1. Einführung

Industrial revolution has transformed the whole life with advanced technological improvements. The major contribution in the industrial revolution is due to the availability of electrical power that is distributed through electrical utilities around the world. The concept of power quality in this context is emerging as a “Basic Right” of user for safety as well as for uninterrupted working of their equipment. The electricity users whether domestic or industrial, need power, free from glitches, distortions, Flimmern, noise and outages. The utility desires that the users use good quality equipment so that they do not produce power quality threats for the system. The use of power electronic based devices in this industrial world has saved bounties in term of fuel and power savings, but on the other hand has created problems due to the generation of harmonics. Both commercial and domestic users use the devices with power electronics based switching that draw harmonic current. This current is a dominant factor in producing the harmonically polluted voltages. The “Basic Right” of the user is to have a clean power supply, whereas the demand of utility is to have good quality instrument/equipment. This makes power quality a point of common interest for both the users as well as the utility. Harmonics being a hot topic within power quality domain has been an area of discussion since decades and several design standards have been devised and published by various international organizations and institutions for maintaining a harmonically free power supply. In a wider scenario, the harmonically free environment means that the harmonics generated by the devices and its presence in the system is confined in the allowable limits so that they do not cause any damage to the power system components including the transformers, insulators, switch-gears etc. The deregulation of power systems is forcing the utilities to purge the harmonics at the very end of their generation before it comes to the main streamline and becomes a possible cause of system un-stability. The possible three stage scheme for harmonics control is

• Identification of harmonics sources
• Measurement of harmonics level
• Possible purging techniques

To follow the above scheme the power utilities have R&D sections that are involved in continuous research to keep the harmonics levels within the allowed limits. Power frequency harmonics problems that have been a constant area of research are:

• Power factor correction in harmonically polluted environment
• Failure of insulation co-ordination system
• Wellenformverzerrung
• De-rating of transformer, Kabel, switch-gears and power factor correction capacitors

The above mentioned research challenges are coped with the help of regulatory bodies that are focused much on designing and implementing the standards for harmonics control. Engineering consortiums like IEEE, IET, and IEC have designed standards that describe the allowable limits for harmonics. The estimation, measurement, analysis and purging techniques of harmonics are an important stress area that needs a firm grip of power quality engineers. Nowadays, apart from the traditional methods like Y-∆ connection for 3^rd harmonic suppression, modern methods based on artificial intelligence techniques aids the utility engineers to suppress and purge the harmonics in a better fashion. The modern approaches include:

The focus of this chapter is to explain all the possible sources of harmonics generation, identification of harmonics, their measurement level as well as their purging/suppression techniques. This chapter will be helpful to all electrical engineers in general and the utility engineers in particular.

2. Was sind Oberwellen?

In electrical power engineering the term harmonics refers to a sinusoidal waveform that is a multiple of the frequency of system. Deshalb, the frequency which is three times the fundamental is known as third harmonics; five times the fundamental is fifth harmonic; usw.. The harmonics of a system can be defined generally using the eq. 1

Harmonics follow an inverse law in the sense that greater the harmonic level of a particular harmonic frequency, the lower is its amplitude as shown in Fig.1. Deshalb, usually in power line harmonics higher order harmonics are not given much importance. The vital and the most troublesome harmonics are thus 3^rd, 5^th, 7^th, 9^th, 11^th und 13^th. The general expression of harmonics waveforms is given in eq. 2

Wo, IN_rn is the rms voltage of any particular frequency (harmonic or power line).

The harmonics that are odd multiples of fundamental frequency are known as Odd harmonics and those that are even multiples of fundamental frequency are termed as Even harmonics. The frequencies that are in between the odd and even harmonics are called inter-harmonics.

Although, the ideal demand for any power utility is to have sinusoidal currents and voltages in AC system, this is not for all time promising, the currents and voltages with complex waveforms do occur in practice. Thus any complex waveform generated by such devices is a mixture of fundamental and the harmonics. Deshalb, the voltage across a harmonically polluted system can be expressed numerically in eq. 3,

Wo,

IN_fp = Peak value of the fundamental frequency

IN_np= Peak value of the n^th harmonic component

φ = Angle of the respected frequency

Ähnlich, the expression for current through a given circuit in a harmonically polluted system is given by the expression given in eq. 4

Harmonic components are also termed as positive, negative and zero sequence. In this case the harmonics that changes with the fundamental are called positive and those that have phasor direction opposite with the fundamental are called negative sequence components. The zero components do not take any affect from the fundamental and is considered neutral in its behavior. Phasor direction is pretty much important in case of motors. Positive sequence component tends to drive the motor in proper direction. Whereas the negative sequence component decreases the useful torque. Die 7^th, 13^th, 19^th etc. are positive sequence components. The negative sequence components are 5^th, 11^th, 17^th usw.. The zero component harmonics are 3^rd, 9^th, 15^th etc. As the amplitude of harmonics decreases with the increase in harmonic order therefore, in power systems the utilities are more concerned about the harmonics up to 11^th order only.

3. Harmonics generation

In most of the cases the harmonics in voltage is a direct product of current harmonics. Deshalb, the current harmonics is the actual cause of harmonics generation. Power line harmonics are generated when a load draws a non-linear current from a sinusoidal voltage. Nowadays all computers use Switch Mode Power Supplies (SMPS) that convert utility AC voltage to regulate low voltage DC for internal electronics. These power supplies have higher efficiency as compared to linear power supplies and have some other advantages too. But being based on switching principle, these non-linear power supplies draw current in high amplitude short pulses. These pulses are rich in harmonics and produce voltage drop across system impedance. So, it creates many small voltage sources in series with the main AC source as shown in Fig.2. Here in Fig.2 Ich₃ refers to the third harmonic component of the current drawn by the non-linear load, Ich₅ is the fifth harmonic component of the load current and so on. R shows the distributed resistance of the line and the voltage sources are shown to elaborate the factor explained above. Deshalb, these short current pulses create significant distortion in the electrical current and voltage wave shape. This distortion in shape is referred as a harmonic distortion and its measurement is carried out in term of Total Harmonic Distortion (THD). This distortion travels back into the power source and can affect other equipment connected to the same source. Alle SMPS Geräte überall im System eine inhärente Eigenschaft installierten kontinuierliche Verzerrung der Stromquelle zu erzeugen, die eine zusätzliche Last auf dem Versorgungssystem setzt und die darin installierten Komponenten,,en,Harmonics ist auch in der industriellen Setups installiert von elektrischen Antrieben und DC-DC-Wandler erzeugt,,en,Unterbrechungsfreie Stromversorgung,,en,und Kompaktleuchtstofflampe,,en,CFL,,en,ist auch eine prominente Quelle in einem System von Harmonischen,,en,In der Regel hohe ungerade Harmonische ergibt sich aus einer Leistungselektronik-Wandler,,en,die Harmonischen werden in einem elektrischen Netzwerk, hergestellt durch,,en,Gleichrichter,,en,Verwendung von Eisenkern in Leistungstransformatoren,,en,Schweißgeräte,,en,Drehzahlgeregelte Antriebe,,en,Periodisches Umschalten von Spannung und Strömen,,en,Wechselstromgeneratoren von nicht-sinusförmigen Luftspalt,,en,Flußverteilung oder Zahn ripple,,en,Schaltgeräte wie SMPS,,en,UPS und CFL,,en. Harmonics are also produced by electric drives and DC-DC converters installed in industrial setups. Uninterrupted Power Supply (UPS) and Compact Fluorescent Lamp (CFL) are also a prominent source of harmonics in a system. Usually high odd harmonics results from a power electronics converter. Zusammenfassend, the harmonics are produced in an electrical network by [2, 16, 26, 42]

• Rectifiers
• Use of iron core in power transformers
• Welding equipment
• Variable speed drives
• Periodic switching of voltage and currents
• AC generators by non-sinusoidal air gap, flux distribution or tooth ripple
• Switching devices like SMPS, UPS and CFL

Es lohnt sich hier, dass die Spannung Harmonische Erwähnens direkt aufgrund eines Wechselstromgenerators entstehen kann,,en,aufgrund einer Lücke nicht sinusförmigen Luft,,en,Flussverteilung,,en,oder an Zahn ripple,,en,die durch die Wirkung der Schlitze hervorgerufen wird,,en,das Haus, die Wicklungen,,en,In großen Versorgungssysteme,,en,die größte wird darauf geachtet, einen sinusförmigen Ausgang aus dem Generator, um sicherzustellen,,,en,Aber selbst in diesem Fall jede Nichtlinearität in der Schaltung verursacht Harmonischen in der Stromwellenform,,,en,Harmonics kann auch durch die Eisenkerne in den Transformatoren erzeugt werden,,en,Solche Transformatorkerne haben eine nicht-lineare B-H-Kurve,,en,Spannungsverzerrung aufgrund der nicht-linearen Strom,,en,Probleme mit Harmonischen assoziiert,,en,Harmonisch verschmutztes System hat für seine Stabilität viele Bedrohungen,,en,Es behindert nicht nur die Energiequalität,,en,aber wenn ein Strom ist reich an Harmonischen,,en, due to a non-sinusoidal air gap, flux distribution, or to tooth ripple, which is caused by the effect of the slots, which house the windings. In large supply systems, the greatest care is taken to ensure a sinusoidal output from the generator, but even in this case any non-linearity in the circuit will give rise to harmonics in the current waveform. Harmonics can also be generated due to the iron cores in the transformers. Such transformer cores have a non-linear B-H curve [37].

4. Problems associated with harmonics

Harmonically polluted system has many threats for its stability. It not only hampers the power quality (PQ) but when a current is rich in harmonics, wird von einem Gerät gezogen,,en,es Überlastungen des Systems,,en,Zum Beispiel dritter Harmonischer Strom hat eine Eigenschaft, die im Gegensatz zu anderer harmonischer Komponente fügt es in den neutralen Draht des Systems,,en,Dies führt zu einer Fehlauslösung des Schutzschalters,,en,Es wirkt sich auch auf die Isolation des neutralen Kabel,,en,Überlastung der Leitungen durch harmonisch verunreinigten Strom erhöht die Verluste, die mit den Drähten verbunden sind,,en,Es sollte auch nicht vergessen werden, dass nur die Leistung von Grundkomponente ist die Nutzleistung,,en,ruhen alle sind Verluste,,en,Diese zusätzlichen Verluste machen den Leistungsfaktor Arme, die in mehr Leistungsverlusten führen,,en,Die Gesamt zusammengefasst Wirkungen von Harmonischen in dem Leistungssystem umfassen die folgenden,,en,Harmonische Frequenzen können Resonanzzustand verursachen, wenn sie mit Leistungsfaktor-Korrekturkondensatoren kombiniert,,en, it overloads the system. For example third harmonic current has a property that unlike other harmonic component it adds up into the neutral wire of the system. This results in false tripping of circuit breaker. It also affects the insulation of the neutral cable. Overloading of the cables due to harmonically polluted current increases the losses associated with the wires. It should also be kept in mind that only the power from fundamental component is the useful power, rest all are losses. These additional losses make the power factor poor that results in more power losses. The overall summarized effects of harmonics in the power system include the following [9, 18, 39]

• Harmonic frequencies can cause resonant condition when combined with power factor correction capacitors
• Erhöhte Verluste in Systemelementen einschließlich Transformatoren und Erzeugungsanlagen,,en,Alterung der Isolierung,,en,Eine Unterbrechung in dem Kommunikationssystem,,en,Fehlauslösung von Leistungsschaltern,,en,Große Ströme in neutralen Drähten,,en,Die Verteilungstransformatoren haben eine Δ-Y-Verbindung,,en,Im Falle eines hoch dritten harmonischen Strom der Strom, der in dem Neutralleiter eingefangen wird Wärme erzeugt, die die Wärme im Inneren des Transformators erhöht,,en,Dies kann auf die reduzierte Lebensdauer und Derating des Transformators führen,,en,Die verschiedenen Arten von harmonischen haben ihre eigenen Auswirkungen auf die Energiesystem,,en,Zum Beispiel lassen Sie uns das überlegen,,en,Im Gegensatz zu dem symmetrischen Dreiphasensystem, wobei die Summe aller drei Phasen Null in einem neutralen System ist,,en,der dritte Harmonische von allen drei Phasen identisch ist,,en,So fügt es in dem neutralen Draht nach oben,,en
• Ageing of insulation
• Interruption in communication system
• False tripping of circuit breakers
• Large currents in neutral wires

The distribution transformers have a ∆-Y connection. In case of a highly third harmonic current the current that is trapped in the neutral conductor creates heat that increases the heat inside the transformer. This may lead to the reduced life and de-rating of transformer. The different types of harmonic have their own impact on power system. For instance let us consider the 3^rd Harmonische. Contrary to the balanced three phase system where the sum of all the three phases is zero in a neutral system, the third harmonic of all the three phases is identical. So it adds up in the neutral wire. Das gleiche ist anwendbar auf triple-n Harmonischen,,en,ungerade Vielfache von,,en,fachen der Grund wie,,en,Diese harmonischen Ströme sind die Hauptursache für Fehlauslösungen und Ausfall des Erdschlussschutzes Relais,,en,Sie produzieren auch Wärme in dem Neutralleiter somit ein System einen dickeren Neutralleiter muss, wenn es dritte Harmonische Verschmutzung in sich hat,,en,Wenn ein Motor eine Spannungswellenform mit dritten harmonischen Inhalt in ihm gelieferten,,en,es wird nur zusätzliche Verluste entwickeln,,en,wie die Nutzleistung kommt nur aus der Grundkomponente,,en,Harmonics Überwachungsstandards,,en,Die Identifizierung der Harmonischen als ein Problem in Wechselstromnetzen,,en,hat die Dienstprogramme und die Regulierungsbehörden gezwungen, die Standards für die Harmonischen Überwachung und Bewertung zu entwickeln,,,en,Die Standards für die harmonische Steuerung so adressieren sowohl die Verbraucher als auch die Nützlichkeit,,en (odd multiples of 3 times the fundamental like 9^th, 15^th usw.). These harmonic currents are the main cause of false tripping and failure of earth fault protection relay. They also produce heat in the neutral wire thus a system needs a thicker neutral wire if it has third harmonic pollution in it. If a motor is supplied a voltage waveform with third harmonic content in it, it will only develop additional losses, as the useful power comes only from the fundamental component.

5. Harmonics monitoring standards

The identification of harmonics as a problem in AC power networks, has forced the utilities and regulatory authorities to devise the standards for harmonics monitoring and evaluation. The standards for harmonic control thus address both the consumers and the utility. Deshalb, wenn der Kunde nicht durch die Vorschriften bleibende und an dem Punkt Spannungsverzerrung gemeinsamen Kopplung zu schaffen das Dienstprogramm kann ihn bestrafen / sie,,en,Verschiedene namhafte Engineering Institute wie IEEE,,en,IEC und IET haben Gesetze entwickelt, um die Injektion von harmonischem Inhalt in dem Netz zu begrenzen,,en,Diese Standards sind vor allem hilfreich, um eine benutzerfreundliche gesunden Power-Quality-System zu erreichen,,en,IEEE-Standards sind für ihre Fähigkeit zu adressieren alle Regionen der Welt weithin zitiert,,en,Es gibt mehr als,,en,IEEE Standards für Elektrotechnik Felder,,en,IEEE-Standards auf der Netzqualität,,en,unsere Inspiration sind hier,,en,IEEE-Standard auf harmonische Steuerung der elektrischen Energiesystem wurde veröffentlicht in,,en,und deckt alle Aspekte im Zusammenhang Harmonischen,,en,Er definiert die maximale Harmonische bis Verzerrung,,en. Various renowned engineering institutes like IEEE, IEC and IET have devised laws to limit the injection of harmonic content in the grid. These standards are mostly helpful to achieve a user friendly healthy power quality system. IEEE standards are widely cited for their capability to address all the regions in the world. There are more than 1000 IEEE standards on electrical engineering fields. IEEE standards on power quality, jedoch, are our main inspiration here. IEEE standard on harmonic control in electrical power system was published in 1992 and it covers all aspects related to harmonics [7]. It defines the maximum harmonics distortion up to 5 % auf Spannungspegel ≤ 69kV,,en,als die Spannungspegel der zulässigen Grenzen für die Harmonischen in dieser Norm erhöht werden, werden verringert,,en,auf alle Spannungen ≥,,en,Es ist auch erwähnenswert, dass einzelne Spannung Erwähnen Verzerrung aus beginnt,,en,und endet bei,,en,für Spannungspegel von ≤ 69kV und ≥,,en,kV bzw.,,en,Neben den Standards, die die globalen Anforderungen im Hinblick entworfen halten,,en,regionale Behörden entwickeln ihre eigenen Standards entsprechend ihr Lastprofil und klimatische Bedingungen,,en,Die meisten Standards werden entsprechend den regionalen Anforderungen des Landes gemacht, während einige auf den globalen Bedürfnissen und Anforderungen basieren,,en,In Saudi-Arabien gibt es eine Regulierungsbehörde, die die zulässigen Grenzwerte und Standard-Betriebsverfahren für die Stromübertragung definiert,,en. Jedoch, as the voltage levels are increased the allowable limits for harmonics in this standard are decreased to 1.5 % on all voltages ≥ 161 kV. It is also worth mentioning that individual voltage distortion starts from 3 % and ends at 1.0 % for voltage levels of ≤ 69kV and ≥ 161 kV respectively. Besides the standards that are designed keeping in view the global requirements, regional authorities devise their own standards according to their load profile and climatic conditions. Most of the standards are made according to the regional requirements of the country whereas few are based on the global needs and requirements. In Saudi Arabia there exists a regulatory body that defines the permissible limits and standard operational procedures for electricity transmission, Verteilung und Erzeugung,,en,Dieser Körper wird als Strom und KWK-Regulierungsbehörde bekannt,,en,Neben Standards erarbeiten folgen sie auch einige Standards definiert durch UAE Stromversorgungsunternehmen,,en,Ein solcher Standard von Saudi Electric Company definiert,,en,SEC,,en,und wird als „Saudi-Grid Code“ bekannt,,en,Harmonics Grenze durch die saudischen Behörden festgelegt ist fast die gleiche wie IEEE-Standard, aber mit einer wenig flexible Grenze von,,en,THD für alle Netze im Bereich von 22kV-400kV-Betrieb,,en,vergleicht die IEEE-Norm,,en,die Abu Dhabi Vertriebsgesellschaft und der SEC-Standard für die Harmonischen begrenzen im elektrischen Netz,,en,Es ist interessant zu erwähnen, dass IEEE-Standard für Harmonische schweigt für die Bedingungen, unter denen ein System verunreinigt mit Zwischenharmonischen Steuerung,,en. This body is known as electricity and co-generation regulatory authority [38]. Apart from devising standards they also follow some standards defined by UAE power distribution companies. One such standard defined by Saudi Electric Company (SEC) in 2007 and is known as “Saudi Grid Code”. Harmonics limit set by the Saudi authorities is almost the same as IEEE standard but with a bit flexible limit of 3% THD for all networks operating within the range of 22kV-400kV [35, 38]. Tabelle 1 compares the IEEE standard, the Abu Dhabi distribution company and the SEC standard for the harmonics limit in the electric network. It is interesting to mention that IEEE standard for controlling harmonics is silent for the conditions where a system is polluted with inter-harmonics (nicht-ganzzahligen Frequenzen der Grundfrequenz,,,en,Für solche Bedingungen Energieversorger verwenden IEC Norm-Nummer 61000-2-2.The IEC auch die Kategorien für verschiedene elektronische Geräte in Standard-Nummer definiert,,en,Diese Vorrichtungen werden dann an verschiedenen zulässigen Grenzen von THD unterworfen,,en,Klasse A hat alle drei Phasen ausgeglichen Ausrüstung,,en,Nicht-portable Werkzeuge,,en,Audiogeräte,,en,Dimmer für nur Glühlampe,,en,Die Grenze für Klasse A wird entsprechend der harmonischen Ordnung variiert,,en,Also für Geräte der Klasse A der maximal zulässige harmonische Strom,,en,A für,,en,Die Schönheit dieser IEC-Norm ist, dass es auch für Leistungsfaktor bietet,,en,Zum Beispiel alle Geräte der Klasse C,,en,Lampen und Leuchten andere als die Glühlampe Dimmer,,en,haben,,en,harmonische Stromgrenze als eine Funktion des Schaltungsleistungsfaktors,,en,SEC Norm,,en,Abu Dhabi Verteilung,,en,Unternehmen,,en,IEEE Limits,,en). For such conditions power utilities use IEC standard number 61000-2-2.The IEC also defines the categories for different electronic devices in standard number 61000-3-2. These devices are then subjected to different allowable limits of THD. Zum Beispiel, class A has all three phase balanced equipment, non-portable tools, audio equipment, dimmers for only incandescent lamp. The limit for class A is varied according to the harmonic order. So for devices of class A the maximum allowable harmonic current is 1.08 A for 2^nd, 2.3A for 3^rd, 0.43A for 4^th, 1.14A for 5^th Harmonik. The beauty of this IEC standard is that it also caters for power factor. For example all devices of class C (lighting equipment other than the incandescent lamp dimmer) have 3^rd harmonic current limit as a function of circuit power factor.

The modern systems based on artificial intelligent techniques like Fuzzy logic, ANFIS and CI based computations are reducing the difficulty of data mining that helps in redesigning the standards for power quality harmonics [24, 25]. In developed countries like Australia, Kanada, USA the power distribution companies are already partially shifted to smart grid and they are using sophisticated sensors and measuring instruments.

In terms of smart grid environment these sensors will help in mitigating the problems by predicting them in advance. Smart Grid, by taking intelligent measurements and by the aid of sophisticated algorithms will be able to predict the PQ problems like harmonics, Fehlerstrom im Voraus,,en,Wesentlich ist zu erwähnen, dass die Überwachung der Spannungsqualität der laufenden 3G-Technologien wird von chinesischen Forschern durchgeführt worden,,en,Sie verwendeten Modul von GPRS, die von der Analyse der Daten in Echtzeit fähig ist und sein Algorithmus macht es intelligent genug, um die gewünschten PQ Informationen zu erhalten,,en,Harmonics Messung,,en,Die eigentliche Herausforderung in einer harmonisch verschmutzten Umwelt zu verstehen und den besten Punkt für die Messung der Harmonischen bezeichnen,,en,Heute ist die Revolution in der Elektronik hat das AC-System so sehr, dass in einem Dienstprogramm fast jeder Benutzer verkorkst ist ein Beitrag zu dem Harmonischen Strom,,en,das Lastprofil in jedem häuslichen Bereich variiert von Stunde zu Stunde innerhalb eines Tages,,en,Also, um mit dem Energiebedarf gerecht zu werden und den Leistungsfaktor zu verbessern,,en. It is pertinent to mention that the power quality monitoring using the on-going 3G technologies has been implemented by Chinese researchers. They used module of GPRS that is capable of analyzing the real time data and its algorithm makes it intelligent enough to get the desired PQ information [22].

5. Harmonics measurement

The real challenge in a harmonically polluted environment is to understand and designate the best point for measuring the harmonics. Nowadays the revolution in electronics has messed up the AC system so much that almost every user in a utility is a contributor to the harmonics current. Weiter, the load profile in any domestic area varies from hour to hour within a day. So in order to cope with the energy demand and to improve the power factor, Dienstprogramme benötigt und Ausschalten der Leistungsfaktor-Korrektur-Kondensatoren schalten,,en,Diese periodische und nicht-einheitliche Schalt schafft auch Harmonischen im System,,en,Die Lastinformation in einem Gebiet, obwohl,,en,bieten einige grundlegende Informationen über die Ordnung der Harmonischen, die in einem System,,,en,Diese Informationen sind sehr nützlich, da sie eine Vogelperspektive von harmonischem Inhalt gibt,,en,Aber für die genaue Identifizierung der Harmonischen ist es notwendig, die Wellenform verzerrt, mit dem Netzanalysator oder mit einigen digitalen Oszilloskop zur Fast Fourier Transform zu synthetisieren,,en,FFT,,en,Abb. 3,,en,zeigt eine allgemeine Synthese des durch einen gesteuerten Gleichrichter gezogenen Stromes,,en,einmal identifiziert,,en,die Höhe und die Art der Harmonischen,,en,können die Schritte zur Milderung erdacht werden,,,en. This periodic and non-uniform switching also creates harmonics in the system. The load information in an area although, provide some basic information about the order of harmonic present in a system. Such information is very useful as it gives a bird eye view of harmonic content. But for the exact identification of the harmonics it is necessary to synthesize the distorted waveform using the power quality analyzer or using some digital oscilloscope for Fast Fourier Transform (FFT). Zum Beispiel Fig.3 shows a general synthesis of the current drawn by a controlled rectifier. Once identified, the level and type of harmonics (3^rd, 5^th usw.) the steps to mitigation can be devised. Es sollte beachtet werden, dass die richtige Messung der Schlüssel für die richtige Gestaltung der harmonischen Filter ist,,en,Aber die Harmonischen Pegel können in einem System an verschiedenen Punkten der Messung abweichen,,en,Dienstprogramme müssen bei der Ermittlung der richtigen Stelle für harmonische Messung in einem System sehr genau sein,,,en,Unter den Normen,,en,es ist IEEE-Standard,,en,daß umreißt die Betriebsabläufe zur Durchführung der Messungen aus harmonischen,,en,Diese Norm jedoch nicht angeben, keine Einschränkung in Bezug auf die Integrationsdauer der Messeinrichtung mit dem System,,en,es ist jedoch,,en,schränkt den Nutzen ein Protokoll für die monatlichen Aufzeichnungen maximaler Nachfrage zu halten,,en,Es sind verschiedene Vorrichtungen zur Unterstützung miteinander verwendet, um die harmonischen Messungen in einem System durchzuführen,,,en,Dazu gehören die folgenden,,en,Power Quality Analyzer,,en. But the harmonics level may differ at different points of measurement in a system. Deshalb, utilities need to be very precise in identifying the correct point for harmonic measurement in a system. Among the standards, it is IEEE standard 519-1992 that outlines the operational procedures for carrying out the harmonic measurements. This standard however does not state any restriction regarding the integration duration of the measurement equipment with the system. It however, restricts the utility to maintain a log for monthly records of maximum demand [5]. Various devices are used in support with each other to carry out the harmonic measurements in a system. These include the following

Various renowned companies are designing and producing excellent PQ analyzers. These include FLUKE, AEMC, HIOKI, DRANETZ and ELSPEC. These companies design single phase and three phase PQ analyzers that are capable of measuring all the dominant harmonic frequencies. The equipment that is used for harmonic measurement is also bound to some limitations for proper harmonic measurement. This limitation is technical in nature as for accurate measurement of all harmonic currents below the 65^th Harmonische, the sampling frequency should be at least twice the desired input bandwidth or 8k samples per second in this case, to cover 50Hz and 60Hz systems [5]. Mostly, Die PQ-Analysatoren werden zusammen mit den CT-basierten Sonden, aber in Abhängigkeit von der Spannung und Stromstärken einen Designer wählen, können die CT und PT mit breiten Betriebsfrequenzbereich und eine geringe Verzerrung geliefert,,en,Der Abstand der Ausrüstung mit dem Wandler ist auch sehr wichtig bei der Messung Harmonischen,,en,Wenn der Abstand lang ist, dann kann Rauschen die Messung beeinflusst daher richtig abgeschirmte Kabel wie Koaxialkabel oder Glasfaserkabel sind stark von den Experten empfohlen,,en,die Messung von Harmonischen sollte Verknüpfungspunkt gemacht werden,,,en,oder an der Stelle, wo nichtlineare Last angebracht ist,,en,Dazu gehört Industriestandorte in speziellen, wie sie der Kern Mitwirkenden bei injizierenden harmonischen Strömen im System,,en,Harmonics Spülen Techniken,,en. The distance of equipment with the transducer is also very important in measuring harmonics. If the distance is long then noise can affect the measurement therefore properly shielded cables like coaxial cable or fiber optic cables are highly recommended by the experts [5]. Kurz, the measurement of harmonics should be made on Point of Common Coupling (PCC) or at the point where non-linear load is attached. This includes industrial sites in special as they are the core contributors in injecting harmonic currents in the system.

6. Harmonics purging techniques

Techniques have been designed and tested to tackle this power quality issue since the problem is identified by the researchers. There are several techniques in the literature that addresses the mitigation of harmonics. All these techniques can be classified under the umbrella of following

7. Abschluss

This chapter summarizes one of the major power quality problems that is the reason of many power system disturbances in an electrical network. Die möglichen Quellen von Harmonischen werden zusammen mit ihren Wirkungen auf die Verteilungssystemkomponenten einschließlich des Trafos diskutiert,,en,Schaltzahnräder und das Schutzsystem,,en,Die regulatorischen Standards für die Begrenzung von Harmonischen und die Messtechniken werden hier vorgestellt,,en,Die Reinigungstechniken von Harmonischen werden ebenfalls vorgestellt und verschiedene Art von harmonischen Filter werden kurz vorgestellt,,en,Zur Stärkung der Wissensbasis,,en,Dieses Kapitel ist auch die Steuerung der Harmonischen unter Verwendung von PWM-Techniken diskutiert,,en,Durch dieses Kapitel haben wir die technische Informationen in diesem Bereich zu sammeln versucht,,en,Ein gründliches Verständnis der Harmonischen dem Dienstprogramm Ingenieur einen Rahmen bieten, die oft in der Lösung der Forschungsarbeit erforderlich ist, um Harmonische im Zusammenhang,,en,M Al-Zamil,,en,Ein Torrey,,en,Eine passive Reihe,,en, switch gears and the protection system. The regulatory standards for the limitation of harmonics and their measurement techniques are also presented here. The purging techniques of harmonics are also presented and various kind of harmonic filters are briefly presented. To strengthen the knowledge base, this chapter has also discussed the control of harmonics using PWM techniques. By this chapter we have attempted to gather the technical information in this field. A thorough understanding of harmonics will provide the utility engineers a framework that is often required in the solution of research work related to harmonics.