費(fèi)思FT360系列高端數(shù)字萬用表在市電諧波分析中的應(yīng)用

　　隨著城市化和工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展，越來越多的電力電子設(shè)備在電網(wǎng)中廣泛使用，這也產(chǎn)生了大量的電力諧波注入到電網(wǎng)，這種不受控的電力諧波業(yè)已成為電力系統(tǒng)的一大公害。只有對市電進(jìn)行電力諧波分析才可以分析出其附近區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)工作狀況，從而為電網(wǎng)安全狀態(tài)提供有依可靠的依據(jù)。

　　由于市電電壓在120～380V范圍內(nèi)，峰值電壓小于1000V，使用費(fèi)思科技的FT360系列高端數(shù)字萬用表即可方便測量，并且可以反映出大多數(shù)設(shè)備工作的電壓環(huán)境。

　　深圳市費(fèi)思泰克科技有限公司研發(fā)制造的FT360系列高端數(shù)字萬用表共有兩款型號，即FT365和FT368，其全稱為超強(qiáng)功能數(shù)據(jù)通訊真有效值萬用表。本文即是以費(fèi)思科技的高精度手持式高端數(shù)字萬用表FT365和FT368為例，利用FT365/FT368萬用表的DCV擋的1000V量程和10kSa/s采樣速度對市電信號采集，利用USB接口上傳采集的數(shù)據(jù)，借助其所具備的諧波分析功能對電力信號的全自動(dòng)采集和存儲，再借助配置的Faithview軟件的強(qiáng)大運(yùn)算能力對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而得到諧波分析結(jié)果，整個(gè)測試系統(tǒng)可以做到全自動(dòng)運(yùn)行。

　　電力諧波的危害

　　電力諧波對電力傳輸和使用都會造成很大的危害，通常表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　①電力諧波會引起電網(wǎng)的諧振，對系統(tǒng)構(gòu)成重大威脅，特別是對電容器和與之串聯(lián)的電抗器件，電網(wǎng)諧振常會使之燒毀。

　?、谥C波會使公用電網(wǎng)中的電力設(shè)備產(chǎn)生附加的損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。

　　③電力諧波會造成電力設(shè)備過熱或電力損耗，會對使用電源工作的電子設(shè)備造成干擾，導(dǎo)致設(shè)備工作不穩(wěn)定，驗(yàn)證時(shí)可能損壞設(shè)備。

　　動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的監(jiān)控和測量電力網(wǎng)絡(luò)中的諧波，對電力安全有很重要的意義。

　　電力信號測量分析環(huán)境準(zhǔn)備

　　1、硬件環(huán)境

　　FT365或FT368一臺、普通電腦一臺。硬件上只需要用USB線連接數(shù)字萬用表和電腦即可開始工作。硬件連接示意圖如圖1所示。

　　2、實(shí)現(xiàn)原理

　　此實(shí)驗(yàn)需要數(shù)字萬用表具有高速采樣、高精度測量和寬的電壓測量范圍特性，而費(fèi)思科技的FT365/FT368數(shù)字萬用表正好具備以上全部性能。其中，它的最高測量速度達(dá)到了10kSa/s，直流電壓測量準(zhǔn)確度可以達(dá)到0.025%，量程范圍為50mV～1000V。在測試環(huán)境準(zhǔn)備完畢后，利用電腦遠(yuǎn)程命令對其進(jìn)行設(shè)置，然后開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可以方便的直接對市電信號進(jìn)行多樣本采樣，同時(shí)，還可以將所采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X進(jìn)行進(jìn)一步分析。

　　3、軟件環(huán)境

　　費(fèi)思科技為FT365/FT368數(shù)字玩擁抱配備了功能強(qiáng)大的Faithview軟件，通過在PC機(jī)上運(yùn)行該軟件可以實(shí)現(xiàn)趨勢繪圖、數(shù)據(jù)采集、內(nèi)存查看、邏輯分析、單通道示波和諧波分析等功能。其中的諧波分析功能即可監(jiān)控市電的電能質(zhì)量，其經(jīng)過對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立業(yè)變換，計(jì)算出電路中的25次諧波分量，并以柱狀圖的列表方式顯示，從而幫助用戶分析和判斷市電的電能質(zhì)量。

　　電力信號測量與分析

　　多數(shù)電力系統(tǒng)可以容忍一定程度的諧波電流，但當(dāng)諧波在總負(fù)載中所占比例較為明顯時(shí)就會出現(xiàn)問題。隨著這些頻率較高的電流流經(jīng)電力系統(tǒng)，它們會造成通信錯(cuò)誤、過熱和硬件受損，比如：

　　配電設(shè)備、電纜、變壓器、備用發(fā)電機(jī)等過熱;

　　諧波阻抗造成的高電壓和環(huán)流;

　　發(fā)熱并浪費(fèi)電能的高中性線電;

　　因電壓失真嚴(yán)重導(dǎo)致設(shè)備故障;

　　增大了連接設(shè)備中的內(nèi)部能耗，造成元器件失效并縮短使用壽命;

　　支路斷路器偽跳閘;

　　計(jì)量錯(cuò)誤;

　　配線和配電系統(tǒng)失火;

　　發(fā)電機(jī)失效。

　　因此，通過使用FT365/FT368的諧波測試分析功能來分析所測電力系統(tǒng)的電力的質(zhì)量狀況，并根據(jù)所得到的報(bào)告制定針對的解決方案，以減輕電力系統(tǒng)對使用設(shè)備的傷害。

　　結(jié)論

　　通過使用費(fèi)思科技的FT365/FT368數(shù)字萬用表對市電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析和判斷，從而得到市電電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況。利用FT365/FT368數(shù)字萬用表的DCV擋的1000V量程和10kSa/s采樣速度對市電信號采集分析，按照采樣定律，可以有效分析出市電的信號狀況，足以滿足普通電力的監(jiān)測應(yīng)用。同時(shí)利用FT365/FT368的Faithview軟件的諧波分析功能和高速、高精度測量能力以及靈活的通信接口，可以很方便地對電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并實(shí)時(shí)繪制分析結(jié)果，以監(jiān)測電力網(wǎng)絡(luò)的狀況?？梢哉f整個(gè)系統(tǒng)簡單靈活，具有很大的實(shí)用價(jià)值。