淺談電力諧波對電能表電能計量的影響

馬曉昉

（國網寧夏電力公司電力科學研究院 750011）

淺談電力諧波對電能表電能計量的影響

馬曉昉

（國網寧夏電力公司電力科學研究院 750011）

目前人們的生活中，電能已經成為不可或缺的一部分，甚至會關乎到社會的穩定。電能表是用戶使用電能的計量器具，然而電網運行中不可避免地會產生諧波，導致電能計量數據不準確，直接影響了電力企業的經濟效益，且對電能用戶的利益也造成了不良影響。本文針對電力諧波對電能表電能計量的影響進行研究。

電能表；電力諧波；電能計量；影響

隨著電力需求量的增大，電能表計量的準確性對電力系統、電能用戶的經濟效益都會產生直接的影響。電能表計量數據是電力企業衡量電能使用量并收集電費的憑證。但是，當電網處于運行狀態的時候，就會有大量的電力諧波產生，對電能表產生不良影響，導致計量數據不夠準確，如圖1所示。

圖1 威勝電能計量表

1 諧波標準

中國關于電力諧波的管理是按照《電能質量、公用電網諧波》中的有關內容來執行的，其中對公用電網諧波電壓以詳細表述。當標稱電壓為0.38kV，諧波畸變情況：奇次諧波的畸變率為4.0%，偶次諧波的畸變率為2.0%，總諧波的畸變率為5.0%；當標稱電壓為6～10kV，諧波畸變情況：奇次諧波的畸變率為3.2%，偶次諧波的畸變率為1.6%，總諧波的畸變率為4.0%；當標稱電壓為35～66kV，諧波畸變情況：奇次諧波的畸變率為2.4%，偶次諧波的畸變率為1.2%，總諧波的畸變率為3.0%；當標稱電壓為110kV，諧波畸變情況：奇次諧波的畸變率為1.6%，偶次諧波的畸變率為0.8%，總諧波的畸變率為2.0%。

如果標稱電壓為220kV，諧波的畸變率可以參照標稱電壓110kV的有關數據執行。公共連接點被作為衡量點，實際的測量值可以取概率值的95%。在《電能質量、公用電網諧波》中還規定了衡量點的諧波電流允許值的計算方法和用戶電流允許值的計算方法，并針對測量以其以及需要采取的測量方法做出了詳細規定。

2 電能計量中諧波所造成的影響

2.1 電能計量中由于諧波的存在而導致計量不合理

從理論角度而言，對電能的全能量計算是基波電能與諧波電能之和。但是，電力系統處于運行狀態的時候，在電能計量中會存在諧波干擾問題，導致計量不合理。

（1）電能表計量為基波電能和諧波電能的總和，此時，電能負荷處于線性狀態，電能供應為非正弦。用電設備受到諧波的影響而導致電能表的電能計量數據不準確，因此用戶電費計量存在不合理性[1]。

（2）電能負荷處于線性負荷狀態為理想狀態，然電網運行并非如此。當電能負荷處于非線性負荷狀態的時候，就會有諧波功率產生，此時，會引發部分電能流入電力系統中的現象，電能表的電能計量結果為基波電能與倒流入電力系統的諧波電能的差值。正是由于非線性負荷的存在，不僅會產生諧波污染，而且還會因此而使電能表的計量數據減少，導致電力部門受到一定的經濟損失。

（3）當電能負荷處于非線性負荷狀態的時候，如果此時產生電源畸變，電能負荷就會在電網處于運行狀態的時候吸收基波電能和諧波電能，隨之，就會有部分諧波流入到電網中，對電網運行造成干擾。

2.2 電能計量中由于諧波的存在而導致電能表計量不準確

電能計量所使用的電能表為電子式電能表和感應式電能表。電子式電能表在對電能測量中，對不同的信號波產生不同的影響。正函數的正交性會使電流信號畸變或者功率電壓畸變而引發計量誤差。如果存在較小的誤差，可以忽略不計，并不影響計量的準確性[2]。如果電網的電流和電壓通過互感器而轉變為弱信號而流入到電能表中，互感器的非線性特性使其所發出的信號產生畸變，導致電能表電能計量數據產生誤差。感應式電能表運行中會以特定頻率作為判斷計量數據誤差的主要依據。當電能計量數據產生波形畸變的時候，就可以對電能表頻率響應曲線進行觀察以分析電力諧波對電能表計量產生的影響。隨著電流的波形和電壓的波形逐漸地背離正弦波變化狀態，感應式電能表的計量結果受到電力諧波的影響而產生誤差。

3 諧波治理措施

3.1 實施有效的諧波管理

諧波治理工作不僅是電力企業的責任，電能用戶也需要提高諧波治理意識，以降低電網污染，提高電能質量。電力系統的主要管理部門要對電網的運行狀態以系統化分析，將諧波源產生的原因以及準確位置都做出判斷，并及時采取治理措施，以避免諧波的影響面擴大[3]。有關管理部門在諧波發生幾率較高的位置設置觀察點，收集諧波數據，對電能用戶所使用的各種電器設備進行評估，以防止諧波污染嚴重超標。

3.2 實施必要的技術措施

電能計量表的計量準確性會受到諧波的影響。如果電能用戶在電能使用的過程中頻繁受到諧波干擾，建議使用技術先進的數字電能表計量，可以提高計量準確性。對已經產生的諧波，要收集相關數據，對諧波數據進行分析，通過安裝濾波裝置以解決。隨著諧波含量的減少，諧波對電氣設備的干擾率也會下降，從而提高了電能表計量的準確性。

4 總結

綜上所述，電力諧波對電能表這種干擾嚴重影響了電能表的功能和使用價值，同時還給電力企業和電能用戶帶來一定的經濟損失。因此，針對電力諧波進行研究，不僅關乎到電網的運行狀態，更關乎電力產品的質量，需要對諧波干擾問題進行深入研究，以確保電能表電能計量數據準確。

[1]李 琳.電力諧波對電能表電能計量的影響分析[J].硅谷，2015（04）：192，195.

[2]邱陶歆.電力諧波對電能表電能計量的影響研究[D].華南理工大學，2012.

[3]劉座銘，呂項羽，常學飛，張宗寶.電力諧波對電能計量的影響及治理措施[J].吉林電力，2013，41（02）：32～34.

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