对负载与谐波及电能计量问题的分析张留赟.docx

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对负载与谐波及电能计量问题的分析张留赟

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摘要：文章结合电力系统中普遍存在电力谐波的现实情况，首先陈述了电力谐波的来源及其危害性，并在此基础上着重分析了电力谐波对电能计量的影响，提出了具体的谐波抑制措施，并就改进电能计量方法技术后的经济效益进行了简单的陈述，对提高电力系统电力谐波的抑制水平和电能计量新模式的应用具有一定指导意义。

关键词：谐波；电能计量；影响；分析与探讨

前言

近年来，随着我国电力电子技术的广泛采用，在我们国家的电力系统中，非线性用户负荷数量越来越多，其谐波也向电网大量注入，影响电能质量的同时也给电能计量带来一定的误差，因此，降低电力谐波对电能计量的影响，才是提高用户以及供电部经济效益的关键，以下本文就来探讨并分析电力谐波对电能计量的影响

1电力系统中的主要谐波源

对于交流电网而言，其有效分量是单一的工频频率，任何与该频率不同的成分，实际上都能够算是电力谐波，一般情况下，谐波是正弦电压加压于非线性负载，导致基波电流的畸变而产生的。谐波的存在，会对电力系统产生污染，不仅降低了电能的质量，而且会在一定程度上增加附加损耗，给电力系统的安全稳定运行带来巨大威胁。因此，做好谐波源的分析，对于谐波的控制和治理而言是非常关键的。在传统电网中，由于网络架构简单，谐波源一般只有变压器，而且谐波电流极小，基本上不会对电力系统产生很大的影响。而伴随着电力系统的飞速发展，电力电子设备取代变压器成为了主要的谐波源，在其运行过程中，通常都会利用二极管，将交流电转化为直流电，或者利用桥式整流器将直流电转化为交流电，而在电子开关、工业整流设备中，存在着一些容量较大的滤波电容器，会导致二极管导通角变小，必须在交流电压正弦波最大值附近才可以实现导通，使得交流输入的电流波出现了严重畸形的情况，三次谐波甚至会在基波上形成窄尖峰脉冲，降低线路的功率因数。在现代电网中，变压器、电抗器、整流器等都是谐波的主要来源。

2谐波对电能计量的影响

2.1对计量装置的影响

（1）感应型电能表。感应型电能表测量功率的基本原理是电流和电压在表计的线圈中产生正弦交变的磁场，使可以转动的铝盘分别感应出两个不同相位的空间涡流。涡流与磁场相互作用使转盘转动，带动计数器走度。传统的感应型电能表基本以工频正弦波的条件进行设计制造，而且也是在工频正弦波的条件下进行准确度检验；不考虑直流、谐波对计量所产生的影响。而实际应用中，电能表所处的电力系统中不可能完全只是工频正弦波。直流分量的存在，可能使电能表内电磁线圈中的铁芯发生饱和，线圈产生的磁场发生畸变而导致铝盘的转动力矩受到一定的制动，从而使计数失准；高次谐波在铁芯中产生高频磁通，对基波产生的工作磁通造成了干扰，使得铝盘可能出现高频微颤，从而加大了计量误差。

（2）电子式电能表。在应用全电子电能计量表的时候，安装在电能表内部的处理器会将不同频率下正弦电流电压所产生的数值进行精确、分类计算，同时具备在数值中选取一部分数值进行采样计量，运用这种方法能够将谐波和负载基波所消耗的平均电流电量的数值清楚的记录下来。

在基波受到谐波电流的影响下，它将会与负载电流形成不同的方向，当谐波的负载电流通过电网时，这种电能表将会全程记录下谐波的谐波与基波的产生有功电能所消耗的详细数值，但是此时所记录下来的用电量要小于基波电能负载所消耗的电能，这就是全电子电能计量表存在的不足之处。存在的这种致命的缺陷直接对国家的供应企业带来直接的影响，也是对电能的供应方与消费的用电方产生不公平的现象。上面所列举的是一些我们常见的在谐波背景下电能计量系统的计量误差现象，除了这些情况外，还有许多原因将会对电能表计量系统的计量产生误差，例如频率、温度等一些客观的因素，还有电能的计量方法和电压电路所分散的交换零部件等方面的因素都会引起电能表计量系统的计量产生误差。

2.2对计量方式的影响

一直以来，电力系统中采用的都是全能量计量的方式，而由于技术条件、电网规模、用户性质等的影响，谐波基本上不会造成严重影响，因此在电能计量环节可以忽略谐波的存在。不过，科学技术的进步，使得越来越多的电器设备开始走入人们的日常生活，谐波源呈现出不断增长的趋势，加上电网逐渐实现了全面覆盖，整体结构越发复杂，谐波的影响也在持续扩大。谐波对于电能计量方式的影响主要体现在几个方面，首先，在非正弦供电的线性荷载中，采用全能量计量的方式，得到的数值同时包含了基波电能以及部分谐波电能，导致了用户用电量的增加；其次，在电网中，非线性负荷会产生相应的谐波功率，其中的一部分会输入到电网中，在这种情况下，电能计量得到的数值实际上是用户的用电量减去输入到电网中的谐波功率，较实际偏小，损害了电力企业的利益；然后，当负载非线性，电源畸变时，负荷不仅会吸收基波与谐波，还会使得谐波倒流回电网，使得电能计量变得更加复