諧波對電能計量的影響

徐　偉，胡海泉，黃繼華，洪學才

國網六安供電公司

諧波對電能計量的影響

徐偉，胡海泉，黃繼華，洪學才

國網六安供電公司

電能計量是否準確關系到電能用戶與電力企業的切身利益。本篇文章分析了電網中諧波產生的原因以及諧波對電能計量產生的影響，同時提出了排除諧波的技術方法。

諧波；電能計量；影響

1　、諧波的產生原因

諧波在電力電子裝置還沒出現的時候主要有變壓器產生，這種諧波量值不大，諧波主要由奇次諧波構成，現在的諧波來源主要是各種層出不窮的電子裝置。由于大容量濾波電容器的出現，讓二極管的導通角越來越小，只有當交流電壓在波峰附近的時候才能導通，這也會讓導通后的電壓波形嚴重變形，三次諧波偶爾會在基波上，產生窄尖峰脈沖，因此線路功率因素很低，通常會比0.6更小。由于電網中用到電器功率損耗會比供電線路與變壓器的功率更小，因此在所有線路上的電壓畸變總體要比電流畸變更小。

2　、諧波對電能計量裝置的誤差影響

2.1電磁感應式電能表

電磁感應式電能表根據基波的原理設計而成，倘若在基波之外還有高次諧波分量，那么電能表中的線圈就會產生高于平常很多的阻抗，這就會讓電能表在計量過程中產生偏差。同時，如果各種頻率的波形互相疊加，就會讓波峰諧振或者削弱，從而讓波形跟正常的波形不一樣，但是線圈的變化并不是線性的。想要得到平均功率，就必須要讓同樣頻率的電流和電壓互相作用。但是由于電磁元器件的存在，會讓波形變得畸形，產生的電壓和電流并不是同一個波形，因此，在使用電能表的時候，如果工作環境中存在高次諧波，則會讓電能表在使用過程中產生誤差。

2.2全電子式電能表

全電子式電能表是通過對供電電壓和電流采樣，運用專業的電能表集成電路，對采樣電壓與電流信號處理后，轉換成跟電能成正比的脈沖輸出顯示。這種電能表主要通過中央處理對各種頻率的電流電壓瞬時值進行采樣計算輸出電信號來計算。這種計算方法可以有效記錄在運行過程中各類頻率波形的負載值與功率值。但是在實際使用過程中，由于諧波信號的波形并不是規則的，可能會跟電路負載的電流方向相反，這會讓削弱電路負載的電流值，因此在實際計量過程中顯示的數值會有所偏差。

3　、諧波環境下準確合理的電能計量方法

就當前的電子電力技術而言，使用能夠產生諧波的設備是極為必要的，而要在諧波充分的環境下準確合理的進行電能計算就必須采用相應的方法與措施。為降低諧波對供電系統的影響，應從諧波產生的源頭著手，設法在靠近諧波源的地方阻斷諧波電流，以此減小諧波電壓。減少和避免諧波電流的危害性，可選擇安裝電容器、無源組件、電阻及點抗感構成的調諧波裝置，以降低諧波的危害性，同時還需合理補償功率因數。在諧波充分的環境下進行準確合理的電能計量，首先要明確功率的概念、作用與意義，功率一般可分為無用功率和有用功率，諧波功率即諧波產生的功率屬于無用功率，該部分功率無需納入計量范圍，而基波功率即基波產生的功率屬于有用功率，所以需要對諧波與基波二者產生的功率進行準確的辨識，這過程相當關鍵。根據諧波與基波產生的功率性質選擇采用的方法通常包括以下幾種。

3.1采用頻率陡降的電能表

頻率陡降的電能表即為基波電能表，該類電能表是專門針對基波功率進行計量的，并不會計量諧波功率。其對線性負荷較為敏感，可直接濾過非線性負荷。使用該類電能表可以有效排除諧波在電能計量中的影響。

3.2采用分頻技術制作的電能表

使用分頻技術能夠有效分離諧波電能和基波電能并進行分開計量，同時能夠通過電費杠桿達來調節。通常，電用戶的電費包括三部分，其一是基波電費，其二是因諧波電能產生的懲罰性電費，其三是因消除諧波電能而產生的獎勵性電費。依照傳統定義描述，基波電壓和諧波電壓共同形成有效電壓，而基波電流和諧波電流共同形成有效電流，如此基波功率和諧波功率便是共同形成了有效功率，所以以往普遍使用的電流表、電壓表和功率表基本都保持固定頻率，事實上這種情況就是把基波量和諧波量等同視之，即表示以往普遍使用的用于計量電壓、電流和功率的儀表最終獲取的數據存在諧波量，無法精準度量基波的電氣量。如今的電子電氣環境逐漸復雜化，以往普遍使用的電能計量儀器的計量結果往往會與實際存在很大的偏差。傳統電能儀器表一貫是將基波和諧波等同視之，當計量精確度越高，其得到的計量數據就越突顯不合理性，而采用分頻技術制作的電能表正好可以有效解決該問題。采用分頻技術制作的電能表可以準確計量負荷所消耗的基波電能，而且也可對負荷所消耗諧波電能的傳遞方向及大小進行計量，對非線性負荷具有很高的靈敏性，如此便能夠對電力系統中產生諧波危害即存在非線性負荷的用戶實施相應的懲處，并對可排除非性性負荷和只存在線性負荷的用戶予以獎勵。所以，采用分頻技術制作的電能表可以有效排除諧波在電能計量中的影響。

3.3采取技術與管理兩個方面的措施

為降低諧波在電能計量中產生的影響，可從技術與管理這兩個層面入手，通過同時采取這兩個方面的措施進行抑制。著重強化電力系統中非線性負荷的準入制度，確保諧波含量滿足國家規定標準。為了使電能計量的準確度達到一定水平，就必要保證諧波含量控制在允許范圍內。

4　、結語

當前電力的發展很大程度上是受到現代電力電子裝置的應用的推動作用，但同時也由于該類電子裝置中包含了非線性設備及負荷而產生了諧波，多數電能計量儀表都會受到諧波的影響而導致計量數據的不準確，這不利于用戶的利益保障，同時會對電力企業的發展產生不力影響，因此，我們有必要想方設法使諧波功率和基波功能成功分離，從而有效保障用戶和企業的利益。

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