電力諧波對電能計量影響的研究探索

歐輝

摘 要：在經(jīng)濟社會的快速發(fā)展下，電力資源在人們的日常生活、工作中的應(yīng)用范圍逐漸擴大。但是使用電力設(shè)備進行電能供配電時，由于非線性負(fù)荷電力設(shè)備應(yīng)用期間受到的外界干擾較大，電力系統(tǒng)會出現(xiàn)諧波情況，進而會影響電能計量工作的質(zhì)量以及電力企業(yè)的經(jīng)濟收益，因此，電力企業(yè)需要充分認(rèn)識到電力諧波對于電力計量工作造成的諸多影響，結(jié)合電能計量現(xiàn)狀提出有效的解決辦法。基于此，本文將對電力諧波的產(chǎn)生、影響等內(nèi)容做出了詳細(xì)分析，以便為更多電力企業(yè)電能計量工作的正常有序開展提供參考經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：電力諧波；電能計量；影響

中圖分類號：TM711 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）23-0151-02

電力企業(yè)通過系統(tǒng)的電能資源營銷、供應(yīng)等工作，可以為用戶提供滿意的供電服務(wù)，之后再對用戶的自用、商業(yè)等形式的用電量按照相應(yīng)的計量標(biāo)準(zhǔn)、方式進行計量，即可獲得經(jīng)濟收益。但是，電能計量期間電能容易受到多種因素干擾，導(dǎo)致計量結(jié)果不合理。如果未對這些問題作以解決與改善，會致使電力企業(yè)蒙受較高的經(jīng)濟損失。因此，電力企業(yè)需要在日常電力系統(tǒng)管理中，應(yīng)提高對電力諧波的正確認(rèn)識，從電力計量產(chǎn)生的影響出發(fā)，加強對電力系統(tǒng)運行質(zhì)量和效果的監(jiān)督管理。

1 電能計量受電力諧波的影響分析

1.1 電力諧波產(chǎn)生

電力系統(tǒng)在以往使用期間，也較常容易出現(xiàn)電力諧波，該種諧波的量值不大，來源于變壓器，對電能計量不會造成嚴(yán)重影響。但是在科學(xué)技術(shù)發(fā)展下，當(dāng)前的電力工程多朝著智能化方向發(fā)展，電力設(shè)備多為智能化的電力電子設(shè)備，此類設(shè)備的大量應(yīng)用產(chǎn)生了較多類型的電力諧波。同時智能化電力系統(tǒng)運行期間使用的技術(shù)為電力電子技術(shù)，設(shè)備為整流二極管，之后將交流電進行轉(zhuǎn)化，使之成為直流電進行調(diào)配、供給，轉(zhuǎn)換形式為AC/DC（工頻整流），電能形態(tài)多以該種轉(zhuǎn)換形式來呈現(xiàn)[1]。電流轉(zhuǎn)換期間使用的轉(zhuǎn)換器為大電容器、橋式整流器濾波，例如變頻調(diào)速器、電化學(xué)工業(yè)整流等，所以基于上述設(shè)備所選取的二極管基本都有一個較小的導(dǎo)通角，在正常使用時交流電的電壓值較高，可為正弦波最高值，這就使得交流電波形在電壓影響下出現(xiàn)波形畸變情況，基波低于三次諧波。如果電源電壓假設(shè)為正弦波，對于功率需要使用基波來進行傳輸，整流器工作時的輸出功率平均值主要是由進線電流基波、電流電壓的均方根值相乘獲得，將得到的結(jié)果再次與進線電流基波的均方根值進行相乘，結(jié)果通過P=U（sI）cosΦ1公式來表示，其中p=UsIs表示視在功率，PF=P/S（P指有功功率，S指視在功率）。結(jié)合上述公式的計算情況，PF=U（sI）cosΦ1/UsIs。如果進線電流基波在電壓干擾下存在畸變情況，則公式比值較小，功率也會隨之降低，產(chǎn)生電力諧波。

1.2 電力諧波影響

1.2.1 影響電力計量準(zhǔn)確性

當(dāng)電力系統(tǒng)的電壓、電流有電力諧波存在時，電能表在干擾下會出現(xiàn)供應(yīng)電能計量誤差，導(dǎo)致電能計量結(jié)果存在問題。具體影響表現(xiàn)在：首先感應(yīng)式電能表，該種電能表工作期間需要電流電壓均為正弦波，才可以正常計量電能，一旦電壓電流有異常變化，為非正弦波時電能表計量功能在影響下會出現(xiàn)下降，無法準(zhǔn)確計量電能。檢測電力諧波可知諧波頻率較高時，計量誤差也較高，而且為負(fù)誤差，電力企業(yè)直接按照電能表測量的用電量計量電能使用費用，會出現(xiàn)巨大的經(jīng)濟損失[2]。其次電子式電能表，該電能表在使用期間會對不同的信號波形發(fā)出相對應(yīng)的響應(yīng)，所以在電力電子設(shè)備使用產(chǎn)生的多種諧波影響下，系統(tǒng)功能模塊無法正常工作，會發(fā)生計量誤差問題（電能表功能模塊工作圖參見圖1）。如果為單一的電流或電壓出現(xiàn)畸變產(chǎn)生諧波，電能表計量誤差較小，對于最終計量結(jié)果造成的不良影響可以忽略不計，但是兩者均發(fā)生畸變，則出現(xiàn)的計量誤差非常大。進行電能使用量的具體測量時，需要直接對電流、電壓參數(shù)進行測定，之后將電流電壓借助于互感器進行弱電信號的轉(zhuǎn)換，將獲得的參數(shù)輸入到電能表中即可[3]。分析測量結(jié)果可知該結(jié)果在互感器影響下會出現(xiàn)誤差，尤其是具有非線性特點互感器造成的誤差更大。互感器在轉(zhuǎn)換電流時，如果通過的有畸變信號，那么產(chǎn)生的多種諧波的分配比例會出現(xiàn)較大不同，差異越大，被測信號的變形越明顯，測量結(jié)果誤差也越大。

1.2.2 影響電力計量合理性

實踐中對電力計量的合理性影響表現(xiàn)在以下幾個方面：首先電力系統(tǒng)以正弦波表示電源時，會影響電壓、線性負(fù)荷電流，電壓與電流隨之表現(xiàn)為正弦波，此時基波有功功率被大量消耗。其次電流受到非線性電力設(shè)備影響出現(xiàn)非線性電流時，一旦發(fā)生電流畸變表現(xiàn)，以正弦波表示電壓，并且此時電流以及電壓處于同樣頻率下，積分非零，會以消耗積分的形式消耗功率。然后在非線性設(shè)備干擾下，導(dǎo)致電流電壓均有畸變表現(xiàn)時，消耗的有功功率包括基波、諧波兩個方面。最后電力的電壓值經(jīng)檢測，確定為正弦波時，電流與電壓通常不會有畸變情況發(fā)生，消耗的有功功率為基波功率，并且應(yīng)用轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換電流期間，受到非線性負(fù)荷影響會吸收部分基波功率，所以有功功率的大量消耗，干擾電能計量合理性[4]。

2 降低電力諧波影響的措施分析

針對電力諧波的影響，首先在電能計量方式上面，可以采用純基波計量方式，直接忽略諧波，測量基波功率即可；還可以區(qū)分基波、諧波功率，運用有效的計量方法予以應(yīng)對。目前我國電能計量多采用全能方式，如果電力系統(tǒng)的基波頻率處于穩(wěn)定狀態(tài)下，得出的計量結(jié)果準(zhǔn)確性極高。但是，若存在電力諧波干擾電力系統(tǒng)的問題時，計量設(shè)備由于自身的功能局限性，無法直接對異常的用電結(jié)果進行計量，電能表承受能力在影響下會逐漸下降，逐步喪失精準(zhǔn)計量功能，計量結(jié)果較之于實際用電情況嚴(yán)重失真。所以在未來的電能計量中需要大量采用隔離諧波、基波分開計量的工作方法，以此最大化的減少諧波干擾作用。同時，需要構(gòu)建計量模型，針對性的對受影響的用電量進行誤差計算，結(jié)合得出的誤差值進行問題處理。其次電能表研究人員需要加強諧波電表的研發(fā)工作，在準(zhǔn)確把握各項電力諧波產(chǎn)生原因、干擾作用前提下，應(yīng)用單片機等現(xiàn)代化的先進技術(shù)研發(fā)新型諧波電能表，要求該種電表具備基波、諧波區(qū)分以及分別計量作用，還需要具備總電能、實際使用電能以及基波無功、有功電能的計量功能[5]。除此之外，新型電表的集成化程度較高，其實際應(yīng)用期間發(fā)生運行故障、零件失靈等風(fēng)險較低，可進行推廣使用。但是，諧波電表應(yīng)用過程中由于存在收費系統(tǒng)研發(fā)不合理問題，直接投入市場應(yīng)用不僅影響電力企業(yè)的經(jīng)濟利益，而且對于消費者的用電費用核算也不合理，需要加大這類電表的研究力度，且在實踐過程中進行慎重使用。

3 結(jié)語

電力系統(tǒng)運行期間在干擾因素作用下會發(fā)生電力諧波，會對不同類型的電能表、計量結(jié)果的合理性均會產(chǎn)生影響，導(dǎo)致電力企業(yè)基于電能的經(jīng)濟收益大量減少。因此，電力企業(yè)需要在電力資源應(yīng)用期間，加強對電力諧波的研究，提升對電力諧波的干擾影響的認(rèn)知水平。在此期間，應(yīng)從從具體的影響入手，找出相應(yīng)的對策予以應(yīng)對，從而減少電力諧波對電能計量的不良影響，以此增加企業(yè)經(jīng)濟收益，滿足電力企業(yè)可持續(xù)性發(fā)展要求。

參考文獻

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[2]劉座銘，呂項羽，常學(xué)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.

[3]曾博.雙向互動電能計量模式下的諧波分析及應(yīng)用研究[D].湖南大學(xué)，2011.

[4]張鵬，李嘯驄，黃綠橙，李文濤.避免電力諧波導(dǎo)致電子式電能表計量誤差的研究與設(shè)計[J].陜西電力，2010，38（06）：1-4.

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