【正文】 電力系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電的嚴(yán)重事故。實(shí)際中的電力系統(tǒng)不可能是完全平衡的，引起這種不平衡的因素有正常性和事故性兩大類:如果是由于三相系統(tǒng)中某一相或兩相出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的三相不平衡，稱之為事故性的不平衡，這種不平衡工況是系統(tǒng)不允許的，一般由自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障源，在短期內(nèi)就可以使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行；如果是由于系統(tǒng)負(fù)荷不對(duì)稱或三相元件不對(duì)稱所致，這種不平衡被稱為正常性的不平衡?？偹苤?，在三相電力系統(tǒng)中，電量可被分解為零序分量、正序分量和負(fù)序分量這三個(gè)對(duì)稱分量，因此對(duì)三相不平衡的研究需要使用到一種方法叫做對(duì)稱分量法。由式（23）可見(jiàn)，在計(jì)算三相系統(tǒng)的不平衡度之前，必須首先知道三相系統(tǒng)的負(fù)序分量和正序分量。 三相不平衡的危害[2]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)了大量不平衡負(fù)荷，以及一些單相大容量負(fù)荷(例如交流電弧爐、電氣化鐵路)，使電網(wǎng)三相電壓不平衡日趨嚴(yán)重，危及電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。(2)引起以負(fù)序分量為起動(dòng)元件的多種保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作(特別是當(dāng)電網(wǎng)中同時(shí)存在諧波時(shí))，這對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行是有嚴(yán)重威脅的。(4)電壓不平衡使發(fā)電機(jī)容量利用率下降。(5)變壓器的三相負(fù)荷不平衡，不僅使負(fù)荷較大的一相繞組過(guò)熱導(dǎo)致其壽命縮短，而且還會(huì)由于磁路不平衡，大量漏磁通經(jīng)箱壁、夾件等使其嚴(yán)重發(fā)熱，造成附加損耗。(7)三相不平衡時(shí)，將引起電網(wǎng)損耗的增加。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》的規(guī)定，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2％，短時(shí)不得超過(guò)4％。這一定義說(shuō)明諧波次數(shù)是正整數(shù)，這一概念需要區(qū)別于電磁兼容中的次諧波、分?jǐn)?shù)諧波和間諧波等概念。諧波的產(chǎn)生，主要是由于在電力系統(tǒng)中引入用電整流設(shè)備和大容量電力設(shè)備以及其它非線性負(fù)荷，這些設(shè)備對(duì)系統(tǒng)危害很大。第h次諧波電壓含有率： (27)式中：：第h次諧波電壓(均方根值)； ：基波電壓(均方根值)。對(duì)諧波的測(cè)量通常情況下，往往會(huì)選取用戶和電網(wǎng)連接的公共連接點(diǎn)作為諧波檢測(cè)點(diǎn)，但是有時(shí)候?yàn)榱苏莆针娋W(wǎng)諧波水平，還應(yīng)該在電廠內(nèi)部、主變電站內(nèi)部設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，用來(lái)監(jiān)測(cè)有關(guān)線路的諧波電流和電網(wǎng)的諧波電壓水平。家用電器設(shè)備雖然其容量小，但是數(shù)量卻很大，因此也不可忽視。這些設(shè)備的大量引入都會(huì)給電力網(wǎng)的電壓電流波形帶來(lái)畸變，同時(shí)對(duì)電力設(shè)備、通信線路、廣大用戶電氣設(shè)備及電子設(shè)備產(chǎn)生危害和干擾。因?yàn)槠湮廴居绊懙木嚯x遠(yuǎn)、范圍大，甚至比工廠對(duì)大氣環(huán)境的污染更為嚴(yán)重。具體表現(xiàn)為：(1)引起無(wú)功補(bǔ)償電容器組的諧振或諧波電流放大，直接導(dǎo)致電容器因過(guò)電壓或過(guò)負(fù)荷而損壞。(3)當(dāng)發(fā)生諧振或放大時(shí)，導(dǎo)致供電網(wǎng)和導(dǎo)線的損耗增加。(5)降低了變壓器負(fù)荷能力，負(fù)荷電流中的諧波流過(guò)變壓器時(shí)，必然會(huì)在變壓器中造成的損耗，引起附加發(fā)熱。綜上所述，可知諧波的引入將會(huì)給各種電力設(shè)備通信設(shè)備帶來(lái)有害影響。特別是在近年來(lái)電力電子設(shè)備迅速增長(zhǎng)的同時(shí)，給電網(wǎng)引入了不少的諧波，然而目前對(duì)它們諧波的影響問(wèn)題還沒(méi)有做出充分的研究。 國(guó)標(biāo)中關(guān)于諧波的規(guī)定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在電能質(zhì)量規(guī)定中對(duì)公用電網(wǎng)諧波有如下限制，對(duì)公用電網(wǎng)諧波電壓的限值如表21 所示： 電網(wǎng)標(biāo)稱電壓（kV）電壓總諧波畸變率各次諧波電壓含有率（%）奇次偶次%6%10%35%66%110%國(guó)家對(duì)諧波的測(cè)量?jī)x器也有一定的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：(1)必須滿足本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的要求。(3)諧波測(cè)量?jī)x器的允許誤差，應(yīng)該在規(guī)定范圍內(nèi)。并且儀器必須保證頻率在49Hz―51Hz內(nèi)，電源在標(biāo)稱電壓15%范圍內(nèi)，電壓總諧波畸變率低于8%的條件下能正常工作。這些不平衡的非線性沖擊性負(fù)荷會(huì)引起有功和無(wú)功功率周期性大幅變化，當(dāng)這些波動(dòng)電流流過(guò)阻抗時(shí)必然會(huì)引起電壓降落，導(dǎo)致與之連接在一起的電網(wǎng)其他線路電壓發(fā)生波動(dòng)，這種波動(dòng)就是電壓波動(dòng)，其頻率與波動(dòng)電流的頻率相同。電壓波動(dòng)值的計(jì)算方法為：通常用額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示其相對(duì)百分值d，即： (211)式中：Umax與Umin為電壓均方根值的兩個(gè)極值電壓波動(dòng)通常會(huì)引起電視畫(huà)面質(zhì)量變化、使電子儀器測(cè)量失常、使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速脈動(dòng)、使白熾燈閃爍等等，以致許多用電設(shè)備不能正常工作。因此，選擇人眼對(duì)白熾燈亮度閃爍的主觀視感，即“閃變”，作為衡量電壓波動(dòng)嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。閃變能覺(jué)察到的最大頻率范圍為0．0535Hz，其中敏感度最大頻率為8．8Hz。實(shí)際應(yīng)用時(shí)通常用以下5個(gè)時(shí)段的測(cè)定值來(lái)計(jì)算短時(shí)閃變(在10min內(nèi))的平滑估計(jì)值。N個(gè)波動(dòng)電壓引起的閃變?cè)谕还?jié)點(diǎn)上相互疊加，短時(shí)間閃變值可按式（213）計(jì)算： (213)式中：m值取決于主要閃變?cè)吹墓r的重疊可能性以及性質(zhì)短時(shí)閃變值只適用于對(duì)單一閃變?cè)丛斐傻母蓴_進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行并且工作占空比不確定的多閃變?cè)催\(yùn)行的隨機(jī)情況，則必須計(jì)算長(zhǎng)時(shí)間閃變值，可由下式計(jì)算獲得： (214)式中n為測(cè)量長(zhǎng)時(shí)間閃變值的時(shí)間內(nèi)，短時(shí)間閃變值出現(xiàn)的個(gè)數(shù)。在一定時(shí)間范圍內(nèi)，對(duì)于很少的變動(dòng)頻度，其電壓變動(dòng)的限值還可以放寬。本標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)標(biāo)稱電壓等級(jí)按以下劃分，高壓(35kV≤220kV)，中壓(1kV≤35kV)，低壓(≤lkV)。 變動(dòng)頻度r（每小時(shí)）電壓波動(dòng)d（%）低壓、中壓高壓r≤1431r≤10310r≤1002**100r≤10001 系統(tǒng)電壓等級(jí)低壓中壓高壓（）（）3. 電能質(zhì)量測(cè)量過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題該部分主要對(duì)采樣定理、FFT分析諧波和閃變的測(cè)量方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要研究。針對(duì)閃變測(cè)量存在的問(wèn)題，本文提使用IEC提供的數(shù)值化算法，提高了閃變的測(cè)量精度。信號(hào)的采樣定理將連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)巧妙的鏈接起來(lái)，是進(jìn)行離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)和離散信號(hào)處理的基礎(chǔ)。 混疊現(xiàn)象與FFT分析在計(jì)算機(jī)中處理數(shù)字信號(hào)，通常是是通過(guò)先對(duì)原有電氣信號(hào)進(jìn)行采樣，然后再送到計(jì)算機(jī)。例如，假設(shè)一個(gè)信號(hào)由兩個(gè)頻率為 、的正弦波疊加而成，其幅值分別為、采樣頻率如果選為，并且有, =+n，（n 為正整數(shù)），這時(shí)，每個(gè)采樣點(diǎn)k處都有 (31) 在這種情況下在進(jìn)行 FFT 變換，頻率為的正弦波德幅值就會(huì)疊加于頻率為的正弦波幅值上，因而采樣頻率不能正確分辨兩個(gè)正弦波的幅值，這就是混疊現(xiàn)象。但是使用DFT來(lái)計(jì)算時(shí)計(jì)算過(guò)程復(fù)雜、計(jì)算時(shí)間比較長(zhǎng)，其改進(jìn)算法FFT（快速傅里葉變換）節(jié)省了計(jì)算時(shí)間和計(jì)算量，提高了頻譜分析的時(shí)間。但是使用常規(guī)的腳本編程來(lái)實(shí)現(xiàn)FFT，仍然需要較大的編程工作量和較高的編程技巧。使用這些函數(shù)，可以快捷地進(jìn)行時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換，也可以用來(lái)進(jìn)行頻譜,功率譜,相位譜的分析，這些功能的實(shí)現(xiàn)為諧波測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建帶來(lái)了極大的便利。而且影響閃變的因素眾多，無(wú)法一一區(qū)分的研究，智能使用模糊測(cè)量的方法，進(jìn)行分析。這里以IEC推薦的為重點(diǎn)，它采用不同幅值、頻率的調(diào)幅波和工頻電壓為載波疊加后向230V、60W 白熾燈供電照明，在對(duì)觀察者的視覺(jué)感受調(diào)查后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可得到被調(diào)查者中難以忍受者和有明顯覺(jué)察者的數(shù)量占被調(diào)查者總數(shù)量的比值，即閃變察覺(jué)率 F(%)： （32）式中，A 為沒(méi)有察覺(jué)的人數(shù)，B 為略有察覺(jué)的人數(shù)，C 為有明顯察覺(jué)的人數(shù)，D為難以忍受的人數(shù)如果測(cè)得結(jié)果F(%)超過(guò)50%，說(shuō)明此時(shí)燈光的波動(dòng)對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)是有明顯影響的，如果把 F(%)大于 50%設(shè)定為閃變的限值，那么可以相應(yīng)得到電壓波動(dòng)在此種試驗(yàn)條件下的限值。S(t)是電壓波動(dòng)的波形、頻度、大小等作用的綜合結(jié)果，評(píng)估衡量閃變時(shí)是以其時(shí)變曲線為依據(jù)的。 電壓波動(dòng)測(cè)量的理論原理電壓波動(dòng)檢測(cè)方法有很多種，例如：有效值檢測(cè)法、平方檢測(cè)法和整流檢測(cè)法等。為檢測(cè)電壓波動(dòng)分量，以工頻電壓為波動(dòng)電壓的載波，并且受到以波動(dòng)量作為調(diào)幅波的調(diào)制。Ω）、2ω177。又由于調(diào)幅波電壓的倍頻分量的幅值遠(yuǎn)小于調(diào)幅波，因此可忽略不計(jì)，便可以近似獲得調(diào)幅波電壓。 給出了閃變測(cè)量環(huán)節(jié)，可以將其分為三個(gè)部分：第一部分為信號(hào)調(diào)理和自檢部分，由框 1 組成，；第二部分由圖中框 框 3 和框 4 組成，用來(lái)模擬燈眼腦環(huán)節(jié)。平方低通濾波器帶通和加權(quán)濾波平方檢測(cè)濾波器閃變的統(tǒng)計(jì)評(píng)定輸入適配自測(cè)信號(hào)\\框1 框2 框3 框4 框5燈眼腦模擬環(huán)節(jié)框 1 為包括兩個(gè)主要部分，即信號(hào)發(fā)生器和電壓適配器。電壓適配器則是用于對(duì)被測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，使之適合儀器要求的輸入電壓數(shù)值?？?3 模擬人眼的功能，IEC 推薦的傳遞函數(shù)為： （36）式中K = ,= 2π, =2π, = 2π,= 2π, = 2π框 4 模擬人腦的功能，通過(guò)積分和平方兩個(gè)濾波環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)?？?5 為輸出級(jí)。此時(shí)采樣頻率必須滿足奈奎斯特定理，最后根據(jù)實(shí)測(cè)計(jì)算得到長(zhǎng)時(shí)間閃變值 和短時(shí)間閃變值 。本文就是采取虛擬儀器技術(shù)來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)，雖然虛擬儀器是以軟件為主，但是也需要相應(yīng)的硬件來(lái)支持。其中傳感器主要功能是電量檢測(cè)和隔離的功能；信號(hào)調(diào)理器的功能主要是將傳感器檢測(cè)到的電壓電流轉(zhuǎn)換成適合采集卡輸入范圍的電量；采集卡完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和采樣的功能；上位機(jī)主要起到計(jì)算處理數(shù)據(jù)和配置硬件的功能?；ジ衅饔袃煞N：電壓互感器（VT）和電流互感器（CT）,此環(huán)節(jié)在測(cè)量過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用，一旦這個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)，后面的測(cè)量將沒(méi)有任何意義，因此傳感器的參數(shù)設(shè)置是十分重要的。工作頻率范圍為2HZ20KHZ，常態(tài)時(shí)絕緣電阻大于1000。系統(tǒng)運(yùn)算放大器電源采用穩(wěn)壓管三端穩(wěn)壓，減少電源干擾，運(yùn)算放大器型號(hào)為OP07。的作用是將電流信號(hào)變成電壓信號(hào)，電壓輸出大小為。 信號(hào)調(diào)理器信號(hào)調(diào)理器的功能前面已經(jīng)介紹，這里不重復(fù)說(shuō)明。第一部分為電壓跟隨器，作用是是輸出緊緊跟隨輸入變化，這樣后面的采樣才能得到電網(wǎng)實(shí)際的波形；第二部分為信號(hào)放大器，主要功能是將