諧波存在時的改進(jìn)電能計量方法及應(yīng)用

徐春海++彭皓月

文章編號：2095-6835（2016）17-0090-01

摘 要：工業(yè)化不斷擴(kuò)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(yīng)用于電力行業(yè)中。但是，由于諧波對電能計量產(chǎn)生了很大的影響，所以，要想提升電能計算的有效性和準(zhǔn)確性，當(dāng)諧波存在時，改進(jìn)電能計量方法是非常關(guān)鍵的。通過分析諧波對電能計量產(chǎn)生的影響，提出了諧波存在時改進(jìn)電能計量的方法和有效應(yīng)用，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：諧波；改進(jìn)方法；電能計量；電力消耗

中圖分類號：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)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(jié)構(gòu)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(jī)械轉(zhuǎn)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(yùn)行環(huán)境、元件質(zhì)量和諧波頻率等因素的影響，進(jìn)而引發(fā)誤差。檢測顯示，如果電流信號失真，電子式電能表就會出現(xiàn)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(fā)生電磁轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致圓盤轉(zhuǎn)動。電磁式電能表在50 Hz的頻率下正常運(yùn)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(xiàn)偏差。

1.3 電力設(shè)施方面

隨著電能消耗量的日益增多，諧波被應(yīng)用到了電力系統(tǒng)中，因而對電力線路和設(shè)施造成了損傷。諧波的使用大大縮短了電力設(shè)施的使用壽命，增加了電力成本，甚至影響工業(yè)生產(chǎn)和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1.4 互感設(shè)施方面

諧波對互感設(shè)施的影響主要與諧波的方向、大小和電能表有關(guān)。當(dāng)諧波的電流和電壓的幅度值改變時，就會對電能的計量產(chǎn)生影響。觀察諧波對互感設(shè)施的影響，可以將諧波的電流幅度值設(shè)定為A，諧波的電壓幅度值設(shè)定為B，相位差值設(shè)定為C，綜合相位差值設(shè)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(guān)系得出相關(guān)結(jié)果：①當(dāng)需要計量的系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)，電壓減小，相位較為滯后。而安裝了感應(yīng)式電能表后，此時的諧波頻率次數(shù)保持在25之上，電能表沒有計量。②當(dāng)需要計量的系統(tǒng)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(jié)果和電能表的運(yùn)行。在需要計量的系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)，電壓達(dá)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(jìn)方法和應(yīng)用

在電網(wǎng)的建設(shè)過程中，如果發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)受到諧波的影響，相關(guān)人員就要根據(jù)諧波出現(xiàn)的原因及其形成原理等進(jìn)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(jìn)提供參考，而相關(guān)人員也能夠改進(jìn)相關(guān)問題，以降低諧波發(fā)生的概率，減小其對電網(wǎng)的影響，確保電能表計量的精準(zhǔn)性和科學(xué)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(yùn)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(shù)和個數(shù)。

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(chǎn)生的諧波主要來自用戶端的時間。對于用戶來說，這期間產(chǎn)生的誤差值是特別有利的，但卻使我國相關(guān)電力部門和政府遭受了較大的經(jīng)濟(jì)損失，從而阻礙了電力部門的進(jìn)步和發(fā)展。由此可見，這種固有的、傳統(tǒng)的能量計量方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)下計量工作的要求。如果電力部門將全電子式電能表運(yùn)用到電網(wǎng)建設(shè)中，就會發(fā)現(xiàn)盡管計量的原理和程序比較復(fù)雜，制作成本過高，需要操作人員有較高的專業(yè)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(chǎn)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(fù)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(yīng)的加強(qiáng)系數(shù)值；Wfout為輸電過程中產(chǎn)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(shè)定成參照數(shù)值，通常情況下設(shè)成1，當(dāng)Cfou>1時，說明諧波是在用戶端產(chǎn)生的，所以，用戶繳納的電費(fèi)包括了偏差電費(fèi)和顯示電費(fèi)的總和；當(dāng)0

3 結(jié)束語

諧波常出現(xiàn)在電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行過程中，產(chǎn)生諧波的源頭不同，就會給電力企業(yè)和用戶造成不同的經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)而影響電力公司的發(fā)展，妨礙電力公司與用戶建立良好的關(guān)系。因此，相關(guān)人員要不斷改進(jìn)和創(chuàng)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。

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〔編輯：白潔〕