電力諧波在電力計量中的應用分析

【摘要】隨著時代的發展和社會經濟的進步，我國電力系統發展迅速。電力系統主要是依據電力計量來收費的，那么，電力計量的準確性將會對電力系統的經濟效益產生直接影響，還會在很大程度上影響到電力系統中計算技術指標。準確的電力計量，可以促使電力系統運行的安全性和合理性，推動電力的市場化進程。電力諧波存在于電力系統中，會對電力計量的合理性和準確性產生嚴重影響，不利于供電部門擴大效益。本文簡要分析了電力諧波在電力計量中的應用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

【關鍵詞】電力諧波；電力計量；應用分析

電力諧波在電力系統運行中，是不可避免的，有很多因素都會導致電力諧波的產生。要想解決諧波問題，諧波測量是必須要進行的，這些是諧波研究的出發點。對諧波進行測量，就需要實時監測配電網里諧波的含量和潮流方向，并且對諧波流向進行分析。結合計量數據，來制定相關措施來處理諧波。

1.電力諧波出現的原因

一是發電源質量較低，導致諧波的出現：因為三相繞組制造發電機時，達到的對稱總是存在著偏差，并且發電機的均勻程度也并不是絕對標準的，因此，總會有一些諧波出現于發電源中。通過調查分析發現，這種諧波一般較少。

二是出現于輸配電系統中的諧波：通常情況下，諧波會出現于電力變壓器中，這是因為變壓器鐵心處于飽和的狀態，磁化曲線是非線性的，當磁化曲線的飽和段中出現工作磁密，磁化電流就會表現為尖項波形，這樣就會諧波包含于其中。通過調查研究發現，變壓器中鐵心的飽和程度和偏離線性是呈正比的關系，并且還會直接關系到諧波電流，也就是說要想控制諧波電流，就需要降低變壓器中鐵心的飽和程度。

三是用電設備方面出現的諧波：隨著時代的發展，目前在電力機車以及開關電源等諸多方面都已經開始廣泛的應用晶閘管整流，這樣就促使很多的諧波產生于配電網中。單向整流電路是整流裝置，那么在接感性負載時，就會有奇次諧波電流產生，三次諧波含量就會達到百分之三十左右的基波，增大電容值的過程中，也會隨之增大諧波含量。通過統計，大約所有諧波的百分之四十左右就是整流裝置出現的諧波，因此它是最大的諧波源。

2.電力諧波對電力計量準確性的影響

在感應式電能表方面：在對電能表計量受到波形畸變影響進行研究時，需要對電能表的頻率特征進行充分掌握，要知道，電能表頻響含有的曲線平坦與否，會對諧波功率下出現的計數誤差產生直接的影響。要想將感應式電能表最好的工作性能給發揮出來，就需要保證電壓和電流是正弦波，并且頻率范圍比較的狹窄。如果有畸變出現于配電系統里電流和電流波形偏離正弦，那么就會影響到電能表測量的準確度。據研究表明，電壓以及電流諧波測量時的頻率大小和負誤差呈正比的關系。

在電子式電能表方面：被測信號的不同，會出現差異化的波形響應，電子式電能表也會出現差異的誤差。正弦函數在正交性的作用下，如果僅有一個畸變存在于功率的電壓或者電流兩信號中，就會有誤差存在于電能表測量中，但是只會產生很小的誤差，甚至可以忽略不計，如果有畸變存在于兩信號的波形中，電能表測量出現的誤差可以是可以控制的，這是數字乘法器以及分割乘法器的作用。在對電能量進行測量的過程中，測量過配電網的電壓和電流之后，要將其先轉變為弱電信號，利用的是互感器，之后才可以進入到電能表中。因此，互感器的準確度會直接影響到測量結果的準確性。如果有非線性特性出現于測量的互感器中，在傳輸中，畸變信號經過了互感器，那么互感器中轉換諧波的就會有不同的比例，并且，容易有變形問題存在于被測信號中，此時，就會有較大的測量誤差產生。通過相關的實踐研究我們可以得知，如果有畸變存在于波形之中，隨著諧波頻率的增高，就會增大波形變換的誤差，并且奇次諧波中波形變換的誤差會小于偶次諧波。

電能表計量的電能包括了基波電能和每次的諧波電能，每次負荷情況的不同，會對諧波電能產生影響，方向也存在較大的差異。電力部門希望基波電流是用戶的的全部電流，幾波電壓是配電網的全部電壓，這樣就可以減輕線性負荷對用戶產生的不良影響。作為用戶來講，也希望只計量那些基波電能。電能表計量出來的有功功率是基波電能將諧波電能減掉，如果計算較低的基波電能，就會有諧波污染存在于配電網中。

3.電力計量方法的選擇

目前在工業用電中，大多都是采用多功能的電子式電能表來用于電力計量，而將感應式電能表應用于其他一般居民和非工業的電力計量中。結合國家相關的規定，用電用戶類型的不同，需要選擇差異化的電價收費方式，電能表只可以對基波功率進行測量，卻無法有效的測量諧波功率。諧波影響到了電力部門以及線性負載用戶的用電，在付費時，卻沒有承擔諧波功率所造成的額外損失。而那些非線性的負載用戶，將所有的基波電能費用都承擔了下來，但是因為諧波出現而給電力系統帶來的損失卻不能有效補償。

目前，智能電能表作為基礎設備已經被廣泛的應用于我國智能電網的建設中，它促使配電網信息化、數字化和自動化得以實現，有效促進了電力諧波電力計量的發展。智能電能表具有一系列的優勢，可以進行雙向計量，具備功能有很多，比如預付費、階梯電價、遠程斷電等，可以實時監測配電網的運行電能質量和環境質量，電力企業的效益可以得到有效保證，可以更加穩定的進行電力供應。特別是隨著時代的發展，人們生活質量的不斷提高，對電能質量提出了更高的要求，并且又開始廣泛采用非線性負載。用戶的利益會在很大程度上受到電力諧波的損害，并且電力系統非經營成本的投入會得到顯著增加，針對這種情況，電力部門就需要研發一種新的計量方式來解決這個問題。在這種情況下，就可以應用智能電能表，它不僅可以對基波功率值進行測量，還可以將諧波潮流的方向以及大小給測量出來，針對諧波功率存在于非線性負載用戶中，那么結合測量的結果，就需要將額外的經濟懲罰施加到他們身上，這樣就可以給予電力部門以及線性用戶適當的補償。通過實踐研究表明，這種計量方式可以更加合理的計費，諧波損害帶來的經濟損失可以由非線性用戶來承擔。

4.結語

通過上文的敘述我們可以得知，目前越來越多的非線性負荷投入到配電網中，這樣就促使很多的諧波電流出現于配電網中，導致諧波污染的出現，這些諧波會促使電能損耗得到增加。如果不選取一種合理科學的計費方式，就會給非線性用戶和電力部門造成損失。那么就可以采用智能電能表來計量，給予非線性負載用戶一定的經濟懲罰，補償那些線性負載用戶和電力部門，減少諧波的危害。本文簡要分析了電力諧波在電力計量中的應用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

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