電能計量誤差分析與電能計費問題的討論

李興剛國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院

電能計量誤差分析與電能計費問題的討論

李興剛
國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院

在電力市場化的背景下怎樣計算諧波電能，諧波電能損耗由誰擔負，與此部分損耗通過怎樣的計費指標，都是需要解決的問題。

電能計量；誤差分析；電能計費；討論

電能計費的合理性與電力企業及用戶的經濟利益有著很大的關系。深化電能計量的正確性及收費的合理性，無論對電力企業亦或用戶都是十分重要的。電力系統及用戶間怎樣銷售并購買電能，電能怎樣計量及計費，不僅涉及經濟問題，同時也存在技術問題。文章將以電能計量誤差分析與電能計費問題的討論作為切入點，在此基礎上予以深入的探究，相關內容如下所述。

1.有功電能的誤差分析

全數字式電能表有功電能檢測框，為了達到采樣定理標準，在檢測路徑上，一般要用到前置低通濾波設備。前置低通濾波設備的截比頻率可依附于需求予以設定。前置濾波設備的使用不可避免的造成了測量誤差。其一，因為同頻率的電壓以及電流會產生有功電能，所以對高頻分量的濾除有可能去掉一部分有用信息。不過因為高頻分量的不確定性，此誤差是無法預測的。其二，前置濾波設備的使用在很大程度上會使差異化頻率的信號分量產生相移，改變了功率因數角，進而出現計量誤差。

依附于常規計算有功功率的方法，架設一個瞬時功率，則一段時間內的平均有功功率即：

下述分析一下前置濾波設備對有功功率的測量產生的誤差。首先分析理想狀態下的情況。電壓電流的有效值均為1，阻性負載，擇取前置濾波設備為兩階巴特沃思模擬濾波設備，截至頻率為1000赫茲。

因為前置濾波設備有動態響應程序，會出現一定的相位延時，所以在積分時會出現一定的誤差，在開始的一個周期內利用前置濾波設備算出的有功功率為2.93，相對誤差超過兩個百分點，誤差相當大。不除以時間，僅算積分，產生的絕對誤差為0.00140，利用前置濾波設備算出的有功功率為2.965，不除以時間的絕對誤差僅為0.0014，不過有功功率的相對誤差降低了近一半。通過上述我們可以看到0.0014是通過前置濾波設備所產生的延時所導致的，同時有功功率的相對誤差伴隨積分周期數的增加以2的指數遞減。所以五個周期求一次有功功率，相對誤差降低至0.14%，這可以很好的達到0.2級電能表的相關需要。若分析實時性，可以將相位延時誤差在參數處理模塊中予以補償。相關諧波都會出現差異化相移，處理舉措可與基波下的處理方法相統一。

再分析含有高次諧波的情況，電壓以及電流的頻率成分制衡，含有五十赫茲、兩千八百赫茲的基波有效值為1。兩千八百赫茲的諧波有效值為0.1，為方便計算取相位均相同。前置濾波設備為兩階巴特沃思模擬濾波設備，截至頻率為一千赫茲。擇取巴特沃思濾波設備作為前置濾波設備，假定電壓以及電流都含有諧波分量。

2.電能計量及計費問題分析

總的有功功率是基波有功與諧波有功的代數和，現階段對諧波有功怎樣收費并沒有統一的指標，進而導致了差異化廠家的電表間有功電能的計量有所不同?，F階段供電系統擇取的計量設備是感應式電能表與電子式電能表。感應式電能表因為其工作原理與構造決定了電壓以及電流只有在理想狀態下才具備優異的性能，因為其電氣性能的非線性，在存在諧波的時候，其計量的電能量并非基波產生的有功，同時也不是基波及各次諧波獨立作用過程所出現的電能量的和，電子式電能表因為計算電能的形式存在多元化特性，所以種類較多，這里面很大一部分也是宏觀的算出一個總的有功，所以均無法很好的反映用戶的實際用電狀態。

相對合理的方法即把基波產生的有功電能與諧波產生的有功電能單獨計費，擇取差異化的收費指標，同時線性負荷用戶合非線性負荷用戶也要獨立計量。

針對線性負荷用戶，在電網受諧波污染的時候，被迫吸收諧波功率，依附于目前的計費指標，用戶要根據總有功功率所得到的總電能繳費，不過在實際應用過程，用戶要繳納的費用僅涵蓋基波所出現的有功電能，所以目前的收費指標是十分不合理的。同時線性負荷用戶是有利于電網的，他們不僅多繳納了電費，同時用電設施因為諧波的存在受到了一定的損害，所以他們要得到相應的賠償。

同時，伴隨電能質量問題的逐漸凸顯，個別電力用戶擇取了相應的舉措予以諧波抑比及無功補償，在電網電壓存在畸變的狀態下確保電流為指標正弦波，這些用戶起到了“綠化”電網的作用，所以也要對他們予以適當的獎勵，以號召其他電力用戶向他們學習，關心電能質量問題，完善電網。

要規避諧波電能的計量問題，我們一定要規避諧波源的探測等技術問題。針對沖擊性負荷，因為加大了線路的容量，同時導致電網電壓的波動，而且會造成電能計量儀表發生計量誤差，所以對這些負載要予以動態及穩態檢測，進行基波功率與諧波功率的獨立計量，在此基礎上使用差異化的電價政策。

這些問題的規避不僅依賴于技術的進步，同時還要全社會構建廣泛的共識，摸索出對電網與用戶都公平的收費標準。

3.總結

綜上所述，前置濾波設備的使用不可避免的造成了測量誤差。其一，因為同頻率的電壓以及電流會產生有功電能，所以對高頻分量的濾除有可能去掉一部分有用信息。不過因為高頻分量的不確定性，此誤差是無法預測的。其二，前置濾波設備的使用在很大程度上會使差異化頻率的信號分量產生相移，改變了功率因數角，進而出現計量誤差?，F階段對諧波有功怎樣收費并沒有統一的指標，進而導致了差異化廠家的電表間有功電能的計量有所不同?，F階段供電系統擇取的計量設備是感應式電能表與電子式電能表。感應式電能表因為其工作原理與構造決定了電壓以及電流只有在理想狀態下才具備優異的性能，因為其電氣性能的非線性，在存在諧波的時候，其計量的電能量并非基波產生的有功，同時也不是基波及各次諧波獨立作用過程所出現的電能量的和，電子式電能表因為計算電能的形式存在多元化特性。個別電力用戶擇取了相應的舉措予以諧波抑比及無功補償，在電網電壓存在畸變的狀態下確保電流為指標正弦波，這些用戶起到了“綠化”電網的作用，所以也要對他們予以適當的獎勵，以號召其他電力用戶向他們學習。

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