諧波對(duì)電能計(jì)量的影響

徐　偉，胡海泉，黃繼華，洪學(xué)才

國(guó)網(wǎng)六安供電公司

諧波對(duì)電能計(jì)量的影響

徐偉，胡海泉，黃繼華，洪學(xué)才

國(guó)網(wǎng)六安供電公司

電能計(jì)量是否準(zhǔn)確關(guān)系到電能用戶與電力企業(yè)的切身利益。本篇文章分析了電網(wǎng)中諧波產(chǎn)生的原因以及諧波對(duì)電能計(jì)量產(chǎn)生的影響，同時(shí)提出了排除諧波的技術(shù)方法。

諧波；電能計(jì)量；影響

1　、諧波的產(chǎn)生原因

諧波在電力電子裝置還沒出現(xiàn)的時(shí)候主要有變壓器產(chǎn)生，這種諧波量值不大，諧波主要由奇次諧波構(gòu)成，現(xiàn)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(xiàn)，讓二極管的導(dǎo)通角越來越小，只有當(dāng)交流電壓在波峰附近的時(shí)候才能導(dǎo)通，這也會(huì)讓導(dǎo)通后的電壓波形嚴(yán)重變形，三次諧波偶爾會(huì)在基波上，產(chǎn)生窄尖峰脈沖，因此線路功率因素很低，通常會(huì)比0.6更小。由于電網(wǎng)中用到電器功率損耗會(huì)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(duì)電能計(jì)量裝置的誤差影響

2.1電磁感應(yīng)式電能表

電磁感應(yīng)式電能表根據(jù)基波的原理設(shè)計(jì)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(huì)產(chǎn)生高于平常很多的阻抗，這就會(huì)讓電能表在計(jì)量過程中產(chǎn)生偏差。同時(shí)，如果各種頻率的波形互相疊加，就會(huì)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(huì)讓波形變得畸形，產(chǎn)生的電壓和電流并不是同一個(gè)波形，因此，在使用電能表的時(shí)候，如果工作環(huán)境中存在高次諧波，則會(huì)讓電能表在使用過程中產(chǎn)生誤差。

2.2全電子式電能表

全電子式電能表是通過對(duì)供電電壓和電流采樣，運(yùn)用專業(yè)的電能表集成電路，對(duì)采樣電壓與電流信號(hào)處理后，轉(zhuǎn)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(duì)各種頻率的電流電壓瞬時(shí)值進(jìn)行采樣計(jì)算輸出電信號(hào)來計(jì)算。這種計(jì)算方法可以有效記錄在運(yùn)行過程中各類頻率波形的負(fù)載值與功率值。但是在實(shí)際使用過程中，由于諧波信號(hào)的波形并不是規(guī)則的，可能會(huì)跟電路負(fù)載的電流方向相反，這會(huì)讓削弱電路負(fù)載的電流值，因此在實(shí)際計(jì)量過程中顯示的數(shù)值會(huì)有所偏差。

3　、諧波環(huán)境下準(zhǔn)確合理的電能計(jì)量方法

就當(dāng)前的電子電力技術(shù)而言，使用能夠產(chǎn)生諧波的設(shè)備是極為必要的，而要在諧波充分的環(huán)境下準(zhǔn)確合理的進(jìn)行電能計(jì)算就必須采用相應(yīng)的方法與措施。為降低諧波對(duì)供電系統(tǒng)的影響，應(yīng)從諧波產(chǎn)生的源頭著手，設(shè)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(diǎn)抗感構(gòu)成的調(diào)諧波裝置，以降低諧波的危害性，同時(shí)還需合理補(bǔ)償功率因數(shù)。在諧波充分的環(huán)境下進(jìn)行準(zhǔn)確合理的電能計(jì)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(chǎn)生的功率屬于無用功率，該部分功率無需納入計(jì)量范圍，而基波功率即基波產(chǎn)生的功率屬于有用功率，所以需要對(duì)諧波與基波二者產(chǎn)生的功率進(jìn)行準(zhǔn)確的辨識(shí)，這過程相當(dāng)關(guān)鍵。根據(jù)諧波與基波產(chǎn)生的功率性質(zhì)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(duì)基波功率進(jìn)行計(jì)量的，并不會(huì)計(jì)量諧波功率。其對(duì)線性負(fù)荷較為敏感，可直接濾過非線性負(fù)荷。使用該類電能表可以有效排除諧波在電能計(jì)量中的影響。

3.2采用分頻技術(shù)制作的電能表

使用分頻技術(shù)能夠有效分離諧波電能和基波電能并進(jìn)行分開計(jì)量，同時(shí)能夠通過電費(fèi)杠桿達(dá)來調(diào)節(jié)。通常，電用戶的電費(fèi)包括三部分，其一是基波電費(fèi)，其二是因諧波電能產(chǎn)生的懲罰性電費(fèi)，其三是因消除諧波電能而產(chǎn)生的獎(jiǎng)勵(lì)性電費(fèi)。依照傳統(tǒng)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(shí)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(jì)量電壓、電流和功率的儀表最終獲取的數(shù)據(jù)存在諧波量，無法精準(zhǔn)度量基波的電氣量。如今的電子電氣環(huán)境逐漸復(fù)雜化，以往普遍使用的電能計(jì)量?jī)x器的計(jì)量結(jié)果往往會(huì)與實(shí)際存在很大的偏差。傳統(tǒng)電能儀器表一貫是將基波和諧波等同視之，當(dāng)計(jì)量精確度越高，其得到的計(jì)量數(shù)據(jù)就越突顯不合理性，而采用分頻技術(shù)制作的電能表正好可以有效解決該問題。采用分頻技術(shù)制作的電能表可以準(zhǔn)確計(jì)量負(fù)荷所消耗的基波電能，而且也可對(duì)負(fù)荷所消耗諧波電能的傳遞方向及大小進(jìn)行計(jì)量，對(duì)非線性負(fù)荷具有很高的靈敏性，如此便能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)中產(chǎn)生諧波危害即存在非線性負(fù)荷的用戶實(shí)施相應(yīng)的懲處，并對(duì)可排除非性性負(fù)荷和只存在線性負(fù)荷的用戶予以獎(jiǎng)勵(lì)。所以，采用分頻技術(shù)制作的電能表可以有效排除諧波在電能計(jì)量中的影響。

3.3采取技術(shù)與管理兩個(gè)方面的措施

為降低諧波在電能計(jì)量中產(chǎn)生的影響，可從技術(shù)與管理這兩個(gè)層面入手，通過同時(shí)采取這兩個(gè)方面的措施進(jìn)行抑制。著重強(qiáng)化電力系統(tǒng)中非線性負(fù)荷的準(zhǔn)入制度，確保諧波含量滿足國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。為了使電能計(jì)量的準(zhǔn)確度達(dá)到一定水平，就必要保證諧波含量控制在允許范圍內(nèi)。

4　、結(jié)語

當(dāng)前電力的發(fā)展很大程度上是受到現(xiàn)代電力電子裝置的應(yīng)用的推動(dòng)作用，但同時(shí)也由于該類電子裝置中包含了非線性設(shè)備及負(fù)荷而產(chǎn)生了諧波，多數(shù)電能計(jì)量?jī)x表都會(huì)受到諧波的影響而導(dǎo)致計(jì)量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，這不利于用戶的利益保障，同時(shí)會(huì)對(duì)電力企業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生不力影響，因此，我們有必要想方設(shè)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(yè)的利益。

［1］黃帶好.淺析電力系統(tǒng)中諧波對(duì)電能計(jì)量的影響［J］.機(jī)電信息，2010（24）.

［2］于勁松.淺析電能計(jì)量——諧波對(duì)電能計(jì)量的影響［J］.科技信息，2010（35）.

［3］羅靈.電力系統(tǒng)諧波對(duì)電能計(jì)量的影響分析［J］.計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2009（02）.

［4］王永輝，蘇紅梅，史輪，岳國(guó)義，陶鵬.電力系統(tǒng)諧波對(duì)電能計(jì)量的影響［J］.河北電力技術(shù)，2009（02）.

［5］王彩霞.諧波對(duì)電能計(jì)量的影響［J］.寧夏電力，2009（02）.

［6］羅亞橋，胡翀.諧波對(duì)電能計(jì)量的影響分析［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2009（05）.