論電力諧波對電能計量的影響

摘 要：電能計量關(guān)系到用戶的合法權(quán)益，且直接聯(lián)系著電力公司的經(jīng)濟效益，而電網(wǎng)中的電力諧波卻嚴重影響到電能表計量電能準確性，因此要積極討論電力諧波對電能計量的影響，運用科學(xué)合理的手段，最大范圍地減少或降低電力諧波。本文主要分析了電力諧波對電能計量的影響，簡單說明了如何減少電力諧波對電能計量影響的措施，僅供參考。

關(guān)鍵詞：電能表；電力諧波；電能計量；分析影響

中圖分類號：TM933.4 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0095-02

1 引 言

近幾年來，伴隨著電力電子技術(shù)在中國國家電力系統(tǒng)的廣泛運用，導(dǎo)致了我國電力系統(tǒng)中的出現(xiàn)數(shù)量較多的非線性負荷用戶，并且這一數(shù)字還在持續(xù)的上升。這樣一來，就造成電網(wǎng)中出現(xiàn)了大量的電力諧波，這不僅導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的電流波形和電壓出現(xiàn)劇烈的畸變問題，同時也對電能的質(zhì)量造成應(yīng)用。另外，這一問題在某種程度上也對測量儀器、輸電設(shè)備以及計量儀表等造成影響，同時也對電能計量的嚴密性和精確性產(chǎn)生危害。因而，現(xiàn)階段要不斷提升用戶與供電單位的經(jīng)濟效益，積極減低電力諧波對電能計量產(chǎn)生的不利影響。

2 出現(xiàn)電力諧波的緣故

2.1 發(fā)電源的質(zhì)量問題

從現(xiàn)在的情況來看，我國電力公司所運用的發(fā)電機大多數(shù)都是以三相繞組為基礎(chǔ)而改良的，缺少一定對稱性，且發(fā)電機鐵芯的一致性與均勻也不能得到保障，此類情況都在很大程度上對發(fā)電機整體的質(zhì)量有影響，造成其在運行期間更容易生成電力諧波。但在一般情況下，發(fā)電源只產(chǎn)生極少的電力諧波，不會很大程度的影響電力系統(tǒng)的運行，所以一般忽略不計。

2.2 輸配電系統(tǒng)發(fā)生故障

輸配電系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)電力諧波通常都來源于電壓變電器。因為外部環(huán)境因素的影響，很多設(shè)計工作者在設(shè)計電壓變電器期間，一般會把電壓變電器里的磁密性設(shè)置為其飽和階段，為防止因電容量過大導(dǎo)致浪費，這樣做雖很大程度上減輕了變壓器的成本，但也造成電壓變電器更容易在工作中產(chǎn)生電力諧波。

3 電力諧波對電能表電能計量的影響

3.1 給感應(yīng)式電能表造成的影響

對于機械式電表來說，它主要由轉(zhuǎn)動元件、驅(qū)動元件以及制動元件、軸承、輔助部件、計度器等幾部分組成。對于電表的電量顯示原理而言，它是通過電流和交變電壓在經(jīng)過電表轉(zhuǎn)盤進而產(chǎn)生驅(qū)動力，進而讓其轉(zhuǎn)動，并且?guī)佑嫈?shù)器轉(zhuǎn)動字輪。在進行感應(yīng)式電能表的設(shè)計工作時，是將交流電基波作為基礎(chǔ)，并且通過磁感應(yīng)來驅(qū)動相關(guān)的元件形成力矩，并以此來帶動計度器進行電能的測量工作。由于受到各種原因的影響，造成電力系統(tǒng)出現(xiàn)了諧波，并且電能表上的電壓、電流也將出現(xiàn)不平常的電壓、電流。這一過程中，驅(qū)動元件將導(dǎo)致磁感變化，進而對電能表的計量工作造成影響，導(dǎo)致電能表出現(xiàn)較大的誤差。

3.2 電子式電能表受諧波的影響

國家加快建設(shè)智能電網(wǎng)，如今電子式電能表通常是多功能電能表或者是智能電能表，其是由計量芯片、通訊模塊、微處理芯片等部件組成。它的功能十分強大，不但與計量精確性有著直接的關(guān)系，同時還影響都到遠程與本地通信（準確、完整、及時獲取居民用電的信息），并且對信息交互與傳輸、遠程停送電以及異常報警等活動造成影響。對于電子式電能表來說，它是以諧波與基波相加作為基礎(chǔ)進行相應(yīng)的電能計算。對于線性用戶而言，不但會對電能計算造成影響，同時還會帶來有害有害諧波；而對于非線性用戶而言，由于諧波中的有少數(shù)進入電網(wǎng)，因而其在電能的計算過程中將會小于它實際的耗費電能，進而導(dǎo)致了電網(wǎng)的污染。為了能夠準確的測出諧波所造成的影響，提升電能信號水平，分析電能取樣區(qū)間的頻率，從而多次進行諧波的測量。

3.3 諧波影響電能計量的準確性

一方面，諧波影響感應(yīng)式電能表的計量。電能表測量會受到畸變波的影響，且還會遭到頻率特質(zhì)的影響。電能表的頻響曲線是否可以做到平坦，這時計數(shù)誤差影響是較為明顯的。這就說明我們需要對頻響開展全面研究。通常來說，該影響要從以下幾個方面來探析：①對轉(zhuǎn)盤的影響。而電能表轉(zhuǎn)盤并不是一種單純電阻，內(nèi)部有感抗，一旦頻率出現(xiàn)變化，阻抗角、等效阻抗會根據(jù)頻率變化而出現(xiàn)變化；②根據(jù)轉(zhuǎn)盤力矩影響。一旦發(fā)現(xiàn)諧波，頻率不斷增加，磁通量會比較小，因此會推動轉(zhuǎn)盤力矩慢慢變小，且轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動會漸漸變慢，這樣就會產(chǎn)生計量失誤；③從電能表測量誤差的負向影響。諧波以后，電流頻率的不斷增強，電壓線圈的磁通量減小，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動漸漸減緩，轉(zhuǎn)盤的力矩變小，電能表測量誤差出現(xiàn)負向變化。另一面，諧波對電子電能表測量的影響。理論上來說，該類電能表的計量手段是根據(jù)總體來計算的，電路中兼有基波與諧波，但是該過程中諧波會危害到線性用戶，如果把它計算在一起的話，會造成電能表電量的總值不斷增加，此外對非線性用戶來說，出現(xiàn)的諧波也會流進電網(wǎng)去，因此造成電網(wǎng)污染，這對測量數(shù)據(jù)來說是十分不利的。為了解決以上出現(xiàn)的問題，可以置低通濾波器，達到去掉諧波的目的，讓基波電能可以計量，確保線性用戶的用電安全。

3.4 諧波影響電能計量的合理性

因為諧波影響，現(xiàn)階段我國使用全能量式計量手段在合理性與準確性之間很難統(tǒng)一。例：在非線性電網(wǎng)中，非線性居民為諧波“創(chuàng)造者”，因為諧波有少數(shù)進入電網(wǎng)，他支付電能要小于實際測量的電能，然而電能收支是平衡，而諧波“創(chuàng)造者”導(dǎo)致的這些損失卻要諧波“受害者”的線性用戶來支付。很顯然，這一定是不科學(xué)的，并且也造成了電力系統(tǒng)的經(jīng)濟損失，這樣不利于電網(wǎng)正常安全運行。

4 減少諧波對電能計量影響的措施

4.1 選對電能計量手段

根據(jù)實際情況來說，諧波處理技術(shù)方面國內(nèi)還比較落后，還不能對諧波帶來的現(xiàn)象采用有效地防治對策。所以為了保證電能測量數(shù)據(jù)的無誤性，電能測量人員就要在對電能計量的期間，運用工頻基波電能表與寬頻帶電能表的結(jié)合來計量電能，這種方式可以有效提升電能計量的精確度，因而有效減輕諧波的排放，保證電力系統(tǒng)可以高效安全的運行。

4.2 諧波抑制手段

該手段可以降低諧波源用戶朝系統(tǒng)注入的諧波量。對于電力系統(tǒng)中的大部分非諧波源用戶而言，現(xiàn)在運用的電能表大部分是電子式電能表，由于電子式電能表基本不會受到諧波的影響，因而它比感應(yīng)式電能精確性好。對于電網(wǎng)中的諧波源的居民以及周圍的非諧波源居民來說，可以使用這一方式，這樣一來既能夠計量諧波電能，同時又可以計量基波電能的新式電能表來計量電能，金額可以減小諧波對于電能計量工作造成的影響。在進行電能計量時，一定要遵守“公正、公開和公平”的原則。同時，為了解決非線性用戶計量公平性的問題，并且挽回由于諧波給供電單位帶來的電能損失問題，可以使用具有諧波測量功能的多功能型電能表進行電力計量工作?，F(xiàn)階段，國內(nèi)用于電網(wǎng)測量電能的電子型諧波電能表大多是應(yīng)用帶阻濾波器法和快速傅立葉變換法。

5 結(jié)束語

由于中國電網(wǎng)不斷的完善，因此非線性用戶的負荷數(shù)量也隨之增加，讓諧波對電能計量的影響變得更明顯，要想確保電能的計量精確性，就要積極的探究諧波對電能計量的影響，在此理論的指導(dǎo)下確保電能計量工作的有用性。所以，本文從此角度出發(fā)，積極分析諧波對電能計量影響，并希望在這研究期間中找到規(guī)避諧波的解決方式，以確保電力高效化運行。作為電力公司，確保電能計量的精確性的同時，還要最大化利用能源。而且諧波通常會負面影響到電能產(chǎn)生、輸送與應(yīng)用效，讓家用電器出現(xiàn)振動比較大，噪音過大，過熱的現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致電能計量設(shè)施精確度的持續(xù)下降。

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收稿日期：2018-4-15