關(guān)于電力諧波對電能計量影響的分析與探討

妥振文

摘 ?要：隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)、配電網(wǎng)、各類線路和設(shè)備不斷建設(shè)、投入運(yùn)行，通過電能計量可實現(xiàn)公平結(jié)算，更合理地調(diào)度和使 用電力資源。但隨著各類非線性設(shè)備及負(fù)荷的加入，電力系統(tǒng)中被注入越來越多的電力諧波，造成電力設(shè)備溫度升高，引起發(fā)電機(jī)振動，使得電能質(zhì)量 受到影響，同時也干擾到電能計量儀器儀表的合理性和準(zhǔn)確性，導(dǎo)致計量不準(zhǔn)，帶來了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。為此要重視電力諧波對電能表電能計量的影 響，做好預(yù)防措施，盡量減少諧波的產(chǎn)生，不斷提高電能表計量的合理性和準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：電能計量;非線性負(fù)荷;電網(wǎng);電流畸形;諧波功率

1 電力諧波產(chǎn)生的原因

電力設(shè)備中電力諧波的產(chǎn)生是無法百分之百完全避免的，之所以會發(fā) 生電力諧波，很大一部分是由于電源部分出現(xiàn)了異常問題導(dǎo)致的。電源質(zhì) 量較差時會導(dǎo)致電力諧波的產(chǎn)生，除此之外，在電力設(shè)備晶體閘管整流設(shè) 備中，也可能發(fā)生電力諧波。輸電系統(tǒng)中變壓器的實際運(yùn)行和使用過程， ?也是電力諧波產(chǎn)生的一大環(huán)節(jié)。諧波的大小會在負(fù)載過程中隨著電容的變 化而發(fā)生改變，通常情況下，電容的大小改變會使諧波的大小按照正比關(guān) 系發(fā)生一定程度的變化。針對電力諧波的研究，在傳統(tǒng)的理論中認(rèn)為電力 諧波是變壓器產(chǎn)生的，近些年來我國的社會條件不斷改變，用電設(shè)備使 用量增加，用電設(shè)備性能也發(fā)生了改變，因此和變壓器產(chǎn)生的電力諧波量 相比，電力設(shè)備產(chǎn)生的電力諧波量更高，提高了電力諧波的組合形式復(fù)雜 性，導(dǎo)致電力諧波所帶來的影響更加明顯，增加了電力計量工作的難度， ?為了保證電能計量工作的準(zhǔn)確性，必須要從多方面考慮優(yōu)化電能計量工 作，帶來了對電能計量工作的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2 諧波對電能影響分析

2.1 ?諧波對感應(yīng)式電能表的影響

電能表按其工作原理可分為機(jī)械式電能表和電子式電能表，兩者相 比，電子式電能表因靈敏度高、精度高、防竊電、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛 使用機(jī)械式電能表中最常用的是感應(yīng)型電能表。機(jī)械式電表主要由軸承、 驅(qū)動元件、制動元件、轉(zhuǎn)動元件和輔助部件等組成。機(jī)械式電表電量顯示 原理是交變電流和電壓將電表轉(zhuǎn)盤穿過時產(chǎn)生的驅(qū)動力使其轉(zhuǎn)動并將計數(shù) 器字輪轉(zhuǎn)動帶動，而在不同電流和不同影響因素下，即便在多種方式的實 施下予以了調(diào)整，然而也無法對其精度進(jìn)行有效的控制。

感應(yīng)式電能表是以交流電基波為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計的，電能表計量過程中 通過磁感應(yīng)的驅(qū)動元件產(chǎn)生力矩，從而將計度器帶動進(jìn)行電能計量。一旦 電力系統(tǒng)產(chǎn)生了諧波，電能表上電流、電壓會因諧波的影響而得到諧波與 基波相加后的畸變電流，不同于正常情況下的電流、電壓。驅(qū)動元件引發(fā) 的磁感應(yīng)會在電流、電壓的畸變之下而有一定變化產(chǎn)生，此時也會相應(yīng)地 改變驅(qū)動元件上產(chǎn)生的力矩，最終在較大程度上影響了電能表的計量。

2.2 ?諧波對互感器的影響

在當(dāng)前電力系統(tǒng)中，無論是產(chǎn)生電能、傳輸電能還是變化電能，互感 器都是不可缺少的設(shè)備，特別是在計量系統(tǒng)中，其精準(zhǔn)度完全與計量的安 全穩(wěn)定、準(zhǔn)確可靠密不可分。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)諧波污染時，會對互感器裝置 中造成磁滯或渦流現(xiàn)象，對互感器工作狀態(tài)產(chǎn)生不利。而大部分電容式互 感器幅頻特性和角頻特性都較差，無法保證對諧波環(huán)境下測量的準(zhǔn)確性。 電子式互感器具有寬廣的頻帶范圍和良好的線性特性，但是當(dāng)諧波電壓、 電流相位差接近90°時，會對計量產(chǎn)生較大影響?？偠灾?，諧波污染會 對電能計量的準(zhǔn)確性產(chǎn)生不利的影響。

2.3 ?諧波對電能計量合理性的影響

針對諧波的影響而言，我國現(xiàn)有的全能量計量方式無法實現(xiàn)統(tǒng)一的合 理性、準(zhǔn)確性。如非線性系統(tǒng)中，非線性用戶作為“制造”諧波的對象， ?因有一部分諧波進(jìn)入電網(wǎng)，支付的電能會比實際計量的電能更小，但是因 電能收支平衡的緣故，引發(fā)于諧波“制造”對象構(gòu)成的損失所對應(yīng)的支付 人員為諧波的“受害者”線性用戶，而這顯然是缺乏合理性的，同時也會 影響電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 電力諧波對電能計量影響的解決策略

3.1 ?合理選擇電能計量方式

要想實現(xiàn)電能計量準(zhǔn)確性的提升，首先可入手于計量方式。在抗直流 分量低壓電流互感器、寬頻帶電能表、工頻基波電能表一起實施的基礎(chǔ)上 進(jìn)行電能測量，確保測量的準(zhǔn)確性，減少諧波排放，保障電力系統(tǒng)得以安 全運(yùn)行。交流設(shè)備等極易產(chǎn)生高次諧波，通過運(yùn)用電子式電能表進(jìn)行雙向 計量，將兩個電能表測量數(shù)值平均，如此即可確保結(jié)果能夠一致于或是接 近于實際用電量。

3.2 ?降低諧波使用量

為了使電能計量的準(zhǔn)確性得到提高、最大程度地降低諧波對電能計 量形成的負(fù)面影響，應(yīng)從源頭著手，加強(qiáng)對諧波使用量的控制，減少諧波 在電網(wǎng)中的使用總量。之所以使用諧波目的是保證充足的電能供應(yīng)，但是 大量使用諧波會損害正常的電能供應(yīng)和運(yùn)行，針對諧波可能帶來的損害問 題，為了加強(qiáng)對電力設(shè)備和線路的保護(hù)，強(qiáng)調(diào)電能計量工作的準(zhǔn)確效率， ?可通過對電路的改進(jìn)方式，使負(fù)載性質(zhì)得到改善，電網(wǎng)中諧波的使用量也 能夠最大限度地減少，供電企業(yè)的輸出成本有所減少，提高了電力企業(yè)的 經(jīng)濟(jì)效益，推動電力部門未來更好的長足建設(shè)與發(fā)展。

3.3 ?不斷強(qiáng)化技術(shù)改進(jìn)

帶加權(quán)系數(shù)的諧波有功電能計量方式是一種新型的改進(jìn)電能表計量方 式的計量收費(fèi)方式，該方式不但能將由于諧波而受影響的線性用戶補(bǔ)償， ?同時也能對發(fā)出諧波電能的非線性用戶進(jìn)行合理處罰，可在經(jīng)濟(jì)手段的運(yùn) 用下將電網(wǎng)諧波污染削弱的目的達(dá)成。同時，改計量方式也可準(zhǔn)確、公平 的計量，在具有較為嚴(yán)重的諧波污染的電網(wǎng)系統(tǒng)中十分適用。此外，由于 個別電能表生產(chǎn)廠商不具備帶有測量諧波電能的電能表的生產(chǎn)能力，因此 應(yīng)建立在先進(jìn)計量原理的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)電能計量表進(jìn)行改進(jìn)。諧波電能 表還可在原有多功能電能表改進(jìn)之后，與電子技術(shù)相結(jié)合，借助軟件功能 進(jìn)行更先進(jìn)電子電能表的開發(fā)，有效監(jiān)測、管理諧波，可支持同步采樣、 誤差補(bǔ)償算法，最終將電能計量受諧波的影響妥善處理。

3.4 ?增加換流裝置相數(shù)

通過抑制電力斜坡，能夠為電能計量的準(zhǔn)確性提供保障，控制電力諧 波給電能計量帶來的負(fù)面影響，保證電能計量的準(zhǔn)確率得到提高。通過加 大換流裝置的相數(shù)，能夠起到良好的抑制諧波的作用，達(dá)到抑制諧波產(chǎn)生 量的目的。因為諧波主要就是來源于換流裝置，導(dǎo)致供電系統(tǒng)中發(fā)生了電 力諧波，增加電力諧波，導(dǎo)致電能計量工作在后續(xù)的實際開展和實施中準(zhǔn) 確性不足。增加換流裝置脈動數(shù)，同樣能夠降低諧波電流的有效值，因為 換流裝置與其交流側(cè)和直流側(cè)形成的諧波次數(shù)能夠清除掉幅值較大的低頻 項，這樣一來，電流諧波得到了有效的抑制，從換流裝置這一源頭做好了 諧波的管控，抑制諧波產(chǎn)生，保證后續(xù)電能計量工作的準(zhǔn)確率。

結(jié)束語

綜上所述，針對諧波形成的影響，電力計量工作應(yīng)不斷地改進(jìn)和優(yōu)化 方式方法，加強(qiáng)對電力計量準(zhǔn)確性的深入研究，提高電力計量工作的綜合

水平與成效。

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