背景
理想的电源将提供频率恒定、幅度不变的正弦波电压波形。在日常工作中，由于系统负载不同并且可能出现瞬变和中断等现象，所以电源会偏离稳定的工作状态。如果网络的电能质量良好，连接到该网络的负载则可以良好且高效地运行。然而，电能质量不足可能会导致连接到供电网络的机器、电气控制系统或计算机发生故障。
电能质量测量表征实际供电与理想情况的一致性。测量内容主要包括谐波污染、无功功率和负载不平衡。
这需要对电源进行测量，包括测量频率、中断、闪烁、谐波电压和间谐波电压、电压变化（如下降、暂时过电压或快速变化）以及电压不平衡。EN 50160 标准针对这些测量定义了公共配电系统电力的供电电压特征。该标准还包括一致性限值（见表）。
如何测量电能质量
R&S®Scope Rider RTH 手持式数字示波器将 8 种测试仪器功能集成在一个坚固耐用的电池供电设备中，非常适合此类应用。额定电压可达 CAT IV 600 V 的四个隔离输入通道支持直接在三相系统上进行测量，不会降低安全，也无需使用昂贵的高压差分探头。长期记录功能和历史功能可以按照 EN 50160 标准的要求，监控和捕捉缓慢变化的信号变化或罕见事件。电容式触摸屏可以轻松调整设置，而专用按键可以快速访问重要功能。对于高风险区域的测量，集成式 WLAN 接口支持通过平板电脑甚至智能手机进行远程操作。
谐波和功率因数
通过 R&S®RTH-K34 谐波分析选件，可轻松测量高达 64 阶的谐波，并确定总谐波失真（THDr 和 THDf）。
按下“AUTOSET”时，示波器将自动检测 10 Hz至 1 kHz范围内的基频，从而可以测量飞机等应用中的专用电气网络。可以显示每个谐波分量的瞬时幅值、相位和频率值以及自启动以来的最大测量值。可以将结果与 EN 50160 或用户定义的限值进行比较。
| EN 50160 一致性限值 | ||
|---|---|---|
|
供电电压 特征 |
统计评估 | 一致性限值 |
| 电源频率 |
一周 95% 的时间 |
50 Hz ± 1% |
|
一周的全部时间 |
50 Hz + 4% 至 –6% | |
| 供电电压变化 |
一周 95% 的时间 |
Vc± 10% |
| 供电电压下降 | 1 年 | 未给出（提供的指示值为 1000 次下降/年） |
| 短时中断 | 1 年 | 未给出（提供的指示值为几百次短时中断/年） |
| 长时中断 | 1 年 | 未给出（提供的指示值为 50 次长时中断/年） |
| 暂时过电压 | 1 年 | 未给出 |
|
供电电压 不平衡 |
一周 95% 的时间 |
< 2% |
| 谐波电压 |
一周 95% 的时间 |
THD < 8% |
| 电源信令电压 |
一天 99% 的时间 |
100 Hz 时为 9%， 100 kHz 时为 1% |
识别无用谐波的来源时，需要测量各个负载的功率因数。自动示波器测量功能包括有功和无功功率以及功率因数的直接测量。
电压中断、毛刺或变化
使用宽度触发可以轻松检测电压中断和毛刺。测得的脉冲宽度与定义的时间限制进行比较，以检测短于或长于给定时间间隔的脉冲。通过结合 R&S®RTH-K15 历史和分段存储选件，用户可以长时间捕获和采集事件，并作后续分析。每次采集自动保存时间戳，便于用户轻松地将电网故障与配电网络中的其他事件相关联，以确定问题原因。
记录器模式可以有效地监控电压变化。示波器支持至多四个自动测量，可自动记录长达 23 天的测量结果。示波器可以轻松记录电压、频率或任何其他相关测量值在每小时、每天或每周的变化。
总结
验证电能质量和解决电气装置中的问题，需要执行许多完全不同的测量。R&S®RTH 手持式数字示波器将 8 种测试仪器功能集成在一个坚固耐用的电池供电设备中，操作灵活且功能强大，非常适合此类应用。内置功能包括自动测量和记录功率因数与电压，以表征间歇和长期电压变化。结合 R&S®RTH-K15 历史选件时，可以使用扩展触发功能（例如脉冲宽度）记录电压下降。R&S®RTH-K34 软件选件支持自动谐波分析。记录器模式可以有效地监控电压变化。示波器支持至多四个自动测量，可自动记录长达 23 天的测量结果。示波器可以轻松记录电压、频率或任何其他相关测量值在每小时、每天或每周的变化。
