周期中产生的谐波量大的时段内进行（例如：电弧炼钢炉应在熔化期测量）。
当测量点附近安装有电容器组时，应在电容器组的各种运行方式下进行测量。
D2 测量的谐波次数一般为第2 到第19 次，根据谐波源的特点或测试分析结果，可以适当
变动谐波次数测量的范围。
D3 对于负荷变化快的谐波源（例如：炼钢电弧炉、晶闸管变流设备供电的轧机、电力机车
等），测量的间隔时间不大于2min，测量次数应满足数理统计的要求，一般不少于30 次。
对于负荷变化慢的谐波源（例如：化工整流器、直流输电换流站等），测量间隔和持续时
间不作规定。
D4 谐波测量的数据应取测量时段内各相实测量值的95%概率值中最大的一相值，作为判断
谐波是否超过允许值的依据。
但对负荷变化慢的谐波源，可选五个接近的实测值，取其算术平均值。
注：为了实用方便，实测值的95%概率值可按下述方法近似选取：将实测值按由大到
小次序排列，舍弃前面5%的大值，取剩余实测值中的最大值。
D5 谐波的测量仪器。
D5.1 仪器的功能应满足本标准测量要求。
D5.2 为了区别暂态现象和谐波，对负荷变化快的谐波，
每次测量结果可为3s 内所测值的平均值。推荐采用下式计算：
（） U
m
U h hk
k=1
m
= ∑ 1 2
（D1)
式中Uhk——3s 内第k 次测得的h 次谐波的方均根值；
m——3s 内取均匀间隔的测量次数，m≥6。
D5.3 仪器准确度
谐波测量仪的允许误差见表D1。
表D1 谐波测量仪的允许误差
等级被测量条件允许误差
电压
Uh≥1%UN
Uh<1%UN
5%Uh
0.05%UN
A
电流
Ih≥3%IN
Ih<3%IN
5%Ih
0.15%IN
电压
Uh≥3%UN
Uh<3%UN
5%
Uh0.15%UN B
电流
Ih≥10%IN
Ih<10%IN
5%Ih
0.50%IN
注：①UN 为标准电压，Uh 为谐波电压；IN 为额定电流，Ih 为谐波电流。
②A 级仪器频率测量范围为0～2500Hz，用于较精确的测量，仪器的相角测量误差不大
于±5°或±1°；B 级仪器用于一般测量。
D5.4 仪器有一定的抗电磁干扰能力，便于现场使用。仪器应保证其电源在标称电压±15%，
频率在49～51Hz 范围内电压总谐波畸变率不超过8%条件下能正常工作。
D6 对不符合D5.2 条规定的仪器，可用于负荷变化慢的谐波源的测量。如用于负荷变化快
的谐波源的测量，测量条件和次数应分别符合D1 条和D3 条的规定。
D7 在测量的频率范围内，仪用互感器、电容式分压器等谐波传感设备应有良好的频率特性，
其引入的幅值误差不应大于5%，相角误差不大于5°。在没有确切的频率响应误差特性时，
电流互感器和低压电压互感器用于2500Hz 及以下频率的谐波测量；6～110kV 电磁式电压
互感器可用于1000Hz 及以下频率测量；电容式电压互感器不能用于谐波测量。在谐波电压
测量中，对谐波次数或测量精度有较高需要时，应采用电阻分压器（UN<1kV=或电容式分
压器（UN≥1kV）。

F. 微机继电保护测试仪该如何做差动谐波试验

根据“单侧差动电流和另一侧谐波模式”，单通道输出谐波叠加差动电流也可以选择为双通道输出。最高输出9次谐波基本可以满足一般谐波测试的要求。

继电保护测试仪的差动谐波特性：

1、软件界面类似于“交流试验”风格，测试时操作简便

2、可任意叠加多达9个谐波分量，每个谐波的幅度或相位可任意设定

3、可以直接修改电流幅度而不停止输出测试、相位、改变步长或改变变量

4、更改时，可以在手动和自动加上、减去灵活控制之间更改变量

5、以图形形式实时显示双通道叠加波形，便于直观地观察测试过程

参数设置：

在测试之前，每个通道的初始值直接在接口上设置，不需要的谐波分量应设置为零。接口上有值的通道，测试时会有输出。因此，如果您不希望当前通道具有输出，请将每个波形的幅度设置为0，或者未连接通道。

在一般测试中，基波和谐波相位在同一方向上，例如，两者都设置为0°，也可以设置为反方向。该阶段确定测试开始时测试输出波形的起始角度。如果叠加波形的起始角度不一致或相反，则可能会影响测试。

在差动谐波制动测试中，IA输出谐波给保护高压侧，IB输出基波给保护低压侧。 IA、 IB也可以反转输出，而不会影响测试的正常测试。

变量选择：

该软件仅允许选择IA、 IB中的一个通道作为变量。首先选择通道，然后从下面的下拉菜单中选择通道的某个谐波分量作为变量。也就是说，在测试期间，只有当前（IA或IB）通道的一个电流分量发生变化，而其他分量是“常数”。如果需要在测试期间不停止输出而重置变量，则可以在更改模式列中选择“手动测试”模式，并且可以修改界面上的大多数参数。修改后，一般按下测试仪键盘上的“确认”按钮或笔记本上的“进入”按钮读取数据，以便测试仪根据新数据输出。使用鼠标将当前的“手动测试”模式切换到另一种自动模式也使测试仪能够读入新数据以达到相同的效果。

动作模式：

以下两种操作模式仅对“自动添加”或“自动减少”更改有效。

动作停止选择此模式后，测试仪会在收到受保护的动作信号后立即停止测试。此方法只能测试受保护的操作值。如果进行继电器测试，为了减少继电器“抖动”对测试的影响，“防抖时间”应设置为20ms或更长。

动作返回选择此模式时，假定当前变量根据“自动添加”模式而变化。一旦测试仪接收到受保护的动作信号，它将自动反转方向并根据“自动减法”模式改变。此方法可以测试保护的动作值，也可以自动测试返回值。如果执行继电器测试，则“防抖时间”也应设置为20ms或更长。

开仓金额选择和行动显示

软件默认界面的所有7个通道都被选中，全部有效。如果需要取消保护动作信号的一定开度响应，可以在测试前用鼠标取消选择。

在“手动测试”模式下，如果测试仪接收到保护动作信号，它不仅可以从报警声中判断，还可以在开启量区域看到带有键的小图标。

以上是使用继电保护测试仪进行差分谐波测试的方法和步骤。

回复者：华天电力