論電力諧波對電能計量的影響

摘 要：電能計量關系到用戶的合法權益，且直接聯(lián)系著電力公司的經濟效益，而電網中的電力諧波卻嚴重影響到電能表計量電能準確性，因此要積極討論電力諧波對電能計量的影響，運用科學合理的手段，最大范圍地減少或降低電力諧波。本文主要分析了電力諧波對電能計量的影響，簡單說明了如何減少電力諧波對電能計量影響的措施，僅供參考。

關鍵詞：電能表；電力諧波；電能計量；分析影響

中圖分類號：TM933.4 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0095-02

1 引 言

近幾年來，伴隨著電力電子技術在中國國家電力系統(tǒng)的廣泛運用，導致了我國電力系統(tǒng)中的出現數量較多的非線性負荷用戶，并且這一數字還在持續(xù)的上升。這樣一來，就造成電網中出現了大量的電力諧波，這不僅導致電力系統(tǒng)中的電流波形和電壓出現劇烈的畸變問題，同時也對電能的質量造成應用。另外，這一問題在某種程度上也對測量儀器、輸電設備以及計量儀表等造成影響，同時也對電能計量的嚴密性和精確性產生危害。因而，現階段要不斷提升用戶與供電單位的經濟效益，積極減低電力諧波對電能計量產生的不利影響。

2 出現電力諧波的緣故

2.1 發(fā)電源的質量問題

從現在的情況來看，我國電力公司所運用的發(fā)電機大多數都是以三相繞組為基礎而改良的，缺少一定對稱性，且發(fā)電機鐵芯的一致性與均勻也不能得到保障，此類情況都在很大程度上對發(fā)電機整體的質量有影響，造成其在運行期間更容易生成電力諧波。但在一般情況下，發(fā)電源只產生極少的電力諧波，不會很大程度的影響電力系統(tǒng)的運行，所以一般忽略不計。

2.2 輸配電系統(tǒng)發(fā)生故障

輸配電系統(tǒng)內出現電力諧波通常都來源于電壓變電器。因為外部環(huán)境因素的影響，很多設計工作者在設計電壓變電器期間，一般會把電壓變電器里的磁密性設置為其飽和階段，為防止因電容量過大導致浪費，這樣做雖很大程度上減輕了變壓器的成本，但也造成電壓變電器更容易在工作中產生電力諧波。

3 電力諧波對電能表電能計量的影響

3.1 給感應式電能表造成的影響

對于機械式電表來說，它主要由轉動元件、驅動元件以及制動元件、軸承、輔助部件、計度器等幾部分組成。對于電表的電量顯示原理而言，它是通過電流和交變電壓在經過電表轉盤進而產生驅動力，進而讓其轉動，并且?guī)佑嫈灯鬓D動字輪。在進行感應式電能表的設計工作時，是將交流電基波作為基礎，并且通過磁感應來驅動相關的元件形成力矩，并以此來帶動計度器進行電能的測量工作。由于受到各種原因的影響，造成電力系統(tǒng)出現了諧波，并且電能表上的電壓、電流也將出現不平常的電壓、電流。這一過程中，驅動元件將導致磁感變化，進而對電能表的計量工作造成影響，導致電能表出現較大的誤差。

3.2 電子式電能表受諧波的影響

國家加快建設智能電網，如今電子式電能表通常是多功能電能表或者是智能電能表，其是由計量芯片、通訊模塊、微處理芯片等部件組成。它的功能十分強大，不但與計量精確性有著直接的關系，同時還影響都到遠程與本地通信（準確、完整、及時獲取居民用電的信息），并且對信息交互與傳輸、遠程停送電以及異常報警等活動造成影響。對于電子式電能表來說，它是以諧波與基波相加作為基礎進行相應的電能計算。對于線性用戶而言，不但會對電能計算造成影響，同時還會帶來有害有害諧波；而對于非線性用戶而言，由于諧波中的有少數進入電網，因而其在電能的計算過程中將會小于它實際的耗費電能，進而導致了電網的污染。為了能夠準確的測出諧波所造成的影響，提升電能信號水平，分析電能取樣區(qū)間的頻率，從而多次進行諧波的測量。

3.3 諧波影響電能計量的準確性

一方面，諧波影響感應式電能表的計量。電能表測量會受到畸變波的影響，且還會遭到頻率特質的影響。電能表的頻響曲線是否可以做到平坦，這時計數誤差影響是較為明顯的。這就說明我們需要對頻響開展全面研究。通常來說，該影響要從以下幾個方面來探析：①對轉盤的影響。而電能表轉盤并不是一種單純電阻，內部有感抗，一旦頻率出現變化，阻抗角、等效阻抗會根據頻率變化而出現變化；②根據轉盤力矩影響。一旦發(fā)現諧波，頻率不斷增加，磁通量會比較小，因此會推動轉盤力矩慢慢變小，且轉盤轉動會漸漸變慢，這樣就會產生計量失誤；③從電能表測量誤差的負向影響。諧波以后，電流頻率的不斷增強，電壓線圈的磁通量減小，轉盤轉動漸漸減緩，轉盤的力矩變小，電能表測量誤差出現負向變化。另一面，諧波對電子電能表測量的影響。理論上來說，該類電能表的計量手段是根據總體來計算的，電路中兼有基波與諧波，但是該過程中諧波會危害到線性用戶，如果把它計算在一起的話，會造成電能表電量的總值不斷增加，此外對非線性用戶來說，出現的諧波也會流進電網去，因此造成電網污染，這對測量數據來說是十分不利的。為了解決以上出現的問題，可以置低通濾波器，達到去掉諧波的目的，讓基波電能可以計量，確保線性用戶的用電安全。

3.4 諧波影響電能計量的合理性

因為諧波影響，現階段我國使用全能量式計量手段在合理性與準確性之間很難統(tǒng)一。例：在非線性電網中，非線性居民為諧波“創(chuàng)造者”，因為諧波有少數進入電網，他支付電能要小于實際測量的電能，然而電能收支是平衡，而諧波“創(chuàng)造者”導致的這些損失卻要諧波“受害者”的線性用戶來支付。很顯然，這一定是不科學的，并且也造成了電力系統(tǒng)的經濟損失，這樣不利于電網正常安全運行。

4 減少諧波對電能計量影響的措施

4.1 選對電能計量手段

根據實際情況來說，諧波處理技術方面國內還比較落后，還不能對諧波帶來的現象采用有效地防治對策。所以為了保證電能測量數據的無誤性，電能測量人員就要在對電能計量的期間，運用工頻基波電能表與寬頻帶電能表的結合來計量電能，這種方式可以有效提升電能計量的精確度，因而有效減輕諧波的排放，保證電力系統(tǒng)可以高效安全的運行。

4.2 諧波抑制手段

該手段可以降低諧波源用戶朝系統(tǒng)注入的諧波量。對于電力系統(tǒng)中的大部分非諧波源用戶而言，現在運用的電能表大部分是電子式電能表，由于電子式電能表基本不會受到諧波的影響，因而它比感應式電能精確性好。對于電網中的諧波源的居民以及周圍的非諧波源居民來說，可以使用這一方式，這樣一來既能夠計量諧波電能，同時又可以計量基波電能的新式電能表來計量電能，金額可以減小諧波對于電能計量工作造成的影響。在進行電能計量時，一定要遵守“公正、公開和公平”的原則。同時，為了解決非線性用戶計量公平性的問題，并且挽回由于諧波給供電單位帶來的電能損失問題，可以使用具有諧波測量功能的多功能型電能表進行電力計量工作?，F階段，國內用于電網測量電能的電子型諧波電能表大多是應用帶阻濾波器法和快速傅立葉變換法。

5 結束語

由于中國電網不斷的完善，因此非線性用戶的負荷數量也隨之增加，讓諧波對電能計量的影響變得更明顯，要想確保電能的計量精確性，就要積極的探究諧波對電能計量的影響，在此理論的指導下確保電能計量工作的有用性。所以，本文從此角度出發(fā)，積極分析諧波對電能計量影響，并希望在這研究期間中找到規(guī)避諧波的解決方式，以確保電力高效化運行。作為電力公司，確保電能計量的精確性的同時，還要最大化利用能源。而且諧波通常會負面影響到電能產生、輸送與應用效，讓家用電器出現振動比較大，噪音過大，過熱的現象，甚至導致電能計量設施精確度的持續(xù)下降。

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收稿日期：2018-4-15