基于谐波理论的电压表测量误差分析.pdf

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1、-9O·工业仪表与自动化装置2014年第5期基于谐波理论的电压表测量误差分析郭世才(中电投江西核电有限公司，江西九江332000)摘要：由于非线性负载的广泛应用，电力系统中的谐波越来越严重。谐波的存在将影响基于50Hz基波原理设计的电压表的测量精度。文中主要对谐波造成的有效值原理电压表及平均值原理电压表的测量误差分别进行了较为详细的阐述，旨在为从事相关工作的人员提供一些理论上的参考。关键词：谐波；电压表；有效值；平均值；误差中图分类号：TM930．115文献标志码：B文章编号：1000—0682(2014)05—0090—02Analyzeonmeasurem

2、enterrorofvoltmeterbasedonharmonictheoryGUOShicai(JiangxiNuclearPowerCo．，Ltd．，JiangxiJiujiang332000，China)Abstract：Withtheextensiveapplicationofnonlinearloads，theeffectsoftheharmonicinthepowersystembecomemoreandmotenotable．Theexistenceofharmonicscanaffectthemeasurementaccuracyofvolt

3、meter，whichisdesignedbasedontheprincipleof50Hzfundamenta1．ThemeasurementerrorofrillSvoltmeterandmeanvoltmeter，causedbyharmonic，isanalyzedanddemonstratedinthispaperindetailrespectively，whichwillprovidesometheoreticalreferencesforpersonnelengagedinrelatedwork．Keywords：harmonic；voltmet

4、er；in,isvalue；meanvalue；error0引言1有效值原理电压表的测量误差分析近些年，电力系统中的谐波越来越严重J。其对有效值电压表来说，当电压表的信号为标准主要原因是由于电力系统中的非线性负载装置占的正弦波时，其有效值可以较为准确的反映在表头上，比重越来越高。在这些非线性装置中，基于电力电校准后其误差会非常小，一般可以满足要求。但是，子技术的各种相控装置，如相控整流器、相控交流功当电压表的信号为非标准正弦波时，由于电压表仍率调整电路和周波变流器、UPS系统等，成为最大的然是按照标准正弦波设计的，测量时将会产生误差。谐波源。这些谐波注入到电力

5、系统后，给电力系统假设电压信号仅含有第／7,次谐波，该谐波幅值带来了严重的谐波污染。谐波影响各种电气设备的和基波幅值之比为，则有正常工作，其中的危害之一就是造成了基于5OHzU(t)：√2l舢1(sintot+sin(ncDf+))基波原理设计的电压表的指示误差。(1)在我国当今使用的电压表里，基于50Hz基波式中：表示信号电压的基波电压有效值，to是基原理设计的电压表(俗称普通电磁系电压表)是使波角频率，是n次谐波的相位角。用最广泛的。主要原因是由于其具有价格低廉、可实际被测信号的有效值，为：靠性高、寿命长、应用范围广的优点。但是，当电力系统中存在较大的谐波

6、污染时，这种电压表的指示=~／-+(-)⋯＼，值将可能出现误差。一1√1+K定义测量误差为8，则有：收稿日期：2014—02—276：：—一1(3)一~／1+K作者简介：郭世才(1978)，男，硕士，主要从事核电站检修，工业安全的技术及管理工作。从式(3)可以看出，谐波幅值和基波幅值之比2014年第5期亡业仪表与自动化装置·91·K将影响有效值电压表的误差。由于实际情况中，电压信号可能含有多次谐波，(9)假设电压表的信号电压为：12+cosl-c⋯u(￡)=4Yu一1(sin∞t+∑1,2Ksin(n￡+))然而，实际上被测量的有效值应为：(4)==U实际被测

7、信号的有效值为：(10)厂——————————————一由式(10)和式(11)可得：：√+()=(5)==。1+∑1(2+K~cosqn(1_c0sn))一。测量误差为：n一一一：：一1(6)1)rms1+∑K：：一，从以上分析可看出，当电压表的信号电压出现2~／1+K畸变时，按基波标准设计的有效值电压表将肯定出下面分别讨论奇、偶次谐波时的误差情况：现误差，其误差大小取决于其谐波幅值和基波幅值1)偶次谐波，n：2，4，6，⋯，COSn~=1，则误差为：之比。=—；1—1(12)√1+K2平均值原理电压表的测量误差分析]2)奇次谐波，凡=1，3，5，⋯，COS

8、n~=一1，则误由于生产的需要，平均值