淺談電力諧波對電能表電能計(jì)量的影響

馬曉昉

（國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院 750011）

淺談電力諧波對電能表電能計(jì)量的影響

馬曉昉

（國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院 750011）

目前人們的生活中，電能已經(jīng)成為不可或缺的一部分，甚至?xí)P(guān)乎到社會的穩(wěn)定。電能表是用戶使用電能的計(jì)量器具，然而電網(wǎng)運(yùn)行中不可避免地會產(chǎn)生諧波，導(dǎo)致電能計(jì)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，直接影響了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，且對電能用戶的利益也造成了不良影響。本文針對電力諧波對電能表電能計(jì)量的影響進(jìn)行研究。

電能表；電力諧波；電能計(jì)量；影響

隨著電力需求量的增大，電能表計(jì)量的準(zhǔn)確性對電力系統(tǒng)、電能用戶的經(jīng)濟(jì)效益都會產(chǎn)生直接的影響。電能表計(jì)量數(shù)據(jù)是電力企業(yè)衡量電能使用量并收集電費(fèi)的憑證。但是，當(dāng)電網(wǎng)處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，就會有大量的電力諧波產(chǎn)生，對電能表產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致計(jì)量數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，如圖1所示。

圖1 威勝電能計(jì)量表

1 諧波標(biāo)準(zhǔn)

中國關(guān)于電力諧波的管理是按照《電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波》中的有關(guān)內(nèi)容來執(zhí)行的，其中對公用電網(wǎng)諧波電壓以詳細(xì)表述。當(dāng)標(biāo)稱電壓為0.38kV，諧波畸變情況：奇次諧波的畸變率為4.0%，偶次諧波的畸變率為2.0%，總諧波的畸變率為5.0%；當(dāng)標(biāo)稱電壓為6～10kV，諧波畸變情況：奇次諧波的畸變率為3.2%，偶次諧波的畸變率為1.6%，總諧波的畸變率為4.0%；當(dāng)標(biāo)稱電壓為35～66kV，諧波畸變情況：奇次諧波的畸變率為2.4%，偶次諧波的畸變率為1.2%，總諧波的畸變率為3.0%；當(dāng)標(biāo)稱電壓為110kV，諧波畸變情況：奇次諧波的畸變率為1.6%，偶次諧波的畸變率為0.8%，總諧波的畸變率為2.0%。

如果標(biāo)稱電壓為220kV，諧波的畸變率可以參照標(biāo)稱電壓110kV的有關(guān)數(shù)據(jù)執(zhí)行。公共連接點(diǎn)被作為衡量點(diǎn)，實(shí)際的測量值可以取概率值的95%。在《電能質(zhì)量、公用電網(wǎng)諧波》中還規(guī)定了衡量點(diǎn)的諧波電流允許值的計(jì)算方法和用戶電流允許值的計(jì)算方法，并針對測量以其以及需要采取的測量方法做出了詳細(xì)規(guī)定。

2 電能計(jì)量中諧波所造成的影響

2.1 電能計(jì)量中由于諧波的存在而導(dǎo)致計(jì)量不合理

從理論角度而言，對電能的全能量計(jì)算是基波電能與諧波電能之和。但是，電力系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，在電能計(jì)量中會存在諧波干擾問題，導(dǎo)致計(jì)量不合理。

（1）電能表計(jì)量為基波電能和諧波電能的總和，此時(shí)，電能負(fù)荷處于線性狀態(tài)，電能供應(yīng)為非正弦。用電設(shè)備受到諧波的影響而導(dǎo)致電能表的電能計(jì)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，因此用戶電費(fèi)計(jì)量存在不合理性[1]。

（2）電能負(fù)荷處于線性負(fù)荷狀態(tài)為理想狀態(tài)，然電網(wǎng)運(yùn)行并非如此。當(dāng)電能負(fù)荷處于非線性負(fù)荷狀態(tài)的時(shí)候，就會有諧波功率產(chǎn)生，此時(shí)，會引發(fā)部分電能流入電力系統(tǒng)中的現(xiàn)象，電能表的電能計(jì)量結(jié)果為基波電能與倒流入電力系統(tǒng)的諧波電能的差值。正是由于非線性負(fù)荷的存在，不僅會產(chǎn)生諧波污染，而且還會因此而使電能表的計(jì)量數(shù)據(jù)減少，導(dǎo)致電力部門受到一定的經(jīng)濟(jì)損失。

（3）當(dāng)電能負(fù)荷處于非線性負(fù)荷狀態(tài)的時(shí)候，如果此時(shí)產(chǎn)生電源畸變，電能負(fù)荷就會在電網(wǎng)處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候吸收基波電能和諧波電能，隨之，就會有部分諧波流入到電網(wǎng)中，對電網(wǎng)運(yùn)行造成干擾。

2.2 電能計(jì)量中由于諧波的存在而導(dǎo)致電能表計(jì)量不準(zhǔn)確

電能計(jì)量所使用的電能表為電子式電能表和感應(yīng)式電能表。電子式電能表在對電能測量中，對不同的信號波產(chǎn)生不同的影響。正函數(shù)的正交性會使電流信號畸變或者功率電壓畸變而引發(fā)計(jì)量誤差。如果存在較小的誤差，可以忽略不計(jì)，并不影響計(jì)量的準(zhǔn)確性[2]。如果電網(wǎng)的電流和電壓通過互感器而轉(zhuǎn)變?yōu)槿跣盘柖魅氲诫娔鼙碇校ジ衅鞯姆蔷€性特性使其所發(fā)出的信號產(chǎn)生畸變，導(dǎo)致電能表電能計(jì)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差。感應(yīng)式電能表運(yùn)行中會以特定頻率作為判斷計(jì)量數(shù)據(jù)誤差的主要依據(jù)。當(dāng)電能計(jì)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生波形畸變的時(shí)候，就可以對電能表頻率響應(yīng)曲線進(jìn)行觀察以分析電力諧波對電能表計(jì)量產(chǎn)生的影響。隨著電流的波形和電壓的波形逐漸地背離正弦波變化狀態(tài)，感應(yīng)式電能表的計(jì)量結(jié)果受到電力諧波的影響而產(chǎn)生誤差。

3 諧波治理措施

3.1 實(shí)施有效的諧波管理

諧波治理工作不僅是電力企業(yè)的責(zé)任，電能用戶也需要提高諧波治理意識，以降低電網(wǎng)污染，提高電能質(zhì)量。電力系統(tǒng)的主要管理部門要對電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)以系統(tǒng)化分析，將諧波源產(chǎn)生的原因以及準(zhǔn)確位置都做出判斷，并及時(shí)采取治理措施，以避免諧波的影響面擴(kuò)大[3]。有關(guān)管理部門在諧波發(fā)生幾率較高的位置設(shè)置觀察點(diǎn)，收集諧波數(shù)據(jù)，對電能用戶所使用的各種電器設(shè)備進(jìn)行評估，以防止諧波污染嚴(yán)重超標(biāo)。

3.2 實(shí)施必要的技術(shù)措施

電能計(jì)量表的計(jì)量準(zhǔn)確性會受到諧波的影響。如果電能用戶在電能使用的過程中頻繁受到諧波干擾，建議使用技術(shù)先進(jìn)的數(shù)字電能表計(jì)量，可以提高計(jì)量準(zhǔn)確性。對已經(jīng)產(chǎn)生的諧波，要收集相關(guān)數(shù)據(jù)，對諧波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過安裝濾波裝置以解決。隨著諧波含量的減少，諧波對電氣設(shè)備的干擾率也會下降，從而提高了電能表計(jì)量的準(zhǔn)確性。

4 總結(jié)

綜上所述，電力諧波對電能表這種干擾嚴(yán)重影響了電能表的功能和使用價(jià)值，同時(shí)還給電力企業(yè)和電能用戶帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此，針對電力諧波進(jìn)行研究，不僅關(guān)乎到電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，更關(guān)乎電力產(chǎn)品的質(zhì)量，需要對諧波干擾問題進(jìn)行深入研究，以確保電能表電能計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

[1]李 琳.電力諧波對電能表電能計(jì)量的影響分析[J].硅谷，2015（04）：192，195.

[2]邱陶歆.電力諧波對電能表電能計(jì)量的影響研究[D].華南理工大學(xué)，2012.

[3]劉座銘，呂項(xiàng)羽，常學(xué)飛，張宗寶.電力諧波對電能計(jì)量的影響及治理措施[J].吉林電力，2013，41（02）：32～34.

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1004-7344（2016）21-0080-01

2016-7-9