GB T 17626.7-2008 电磁兼容.试验和测量技术.供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则.pdf

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1、ICS 33。10020L 06 圆园中华人民共和国国家标准GBT 1 76267-2008IEC 6 1 000-4-7：2002代替GBT 176267一1998电磁兼容 试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则Electromagnetic compatibility-Testing and measurement techniques-General guide on harmonics and interharmonics measurements andinstrumentation，for power supply systems and equipmen

2、t connected thereto200805-20发布(IEC 6100047：2002，IDT)20090101实施车瞀嬲紫瓣警襻瞥星发布中国国家标准化管理委员会“”。目 次GBT 176267-2008IEC 6100047：2002前言-1范围2规范性引用文件3术语和定义4所有类型测量仪器的通用概念和共同要求5谐波测量6其他分析原理一7过渡期8概j窭附录A(资料性附录)谐间波的测量附录B(资料性附录) 频率在9 kHz以下又高于谐波频率的信号的测量B1概述-一B2测量方法B3基本仪器B4测量布置B5准确度的要求-附录c(资料性附录)组合方法的技术性考虑因素-C1以时域表示信号和以频

3、域表示信号的功率等价C2数字化实现的特性C3谐波的波动C4谐间波参考文献 ，0，地坨M坫坫”M弘刖 罱GBT 176267-2008IEC 61000-4-7：2002GBT 17626(电磁兼容试验和测量技术目前包括以下部分：GBT 1762612006 电磁兼容试验和测量技术抗扰度试验总论GBT 1762622006 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GBT 176263 2006 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GBT 1762642008 电磁兼容试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GBT 1762652008 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验GB

4、T 1762662008 电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度GBT 176267 2008 电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐问波的测量和测量仪器导则GBT 176268 2006 电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GBT 1762691998 电磁兼容试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验GBT 1762610 1998 电磁兼容试验和测量技术阻尼振荡磁场抗扰度试验GBT 17626112008电磁兼容试验和测量技术 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GBT 1762612 1998 电磁兼容试验和测量技术振荡波抗扰度试验GBT 17626132006电磁兼

5、容试验和测量技术交流电源端口谐波、谐间波及电网信号的低频抗扰度试验GBT 1762614 2005 电磁兼容试验和测量技术 电压波动抗扰度试验GBT 17626162007 电磁兼容试验与测量技术0 Hz150 kHz共模传导骚扰抗扰度试验GBT 17626172005电磁兼容试验和测量技术直流电源输入端口纹波抗扰度试验GBT 17626272006 电磁兼容试验和测量技术三相电压不平衡抗扰度试验GBT 17626282006 电磁兼容试验和测量技术工频频率变化抗扰度试验GBT 17626292006 电磁兼容试验和测量技术直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验本部分为GBT

6、 17626的第7部分。本部分等同采用国际标准IEC 6100047：2002(ED2o)。本部分代替GBT 1762671998电磁兼容试验和测量技术供电系统及相连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则。本部分与GBT 1762671998主要差异如下；1)增加了新的定义；2)对测量仪器的要求更加具体详细；3) 增加了对耦合网络的要求；4)增加了对高速通信线的试验要求；5)增加了附录C，详细给出间歇波产生和测量以及特殊测量方法使用。本部分的附录A、附录B、附录C均为资料性附录。GBT 176267-2008IEC 61000472002本部分由全国电磁兼容标准化技术委员会(SACTC 246)

7、提出并归口。本部分负责起草单位：国网武汉高压研究院。本部分主要起草人：张广洲、邬雄、万保权、张泽平、李妮、王勤、张小武。本部分代替标准的历次版本发布情况：GBT 176267 1998。GBT 176267-2008IEC 61000-4-7：2002电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则1范围GBT 17626的本部分适用于测量叠加在50 Hz或60 Hz电力系统基波上的，高达9 kHz的频谱分量的测量仪器。从实际角度考虑，本部分对谐波、谐间渡以及其他超过谐波范围直至9 kHz分量是加以区分的。本部分定义了依据相关标准中给定的发射限值(如GB 176251中

8、给出的谐波电流限值)对设备逐项进行试验的测量装置；还定义了对实际供电系统中的谐波电流和电压进行测量的装置。用于测量谐波频率范围以上，直至9 kHz的测量仪器，是暂时性规定(见附录B)。注1：本部分详细地研究了基于离散傅立叶变换的仪器。注2：本部分中关于测量仪器的结构和功能的描述是明晰的，意味着对此应严格执行。这要求参考仪器无论输入信号特性如何都能得到重复性结果。注3：规定的测量仪器应具有测量高达50次谐波的能力。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GBT 17626的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的

9、各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GBT 4365-2003 电工术语 电磁兼容(IEC 60050(161)：1990，IDT)GBl76251 2003 电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流16 A)(IEC 6100032：2001，IDT)3术语和定义GBT 4365确立的以及下列术语和定义适用于GBT 17626的本部分。31 有关频率分析的定义符号表示法：目前导则中有关傅立叶级数展开式中使用下列符号表示法，因为这样比较容易通过观察过零点的值测量相角。_厂()其中：卅圣sin(争汁铷)c。一l b。+ja。l一石：2干

10、巧2C。一芝2铷一arctan(等)，若bo铷n+arctan(磬)，若kK的“功率”，而它们就被排除在方程(c4)的累加和之外。但这个频率A应该远远超过仪器的工作频率的范围。GBT 176267-2008IEC 6100047=2002C2数字化实现的特性本部分考虑到了数字式的仪表。为了满足香农定理，应该以2的采样频率对时间信号进行采样，这样原则上一直到G的所有系数都会可被算出。一个时间窗内的采样数目为N=LT0。对于上述的理想条件，即数字化的信号是真实的、周期性的、限制频带的，而且时间窗又与信号周期是同步的，那末，方程(c4)又可改写成：佶g(啪2一侄I G 2(C5)V 1i=1 Y=0

11、式中：g(。)是时间函数在采样点的值；t。一ikN。方程(c5)表明，信号通过采样和数字化，其频域分量的有效值等于它在时域中的有效值。帕斯瓦尔关系可以有效地用来确定，在某些特定的情况下，功率频谱是否能准确地代表时域信号。在上述设定的理想条件下，由本部分介绍的方法计算出的功率频谱是被测信号在指定的时间窗内各频谱分量的平均功率。这种功率频谱正确地反映了被测信号的总功率、单个频率分量各自的功率及其频率。在实际情况下，当被测信号的所有分量都确是“基础频率(，w一1T0)”的谐波时才存在这种理想的状态。由于在本部分中对同步有严格的要求，这种近于理想状态的情况仅出现在信号分量的频率为电网的基频以及基础频率

12、的整数倍时，当然，也包括了信号分量为基频的谐波的情况。注：“基础频率”是时间窗宽度的倒数，“基频”是电源系统周波的倒数。按GBT 176267的要求，测量仪器设计时，时间窗的宽度是按16个周波来确定的(对50 Hz或60 Hz系统频率分别320 ms或267 ms)。将来设计时，时间窗的宽度T。一200 ms，是按系统频率为50 Hz或60 Hz时分别取10或12个周波来确定的。因此，谱线间的频率距离(基础频率，W)分别一5 Hz、3125 Hz或375 Hz。本部分方程(8)所给出的分组方法能确保正确地求出信号的总功率。它不仅包括基频整数倍的谐波的谱线，而且考虑到了所有的谱线。方程(8)是按

13、谱线间的频率距离一5 Hz给出的，因此，当采用其他“基础频率”时，该方程要作修改。只要正确地运用方程(8)(必要时，应作上述修改)，正如帕斯瓦尔关系描述的那样，功率频谱就可以准确地表示被测信号的平均功率。在不太理想的情况下，例如，信号含有频率为，W(是整数)的非谐波的成分，由于泄频会引起频率信息损失，但信号功率还是能准确地得到。对于时间窗等于200 ms的情况而言，只要存在不是5 Hz整数倍(如287 Hz)的谐间波，或者在分析的时间窗内信号幅值有波动，就会出现非谐波的信号成分。本部分中给出的分组方法有助于确保在大部分情况下能准确评估总功率。至于功率如何分配到某个特定的信号组，那就取决于被测信

14、号的特性了。以下几个例子会有助于说明这一点。C3中的例子说明了电压、电流信号幅值波动的影响。C4中说明了谐间波的影响。为了在图中以全屏的尺寸清楚地显示出我们感兴趣的谱线Wilt合的作用，在电压、电流信号中实际上占有主导地位的基波分量并没有表示出来。c3谐波的波动示例1图C1表示的是在3536A与07071 A之间波动的5次谐波有效值。电流的波动是在5次谐波经过2125个周期之后出现的。这时电流有效值的计算结果应该是2367 A。测得5次谐波单个谱线的结果仅为1909 A，也就是说t忽略了其他谱线产生的误差为193。测得谐波子群的值为2276A，这时误差已减少到了384，从测得的谐波群谱线得到的

15、结果是2332 A，这时相应的误差就很小了，仅为147。GBT 176267-2008IEC 61000-4-7：2002I“从“I“jIIIII”IyyyyIyIyyyyVyyIyyyl l -_l。IlJl lm|j o o o o o o o 。|。-lGBT 176267-20081EC 61000-4-7：2002蹯普鲻蜜o o02 004 o 06 o 08 o1 012 o14 o16 018 o2时间s060o 50粤凝040妊宅爝o30岳鲻磐o20餐0lO谐波群l_l l I I I I l I I_oo o器嚣霉餮誉墨兰蛋墨曼量至量曼墨嚣詈嚣量翼蛩营嚣频率H2图C3某微波器

16、具3次谐波电流的波动这些例子证明了组合程序完全适合于满足帕斯瓦尔关系的谐波的求解。C4谐问波示例l通信(信号传输)系统也会连接在电力系统上。为了避免受到谐波的干扰，它们所采用的频率通常介于两个谐波频率之间，即谐问波频率。如果它们的频率是“基本频率”，w的整数倍，并在时问窗内又有恒定的大小，那么，频谱只是在该频率上另显示一条谱线，而并不一定需要额外的组合。但是，为了传递信息，信号总是要调制的。这时对频谱的影响与前面几个例子相似，仅有的不同只是从调制信号得到的谱线是以信号传输频率为中心的一组谱线。按附录A所示的“谐间波群”的方法可以像c 3中所说的谐波群那样使误差减少。在许多情况下，信号传输使用的

17、都是非凡整数倍的频率。例如，如图C4所示，有一个有效值为z3 V、频率为178 Hz的通信信号迭加在系统中本已存在的均为115 V的3次和5次谐波之上。尽管离散傅立叶变换不能直接求解178 Hz的功率，它却能把功率分散到该频率的临近的谱线上(所谓的“泄漏”)。这时，3次、5次的谐间波组(参见附录A)收集了该通信信号分散功率的主要部分，得到的值为2251 V，误差只有2 15。之趔5馨嚣一_35550 002 0 04 006 008 01 012 014 016 0，18 0 2时问s201816砉-t藿-：盏10畜s唧642谐问波群_I 1札山 Ii_-”。z”111对50I，。”90200

18、210220。240z*260z”谐渡子群 频率lz图C4 178 IIz的通信信号及其3次、5次谐波注1：对于频率为非“基本频率”整数倍的信号来说，它的“泄漏”效应就是在原有的谐波矢量上添加了一个附加矢量(参见图C7)。附加矢量与同一频率的原谐波矢量之问的相位角在各个时间窗中的增加(或减少)几乎相等。合成矢量的大小则根据实际相位角的不同在这两个矢量幅值的差和和之间变化。在所给的例子中tGBT 176267-2008IEC 61000-4-7：2002原谐波矢量的大小为115 V、150 Hz时12 V、250 Hz时04 V(参见图C4)，则合成矢量的大小对于150 Hz约在103V和127

19、V之间变化，对于250Hz约在111V和119V之间变化。由许多个毗边的时间窗得到的合成矢量的有效值等于原谐波矢量与附加矢量共同的有效值，该例中150 Hz时11_56 V、250 Hz时1151 V。分组之后的平滑过程使结果的变化大大减少，并给出了一个接近于共同的有效值的平均输出量。注2：在现实中通信信号的大小比例子中所说的要小，所以，它的“泄漏”效应将相应地减小。示例2在发射电流的有效值中也会有谐间波，并因此在电源电压的有效值中出现。它们会随机地出现在两个毗邻的谐波之间。例如，图C5给出了频率为287Hz、大小为98V的谐问波以及132 V的5次谐波和10V的6次谐波。从频谱中可以看出其“

20、泄漏”效应。从5次谐间波群(参见34)得到的值为9534V，其误差为27。i,il i,II I_0 002 0 04 0 06 008 01时间s趔楼扭雹塌隶出脚谐波子群一l“_I I II_图C5 287Hz的谐间波及5次、6次谐波频率Hz示例3如图c6a)所示，一个变转矩的电子马达驱动(例如，活塞泵)会在供电系统中产生5次谐波，该系统围绕平均有效值lov波动，并有5 H。、20的正弦调制。时间函数在02 S中评估的总有效值为1010V。其频谱包含一根有效值为lov的250Hz“载波”谱线，以及在两侧分别为245Hz和255Hz的两根1 V谱线(见图C6c)。250Hz处单根谱线的误差为0

21、99。而由谐菠子群得到的结果就没有误差了。在同一个系统中可加以频率为287 Hz、大小为98V的通信信号(见圈C6b)。由于在200ms的时间窗内信号的周期数为574，是非整数，从而在频谱中出现“泄漏”效应(见图C6d)。由谐间波群得到的有效值为9538 V，误差为27。当波动的谐波和通信信号同时加在电压上时(见图C6e)，总的有效值为1407 V。所得到的频谱谱线可用不同的组合方式加以组合(见图c6f)。因为在250 Hz存在谐波，而且从频谱的包络线来看在285 Hz附近有明显的信号，用两个群的方式就合理一些(但每根谱线只能用一次)：谐间渡群方式，936V的谐间渡群(相对于98V，误差为45

22、)和一根1016V的谐波谱线(相对于100V，误差为16)，结果得到总的有效值为13，8l V(相对于1407 V，误差为18)；子群方式，934 V的谐间波子群(相对于9，8 V，误差为47“)和1023 V的谐波子群(相对于10I V，误差为I29“)，结果得到总的有效值为1385 V(相对于1407 V，误差为15)。第2种组合方式更符合。物理意义”，因为245 Hz和255 Hz的谱线并不在“泄漏”的包络线之中。如果注意观察几个毗邻的时间窗的频谱的话，这一点就很清楚了。21GBT 176267-2008IEC 61000-4-7：2002201510之5趔普。却5一lO一1520趔嵌忙

23、g鲻磐籍u垦痞粤0 ol 02 O04 0。6 008 01 012 014 o16 018 O2时间sa)有20幅值波动的5次谐波谐问没群谐间被子群r 、| |一l之赳+ 普苷之襄忙+翥耋O m 02 004 005仉08 0 1 012 014 016 018 02时间sb)频率为287 Hz的谐间波谐问波群堂曼跫三墅_I， 1ll J I I1_-”：34。；52。6。i7，j82。9。o2103。20颓率Hzc)频谱：5次谐波，20“的幅值波动 d)频谱：频率为287 Hz的谐间波时间s诣间渡群_一 -I _ -一 _I_I I _ I l l谐波子群e)谐波和谐问波的总和 f)频谱：

24、信号的总和图c6调制后的5次谐波和频率为287 IIz的谐间波由5次谐渡两侧边带得到的谱线就是泄漏效应的主要结果。对于一个渡动的谐波来说，谐波边带频率(即245 Hz和255 Hz)分量的矢量，其大小相等，方向相反。矢量的大小在恒定的调制深度下保持不变。但是，如果调制频率不是基本频率的整数倍，其角度从一个时间窗到下一个时间窗会一步一步地旋转。由频率为287 Hz的谐问波得到的矢量的大小也几乎保持不变，但因为该谐问波在时间窗中的位置在改变，所以对各个时间窗来说该谐间渡的矢量的角度在改变。当然，由调制和泄漏合成的矢量，其大小和角度在不同的时间窗内也在改变。图C7表示的是图C6所示的时间窗22一一山

25、mm*Ui一一6一J一一i儿i砸mm一_】一一矾帅删_塞一一O50：505O109876543210掣较社宅出罾并警蛞g并鲁匡K鄹忙舡GBT 176267-2008IEC 6100047：2002内5次谐波上下各5 Hz的分量。这时，相对于“调制”矢量来说，245 Hz的合成幅值是增加了，而255 Hz的合成幅值是减小了。在其他的时间窗内由287 Hz的信号产生的矢量就有其他的角度，相应的合成矢量的幅值也就不同。频谱的时间表示方式在245 Hz和255 Hz处显示出谱线的波动，而该时间段的平均值却近似于“调制”和“泄漏”矢量的共同的有效值。实部有效值图C7频率为245 Hz和255 Hz的各矢

26、量Z3GBT 176267-20081EC 61000-4-7：2002参考文献1GBT 61131012008无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第1-1部分：无线电骚扰和抗扰度测量设备测量设备(CISPR 16一l一1：2006，IDT)E2GBT 1762562003 电磁兼容限值对额定电流大于16 A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限值(IECTR 6i00034：1998，IDT)3IEC 610003(所有部分) 电磁兼容(EMC)第3部分：限值4IEC 61000430电磁兼容(EMC)第430部分：试验和测量技术电力质量测量方法5IEC 610101：2001测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第1部分：一般要求