谐波分量对有效值计算的影响有多大？

知识点：间谐波分量

电能质量国家标准中，《电能质量三相电压不平衡度》（GB/T 15543-2008）中的正序、负序和零序均指的是基波分量；《电能质量电压暂降与短时中断》（GB/T 30137-2013）中对电压暂降和短时中断的计算采用的是工频电压方均根值，实际上包含了谐波分量；《电能质量供电电压偏差》（GB/T 12325-2008）对电压偏差的定义也采用的是电压有效值，包含了谐波分量。那么谐波分量对电压有效值计算的影响到底有多大呢？笔者对此进行了仿真计算与说明。

1 谐波分量对电压有效值影响的计算

交流电压的有效值等于基波电压分量和所有谐波电压分量有效值的平方和再开根号，计算公式如下：

电压总谐波畸变率的计算公式为：

则（式2）带入（式1），可推算出电压有效值和电压总谐波畸变率的关系：

根据式（3）绘制电压有效值随电压总谐波畸变率的变化趋势，如图1所示。

图1 电压有效值与电压总谐波畸变率的对应关系趋势图

表1 电压有效值与电压总谐波畸变率的对应关系统计报表

2 分析

根据上述计算结果，可见：

（1）相对于基波电压来说，谐波电压对电压有效值的计算影响不大。当电压总谐波畸变率为6%时，计算的电压有效值仅比基波电压有效值高0.18%，在A级性能仪器的测量误差（±0.2%）内；当电压总谐波畸变率为10%时，计算的电压有效值仅比基波电压有效值高0.5%，在B级仪器的测量误差（±0.5%）内。

（2）《电能质量供电电压偏差》（GB/T 12325-2008）对电压偏差限值的要求，各电压等级的最大正偏差限值一般在+7%~+10%之间，而电压总谐波畸变率对电压有效值计算的影响在+0.12%以内（考虑THD_U≤5%），谐波分量对电压偏差有效值计算的影响基本可以忽略；

（3）对于电压暂降，其电压变化区间为0.1p.u~0.9p.u，而电压总谐波畸变率对电压有效值计算的影响在0.0012p.u以内（考虑THD_U≤5%），谐波分量对电压暂降计算的影响也基本可以忽略。

（4）以上分析仅考虑整数次谐波对电压有效值的影响。但如果系统中含有间谐波分量时，其对电压有效值的影响较为复杂，其影响程度与电压有效值的分析方法、间谐波的幅值大小等均有关系，感兴趣的业内同仁可以在亚洲电能质量联盟中国合作组微信群里探讨。

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