淺談電力諧波對電能表電能計量的影響

馬曉昉

（國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院 750011）

淺談電力諧波對電能表電能計量的影響

馬曉昉

（國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院 750011）

目前人們的生活中，電能已經(jīng)成為不可或缺的一部分，甚至?xí)P(guān)乎到社會的穩(wěn)定。電能表是用戶使用電能的計量器具，然而電網(wǎng)運行中不可避免地會產(chǎn)生諧波，導(dǎo)致電能計量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，直接影響了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，且對電能用戶的利益也造成了不良影響。本文針對電力諧波對電能表電能計量的影響進(jìn)行研究。

電能表；電力諧波；電能計量；影響

隨著電力需求量的增大，電能表計量的準(zhǔn)確性對電力系統(tǒng)、電能用戶的經(jīng)濟(jì)效益都會產(chǎn)生直接的影響。電能表計量數(shù)據(jù)是電力企業(yè)衡量電能使用量并收集電費的憑證。但是，當(dāng)電網(wǎng)處于運行狀態(tài)的時候，就會有大量的電力諧波產(chǎn)生，對電能表產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致計量數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，如圖1所示。

圖1 威勝電能計量表

1 諧波標(biāo)準(zhǔn)

中國關(guān)于電力諧波的管理是按照《電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波》中的有關(guān)內(nèi)容來執(zhí)行的，其中對公用電網(wǎng)諧波電壓以詳細(xì)表述。當(dāng)標(biāo)稱電壓為0.38kV，諧波畸變情況：奇次諧波的畸變率為4.0%，偶次諧波的畸變率為2.0%，總諧波的畸變率為5.0%；當(dāng)標(biāo)稱電壓為6～10kV，諧波畸變情況：奇次諧波的畸變率為3.2%，偶次諧波的畸變率為1.6%，總諧波的畸變率為4.0%；當(dāng)標(biāo)稱電壓為35～66kV，諧波畸變情況：奇次諧波的畸變率為2.4%，偶次諧波的畸變率為1.2%，總諧波的畸變率為3.0%；當(dāng)標(biāo)稱電壓為110kV，諧波畸變情況：奇次諧波的畸變率為1.6%，偶次諧波的畸變率為0.8%，總諧波的畸變率為2.0%。

如果標(biāo)稱電壓為220kV，諧波的畸變率可以參照標(biāo)稱電壓110kV的有關(guān)數(shù)據(jù)執(zhí)行。公共連接點被作為衡量點，實際的測量值可以取概率值的95%。在《電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波》中還規(guī)定了衡量點的諧波電流允許值的計算方法和用戶電流允許值的計算方法，并針對測量以其以及需要采取的測量方法做出了詳細(xì)規(guī)定。

2 電能計量中諧波所造成的影響

2.1 電能計量中由于諧波的存在而導(dǎo)致計量不合理

從理論角度而言，對電能的全能量計算是基波電能與諧波電能之和。但是，電力系統(tǒng)處于運行狀態(tài)的時候，在電能計量中會存在諧波干擾問題，導(dǎo)致計量不合理。

（1）電能表計量為基波電能和諧波電能的總和，此時，電能負(fù)荷處于線性狀態(tài)，電能供應(yīng)為非正弦。用電設(shè)備受到諧波的影響而導(dǎo)致電能表的電能計量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，因此用戶電費計量存在不合理性[1]。

（2）電能負(fù)荷處于線性負(fù)荷狀態(tài)為理想狀態(tài)，然電網(wǎng)運行并非如此。當(dāng)電能負(fù)荷處于非線性負(fù)荷狀態(tài)的時候，就會有諧波功率產(chǎn)生，此時，會引發(fā)部分電能流入電力系統(tǒng)中的現(xiàn)象，電能表的電能計量結(jié)果為基波電能與倒流入電力系統(tǒng)的諧波電能的差值。正是由于非線性負(fù)荷的存在，不僅會產(chǎn)生諧波污染，而且還會因此而使電能表的計量數(shù)據(jù)減少，導(dǎo)致電力部門受到一定的經(jīng)濟(jì)損失。

（3）當(dāng)電能負(fù)荷處于非線性負(fù)荷狀態(tài)的時候，如果此時產(chǎn)生電源畸變，電能負(fù)荷就會在電網(wǎng)處于運行狀態(tài)的時候吸收基波電能和諧波電能，隨之，就會有部分諧波流入到電網(wǎng)中，對電網(wǎng)運行造成干擾。

2.2 電能計量中由于諧波的存在而導(dǎo)致電能表計量不準(zhǔn)確

電能計量所使用的電能表為電子式電能表和感應(yīng)式電能表。電子式電能表在對電能測量中，對不同的信號波產(chǎn)生不同的影響。正函數(shù)的正交性會使電流信號畸變或者功率電壓畸變而引發(fā)計量誤差。如果存在較小的誤差，可以忽略不計，并不影響計量的準(zhǔn)確性[2]。如果電網(wǎng)的電流和電壓通過互感器而轉(zhuǎn)變?yōu)槿跣盘柖魅氲诫娔鼙碇?，互感器的非線性特性使其所發(fā)出的信號產(chǎn)生畸變，導(dǎo)致電能表電能計量數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差。感應(yīng)式電能表運行中會以特定頻率作為判斷計量數(shù)據(jù)誤差的主要依據(jù)。當(dāng)電能計量數(shù)據(jù)產(chǎn)生波形畸變的時候，就可以對電能表頻率響應(yīng)曲線進(jìn)行觀察以分析電力諧波對電能表計量產(chǎn)生的影響。隨著電流的波形和電壓的波形逐漸地背離正弦波變化狀態(tài)，感應(yīng)式電能表的計量結(jié)果受到電力諧波的影響而產(chǎn)生誤差。

3 諧波治理措施

3.1 實施有效的諧波管理

諧波治理工作不僅是電力企業(yè)的責(zé)任，電能用戶也需要提高諧波治理意識，以降低電網(wǎng)污染，提高電能質(zhì)量。電力系統(tǒng)的主要管理部門要對電網(wǎng)的運行狀態(tài)以系統(tǒng)化分析，將諧波源產(chǎn)生的原因以及準(zhǔn)確位置都做出判斷，并及時采取治理措施，以避免諧波的影響面擴(kuò)大[3]。有關(guān)管理部門在諧波發(fā)生幾率較高的位置設(shè)置觀察點，收集諧波數(shù)據(jù)，對電能用戶所使用的各種電器設(shè)備進(jìn)行評估，以防止諧波污染嚴(yán)重超標(biāo)。

3.2 實施必要的技術(shù)措施

電能計量表的計量準(zhǔn)確性會受到諧波的影響。如果電能用戶在電能使用的過程中頻繁受到諧波干擾，建議使用技術(shù)先進(jìn)的數(shù)字電能表計量，可以提高計量準(zhǔn)確性。對已經(jīng)產(chǎn)生的諧波，要收集相關(guān)數(shù)據(jù)，對諧波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過安裝濾波裝置以解決。隨著諧波含量的減少，諧波對電氣設(shè)備的干擾率也會下降，從而提高了電能表計量的準(zhǔn)確性。

4 總結(jié)

綜上所述，電力諧波對電能表這種干擾嚴(yán)重影響了電能表的功能和使用價值，同時還給電力企業(yè)和電能用戶帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此，針對電力諧波進(jìn)行研究，不僅關(guān)乎到電網(wǎng)的運行狀態(tài)，更關(guān)乎電力產(chǎn)品的質(zhì)量，需要對諧波干擾問題進(jìn)行深入研究，以確保電能表電能計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

[1]李 琳.電力諧波對電能表電能計量的影響分析[J].硅谷，2015（04）：192，195.

[2]邱陶歆.電力諧波對電能表電能計量的影響研究[D].華南理工大學(xué)，2012.

[3]劉座銘，呂項羽，常學(xué)飛，張宗寶.電力諧波對電能計量的影響及治理措施[J].吉林電力，2013，41（02）：32～34.

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2016-7-9