電力計量中電力諧波的影響及有效措施分析

朱德旭 陳鑫 楊斌

摘要：電力的計量關(guān)系著各方的利益，因此對電力進(jìn)行準(zhǔn)確的計量事關(guān)重大。而電力諧波對電能計量表產(chǎn)生的影響在一定程度上對電力計量造成了誤差，影響了電力計量的準(zhǔn)確性?；诖耍疚闹饕治隽穗娏τ嬃恐须娏χC波的影響因素，提出了電力諧波的影響及處理措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：電力計量;電力諧波;影響;措施

在電力系統(tǒng)中，諧波是客觀存在的，并不能完全消除，其不僅會導(dǎo)致電網(wǎng)的污染，而且會影響電能計量的準(zhǔn)確性，損害電力企業(yè)和電力用戶雙方的利益。對此，電力技術(shù)人員必須強(qiáng)化認(rèn)識，分析電力系統(tǒng)的諧波源，了解諧波產(chǎn)生的原因及其對于電能計量的影響原理，采取切實可行的技術(shù)措施和管理措施，做好諧波的治理工作，提升電能質(zhì)量，保證電能計量的準(zhǔn)確性和可靠性。

1.?產(chǎn)生諧波的原因

1.1輸配電系統(tǒng)的原因

輸配電系統(tǒng)中的變壓器較容易產(chǎn)生諧波，主要是因為變壓器的鐵心易呈現(xiàn)出飽和狀態(tài)，同時由于磁化曲線具有非線性的特征，變壓器運行過程中磁密處于曲線的飽和段上，從而對變壓器的運行質(zhì)量造成影響，最終導(dǎo)致奇次諧波的產(chǎn)生。

1.2發(fā)電原因

目前的發(fā)電機(jī)中的三相繞組不具備完全對稱性，受制作技術(shù)的影響，三相繞組無法均勻地繞過鐵心，上述現(xiàn)象導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的電源質(zhì)量發(fā)生下降，由此產(chǎn)生諧波。

1.3用電的原因

許多電氣設(shè)備中設(shè)有晶閘管。由于晶閘管的存在，在用戶用電的過程中，晶閘管材質(zhì)的整流設(shè)備極有可能出現(xiàn)諧波。當(dāng)前，社會上許多充電設(shè)備中含有晶閘管，給諧波的產(chǎn)生提供了環(huán)境。

2.?電力計量中電力諧波的影響

2.1電子式電能表方面

電子式電能表不會受到諧波頻率所造成的磁性影響，其內(nèi)部構(gòu)造對于電路的要求較小，但是當(dāng)諧波頻率炒貨1kHz?時，諧波頻率所造成的影響就會難以忽視，所以在應(yīng)用電子式電能表計算總電量時需要將1kHz?以內(nèi)的諧波頻率所產(chǎn)生的電能加上，即E=E1+ΣEn。從諧波對于兩種電能表所造成的影響方式可知，我們在具體的使用兩種電能表的過程中，其實都有條件將諧波功率計算在內(nèi)，分別進(jìn)行增加或減去諧波的電能En，在一定的頻率范圍內(nèi)，通過這種方式計算的E?卻是為實際意義上的非線性負(fù)載消耗值，我們面對的最大問題在于，諧波功率為負(fù)值，我們所通過計算得到的電能結(jié)果是比實際要小的，而非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波作用于電網(wǎng)當(dāng)中，不僅不會產(chǎn)生正面的影響，反而會對整個電網(wǎng)中一部分電路、電壓造成影響，破壞電網(wǎng)整體的穩(wěn)定性，造成更大的諧波影響，所以用戶在這種情況是處于有利地位而忽視諧波造成的整體影響，因此要對電能計量的方式進(jìn)行改變。

2.2電磁感應(yīng)電能表

電磁感應(yīng)電能表是較為常見的一類電能表。在基波或高次諧波電壓和電流存在的環(huán)境中，電磁感應(yīng)電能表內(nèi)部的電壓線阻抗會發(fā)生一定程度的變化，某些情況下，旋轉(zhuǎn)圓盤的狀態(tài)也會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電能表中的電流與電壓的磁通發(fā)生相應(yīng)的變化，以上的各類變化將直接致使電能表產(chǎn)生誤差。諧波與基波的存在形式是相互疊加的，如果波形發(fā)生畸變，磁通無法隨著波形的變化而發(fā)生相應(yīng)的線性變化?；兊碾娏麟妷喝绻ㄟ^了電能表內(nèi)部的電磁元件，則電能表平均功率與電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o法形成正比，意味著正弦電壓電流無法與不同頻率中出現(xiàn)的電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行疊加，這就導(dǎo)致了計量誤差的產(chǎn)生。

2.3互感設(shè)施方面

諧波對互感設(shè)施的影響主要與諧波的方向、大小和電能表有關(guān)。當(dāng)諧波的電流和電壓的幅度值改變時，就會對電能的計量產(chǎn)生影響。觀察諧波對互感設(shè)施的影響，可以將諧波的電流幅度值設(shè)定為A，諧波的電壓幅度值設(shè)定為B，相位差值設(shè)定為C，綜合相位差值設(shè)定為D，再按照電流、電壓的幅度值和相位差以及諧波的電壓幅度值之間的關(guān)系得出相關(guān)結(jié)果：①當(dāng)需要計量的系統(tǒng)中安裝了電磁式互感器電能計量表時，此時的諧波頻率保持在2?kHz?以下，那么，使用電壓互感器測量電壓時就會發(fā)現(xiàn)，電壓減小，相位較為滯后。而安裝了感應(yīng)式電能表后，此時的諧波頻率次數(shù)保持在25?之上，電能表沒有計量。②當(dāng)需要計量的系統(tǒng)中安裝了電子式互感器電能計量表時，諧波就會影響電能計量的結(jié)果和電能表的運行。在需要計量的系統(tǒng)中安裝電容式電壓互感器計量表，檢測2?次諧波的電壓時發(fā)現(xiàn)，電壓達(dá)到了諧波的3倍之上。諧波的頻率越大，對電能表計量的影響也就越大。

3.?完善電力計量中電力諧波影響的有效措施

3.1在電力計量中合理使用電力諧波

在對電力諧波進(jìn)行深度分析的過程中，要結(jié)合實際需求和項目運行參數(shù)，提升整體控制結(jié)構(gòu)的有效性，積極發(fā)揮電力諧波的有效作用。在電力諧波作用下，通常將電力計量方法劃分為三個方式。①主要利用純基波計量方式，借助對電力諧波的過濾和系統(tǒng)性忽略，保證設(shè)備自身的干擾能力得到升級，且在測量時僅僅處理基波功率即可。②利用具體措施提高電表的功率反應(yīng)能力，確保電表將自身的電量進(jìn)行集中顯示，從而提高電流電量統(tǒng)計的效率，確保整體運行結(jié)構(gòu)的完整度。③借助諧波功率以及基波功率實現(xiàn)運行結(jié)構(gòu)的整體性計算，并且不需要進(jìn)行刻意的數(shù)據(jù)分離。④利用有效措施對諧波功率和基波功率進(jìn)行科學(xué)化的劃分，各司其職，建構(gòu)系統(tǒng)化的計量工作。

3.2在電力計量中提升電力諧波的準(zhǔn)確性

在實際測量過程中，要發(fā)揮整體運行結(jié)構(gòu)的有效性，就要保證建構(gòu)完整的工作運行機(jī)制和工作流程，提升管控效果的同時，保證諧波測量工作的有序進(jìn)行。特別要注意的是，在利用諧波進(jìn)行測量的過程中，要對配電網(wǎng)中的諧波含量和潮流方向進(jìn)行精細(xì)化分析和處理，保證能對正方向和反方向的諧波進(jìn)行統(tǒng)籌計量測算。除此之外，要對諧波電壓電流的幅度數(shù)值和相位進(jìn)行集中測定，以保證整體結(jié)構(gòu)運行的常規(guī)化。目前，主要的電力諧波測量機(jī)制包括小波測量、無功功率測量以及傅里葉變換方式測量等，并且在借助濾波器測量時，能對整體數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化管理。只有建構(gòu)完整且行之有效的計量措施，才能在提升電力諧波準(zhǔn)確度的同時，優(yōu)化整體計量系統(tǒng)的效果。

3.3在電力計量中合理化計量電力諧波

要想從根本上提升整體測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，測量人員要結(jié)合實際進(jìn)行相應(yīng)諧波測量方式的選擇，確保整體運行結(jié)構(gòu)的完整度，也要著重強(qiáng)化整體控制層級和控制效果。只有保證電能計量項目和數(shù)據(jù)的真實有效，才能有效應(yīng)用電力諧波，提高整體電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

特別是在工業(yè)用電項目中，傳統(tǒng)計量電力的措施主要是多功能電子式電能表，若是要保證測量數(shù)據(jù)更加多元化就選取感應(yīng)式電能表，不僅能對一般居民的電量進(jìn)行計量，也能對非工業(yè)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行集中收集。而正是基于不同用戶的不同類型，要保證收費方式的差異性，就要充分發(fā)揮電能表對基波功率的測量水平，但是，對諧波功率的測量還存在一定的偏差。因此，利用智能電能表對諧波潮流大小、方向的測量至關(guān)重要，差異化計量結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)合理化的電力諧波測定，使計費結(jié)構(gòu)也越來越合理化。

4.結(jié)束語

在電力設(shè)備中有效應(yīng)用電力諧波是順應(yīng)時代發(fā)展的必然選擇，要在不斷創(chuàng)新電力計量技術(shù)的同時，提高計量準(zhǔn)確度，減少電力計量損耗和誤差。電力諧波具有非常高的研究價值，技術(shù)人員要積極研發(fā)其有效運行的方式方法，優(yōu)化應(yīng)用諧波計量電表，從而為電力系統(tǒng)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]?史皆鵬.電力計量系統(tǒng)中電力諧波對計量的影響分析[J].通訊世界.2016（14）.

[2]?楊金濤，樂健，汪妮，等.諧波背景下電能計量系統(tǒng)的計量誤差分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2015，40（13）：144-150.