電力計量中電力諧波的影響與有效措施研究

孫靜

摘 要：電能是一種重要的資源，它在社會生活發(fā)展中扮演著越來越重要的角色，人們的日常生活與生產(chǎn)都離不開電能的使用，電能在社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中變得越來越重要。廣大電力企業(yè)對電力的計量過程，與供電方和用電方有直接的利益關(guān)系，其中電力諧波對電力計量的準(zhǔn)確性非常重要。該文對電力計量中電力諧波的影響和措施做了詳細(xì)的闡述，目的是為電力企業(yè)的工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：電力計量;電力諧波;運行機(jī)制;整體結(jié)構(gòu)

0 引言

隨著電力建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，中國的電網(wǎng)覆蓋范圍逐漸上升，電能對人們的生產(chǎn)生活來說非常重要。而在電力企業(yè)的日常運行中，不可避免地會產(chǎn)生電力諧波。電力諧波有較大的危害，其中最直接的影響就是干擾電力計量工作，使其準(zhǔn)確性下降。而電力計量工作在電力企業(yè)的全部工作中占有重要地位，電力計量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，也會直接影響整個電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。電力企業(yè)要想對電力諧波做好有效的控制，避免它對電力計量的結(jié)果產(chǎn)生不利的影響，技術(shù)人員必須從認(rèn)真分析電力諧波產(chǎn)生的角度出發(fā)，判斷電力諧波對于電力計量裝置影響的規(guī)律，同時研究電力諧波影響下電力計算的相關(guān)技術(shù)，強(qiáng)化對電能計量表的管理，只有這樣才能使用戶的體驗更加便利，電力企業(yè)也能繼續(xù)維持經(jīng)濟(jì)效益。

1 電力諧波

1.1 什么是電力諧波

在電網(wǎng)的正常運行中，和工頻頻率不同的部分就是電力諧波。電力諧波主要有2 種形式，分別是有功功率與無功功率。有功功率在電力系統(tǒng)的正常運行中起著直接的作用，在濾波條件下，無功功率可以對電網(wǎng)的研究工作起到參考功能。

電網(wǎng)中電壓波形和電流包括的諧波程度不同，因此不屬于正弦形式。諧波主要有諧波電流、諧波電壓與諧波功率3 種存在的方式。在電網(wǎng)電力正常的運行過程中，如果出現(xiàn)很多的諧波，就會降低電能生產(chǎn)力水平，影響使用效率，這樣就會導(dǎo)致浪費電量，出現(xiàn)電氣設(shè)備升溫與大量噪聲，整個電網(wǎng)會產(chǎn)生一些故障。這些故障如果引起局部串聯(lián)或并聯(lián)諧振，就會將電氣設(shè)備燒毀，直接對整個電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行造成影響。

1.2 電力諧波的主要來源

電力諧波的主要來源分別是輸配電系統(tǒng)、發(fā)電源質(zhì)量較差和用電設(shè)備。首先是輸配電系統(tǒng)。在輸配電系統(tǒng)中，產(chǎn)生諧波來自變壓器，與變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計有很大的關(guān)系，通常情況下，諧波電流的增加常常是由于鐵心飽和度的提高。其次就是發(fā)電源質(zhì)量較差。電力發(fā)電機(jī)里面的三相繞組比較難對稱，而且鐵心是不規(guī)則的設(shè)計，所以就會出現(xiàn)很多的電力諧波。再次就是用電設(shè)備，一部分諧波就是來自用電設(shè)備。中國有一些企業(yè)也存在諧波污染的情況，尤其是變頻電源的使用。諧波的增加對用戶有很多不利的影響，例如會加快變壓器的折損速度，也會增加額外的電費繳納。

2 電力計量中電力諧波的影響

2.1 對電感電表的影響

在電能的使用過程中，電感電表和磁感效應(yīng)能進(jìn)行聯(lián)合，這樣借助這種聯(lián)合，就產(chǎn)生了一種推動器件運轉(zhuǎn)的力量，這種情況才可以對電力計量工作準(zhǔn)確完成。因為電壓線圈的運行，產(chǎn)生2 種電流磁通結(jié)構(gòu)。第一種是穿過鋁盤通過回磁板形成工作磁通，第二種是不穿過鋁盤，借助兩側(cè)作用形成磁通。由于電壓線圈與電流線圈產(chǎn)生的屬于交變磁通，通過不同的位置穿過鋁盤，也在不一樣的位置產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流，導(dǎo)致鋁盤運行結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)動效率都發(fā)生了改變。這時鋁盤與內(nèi)部負(fù)載參數(shù)就成正比，電力諧波和基波間產(chǎn)生疊加，就會產(chǎn)生電壓畸變，這會使電感電表的誤差率得到有效降低。所以，諧波在電量計量中會對電表的準(zhǔn)確性產(chǎn)生不良的影響。

2.2 對電子式電表的影響

電子式電表有很多優(yōu)勢，尤其是與其他電表比較，其精確度會更高，誤差也會更小。但是誤差小不是一成不變的，在有些情況下誤差會提高，那就是電子式電表以基波計量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計時，這種情況的誤差甚至?xí)^其他類型的電表。大部分電網(wǎng)人員利用乘法器和A/D 測試結(jié)構(gòu)，使用這種技術(shù)可以很好地區(qū)分輸出顯示數(shù)據(jù)，通常把50 Hz 看做是重要的借鑒數(shù)據(jù)。在電子式電表的檢定原則里，允許電壓電流產(chǎn)生一定的誤差，不過諧波的干擾還是會導(dǎo)致誤差超過整個波形計量的極限值，最終出現(xiàn)失真現(xiàn)象，導(dǎo)致乘法器計算的結(jié)果不準(zhǔn)確。

3 電力計量中對電力諧波的處理措施

3.1 合理地運用電力諧波

當(dāng)下，在電力諧波作用中，有3 種電力計量的劃分方式。1）計量人員可以對電力系統(tǒng)中的諧波做過濾工作，必要時也可忽略不計，將計量電表抗干擾能力提高，只對基波功率進(jìn)行測量，屬于純基波的計量方式。2）做好有效提升電表功率反應(yīng)能力的工作，推動電表準(zhǔn)確顯示出實際使用的電量，使電量統(tǒng)計變得更加便捷。這種計量方式很好地將基波功率和諧波功率做了整合，之后共同計算，提高了準(zhǔn)確率。3）對電能的實際計量統(tǒng)計時，計量人員要認(rèn)真分辨基波功率與諧波功率，這樣能夠使基波功率與諧波功率的計量變得準(zhǔn)確。

3.2 確保電力計量方法的準(zhǔn)確性

在實際電力計量過程中，電力技術(shù)人員需要將具體測量項目結(jié)合起來，最終選擇一種比較合理的對諧波的測量方式，合理化計量電力諧波可以有效地對電網(wǎng)整體的穩(wěn)定運行提供保障。前面我們說到，其實電力諧波對電網(wǎng)穩(wěn)定運行也有很大的作用，只有保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，才可以將這種作用最大程度地發(fā)揮出來。

通常情況下可以將電能的使用領(lǐng)域劃分為工業(yè)用電與居民生活用電2 個部分。一般對工業(yè)用電進(jìn)行電力計量時，會使用的電能表是多功能電子式計量表;而對居民生活用電進(jìn)行電力計量時，一般會用到感應(yīng)式電能計量表。因此，選擇電能的收費方法也要表現(xiàn)出差異化，這樣才能適合不同的用電用戶類型。現(xiàn)階段電力諧波測量的機(jī)制有3 種：小波測量、無功功率測量、傅里葉變換方式測量，同時使用濾波器測量可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化的管理。因此面對不同的用戶，就應(yīng)該選擇不一樣的測量方式，測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，也直接推動計費結(jié)構(gòu)變得更加合理。

3.3 規(guī)劃準(zhǔn)確的諧波計量的發(fā)展方向

現(xiàn)在國內(nèi)在計量方式的使用上已經(jīng)變得越來越先進(jìn)，很多電力企業(yè)都使用全能計量。全能計量方式主要是在基波與電力相對穩(wěn)定的狀態(tài)下使用的。如果諧波影響到電力計量系統(tǒng)，同時干擾的程度超出電力計量設(shè)備承受的最大限度，這種時候技術(shù)人員在電力計量的時候會產(chǎn)生誤差，同時這個誤差比正常情況下還要大。所以為了防止出現(xiàn)這樣的情況，未來計量表的發(fā)展方向是將基波和諧波隔離，分別對它們進(jìn)行計量。電力技術(shù)人員要盡可能將電力系統(tǒng)合理簡化，認(rèn)真分析出現(xiàn)誤差的原因，并將其進(jìn)行歸類，總結(jié)，防止類似的情況再次發(fā)生，提高電網(wǎng)運行的效率，這樣才能真正計量出電表受到諧波影響電流的額度。

4 結(jié)語

在當(dāng)前的電力發(fā)展過程中，電力系統(tǒng)的運行的過程中不能避免電力諧波的產(chǎn)生，電力諧波有很大的危害，容易破壞電力設(shè)備，對電力計量有嚴(yán)重的影響，但是也要看到電力諧波也對電力計量技術(shù)的發(fā)展起到了刺激作用。電力諧波性質(zhì)與電阻相似，它也不能消除，只能對其進(jìn)行控制。未來的電力建設(shè)，隨著非線性載荷的投入逐漸提高，產(chǎn)生的諧波量也會慢慢升高，大量的諧波對電壓電流造成干擾，影響電力計量的準(zhǔn)確性。所以要正確認(rèn)識諧波，并對它做好有效的處理。

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