諧波存在時的改進電能計量方法及應用

陳瀟

摘 要：電能在人們日常的生活中占據著很重要的地位，是社會發(fā)展中不可缺少的一部分。由于用電人群的增多，諧波大量注入電網，這給電力部門造成了很大的壓力。因此，需要提高電能計量的正確性，改進電能計量的方法。只有這樣，才能從根本上解決問題。

關鍵詞：諧波；電能計量方法；基波頻率；電網

中圖分類號：TM933.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.152

近年來，電力能源在我國占據著重要的地位。只有發(fā)展好電力事業(yè)，才能更好地解決我國的電力問題。電能的計量方法是很重要的，它在生活中是不可忽視的。因此，我們應改進存在諧波時的電能計量方法。

1 電力諧波

電力諧波的存在往往會帶來很多問題，且它常會受到各種因素的影響。隨著我國社會的不斷發(fā)展，物質能源變得非常豐富，其利用率也逐漸提高。此外，隨著科技的不斷發(fā)展，電力諧波的應用率在逐漸提升。

1.1 定義

電力系統中的諧波在很久之前就被人們發(fā)現了。從一定的意義上來講，諧波是一個數學或物理概念，是指在周期函數或周期性的波形中，能用常數、與原函數的最小正周期相同的正弦函數和余弦函數的線性組合表達的部分，最終得到與電網基波頻率相同的分量，這部分電量即為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值（n=fn/f1）稱為諧波次數。電網中偶爾會存在非整數倍的諧波，其被稱為非諧波或分數諧波。諧波實際上是一種干擾量，會使電網受到“污染”。電工技術領域主要研究諧波的發(fā)生、傳輸、測量、危害和抑制等問題。

1.2 諧波帶來的危害

當諧波出現時，會大大增加系統諧振的危害。諧波出現時，一般會隨之出現并聯諧振或串聯諧振等問題，導致電流增大幾倍，甚至幾十倍，進而形成過電流，造成與電容器相連的電抗器等受損。此外，諧波還會導致電氣測量儀表計量不準確、設備老化、保護設備誤動作，并通過第一線感應和傳導耦合等對相鄰的電子設備和通信系統造成干擾，降低信號的傳輸質量，破壞信號的正常傳輸，甚至破壞通信設備。

1.3 諧波的治理方法

研究發(fā)現，用戶端產生的非線性負荷、沖擊性負荷、波動負荷等會對供電質量造成影響或對電網的運行造成干擾。可通過裝設補償裝置和改造接入電網的設備解決上述問題，但設備改造的成本較高。

2 諧波存在時的電能計量方法

目前，電能計量的方法是在發(fā)電機、網絡交換關口處安裝電能計量裝置。電力系統中的關口是指廠網之間、區(qū)域性電網之間電力設備資產與經營管理范圍的分界處。在諧波進入電力網絡時，會對電網的運行造成一系列的影響，進而影響了電能計量的準確度。

2.1 電能計量方法的分類

電壓電能計量的方法分為3種：①高供高計。該方式是指在高壓供電時安裝PT、CT計量裝置。②高供低計。該方法是指高壓供電時，在低壓側裝設CP計量裝置。③低供低計。該方法是指電能計量裝置設置點的電壓與用戶一致。

電能計量裝置是電能表、電流互感器、電壓互感器及二次導線、電能計量柜（箱）的總稱。

2.2 諧波存在時的電能計量問題

在電能計量的組合中常出現一些誤差。一般情況下，最常見的就是因電壓互感器出現二次回路而出現的問題。如果電壓的升降幅度過大，則會導致電能計量出現差錯。對于一些設備而言，運行與計量時無法分開的，一旦運行中出現問題，則會導致電能計量出現差錯。

3 計量的儀器

電能表是用來測量電能的儀器，又稱為電度表、火表、千瓦小時表。電能表一般分為有功電能表和無功電能表。有功電能表可將電能轉換成各種能量，比如，它可以通過電爐轉換成熱能、通過電機轉換成機械能、通過電燈轉換成光能等，值得注意的是，在這些轉換中所消耗的電能為有功電能；無功電能表中的部分裝置在進行能量轉換時需要轉換環(huán)境，比如電動機、變壓器等需要先建立一個磁場才能進行能量轉換，而建立磁場和電場所需的電能都是無功電能。

3.1 全電子式電能表

全電子計量方式出現誤差時，會對非線性用戶造成影響，進而對我國電力的發(fā)展造成不利影響。全電子式的電能表的計量過程比較復雜，且需要技術人員操作，因此，其運行成本較高。從而實際運行的情況看，該電能表適合中大型工業(yè)企業(yè)應用，且諧波對其造成的影響是較小的。

3.2 諧波電能計量的仿真實驗

基于諧波對電能計量造成的影響進行了一系列的實驗分析，研究了各種非線性負荷（計算機、調速電機、電爐、整流電源、電子設備等）的使用對電能計量造成的影響，找出了其中存在的問題。此外，根據電網的運行原理，進行了一系列的模擬仿真實驗，分析了電能計量中存在的誤差。根據分析結果可知，出現諧波時，電能表測量的結果會不準確。只有進一步改進電能表，才能解決上述問題。

4 結束語

隨著我國社會的不斷發(fā)展和能源物質的不斷豐富，人們的生活水平又上了一個層次。能源的開發(fā)利用導致自然環(huán)境遭受到了嚴重的破壞。因此，必須改進電能的計量方法和合理地利用能源。此外，電能的精確計量也顯得尤為重要，改進電能計量方法可獲得準確度較高的電能計量結果，從而提高我國的經濟發(fā)展水平。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕