通過(guò)使用頻譜分析儀進(jìn)行諧波信號(hào)測(cè)試,可以直觀地觀察到信號(hào)的頻段、中心頻率、帶寬以及帶外失真或諧波。以下是一個(gè)使用示例:在進(jìn)行電磁干擾測(cè)試時(shí),通過(guò)頻譜分析儀觀察高頻信號(hào)的頻譜,可以識(shí)別出信號(hào)中的諧波成分。例如,觀察到信號(hào)頻譜由三個(gè)正弦波組成,兩個(gè)額外的正弦分量即為二次和三次諧波。
根據(jù)法國(guó)數(shù)學(xué)家傅立葉(M.Fourier)分析原理證明,任何重復(fù)的波形都可以分解為含有基波頻率和一系列為基波倍數(shù)的諧波的正弦波分量。因此將測(cè)量得到電流、電壓等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),再進(jìn)行傅立葉分解,即可得到各階次諧波大小、畸變率、相位等數(shù)據(jù)。如圖Mavowatt系列,這款產(chǎn)品電壓諧波可以測(cè)到127次,電流諧波63次,在諧波測(cè)試儀中算比較高的。
在電力系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí),與所加的電壓不呈線性關(guān)系,就形成非正弦電流,即電路中有諧波產(chǎn)生。諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù),諧波是正弦波,每個(gè)諧波都具有不同的頻率,幅度與相角。
諧波問(wèn)題屬于電能質(zhì)量問(wèn)題,一般的手持式電能質(zhì)量分析儀或在線電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置都有測(cè)量諧波的功能。
工作原理:失真度測(cè)量?jī)x大多是采用基波抑制法,其基本原理是先測(cè)出被測(cè)信號(hào)(包括基波在內(nèi))的總電壓U,再將被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)基波抑制電路除去其基波分量,得出各次諧波的總電壓Ux。將兩次測(cè)出的讀數(shù)相比,即得出非線性系數(shù)(Ux/U),這種測(cè)量方法叫做基波抑制法。
如果需要設(shè)計(jì)諧波治理方案,最可靠的應(yīng)該是諧波測(cè)試數(shù)據(jù),這類情況適用于已經(jīng)投運(yùn)設(shè)備的電網(wǎng)或需要增容的電網(wǎng)諧波治理。
1、在一般測(cè)試中,基波和諧波相位在同一方向上,例如,兩者都設(shè)置為0°,也可以設(shè)置為反方向。該階段確定測(cè)試開(kāi)始時(shí)測(cè)試輸出波形的起始角度。如果疊加波形的起始角度不一致或相反,則可能會(huì)影響測(cè)試。在差動(dòng)諧波制動(dòng)測(cè)試中,IA輸出諧波給保護(hù)高壓側(cè),IB輸出基波給保護(hù)低壓側(cè)。
2、如果在測(cè)試運(yùn)行模式中選擇了兩種運(yùn)行模式,則可以將保護(hù)裝置運(yùn)行后的運(yùn)行模式設(shè)置為測(cè)試模式,可以選擇“運(yùn)行后停止”和“運(yùn)行后返回”兩種模式。當(dāng)“動(dòng)作后返回”時(shí),輸出從起點(diǎn)變化到終點(diǎn)。確認(rèn)繼電器動(dòng)作后,程序改變方向,返回起點(diǎn)。當(dāng)“動(dòng)作后停止”時(shí),輸出處于從起點(diǎn)到終點(diǎn)的過(guò)渡過(guò)程中。
3、測(cè)試前,用戶首先設(shè)置各相電壓電流的各次諧波幅值、角度,選擇變量、步長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后,即輸出諧波波形,用戶按↑↓鍵增減變量值,軟件同時(shí)給出疊加波形圖和模擬塊,若未按鍵,則10秒鐘后試驗(yàn)結(jié)束。
4、在“參數(shù)設(shè)置”屬性頁(yè)中設(shè)置測(cè)試操作模式。可以選擇三種模式:“手動(dòng)控制”、“自動(dòng)遞增”和“自動(dòng)遞減”。
5、以手動(dòng)方式測(cè)試時(shí),用戶按照所選的變量,用↑↓鍵增減變量值,直至被測(cè)保護(hù)動(dòng)作,并給出動(dòng)作值,且測(cè)試過(guò)程中可在線修改變化變量。自動(dòng)方式時(shí),軟件自動(dòng)增減步長(zhǎng)值測(cè)試保護(hù)的動(dòng)作值,最多可記錄30次動(dòng)作情況。
6、繼電保護(hù)測(cè)試儀主要圍繞繼電器、微機(jī)保護(hù)等保護(hù)裝置進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。繼電器測(cè)試推薦的模塊有:DC測(cè)試、交流/DC測(cè)試、交流測(cè)試和差動(dòng)測(cè)試。
在進(jìn)行諧波電壓或電流測(cè)量時(shí),應(yīng)選擇在電網(wǎng)正常供電且諧波源產(chǎn)生量大的時(shí)段進(jìn)行,如電弧煉鋼爐的熔化期。測(cè)量點(diǎn)附近有電容器組時(shí),需在不同運(yùn)行方式下進(jìn)行測(cè)量以確保準(zhǔn)確性。測(cè)量通常關(guān)注2到19次諧波,但可根據(jù)具體諧波源的特點(diǎn)或測(cè)試結(jié)果調(diào)整范圍。
D5 諧波的測(cè)量?jī)x器。D1 儀器的功能應(yīng)滿足本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量要求。D2 為了區(qū)別暫態(tài)現(xiàn)象和諧波,對(duì)負(fù)荷變化快的諧波,每次測(cè)量結(jié)果可為3s 內(nèi)所測(cè)值的平均值。
測(cè)量諧波可使用多種儀器。電力諧波分析儀是常用的一種,它能對(duì)電壓、電流等信號(hào)進(jìn)行分析,精確測(cè)量出各次諧波的含量、相位等參數(shù),廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域,可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)中的諧波情況,幫助技術(shù)人員判斷電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。
測(cè)量諧波一般會(huì)用到以下幾種儀器。示波器,它能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)的波形顯示在屏幕上,可直觀觀察到信號(hào)的波形畸變情況,從而分析諧波成分。通過(guò)示波器能清晰看到信號(hào)的基波和疊加在其上的諧波,測(cè)量其頻率、幅度等參數(shù),不過(guò)對(duì)于復(fù)雜信號(hào)的諧波精確分析有一定局限性。
針對(duì)諧波測(cè)量可采用多種儀器。電力諧波分析儀是常用的一種,它能對(duì)電力系統(tǒng)中的諧波進(jìn)行全面測(cè)量和分析,可測(cè)量各次諧波的含量、相位等參數(shù),精準(zhǔn)評(píng)估電力系統(tǒng)的諧波狀況,廣泛應(yīng)用于電力生產(chǎn)、工業(yè)用電等領(lǐng)域。
測(cè)量諧波通常會(huì)用到以下幾種儀器設(shè)備。示波器,它能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)的波形圖像,可直觀觀察到信號(hào)的形狀、頻率、幅度等參數(shù),通過(guò)對(duì)波形的分析,能發(fā)現(xiàn)諧波成分,判斷信號(hào)是否存在畸變 ,還能測(cè)量諧波的頻率和幅度等基本信息。
1、設(shè)置中心頻率為載波頻率,設(shè)置合適的Span、RBW和參考電平,打開(kāi)峰值marker,打開(kāi)marker增量功能(個(gè)別頻譜儀需要將參考marker固定),再設(shè)置中心頻率至二次諧波頻率,打開(kāi)峰值marker,讀marker增量讀數(shù)即為二次諧波失真值。若看不到二次諧波,可能被本底噪聲淹沒(méi),需要調(diào)小RBW值,降低參考電平并減小輸入衰減值,從而降低本底噪聲,使諧波顯現(xiàn)。
2、通過(guò)使用頻譜分析儀進(jìn)行諧波信號(hào)測(cè)試,可以直觀地觀察到信號(hào)的頻段、中心頻率、帶寬以及帶外失真或諧波。以下是一個(gè)使用示例:在進(jìn)行電磁干擾測(cè)試時(shí),通過(guò)頻譜分析儀觀察高頻信號(hào)的頻譜,可以識(shí)別出信號(hào)中的諧波成分。例如,觀察到信號(hào)頻譜由三個(gè)正弦波組成,兩個(gè)額外的正弦分量即為二次和三次諧波。
3、· 峰值檢測(cè):使用頻譜分析儀的峰值檢測(cè)功能標(biāo)記頻譜中的峰值信號(hào)?!? 頻譜比較:可以進(jìn)行多個(gè)頻譜的比較,找出差異和變化?!? 噪聲分析:評(píng)估信號(hào)中的噪聲水平和干擾源。 安全注意事項(xiàng) · 避免過(guò)載:不要讓信號(hào)功率超過(guò)頻譜分析儀的最大輸入范圍,以免損壞設(shè)備。
4、在通信系統(tǒng)中,三階互調(diào)干擾是一個(gè)關(guān)鍵的非線性效應(yīng)。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)F1和F2在線性系統(tǒng)中相互作用時(shí),如果系統(tǒng)存在非線性因素,可能會(huì)導(dǎo)致F1的二次諧波(2F1)與F2的基波(F2)通過(guò)混頻作用產(chǎn)生新的寄生信號(hào),即2F1-F2。
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