電力系統電能質量的提高方法

張毅

摘要：電能是國民經濟與人民生活的主要能源，電能計量涉及發電、供電與用電三方的經濟利益。在市場經濟條件下，提高電能計量的正確性尤為重要。文章分析了電力系統電能計量的重要性，介紹了相關電力系統中電能計量方法，并重點對諧波電能計量算法進行了研究。

關鍵詞：電力系統;電能計量

近年來，隨著經濟的高速發展，社會用電需求量持續增加。這從而也導致了發電、供電及用電各方之間的電能交易量急速上升。電能作為一種商品，在其交易過程中，計量的準確與否不僅關系著各項電力經濟指標計算以及營業計費的準確性、公正性，而且直接涉及到發、供、用電各方的利益關系。在電力系統的發、輸、供過程中，電能計量，尤其是高電壓大容量的電力系統的電能計量是非常重要的一環。因為它不僅緊緊系著電力生產部門的安全經濟運行和直接經濟效益，而且還直接、間接地聯系著整個國計民生的經濟效益和社會效益。因此，一整套綜合性的準確電能計量是電力系統中電測計量的重要組成部分并歷來為人們所注目。但是，全方位地考慮電能計量的綜合效益的文章卻很少見到。筆者想就這一點在文中敘述自己的看法，以供參考。

一、電力系統電能計量的重要性

電能是國民經濟和人民生活極為重要的能源，電氣化程度和管理現代化水平是衡量一個國家發達與否的重要標志。電力生產的特點是發電廠發電、供電部門供電、用戶用電這三個部門連成一個系統，不間斷地同時完成。發、供、用電三方如何銷售與購買電能、如何進行經濟計算，涉及許多技術、經濟問題。營業性計費的公正合理，涉及電業部門與用戶的經濟利益。提高電能計量的正確性，對發、供、用電三方都是十分需要的。

隨著我國電力系統的改革，對電能計量工作提出了更高的要求，特別是從傳統的計劃經濟向市場經濟的轉變，電能測量技術更為重要，需要重視它的完整性和準確性。電能計量直接關系到電力系統發電量、線損、煤耗、廠用電、供電量、用電量等各項技術經濟指標的計算。隨著電力系統的發展，用電波動十分劇烈，峰谷差愈來愈大，計量系統在大幅度的工況變化中工作，使其計量誤差增大，已成為電能計量不可忽視的問題。利用經濟杠桿，實施分時計度并分時計價的電能計量方式，在一定程度上可以起到調控負荷、“削峰填谷”的作用，有利于電力系統的運行和發、輸、配、用電設備的充分利用。

二、電力系統中電能計量方法

現行的電能計量方案是在發電機、網絡交換關口處安裝電能計量裝置。電力系統中關口是指廠網之間、區域性電網之間電力設備資產和經營管理范圍的分界處。關口電能計量裝置是衡量關口分界處電能量的流向及其大小的裝置，它記錄的電能量作為技術經濟指標統計、核算的基礎數據，是保證電力市場能否正常運行的關鍵。

（一）確定電力系統關口的原則

目前，為考核地區線損率、網損率、上網電量、過網電量、購網電量、地區負荷及地區負荷率等指標，定義了產權關口、結算關口、協議關口、調度關口、線損關口和負荷關口等多種關口。這些關口的劃分方法不一致，標準不統一，亦無審核機構。在管理上又各自為政，不能適應電網的發展。為了實施電網商業化運營，以經濟核算替代指標考核，以表位法替代余量法管理線損，應統一標準，明確電量關口，劃清網級電力市場的界面，規范管理。

規范電力系統關口的首要原則是：第一，以產權分界點為界限，建立網級電力市場界面，以達到統計電量、結算電費的目的，為商業化運營奠定基礎;第二，以電量關口為基礎，規范管理線損，消除“吃網損”的現象，公平分配網級電力市場公司的利益;第三，以適合于商業化運營的、規范化的經濟方式核算。

（二）諧波電能計量算法

為了區分諧波和暫態現象，根據傅立葉級數的基本理論，被變換的波形必須是周期性的和不變的。但是由于電力系統負荷是變動的，負荷的變動會影響系統中的諧波含量。在實際的分析中只要被分析的現象或情況持續適當的時間或周期，就可應用傅立葉級數變換。目前在計算電壓畸變頻率時，采用諧波電壓（或電流）的平均有效值或平均總畸變率，其時間區段△t取3s，即取3s中的測量或計算的平均有效值或平均值。諧波電能計量算法可以分離供電網絡和用戶各自產生的諧波，同時分別計量各自產生的電能，以便對諧波釋放量超標者進行正確處罰，從而彌補了目前電子式和感應式電能表計量方法的缺陷，也是對目前已有的諧波電能讓表計量方法的改進。

（三）傳統手工型用戶電能計量方法

這是最為古老的方式，采用的是“一家一表”模式，到一定時期由電力工作人員挨門挨戶收取電費。這種方法的缺點是顯而易見的，不但勞動強度大，而且不能對用電戶進行統一管理。但是這種方法在我國的廣大農村還在廣泛使用。

三、電力系統的電能計量關口點與電能計最系統

電力的生產、輸送和利用以單源單線為例，框圖如圖1。圖中，PT為電壓互感器，CT為電流互感器由圖1可見，整個能源系統的組成環節及其效率、計量情況如下。

從初級能源轉換成電能時，有一個重要的技術經濟指標一初級能耗比，如以煤發電時熟稱煤耗一g水w·h。對發電廠來說，它直接關系著發電成本，同時也考核了能源轉換裝置的實際技術性能，為其改進和提高性能提供了參考資料。

電力用戶和發電廠之間總是有一定的距離的，通過變電、輸電和配電送到用戶，這時電能將有一定的消耗，統稱做損耗，它由變壓器（如圖1中的升壓器T.、降壓器TZ）的鐵芯鐵損、

線包的銅損及線路導線上線損組成。損耗直接影響電力部門的經濟效益。準確測量損耗不僅可為已運行的多源電網提供最經濟合理的電量輸送運行方案，還為設計最經濟的輸電線路提供選用電壓等級、變壓器容量和線徑的有用依據。

四、中性點直接接地系統的計量方式分析

在中性點直接接地系統中，變壓器或發電機繞組的中性點直接與接地網相連接。

三相四線計量接線方式完全能夠對110kV及以上電壓等級的中性點直接接地系統進行準確計量，在此不再詳細分析。

（一）采用三相四線計量方式

在從事計量工作時，曾多次遇到這樣的情況：10kV中性點絕緣系統中采用三相四線的電能計量方式。那么這種計量方式究竟是否適用于中性點絕緣系統呢？在此對此類計量方式的準確性、安全性進行綜合分析，并重點分析電力系統三相負載不對稱時的情況。

（二）誤差計算

當負載不對稱時，中性點電壓會發生一定偏移，偏移電壓uoo'≠0，此時各相電源電壓和負載電壓不再保持一致。

結語

綜上所述，僅僅根據系統電壓等級來確定電能計量接線方式的做法是不全面、不準確的。當選擇一個計量點的計量方式時，必須充分考慮系統的中性點接地情況。當系統采用中性點絕緣方式時，雖然三相四線接線方式并不會造成計量誤差，但是此時的三相電壓不平衡、系統單相接地以及并聯諧振等因素，會大大影響計量裝置的準確性，所以應盡量選擇三相三線計量接線方式;中性點直接接地系統則必須采用三相四線接線方式，否則會產生較大的計量誤差;而根據計量相關標準可以確定，中性點經消弧線圈接地和經低電阻接地的系統均應采用三相四線計量接線方式。

參考文獻

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