電力系統(tǒng)中電能計(jì)量方法研究

【摘 要】本文首先敘述了電能與國家發(fā)展和人們生活息息相關(guān)，電能的計(jì)量關(guān)聯(lián)到產(chǎn)電部門、供電部門及用電客戶三家的利益。因此完善電能的計(jì)量辦法，提高其準(zhǔn)確性是電力單位和用電客戶都非常關(guān)心的事情。采用諧波電能計(jì)量算法，可以添補(bǔ)日前電子式及感應(yīng)式電能表計(jì)量方法的欠缺，有效改善電能計(jì)量方法。

【關(guān)鍵詞】電能計(jì)量；電力系統(tǒng)；諧波

一、電力體系電能計(jì)量的意義

電能作為國家發(fā)展與人們生活非常關(guān)鍵的能源，其電氣化水平及現(xiàn)代化管理能力是權(quán)衡一個(gè)國家發(fā)展階段的顯著標(biāo)識(shí)。電力生產(chǎn)分為發(fā)電、供電、用電這三個(gè)階段共同構(gòu)成整個(gè)體系，連續(xù)不斷地配合實(shí)現(xiàn)。發(fā)、供、用電三家怎樣賣出和買入電量、怎樣實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)計(jì)量，關(guān)系到很多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素。經(jīng)營性計(jì)算費(fèi)用的公平合理，關(guān)聯(lián)到電業(yè)單位和用電客戶的實(shí)際利益。加強(qiáng)電能計(jì)算的準(zhǔn)確性，是電力體系的一個(gè)主要構(gòu)成單元。伴著我國電力體系的改變和革新，對(duì)電能計(jì)量任務(wù)的條件越來越高，尤其是從以往的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變成市場經(jīng)濟(jì)，電能檢測計(jì)算的技能更加突出，其精確性應(yīng)該得到重視。電能計(jì)量決定了電力體系發(fā)電數(shù)量、線路損耗、原料耗用、供電數(shù)量、用電數(shù)量等每一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的運(yùn)算。緊接著電力體系的進(jìn)步，使用電量的波動(dòng)非常大，峰谷差距逐漸增大，使計(jì)量工作變得更為復(fù)雜，計(jì)量偏差加大，己經(jīng)變成電能計(jì)算中必須重視的問題。運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿，電能計(jì)量實(shí)行劃分時(shí)段計(jì)度及計(jì)價(jià)的形式，能夠調(diào)節(jié)控制負(fù)載，有益于電力體系的運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)運(yùn)用到不同行業(yè)用電裝備中的廣泛運(yùn)用，負(fù)載給電力體系帶來很多的諧波，使電壓、電流波形發(fā)生異常變化。怎樣運(yùn)算諧波電能問題的處理是迫不及待。

二、電力體系中電能計(jì)量方式

目前的電能計(jì)量方式是在發(fā)電機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換關(guān)口點(diǎn)裝置電能計(jì)量設(shè)備。電力體系的關(guān)口是指不同單位電網(wǎng)間、同一區(qū)域不同部門電網(wǎng)間的電力裝備設(shè)施及經(jīng)管領(lǐng)域的分界點(diǎn)。關(guān)口電能計(jì)量裝備是權(quán)衡分界點(diǎn)電量的流入方向與多少的裝備，記載的電量是技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)核對(duì)計(jì)算的基本數(shù)據(jù)，是保障電力商業(yè)健康運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)節(jié)。

1.規(guī)范電力體系關(guān)口的管理?，F(xiàn)在，電力企業(yè)為了查核某一區(qū)域線路損耗率、網(wǎng)絡(luò)損耗率、上網(wǎng)電量、過網(wǎng)電量、購網(wǎng)電量、區(qū)域負(fù)載和地區(qū)負(fù)荷率等指標(biāo)，設(shè)立了多類關(guān)口，例如產(chǎn)權(quán)關(guān)口、調(diào)度關(guān)口、結(jié)算關(guān)口、負(fù)荷關(guān)口、線損關(guān)口及協(xié)議關(guān)口等。諸多關(guān)口的形成沒有一樣的方式，沒有共同的標(biāo)準(zhǔn)，也沒有審查核實(shí)部門及共同管理，無法順應(yīng)電網(wǎng)的快速發(fā)展形勢。為了實(shí)行電網(wǎng)商業(yè)化經(jīng)營，需要標(biāo)準(zhǔn)一致，管理規(guī)范。采取把產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)作為范圍，把電量關(guān)口作為根基，運(yùn)用符合市場化運(yùn)行的、規(guī)范化的經(jīng)濟(jì)方法合理核查計(jì)算。

2.用戶電能計(jì)量方法。將電能計(jì)量的方法劃分成下面四種形式：2.1傳統(tǒng)手工型。這是最初使用的方法，實(shí)行每一個(gè)家庭配備一個(gè)電能表，到規(guī)定的時(shí)間由工作人員按戶抄表收取電費(fèi)。這類方法不僅工作量多，還無法將用電客戶實(shí)行共同管理?，F(xiàn)在這類方法在落后的農(nóng)村地區(qū)還在使用。2.2 IC卡型。用電客戶主動(dòng)到電力公司買電，可以減少電力工人的工作量。因此研發(fā)了新型的IC卡式電度表，客戶可以根據(jù)自己的用電情況，先購買電量再使用的方法。此類方法已經(jīng)在城鎮(zhèn)區(qū)域普及應(yīng)用。 2.3自動(dòng)抄表。此種方法是近時(shí)期才逐漸使用，是電力單位將計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行結(jié)合的具體事例。施行過程是：客戶的耗電量經(jīng)過計(jì)量儀表計(jì)量后，通過采集器采集，通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诫娏Σ块T的管理中心。 2.4集中管理。在用電客戶聚集的區(qū)域，可以運(yùn)用集中管理式自動(dòng)抄表技術(shù)，此種先進(jìn)的技術(shù)，還能夠提供很多的控制及管理作用。

三、諧波電能計(jì)量算法

為了區(qū)別諧波與暫態(tài)表象，按照傅立葉級(jí)數(shù)的根本觀點(diǎn)，被變化的波形一定是周期性的與固定的。但因?yàn)殡娏w系負(fù)載在不停的改變，負(fù)載的改變將帶來體系內(nèi)諧波含量的變化。在具體的分解時(shí)，如果被分解的表象或狀況保持恰當(dāng)?shù)臅r(shí)段，就能運(yùn)用傅立葉級(jí)數(shù)變換。現(xiàn)在在運(yùn)算電壓畸變頻率時(shí)，使用諧波電壓（或電流）的平均有效值或平均總畸變率，選取的時(shí)間間隔△t為3s，也就是用3s中的計(jì)量的平均有效值或平均值。這是諧波電能計(jì)量方法，算法如下：

1.在PCC處測定取得兩類非正弦周期信號(hào)，采用FFT變換獲得Ucppi，lcppi（i=1，…n）。2.確定lcppi=0是不是成立，假設(shè)成立，這時(shí)Ucppi為背景諧波Usi（i=2，…n），這時(shí)供應(yīng)電能的網(wǎng)絡(luò)形成的諧波電能是0，或維持上次電能運(yùn)算結(jié)果，跳到1，一直到lcppi=0不能成立；假設(shè)不成立，則用電客戶負(fù)載才接通電網(wǎng)，在這種極短的時(shí)間不妨以為背景諧波Usi還沒有產(chǎn)生改變，能夠取得供電網(wǎng)絡(luò)側(cè)阻抗：Zsi=Usi-UcppiIcppi （i=2，…n）3.依據(jù)Zci=Rci+jXc（iw0）， （i=2，…n），W0代表基頻（工作頻率是50HZ），算出阻抗。4.運(yùn)算供應(yīng)電能網(wǎng)絡(luò)側(cè)在共同連接點(diǎn)處形成的i次諧波電流及電壓：Ispi=UsiZsi+Zci，Uspi=ZciUsiZsi+Zci（i=2，…n）。5.依據(jù)pspi=（|Uspi|/2）*（|Ispi|/2），（i=2，…n），取得供應(yīng)電能網(wǎng)絡(luò)側(cè)在共同接點(diǎn)處形成的每次諧波的功率。6. 算出用電客戶在共同連接點(diǎn)處形成的i次諧波電流及電壓是：Icpi=Ispi-Icppi，Ucpi=Ucppi-Uspi，（i=2，…n）7.依據(jù)pcpi=（|Ucpi|/2）*（|Icpi|/2），（i=2，…n），取得用電客戶在共同連接點(diǎn)處形成的每次諧波的功率。8.不斷測定共同連接點(diǎn)的諧波電流，如果基波電流與諧波電流無變化，表明供應(yīng)電能網(wǎng)絡(luò)與用電客戶負(fù)載未產(chǎn)生變化，這時(shí)諧波源分離的結(jié)果與上次分解的結(jié)果一樣。依照5與6算出功率，并加和電能，然后不斷在這里監(jiān)查測定；不然執(zhí)行9。9.如果基波電流與諧波電流同時(shí)產(chǎn)生變化，表明用電客戶負(fù)載也有變化，而供應(yīng)電能網(wǎng)絡(luò)側(cè)負(fù)載未產(chǎn)生變化。此時(shí)背景諧波維持原樣，跳轉(zhuǎn)，執(zhí)行3，再算出用電客戶負(fù)載；不然執(zhí)行10。10.如果基波電流維持原樣，而諧波電流改變，表明供應(yīng)電能網(wǎng)絡(luò)側(cè)產(chǎn)生改變，采用Uspi=Zci*Icppi+Ucppi（i=2，…n），計(jì)算取得背景諧波，再跳轉(zhuǎn)到4；不然即為電流為零時(shí)刻，執(zhí)行1。

由以上流程，能夠分離供應(yīng)電能網(wǎng)絡(luò)與用電客戶分別形成的諧波，且能區(qū)分運(yùn)算分別形成的電能，可以方便的對(duì)諧波釋放量超出標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)行準(zhǔn)確懲罰，因而添補(bǔ)了日前電子式及感應(yīng)式電能表運(yùn)算測量方式的欠缺，也對(duì)日前已經(jīng)存在的諧波電能表運(yùn)算測量方式的改善。

四、結(jié)論

目前節(jié)約能源業(yè)已變成人們普遍關(guān)心的焦點(diǎn)內(nèi)容。選擇什么方法提高供應(yīng)電能網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量與電能效率，降低經(jīng)濟(jì)損耗，是電力企業(yè)同用電客戶一起追尋的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]張鵬.諧波對(duì)感應(yīng)式電能表計(jì)量影響分析及控制對(duì)策的研究[J].儀器儀表用戶，2004.

[2]張存禮.諧波對(duì)感應(yīng)式電能表的影響[J].電氣時(shí)代，2005.

[3] 李金喜. 電力系統(tǒng)中的電能計(jì)量[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè)，2010（9）：99-101.

[4]康勝，康云.電力系統(tǒng)中電能計(jì)量方法初探[J].中國高薪技術(shù)企業(yè)，2009（8）.

作者簡介，姓名：李麗，出生日期：1972.9，民族：漢，工作單位：呼和浩特供電局學(xué)位學(xué)歷：本科，研究方向：電能計(jì)量，現(xiàn)有職稱：工程師，