谐波标准GB 17625.1变更情况与测量设备适应性浅说

Harmonics Standards amended Overview & The requirements for measurement equipment

深圳电子产品质量检测中心　李思雄　朱奇　侯涛

摘 要　本文简介谐波标准变更、讨论标准变更后的测量设备的适应性，同时对谐波标准中难以理解的一些地方提出疑问，供大家商榷。

关键词 　谐波　标准　测量设备　商榷

Abstract 　 This article compares difference between the new harmonics standards and old one. and introduces the new requirements for measurement equipment.  this article query part of expression in harmonics standards as well．

Keywords   Harmonics 　Standards 　measurement equipment 　query

1、GB 17625.1新旧标准发布、实施时间

    谐波标准国标GB 17625.1及对应国际标准IEC 61000-3-2属产品族的限值标准，GB 17625.1－1998《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备每相输入电流< 16A)》标准(以下有些地方简称98版标准)，等效采用国际电工委员会标准IEEC61000-3-2：1995版本，由国家质量术监督局于1998年12月14 El发布的，于1999年12月01 El开始正式实施。而GB 17625.1－2003《 电磁兼容　限值　谐波电流发射限值(设备每相输入电流<16A)》标准 (以下有些地方简称03版标准)，是等同采用IEC 61000-3-2 Edition 2.1-2001， 名称直接采用了IEC标准的名称，由国家质量监督检验检疫总局于2003年2月9日发布，取代98版标准、于2003年5月1日正式实施。

    与谐波国标相关的标准除03版标准中列明以下其自身系列文件外，需要关注GBT 17626.7-2008/IEC 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》（替代GB/T 17626.7-1998）。

GB 17625. 2-1999 电磁兼容限值对额定电流不大于16 A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制
GB/Z 17625. 3-200。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电压波动和闪烁的限制
GB/Z 17625. 4-200。电磁兼容限值中、高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估
GB/Z 17625. 5-200。电磁兼容限值中、高压电力系统中波动负荷发射限值的评估
GB/Z 17625. 6-2003 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制

2、标准中一些值得商榷的地方

2.1　关于“6.2.2 测量步骤”

    以下援引IEC 61000-3-2 Edition 2.1-2001

6.2.2 Measurement procedure

The test shall be conducted according to the general requirements given in 6.2.3. The test

duration shall be as defined in 6.2.4.

The measurement of harmonic currents shall be performed as follows:

- for each harmonic order, measure the 1.5s smoothed r.m.s. harmonic current in each DFT

time window as defined in annex B;

- calculate the arithmetic average of the measured values from the DFT time windows, over

the entire observation period as defined in 6.2.4.

    GB 17625.1－2003对应内容为：

6.2.2 测量步骤

应按照6.2.3的要求进行测量。测量周期的规定在6. 2.4中给出。

谐波电流的测量应按下列要求进行:

— 对于每一次谐波，按照附录B的规定在每一个DFT(离散傅氏变换)时间窗口内测量1. 5 s的平滑有效值谐波电流;
— 在6. 2. 4规定的整个观察周期内，计算由DFT时间窗口得到的测量值的算术平均值。

“6.2.2 测量步骤”清楚地表述了测量的步骤：

1.  先在每一个DFT(离散傅氏变换，下同)时间窗口内测量1. 5 s平滑（即为通过1. 5 s一阶低通滤波器）的有效值谐波电流，即先由每一个DFT时间窗口内测量，得到的测量值为通过1. 5 s一阶低通滤波器的谐波电流有效值；

2.  然后再计算整个观察周期内由DFT时间窗口得到的测量值（即为通过1. 5 s一阶低通滤波器的有效值谐波电流）的算术平均值。

    可以看出：“某个DFT时间窗口内测量获得的1. 5 s平滑有效值谐波电流”有可能大于“整个观察周期内由DFT时间窗口得到的测量值的算术平均值”；反过来，“整个观察周期内由DFT时间窗口得到的测量值的算术平均值” 不可能大于“每一个DFT(离散傅氏变换)时间窗口内测量获得的1. 5 s平滑有效值谐波电流”。

2.2　关于“6.2.3.3 限值的应用”

    以下援引IEC 61000-3-2 Edition 2.1-2001

6.2.3.3 Application of limits

The average value for the individual harmonic currents, taken over the entire test observation　period shall be less than or equal to the applicable limits.

For each harmonic order, all 1,5 s smoothed r.m.s. harmonic current values, as defined　in 6.2.2, shall be less than or equal to 150 % of the applicable limits.

Harmonic currents less than 0,6 % of the input current measured under the test conditions, or　less than 5 mA, whichever is greater, are disregarded.

    GB 17625.1－2003对应内容为：

6.2.3.3 限值的应用

在整个试验观察周期内得到的单个的谐波电流的平均值应不大于所采用的限值。

对于每一次谐波，如6. 2.2所定义的，所有的1. 5 s的谐波电流平滑均方根值（虽然电压有效值实为均方根值，但建议上下文一致； “6.2.2 测量步骤”写为“有效值”，这里又写为“均方根值”；建议统一写为“有效值”。）应不大于所应用限值的150%。

在试验条件测量的，小于输人电流的0. 6%或小于5 mA的谐波电流，无论哪一个较大，可不予考虑。

    上述内容很容易理解，但IEC 61000-3-2 Edition 2.1-2001　6.2.3.3接下来的内容值得讨论：

6.2.3.3 Application of limits

 ······For the 21st and higher odd order harmonics, the average values obtained for each individual

odd harmonic over the full observation period, calculated from the 1 3 s smoothed r.m.s. values　according to 6.2.2 may exceed the applicable limits by 50 % provided that the following　conditions are met:

- the measured partial odd harmonic current does not exceed the partial odd harmonic　current which can be calculated from the applicable limits;

- all 1,5 s smoothed r.m.s. individual harmonic current values shall be less than or equal to　150 % of the applicable limits.

    GB 17625.1－2003对应内容为：

6.2.3.3 限值的应用

······对于21次及以上的奇次谐波，按照6.2.2由1. 5 s的平滑均方根值（同上建议统一写为“有效值”。）计算的整个观察周期中每单个谐波的平均值，只要满足下列条件，可以超过应用的限值的50%:

一测量的部分奇次谐波电流值不超过应用限值计算而得出的部分奇次谐波电流（最好加一个“限”字更清楚－就是更好说明利用21～39奇次谐波的限值来计算得到部分奇次谐波电流的限值）值;

— 全部1. 5 s的单个谐波电流平滑均方根值（同上建议统一写为“有效值”。）应不大于所应用限值的150%.

2.3　“6.2.3.3 限值的应用”中值得商榷之处

    其一：以“只要满足下列条件，可以超过应用的限值的50%”去翻译“may exceed the applicable limits by 50 % provided that the following conditions are met”容易产生歧义，“可以超过应用的限值的50%”可以有两种理解，假如限值为50mA，理解一为可以超过25mA，理解二为可以超过75mA，两种意思相差甚远。（当然联系标准上下文，不难知道应该作第二种理解，即“可以超过75mA”，因为在“6.2.3.3 限值的应用”中，第一句话为“在整个试验观察周期内得到的单个的谐波电流的平均值应不大于所采用的限值。”，后面是有条件的放松条款。所以上述意思应作这种理解：可以大于所应用限值的150%。下同），

    其二：对于21次及以上的奇次谐波的平均值，可以超过应用的限值的50%（同上，理解为：可以大于所应用限值的150%。），前提之一是要求全部1. 5 s的单个谐波电流平滑有效值应不大于所应用限值的150%。

    这是一对矛盾；如果满足“全部1. 5 s的单个谐波电流平滑有效值应不大于所应用限值的150%”，则不可能出现“21次及以上的奇次谐波的平均值，超过应用的限值的50%”的结果。因为我们确切地知道（前面2.1中加粗的字体已经强调说明）：“整个观察周期内由DFT时间窗口得到的测量值的算术平均值” 不可能大于所有“DFT(离散傅氏变换)时间窗口内测量获得的1. 5 s平滑有效值谐波电流”。

    再对比IEC 61000-3-2:2005 “6.2.3.3 限值的应用” 的后半段相应内容（该部分内容一样），也发现这种逻辑上的矛盾。所以，我觉得可以怀疑标准IEC 61000-3-2 Edition 2.1-2001 和IEC 61000-3-2:2005在“6.2.3.3 限值的应用”后半段对于21～39奇次谐波的放宽规定，在描述上出了差错，它的本意或称正确意思是否可以表述如下，请大家商榷。

6.2.3.3 Application of limits

······For the 21st and higher odd order harmonics, 1,5 s smoothed r.m.s. harmonic current values, as defined　in 6.2.2  may exceed the applicable limits by 50 % provided that the following　conditions are met:

- the measured partial odd harmonic current does not exceed the partial odd harmonic　current which can be calculated from the applicable limits;

- all the average values obtained for each individual odd harmonic over the full observation period, calculated from the 1.5s smoothed r.m.s. values　according to 6.2.2 shall be less than or equal to　150 % of the applicable limits.

    则GB 17625.1－2003对应内容表述为：

6.2.3.3 限值的应用

······对于21次及以上的奇次谐波，如6. 2.2所定义的， 1. 5 s的谐波电流平滑有效值，只要满足下列条件，可以大于所应用限值的150%:

一一测量的部分奇次谐波电流值不超过应用限值计算而得出的部分奇次谐波电流（最好加一个“限”字更清楚－就是更好说明利用21～39奇次谐波的限值来计算得到部分奇次谐波电流的限值）值；

—按照6.2.2，全部由1. 5 s的平滑有效值计算的整个观察周期中单个谐波的平均值，应不大于所应用限值的150%。

    其三：虽然电压有效值实为均方根值，但建议上下文一致； “6.2.2 测量步骤”写为“有效值”，“6.2.3.3 限值的应用”又写为“均方根值”；建议统一写为初始定义的“有效值”，不使用推导得到的“均方根值”。另外，在“测量的部分奇次谐波电流值不超过应用限值计算而得出的部分奇次谐波电流值”中; 建议加一个“限”字更清楚，就是更好说明利用21～39奇次谐波的限值来计算得到部分奇次谐波电流的限值。

2.4　关于“标准中的图1”之质疑

    对于标准中的图1，从功能上看，就是限值应用程序和结果评定流程图，IEC 61000-3-2 Edition 2.1-2001中第七条表达得非常好（The procedure for applying the limits and assessing the results is shown in figure 1），图下则标为“符合性评定流程图”（Figure 1 - Flowchart for determining conformity）。

    不知道为什么GB 17625.1－2003改为“确定限值适用性的流程图”，流程图中的框内文字“conform”－  “符合”，全部改为“适用于”；“Does not conform”－  “不符合”，全部改为“不适用”，偏离了标准意思。这种做法似乎不妥，恳请大家赐教。

3、GB 17625.1新旧标准变更差异简表

表1：GB 17625.1新旧标准差异简表①

变更项目
 GB 17625.1-2003
 GB 17625.1-1998
 
标准的名称
 修改了标准的名称，采用IEC 61000-3-2标准的名称
 ---
 
范围
 增加了非专用电弧焊设备
 ---
 
定义
 增加了总谐波电流、待机模式等术语的定义，删除了相位控制等术语的定义
 ---
 
D类设备
 删除了设备分类流程图和判定D类设备的“特殊波形”，明确规定了D类设备的类型
 ---
 
谐波电流
 修改了谐波电流测量的条款
 ---
 
符合性评定流程②
 增加了　图1　符合性评定流程图
 无流程图
 
谐波电流限值
 增加了有功输入功率不大于25W的放电灯谐波电流限值
 不大于25W的放电灯无限值
 
对测量设备的要求
 修改了附录B“对测量设备的要求”
 ---
 
电视接收机的试验条件
 修改了电视接收机的试验条件
 ---
 
空调器和非专用电弧焊等设备的试验条件
 增加了空调器和非专用电弧焊等设备的试验条件
 无
 

注1：本文着重关注设备适应性相关之内容，总体差异对比从简，新旧谐波标准涉及测试方面的主要差异见表2，详细信息请查阅相关标准和相关文章。
注2：GB 17625.1－2003图1写为“确定限值适用性的流程图”，根据前述，应理解为“符合性评定流程图”，上表亦采用“符合性评定流程图”表述。