關于電力諧波對電能計量影響的分析與探討

妥振文

摘 ?要：隨著電力行業的不斷發展，智能電網、配電網、各類線路和設備不斷建設、投入運行，通過電能計量可實現公平結算，更合理地調度和使 用電力資源。但隨著各類非線性設備及負荷的加入，電力系統中被注入越來越多的電力諧波，造成電力設備溫度升高，引起發電機振動，使得電能質量 受到影響，同時也干擾到電能計量儀器儀表的合理性和準確性，導致計量不準，帶來了不必要的經濟損失。為此要重視電力諧波對電能表電能計量的影 響，做好預防措施，盡量減少諧波的產生，不斷提高電能表計量的合理性和準確性。

關鍵詞：電能計量;非線性負荷;電網;電流畸形;諧波功率

1 電力諧波產生的原因

電力設備中電力諧波的產生是無法百分之百完全避免的，之所以會發 生電力諧波，很大一部分是由于電源部分出現了異常問題導致的。電源質 量較差時會導致電力諧波的產生，除此之外，在電力設備晶體閘管整流設 備中，也可能發生電力諧波。輸電系統中變壓器的實際運行和使用過程， ?也是電力諧波產生的一大環節。諧波的大小會在負載過程中隨著電容的變 化而發生改變，通常情況下，電容的大小改變會使諧波的大小按照正比關 系發生一定程度的變化。針對電力諧波的研究，在傳統的理論中認為電力 諧波是變壓器產生的，近些年來我國的社會條件不斷改變，用電設備使 用量增加，用電設備性能也發生了改變，因此和變壓器產生的電力諧波量 相比，電力設備產生的電力諧波量更高，提高了電力諧波的組合形式復雜 性，導致電力諧波所帶來的影響更加明顯，增加了電力計量工作的難度， ?為了保證電能計量工作的準確性，必須要從多方面考慮優化電能計量工 作，帶來了對電能計量工作的嚴峻挑戰。

2 諧波對電能影響分析

2.1 ?諧波對感應式電能表的影響

電能表按其工作原理可分為機械式電能表和電子式電能表，兩者相 比，電子式電能表因靈敏度高、精度高、防竊電、低功耗等優點，被廣泛 使用機械式電能表中最常用的是感應型電能表。機械式電表主要由軸承、 驅動元件、制動元件、轉動元件和輔助部件等組成。機械式電表電量顯示 原理是交變電流和電壓將電表轉盤穿過時產生的驅動力使其轉動并將計數 器字輪轉動帶動，而在不同電流和不同影響因素下，即便在多種方式的實 施下予以了調整，然而也無法對其精度進行有效的控制。

感應式電能表是以交流電基波為基礎進行設計的，電能表計量過程中 通過磁感應的驅動元件產生力矩，從而將計度器帶動進行電能計量。一旦 電力系統產生了諧波，電能表上電流、電壓會因諧波的影響而得到諧波與 基波相加后的畸變電流，不同于正常情況下的電流、電壓。驅動元件引發 的磁感應會在電流、電壓的畸變之下而有一定變化產生，此時也會相應地 改變驅動元件上產生的力矩，最終在較大程度上影響了電能表的計量。

2.2 ?諧波對互感器的影響

在當前電力系統中，無論是產生電能、傳輸電能還是變化電能，互感 器都是不可缺少的設備，特別是在計量系統中，其精準度完全與計量的安 全穩定、準確可靠密不可分。當系統中出現諧波污染時，會對互感器裝置 中造成磁滯或渦流現象，對互感器工作狀態產生不利。而大部分電容式互 感器幅頻特性和角頻特性都較差，無法保證對諧波環境下測量的準確性。 電子式互感器具有寬廣的頻帶范圍和良好的線性特性，但是當諧波電壓、 電流相位差接近90°時，會對計量產生較大影響。總而言之，諧波污染會 對電能計量的準確性產生不利的影響。

2.3 ?諧波對電能計量合理性的影響

針對諧波的影響而言，我國現有的全能量計量方式無法實現統一的合 理性、準確性。如非線性系統中，非線性用戶作為“制造”諧波的對象， ?因有一部分諧波進入電網，支付的電能會比實際計量的電能更小，但是因 電能收支平衡的緣故，引發于諧波“制造”對象構成的損失所對應的支付 人員為諧波的“受害者”線性用戶，而這顯然是缺乏合理性的，同時也會 影響電力系統的經濟效益。

3 電力諧波對電能計量影響的解決策略

3.1 ?合理選擇電能計量方式

要想實現電能計量準確性的提升，首先可入手于計量方式。在抗直流 分量低壓電流互感器、寬頻帶電能表、工頻基波電能表一起實施的基礎上 進行電能測量，確保測量的準確性，減少諧波排放，保障電力系統得以安 全運行。交流設備等極易產生高次諧波，通過運用電子式電能表進行雙向 計量，將兩個電能表測量數值平均，如此即可確保結果能夠一致于或是接 近于實際用電量。

3.2 ?降低諧波使用量

為了使電能計量的準確性得到提高、最大程度地降低諧波對電能計 量形成的負面影響，應從源頭著手，加強對諧波使用量的控制，減少諧波 在電網中的使用總量。之所以使用諧波目的是保證充足的電能供應，但是 大量使用諧波會損害正常的電能供應和運行，針對諧波可能帶來的損害問 題，為了加強對電力設備和線路的保護，強調電能計量工作的準確效率， ?可通過對電路的改進方式，使負載性質得到改善，電網中諧波的使用量也 能夠最大限度地減少，供電企業的輸出成本有所減少，提高了電力企業的 經濟效益，推動電力部門未來更好的長足建設與發展。

3.3 ?不斷強化技術改進

帶加權系數的諧波有功電能計量方式是一種新型的改進電能表計量方 式的計量收費方式，該方式不但能將由于諧波而受影響的線性用戶補償， ?同時也能對發出諧波電能的非線性用戶進行合理處罰，可在經濟手段的運 用下將電網諧波污染削弱的目的達成。同時，改計量方式也可準確、公平 的計量，在具有較為嚴重的諧波污染的電網系統中十分適用。此外，由于 個別電能表生產廠商不具備帶有測量諧波電能的電能表的生產能力，因此 應建立在先進計量原理的基礎上，對傳統電能計量表進行改進。諧波電能 表還可在原有多功能電能表改進之后，與電子技術相結合，借助軟件功能 進行更先進電子電能表的開發，有效監測、管理諧波，可支持同步采樣、 誤差補償算法，最終將電能計量受諧波的影響妥善處理。

3.4 ?增加換流裝置相數

通過抑制電力斜坡，能夠為電能計量的準確性提供保障，控制電力諧 波給電能計量帶來的負面影響，保證電能計量的準確率得到提高。通過加 大換流裝置的相數，能夠起到良好的抑制諧波的作用，達到抑制諧波產生 量的目的。因為諧波主要就是來源于換流裝置，導致供電系統中發生了電 力諧波，增加電力諧波，導致電能計量工作在后續的實際開展和實施中準 確性不足。增加換流裝置脈動數，同樣能夠降低諧波電流的有效值，因為 換流裝置與其交流側和直流側形成的諧波次數能夠清除掉幅值較大的低頻 項，這樣一來，電流諧波得到了有效的抑制，從換流裝置這一源頭做好了 諧波的管控，抑制諧波產生，保證后續電能計量工作的準確率。

結束語

綜上所述，針對諧波形成的影響，電力計量工作應不斷地改進和優化 方式方法，加強對電力計量準確性的深入研究，提高電力計量工作的綜合

水平與成效。

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