基于電子式電能表諧波條件下電能計量影響分析與試驗

摘要：隨著生產生活對于電力需求的不斷增加，電力系統承受的負荷程度正在不斷加劇，導致了諧波電流、電壓成分的持續增加，引發了電力網絡的污染現象?；诖瞬涣及l展現狀，本文將以諧波條件對于電子式電能表計量功能的影響作為主要論題，展開針對性的分析，分別從理論層面和試驗層面展開論述，最終借助試驗得到的分析結果作為論據，以期能夠為關注該話題的人士提供理論層面的借鑒。

關鍵詞：電子式電能表；諧波條件；電能計量

隨著世界經濟體系不斷地發展完善，電能逐漸成了促進社會生產水平提高的重要資源，所具有的支柱型地位越來越多地得到了國際上的普遍認可。電能表最基礎的功能正式計量功能，甚至可以說電能表計量的精準度，直接影響到了商業貿易計算環節的精準程度。當前，電力網絡內部存在的諧波成分，對電能表計量功能產生的阻礙作用正在不斷深化，亟待通過試驗研究諧波條件下電能表計量的變化情況。

一、 基于電子式電能表諧波條件下電力計量的影響

（一） 電子式電能表電力計量運行原理

電能表作為專業測量電能情況的儀表，在電力系統的生產管理環節具有重要的使用價值，甚至電能表對于電能情況計量的準確性，會對電能的管理效率產生直接的影響。電子式電能表屬于較為常見的電能測量儀器，它所具有的頻響呈現出什么樣的特點主要受到乘法器的影響，運用時分割乘法器的電子式電能表主要受到分割頻率的影響。一般來說，具有較寬工作頻帶的電能表，同樣不會有過高的時分割頻率，再加上工作頻率會受到互感器、變壓器等設備的影響，因此會變得比較窄，可以用來測量工作過程中的頻率信號情況。能夠產生數兆赫茲頻帶寬的通常是運用了吉爾伯特乘法器的電子式電能表，在計量時的精準程度通常可以更高一些。

（二） 諧波和電子式電能表的關系

電子式電能表在測試不同信號波形的時候，產生的響應情況也會有所不同，所以不同的響應情況之間存在著一定的誤差情況。在電子式電能表構成功率所包含的電流、電壓這兩大信號，出現了任意一個信號偏離正弦，并且發生了畸變的情況下，電子式電能表計量的精準度就會受到畸變程度的密切影響，但是產生的誤差范圍通常不會過于偏離。還有一種情況是電網內部的電流和電壓，分別存在著不同程度的畸變，但是基于電子式電能表具有較寬的頻帶作為支撐，所以在計量時不會產生誤差情況。綜合以上分析，明顯可以看出電子式電能表在響應諧波功率或者基波功率的時候，產生的響應程度大體相同，因此電子式電能表能夠實現對于諧波功率、基波功率的統一計量。

二、 基于電子式電能表諧波條件下電力計量的試驗

（一） 試驗設備的準備環節

開展試驗能夠更為明顯地看出電子式電能表諧波條件下，對于電能表計量精準度的影響情況，在試驗的準備環節要按照國內外的試驗標準，預先搭建較為標準的電能表計量影響試驗平臺，確保試驗全流程的順利開展。在試驗的準備環節，需要準備好一系列的試驗設備，比如能夠承受四相系統的FLUKE 6145A電能功能標準源，以便在試驗過程中能夠復現諧波的失真情況，實現對于諧波的調整和控制。另外就是將電壓的輸出范圍控制在0～1008V以內，電流控制為0～21A，以此保證電流和電壓在試驗過程中能夠滿足100次諧波輸出次數的要求。選定的電子式電能表最好是國內先進制造商所生產的具有三相四線制的類型，以此保證試驗前期準備工作的質量。

（二） 電壓電流線路諧波試驗

本次試驗的重點在于測量電壓電流線路內部諧波的數量情況、交流電路承載的次諧波情況等等。首先，要將被測量電能表的電流及電壓線路連接到FLUKE 6145A的電壓、電流輸出線路，以便順利將諧波導入到即將被測量的電子式電能表內，這樣一來FLUKE 6145A就可以幫助執行電能表的計量功能，準確衡量出試驗環節電能表計量誤差的變化情況。開始試驗后，需要先利用電壓電路線路里的諧波，針對性的測量電子式電能表在受到諧波以及正弦波影響的前提下，所產生的誤差情況的具體數值，得到的平波波形試驗電能表參數量情況大致單次諧波在試驗環節所產生的電壓幅度整體要控制在0.12U1/h，其中諧波的幅值深受相位、基波所產生的電壓電流幅值所影響，但是最大的電流數值要控制在1.4Imax以內。

（三） 交流電路的次諧波情況

在本文所述的諧波條件下對于電子式電能表計量精準度影響的試驗環節，對于交流線路次諧波的試驗，需要滿足一定的條件。應當著重注意在正弦波電流交替兩倍峰值正弦波電流的兩個周期內，試驗產生電流情況下及未產生電流情況下，電子式電能表計量結果所產生的具體誤差數值。

本次試驗環節產生的次諧波波形情況，這時候所產生的試驗電流已經達到了試驗原始電流數值的1.42倍。再加上在交流電路開展奇次諧波試驗的時候，還需要將峰值電流控制在1.4以內，以便考察電子式電能表在初始峰值兩倍以及正弦波環境下，所產生的數值誤差情況。

（四） 基于試驗結果整體分析

經過一系列試驗過程后，得到了整個試驗流程產生的數據結果。通過試驗數據分析明顯可以看出，無論是電壓電流線路中存在的諧波情況，還是交流電路中的次諧波、奇次諧波情況，對于電子式電能表計量功能的正常使用，產生的影響基本都比較微弱。其中，對于計量功能影響最大的應當屬于交流電路里的奇次諧波，產生的誤差影響情況達到了 0.14%，基本上能夠滿足國際規定的1/10的計量誤差范圍內，充分說明性能良好的電子式電能表幾乎不會受到諧波的影響。

三、 結束語

綜上所述，隨著電子電力技術在生產領域的廣泛應用，伴隨而生的非線性負荷程度正在日益嚴重，導致諧波大量涌入到電網系統，嚴重影響了電力系統供電性能的穩定性。但是應當認識到，電子式電能表能否持續保證計量的平穩性，嚴重影響著電力資源供求雙方的利益，因此要展開針對性的試驗環節，繼而通過分析試驗得到的結果，得到最為科學合理的改善措施，實現對于電能表計量的深入研究。

參考文獻：

[1]楊磊.諧波與電壓波動對電能計量的影響研究[D].東南大學，2017.

[2]王銳，袁靜，秦鍵，楊青輝.電子式電能表諧波條件下電能計量影響分析與試驗[J].電測與儀表，2015，52（S1）：65-67.

作者簡介：

吳融會，江蘇省南京市，南京紫金計量有限公司。