谐波的基本概念
在国际上，公认的谐波的定义是：谐波是一个周期电气量中频率为大于整数倍基波频率的正弦波分量。
谐波的表示方法
在电力系统中，通常希望交流电压和交流电流呈现正弦波形。一般正弦电压可以
表示为：
式中：𝜔 = 2𝜋𝑓 = 2𝜋/𝑇；𝛼表示初相角。
正弦电压施加在线性无源元件电阻、电感及电容上，其电流和电压分别为比例、
积分、微分的关系，仍为同频率的正弦波。但当正弦电压施加在非线性电路上时，电
流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使得电压波形也变为非正
弦波。当然，非正弦电压施加在线性电路上时，电流也是非正弦波。对于周期为
𝑇 = 2𝜋/𝜔的非正弦电压𝑢(𝜔𝑡),一般满足狄里赫利条件，即可分解为如下的傅立叶级
数：
在式(2.2)或式(2.3)的傅立叶级数中，频率为1 ⁄ 𝑇的分量称为基波，频率为大于 1
整数倍基波频率的分量称为谐波，谐波次数为谐波频率和基波频率的整数比。以上定
义及公式均以非正弦电压为例，对于非正弦电流的情况也完全适用，把式中的𝑢 𝜔𝑡 转 成𝑖 𝜔𝑡 即可。
谐波的特征量
在工程上来看，我们一般用𝐻𝑅𝑈𝑛来表示电网谐波信号的 n 次谐波电压含有率
(Harmonic Ratio 𝑈𝑛 )
式中：𝑈𝑛：电网谐波信号的第 n 次谐波电压的有效值；
𝑈1：电网谐波信号的基波电压的有效值。
在工程上来看，我们一般用𝐻𝑅𝐼𝑛 来表示电网谐波信号 n 次谐波电流含有率
(Harmonic Ratio 𝐼𝑛 )。
式中：𝐼𝑛：电网谐波信号的第 n 次电网谐波信号电流的有效值；
𝐼1：电网谐波信号的基波电流的有效值。
我们定义电网谐波电压信号含量𝑈𝐻为：
我们定义电网谐波信号电流含量𝐼𝐻为：
电网谐波的标准
为了保证电网以及各种用电设备的能够保持安全、经济、稳定运行的状态，现阶
段大部分国家都制定了有关电网谐波检测的相应的限制标准。美国早在二十世纪七十
年代就发现了谐波对电网及各种用电设备的影响，并且在 1980 年制订谐波限制标准
US MIL-STD-461，至今，该标准仍然被美国军方广泛使用。在 1982 年，IEC 第一次
制订了通用电器设备产生谐波的限制标准 IEC-55。此外，国际大电网议工作组也制订
了有关的谐波限值标准，如《谐波特征参数、研究方法及在电力网中的数字估计》以
及《电器设备产生的谐波及其接入供电网的控制条件》[14]等。而我国也在 1993 年制
定了电网谐波的国家标准(GB/T 14549-93)——《电能质量 公用电网谐波》[15]。与此
同时，一些电力主管部门也制定了相应的电网谐波监督管理规定。
一般情况下由电压的谐波含有率和总畸变率来反映电网的谐波水平的。各国谐波
电压标准约为[16]：
低压电网(≤ 1KV) 4%~5%
中压电网(2.4~72KV) 2%~5%
高压电网(≤ 1KV) 1%~2%
由于电网谐波标准涉及到各行各业以及人民的生活中，所以很难一次性定稿。并
且随着现代电子技术的不断发展，对电网谐波限制标准的更新和讨论就显得相当必要
了。因此，近年来国内外学者对谐波标准的修订、谐波标准对电子产品设计的影响、
谐波标准对电能计量的影响、谐波标准对通信设施的影响等一系列问题进行了详细讨
论与研究。
