諧波存在時的改進電能計量方法及應用

徐春海++彭皓月

文章編號：2095-6835（2016）17-0090-01

摘 要：工業化不斷擴大和人們生活水平提高使得電力消耗量不斷增多。基于此，諧波被廣泛應用于電力行業中。但是，由于諧波對電能計量產生了很大的影響，所以，要想提升電能計算的有效性和準確性，當諧波存在時，改進電能計量方法是非常關鍵的。通過分析諧波對電能計量產生的影響，提出了諧波存在時改進電能計量的方法和有效應用，以期為日后的相關工作提供參考。

關鍵詞：諧波；改進方法；電能計量；電力消耗

中圖分類號：TM933.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.090

1 諧波對電能計量的影響

1.1 電子式電能表方面

電子式電能表的制作原理和結構與電磁式電能表的截然不同，電磁式電能表很容易受到傾斜度的影響，而且有機械轉動和元件磨損的缺點；電子式電能表沒有這些不足，但它很容易受到運行環境、元件質量和諧波頻率等因素的影響，進而引發誤差。檢測顯示，如果電流信號失真，電子式電能表就會出現測量偏差。偏差越小，說明諧波的振幅越小；反之，則越大。

1.2 電磁式電能表方面

這類電能表在相位、電壓和電流的合力影響下會發生電磁轉矩，導致圓盤轉動。電磁式電能表在50 Hz的頻率下正常運行，便可以計量出固定值基波和頻率波段的電能。但是，如果諧波失真，就不能計量出高次段的諧波電能。電磁式電能表受到高次諧波的影響時，電能會出現偏差。

1.3 電力設施方面

隨著電能消耗量的日益增多，諧波被應用到了電力系統中，因而對電力線路和設施造成了損傷。諧波的使用大大縮短了電力設施的使用壽命，增加了電力成本，甚至影響工業生產和社會經濟的發展。

1.4 互感設施方面

諧波對互感設施的影響主要與諧波的方向、大小和電能表有關。當諧波的電流和電壓的幅度值改變時，就會對電能的計量產生影響。觀察諧波對互感設施的影響，可以將諧波的電流幅度值設定為A，諧波的電壓幅度值設定為B，相位差值設定為C，綜合相位差值設定為D，再按照電流、電壓的幅度值和相位差以及諧波的電壓幅度值之間的關系得出相關結果：①當需要計量的系統中安裝了電磁式互感器電能計量表時，此時的諧波頻率保持在2 kHz以下，那么，使用電壓互感器測量電壓時就會發現，電壓減小，相位較為滯后。而安裝了感應式電能表后，此時的諧波頻率次數保持在25之上，電能表沒有計量。②當需要計量的系統中安裝了電子式互感器電能計量表時，諧波就會影響電能計量的結果和電能表的運行。在需要計量的系統中安裝電容式電壓互感器計量表，檢測2次諧波的電壓時發現，電壓達到了諧波的3倍之上。諧波的頻率越大，對電能表計量的影響也就越大。

2 電能計量的改進方法和應用

在電網的建設過程中，如果發現電網受到諧波的影響，相關人員就要根據諧波出現的原因及其形成原理等進行有效的約束，防止造成更大的損失。采取這種方式可以給諧波存在時電能計量的改進提供參考，而相關人員也能夠改進相關問題，以降低諧波發生的概率，減小其對電網的影響，確保電能表計量的精準性和科學性。

2.1 實施模擬實驗辦法

此方法是針對諧波實施的直觀觀察實驗法。采用這種模擬實驗法能夠明確諧波對基波計量的影響，以此明確諧波在實際狀況下對電能表計量的影響。運用三角自卷積窗的辦法計量實際的電能量時，使用的計算公式是：

Wpt=WT（t）×WT（t）×WT（t）…×WT（t）. （1）

式（1）中：P為參與到卷積的三角窗的階數和個數。

2.2 實施全電子式的電能表

在使用固有的全能量式計量辦法時，產生的諧波主要來自用戶端的時間。對于用戶來說，這期間產生的誤差值是特別有利的，但卻使我國相關電力部門和政府遭受了較大的經濟損失，從而阻礙了電力部門的進步和發展。由此可見，這種固有的、傳統的能量計量方式已經不能滿足當下計量工作的要求。如果電力部門將全電子式電能表運用到電網建設中，就會發現盡管計量的原理和程序比較復雜，制作成本過高，需要操作人員有較高的專業技能，但是，使用此計量法能夠有效控制諧波，減小諧波存在時產生的影響。下面是使用全電子式電能表計量電能的公式：

W=C1W1-CfinWfin+Cfout|W fout|. （2）

式（2）中：W1為負載耗損的基波電能；Wfin為被吸收的諧波電能；Cfin、C1、Cfout為3種不同情況下所對應的加強系數值；Wfout為輸電過程中產生的諧波電能。

在電能表電能計量裝置實際操作的過程中，將C1設定成參照數值，通常情況下設成1，當Cfou>1時，說明諧波是在用戶端產生的，所以，用戶繳納的電費包括了偏差電費和顯示電費的總和；當0

3 結束語

諧波常出現在電網建設和運行過程中，產生諧波的源頭不同，就會給電力企業和用戶造成不同的經濟損失，進而影響電力公司的發展，妨礙電力公司與用戶建立良好的關系。因此，相關人員要不斷改進和創新諧波存在時的電能計量方法，將諧波帶來的不良影響最小化。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕