試論供電系統(tǒng)諧波對電能計(jì)量的影響

李莉

[摘 要]電能計(jì)量中如果存在供電系統(tǒng)諧波，那么電能計(jì)量精準(zhǔn)性就將受到嚴(yán)重影響，如果不對供電系統(tǒng)諧波采取有效的解決措施，不僅僅是影響電力企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益，對于用戶經(jīng)濟(jì)效益也將造成嚴(yán)重影響。本文就對電能計(jì)量作為研究對象，分析供電系統(tǒng)諧波對其造成的影響，供電系統(tǒng)諧波出現(xiàn)的原因，進(jìn)而提出幾點(diǎn)針對性的預(yù)防意見，希望能夠提高電能計(jì)量精準(zhǔn)性，僅供電力企業(yè)參考使用。

[關(guān)鍵詞]電能計(jì)量；供電系統(tǒng)；諧波；影響

中圖分類號：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0153-01

前言：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，人們對于電能需求量在不斷增加的同時(shí)，對于電能質(zhì)量要求也更加嚴(yán)苛。人們也不僅僅對于供電系統(tǒng)傳輸?shù)碾妷杭邦l率進(jìn)行關(guān)注，對于供電系統(tǒng)諧波關(guān)注度也在逐漸增加。供電系統(tǒng)諧波對于電能計(jì)量精準(zhǔn)性也具有重要影響，進(jìn)而對于電力企業(yè)與用戶在電能使用上的公正平等也造成了嚴(yán)重影響。在這種情況下，急需采取一種針對有效的供電系統(tǒng)諧波措施，降低其對于電能計(jì)量精準(zhǔn)性的影響，提高電能計(jì)量精準(zhǔn)性，對于電力企業(yè)及用戶之間的經(jīng)濟(jì)交易具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1、 供電系統(tǒng)諧波源

供電系統(tǒng)諧波源主要有四種。

第一種，供電系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中所使用的電力電子交換設(shè)備數(shù)量較多，電力電子交換器設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中能夠產(chǎn)生諧波，目前供電系統(tǒng)中主要的諧波源，供電系統(tǒng)如果運(yùn)輸?shù)呢?fù)荷容量較為龐大，一般情況下都會使用三星脈動整流橋的方式，但是整流橋在實(shí)際使用中所具有的非線性特點(diǎn)容易造成供電系統(tǒng)諧波產(chǎn)生[1]。

第二種，供電系統(tǒng)所使用的電力機(jī)車所需要牽引的功率較大，造成單相整流負(fù)荷生產(chǎn)諧波，電力機(jī)車如果牽引的單相整流負(fù)荷所需要的功率較大，同時(shí)所產(chǎn)生的負(fù)荷呈現(xiàn)不對稱及非線性特點(diǎn)，那么整個(gè)供電系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)序就會增加，進(jìn)而造成供電系統(tǒng)內(nèi)就會產(chǎn)生高頻度的諧波，影響電能計(jì)量精準(zhǔn)性，降低電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，諧波在進(jìn)入電網(wǎng)運(yùn)輸后，不僅僅供電質(zhì)量下降，整個(gè)供電系統(tǒng)都會受到諧波的影響。

第三種，供電系統(tǒng)內(nèi)部的電弧等機(jī)械設(shè)備所具有的強(qiáng)沖擊性能也會產(chǎn)生諧波，電弧等機(jī)械設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中所使用的電流波數(shù)值較大，容易造成畸變問題出現(xiàn)，這種三相電流就會出現(xiàn)十分嚴(yán)重的不對稱現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生高頻度的諧波。

第四種，供電系統(tǒng)中所使用的變壓器裝置容易造成諧波產(chǎn)生，是非線性諧波源中的一種，變壓器內(nèi)無論使用什么樣的接線形式，在實(shí)際運(yùn)行中電流都會產(chǎn)生一定數(shù)量的諧波，同時(shí)諧波之間構(gòu)成回路。這種諧波在整個(gè)供電系統(tǒng)諧波源之間所占據(jù)的重要較低[2]。

2、 諧波對電能計(jì)量的影響

2.1 諧波對數(shù)字式電能表計(jì)量影響

數(shù)字式電能表是在原有的電子是電能表基礎(chǔ)上演變而來的，在實(shí)際運(yùn)行中使用數(shù)字乘法器作為基礎(chǔ)，在轉(zhuǎn)換器的輔助下，將用戶所使用的電流及電壓進(jìn)行相乘。數(shù)字式電能表在實(shí)際應(yīng)用中能夠顯著提高電能計(jì)量精準(zhǔn)性。一般情況下，數(shù)字式電能表在對于電能計(jì)量中所使用的是周期處理模式，如果在對于電流信號機(jī)電壓信號處理過程中受到影響，造成所處理后的信號數(shù)據(jù)與實(shí)際情況之間存在較大的差異，信號頻率出現(xiàn)泄露，這樣就容易出現(xiàn)欄桿效益，造成數(shù)字式電能表內(nèi)所記錄的電能存在誤差。諧波在對于數(shù)字式電能表造成影響時(shí)，正常情況下都是通過FFT計(jì)算進(jìn)行檢測，這種算法在實(shí)際應(yīng)用中能夠有效降低諧波對于數(shù)字式電能表所造成的影響，數(shù)字式電能表在有諧波干擾的情況下還能夠精準(zhǔn)性記錄電能數(shù)值，保證電能計(jì)量精準(zhǔn)性。

2.2 諧波對電子式電能表計(jì)量影響

伴隨著我國電力行業(yè)的快速發(fā)展，電能表產(chǎn)業(yè)也在短時(shí)間內(nèi)取得了良好的發(fā)展前景，各種電能表已經(jīng)在供電系統(tǒng)內(nèi)開始應(yīng)用，其中電子式電能表是我國供電系統(tǒng)內(nèi)最常使用的一種電能表，同時(shí)還推出了新型的電子式多功能電子表。電子式電能表在實(shí)際應(yīng)用中主要是通過模式式分割乘法器完成對于電能計(jì)算，在供電系統(tǒng)諧波數(shù)量不斷增加的過程中，電子式電能表在實(shí)際應(yīng)用中所需要接受的頻率范圍也更加寬，電能計(jì)量出現(xiàn)誤差的可能性也在增加，同時(shí)電能計(jì)量誤差大小正在伴隨著諧波頻率的增加而增加。在對于電子式電能表產(chǎn)生誤差原因分析后發(fā)現(xiàn)，電子式電能表在實(shí)際應(yīng)用中之所以出現(xiàn)誤差的主要原因是由于頻帶較寬，電能表需要對于頻帶內(nèi)的全部電能進(jìn)行計(jì)量，大量的電能計(jì)量中就容易出現(xiàn)誤差。但是在對于基波功率及諧波功率研究中，不能夠?qū)煞N功率同等對待，這樣容易增加電能計(jì)量誤差。與此同時(shí)，電子式電能表在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，并沒有將供電系統(tǒng)所生產(chǎn)的高頻度諧波考慮在內(nèi)，因此電子式電能表在對于電能計(jì)量中所使用的方式為非線性負(fù)載功率，這樣就對于供電系統(tǒng)內(nèi)高頻度諧波所消耗的功率忽略計(jì)量，在增加供電線路損耗的情況下，電力企業(yè)還少收取了用戶的電費(fèi)數(shù)額，影響了電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[3]。

3、 諧波影響下提升電能計(jì)量精準(zhǔn)性的意見

3.1 選擇性計(jì)量電能

傳統(tǒng)電壓信號與電流信號在經(jīng)過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號后，數(shù)字化計(jì)算方式就能夠?qū)⒂脩羲褂玫碾娔苓M(jìn)行計(jì)量，同時(shí)對于計(jì)算中存在的錯(cuò)誤進(jìn)行更正。供電系統(tǒng)內(nèi)諧波功率與基波功率在方向上存在一定差異，那么在對于電能計(jì)量中就應(yīng)該計(jì)算兩種功率之和的形式計(jì)量電能，如果諧波功率與基波功率方向一致的情況下，在對于電能計(jì)量中就可以僅僅計(jì)量基波電能。這種計(jì)量方式不僅僅能夠根據(jù)實(shí)際情況計(jì)量，還能夠降低諧波對于電能計(jì)量的影響，提高電能計(jì)量精準(zhǔn)性[4]。

3.2 同時(shí)使用工頻基波電能表及寬頻帶功率電能表

在電能計(jì)量中如果同時(shí)使用工頻基波電能表及寬頻帶功率電能表，利用兩種電能表自身所具有的優(yōu)勢，真正提高電能計(jì)量精準(zhǔn)性。這種電能表使用方式，不僅僅能夠?qū)τ诠╇娤到y(tǒng)內(nèi)諧波方向及大小進(jìn)行檢測，還能夠計(jì)算出供電系統(tǒng)內(nèi)部基波數(shù)值，降低諧波對于電能計(jì)量的影響。

3.3 分頻技術(shù)

在電能計(jì)量中應(yīng)用分頻技術(shù)對于諧波電能進(jìn)行計(jì)量，并且諧波所產(chǎn)生的電能制定相對應(yīng)的懲罰性電能收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，對于消耗諧波電能制定獎(jiǎng)勵(lì)政策，這種方式能夠有效控制供電系統(tǒng)內(nèi)諧波源，降低諧波源產(chǎn)生諧波對于電能計(jì)量進(jìn)行影響。

結(jié)論：綜上所述，電能作為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)基礎(chǔ)，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ鞅夭豢缮俚囊环N能源，電能計(jì)量精準(zhǔn)性對于電力企業(yè)及用戶都具有重要作用，提高電能計(jì)量精準(zhǔn)性已經(jīng)是志在必得。諧波對于電能計(jì)量精準(zhǔn)性直接性影響，在損害電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，用戶經(jīng)濟(jì)效益也受到了一定程度的影響。對于諧波對電能計(jì)量造成的影響進(jìn)行分析，進(jìn)而采取有效的針對措施，提高電能計(jì)量精準(zhǔn)性，保證電力企業(yè)與用戶通過經(jīng)濟(jì)效益，推動我國電力行業(yè)發(fā)展具有重要意義。本文僅僅對于供電系統(tǒng)諧波對電能計(jì)量影響簡單分析，僅供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王永輝，蘇紅梅，史輪，岳國義，陶鵬.電力系統(tǒng)諧波對電能計(jì)量的影響[J].河北電力技術(shù)，2009，02：1-3.

[2] 岳國義，段曉波，耿建坡，王永輝，陶鵬.電氣化鐵路供電諧波對電能計(jì)量的影響研究[J].電測與儀表，2009，08：39-43.

[3] 李璨.電力系統(tǒng)諧波對電能計(jì)量裝置的影響分析[J].電氣技術(shù)，2014，08：65-67.

[4] 孫潔強(qiáng).電力系統(tǒng)諧波對電能計(jì)量影響的研究[J].科學(xué)之友，2011，24：60-61.