電力諧波對電能表電能計量的影響探究

尹 明,龐 兵

（山東省泰安市山東石橫特鋼集團有限公司技術監督部,山東 泰安 271612）

0 引言

近年來，我國經濟快速發展，各個領域的電力需求大幅上漲，這對于電能表電能計量的準確性提出了更高的要求。電能表電能計量數據是電力系統的一項重要技術指標，也是電力企業收取電費的重要憑證，而電網中大量的電力諧波使得電能表電能計量的合理性和準確性受到很大干擾，損害電力企業和電力用戶的緊急利益，因此必須采取有效的解決方法，不斷提高電能表電能計量的準確性。

1 電力諧波對電能表電能計量的影響

1.1 對電能表電能計量準確性的影響

（1）電子式電能表。電子式電能表在使用過程中，可結合不同的測量信號波形產生不同的響應，因此電能表電能計量存在著一定程度的差異。由于正函數具有正交性，一旦電流信號或者功率電壓發生畸變，電子式電能表一定會產生計量誤差，當這種誤差較小時，可忽略不計。在電子式電能表實際應用中，電網的電流和電壓都必須進行測量，通過互感器將電壓和電流轉化為弱信號流入電子式電能表，因此互感器的運行狀態和準確度對于電子式電能表電能計量數據的準確性也有著直接的影響，若互感器具有非線性特性，其在通過畸變信號時，產生的各次電力諧波成分轉換比例不同，導致電能表電能計量數據發生較大形變，造成較大誤差。

（2）感應式電能表。電能表運行過程中的特定頻率是探究電能表電能計量數據發生波形畸變的重要依據，通過查看電能表頻率響應曲線是否均勻、平坦，分析電力諧波對于電能表電能計量數據誤差的影響，在電流電壓為正弦波、頻率范圍較窄、距離工頻較近等條件下[1]，感應式電能表可保持穩定、正常的運行，處于最佳的工作狀態。當運行系統的電流和電壓波形不符合正弦波變化特點時，感應式電能表的電能計量準確性會明顯下降，電流電壓的諧波越大，誤差也越大，不能正確進行電能表電能計量。

1.2 對電能表電能計量合理性的影響

在實際應用中，電能表電能計量的電能是各次電力諧波電能和電力系統基波電能之和，各次電力諧波電能的電力負荷存在較大差異，諧波產生方向也不同。當前，我國很多地區的電力企業呼吁用戶盡量采用基波電流，不僅可降低電力諧波對用戶終端線性負荷的影響，而且電力系統可應用基波電壓，降低電網線損。但是，我國大多數電力終端的電力負荷具有非線性，這種電力負荷的諧波電流朝著電網系統流動，但是電能表電能計量是電力諧波電能和用戶終端基波電能只差，得出有功功率，若基波電能的計量數據越來越少，會導致大量電力諧波污染整個電網系統。如果電網電源處于正弦波狀態，那么電網中線性負荷電流和電壓也是正弦波狀態，這時電力用戶終端會消耗大量的基波電流，如果非線性電力負荷電壓信號處于正弦波狀態時，電流狀態也會發生變化，結合三角函數的正交特性，同頻率下的電流和電壓積分為一個常數，在實際電網電路中只消耗同頻率電流和電壓的積分，主要是基波電流有功功率[2]。然而，但電網電源發生畸變，內阻較小時，線性負荷會消耗大量的電力諧波和基波電流有功功率，導致電能表電能計量的有功功率和電網實際消耗的有功功率之間偏差較大，嚴重影響電能表電能計量的合理性。

2 降低電力諧波對電能表電能計量影響的有效措施

2.1 基波電能計量法

通過上述電力諧波對于電能表電能計量的影響分析，電力用戶終端主要是線性負荷，采用基波電能計量法，可有效提高電力用戶終端的電能計量準確性，避免電力用戶繳納過多的電費。同時，對于電流用戶或者受電力諧波影響比較廣泛的電網線路來說，電力諧波對于感應式電能表和電子式電能表的電流和電壓回路產生大量濾波，這時大部分有功功率是基波電流的有功功率，可極大地提高電能表電能計量的準確性。

2.2 全能量電能計量法

電力系統中電能表電能計量數量是有功功率，采用全能量電能計量法，配合電子式電能表，可極大地降低電子式電能表的電能計量誤差。但是需要注意的是電子式電能表同時計量電力用戶終端的電流諧波有功電能，使得非線性電力用戶的電能計量數據減少，因此這種全能量電能計量法只適用于影響力小、電力諧波小的電力系統。

2.3 帶加權系數計量法

帶加權系數計量法是一種基于基波電能計量的方法，結合帶加權數據進行電能計量。當前，帶加權系數計量法還處于研究階段，而采用這種方法可得出更加真實準確的電能數據，可全面反映出諧波電能和基波電能，因此帶加權系數計量法適用于電力諧波分布廣泛或者包含大中型電力用戶的電力系統[3]。隨著我國現代化信息技術的快速發展，相信帶加權系統計量法的應用范圍將越來越廣泛。

2.4 選擇合適的電能表

在電能表電能計量中，對于電力系統中的同一個計量點，如果電力諧波超過我國電網的相關標準，可采用準確級相同的電磁感應式電能表或者全電子式電能表，也可采用多功能電能表，準確計量諧波分量。當大功率變流設備向電力系統注入大量電力諧波時，感應式電能表可準確記錄基波消耗的有功電能；當電力系統自身產生大量電力諧波時，可應用全電子式電能表，準確、真實地進行電能計量。

3 結束語

電力諧波對于整個電力系統百害而無一利，當電力系統包含大量諧波時，系統中的基波和諧波相互疊加，使得電壓和電流波形發生變化，由于磁通轉矩和平均功率之間的誤差較大，嚴重影響電能表電能計量的準確性，因此應采用科學合理的電能計量方法，保護電力用戶的用電安全，減少電力諧波對電能表電能計量的損害。

[1]葛毅.電力諧波對電能表電能計量的影響研究[D].重慶大學,2013.

[2]邱陶歆.電力諧波對電能計量的影響研究[D].華南理工大學,2012.

[3]李琳.電力諧波對電能表電能計量的影響分析[J].硅谷,2015(04):195+192.