淺析電力諧波對電能表電能計量的影響

萬軼寰　宋鵬

摘要：電力諧波極大的影響著電能計量的準確性和合理性，因此，可以采用分別計量基波電能以及諧波電能，以這樣的計量方式來記錄諧波電能方向，重視電網運行技術的規范與營運規則，才是比較合理的計量方式。下面本文就在分析電力諧波對電能計量的影響基礎上，對合理電力計量方式進行探討。

關鍵詞：電力諧波電能計量電子式電能表電度表

引言

在我國的電力建設中，非線性用戶向電網注入的諧波越來越多，其不僅影響電能計量，還將造成計量漏計的現象，嚴重危害電力安全。下面本文就在分析電力諧波對電能計量的影響基礎上，對合理電力計量方式進行探討。

1諧波與電能計量的聯系

諧波指的是一種周期性的正弦能量，其幅值比基波小，頻率是50Hz基波的整數倍。諧波功率通常是由非線性設備引起的，主要有兩種，一是有功功率，二是無功功率，本文只討論前者。諧波的有功功率來自用戶消耗，方向和基波功率相反。因此，在輸配電設備正常工作中，諧波有功功率常會引起故障產生，使其不能進行正常輸電發電。

1.1諧波與電能計量的準確度

各設備產生諧波時，諧波會產生不利于電能計量的因素，所以，電能表在計量基波諧波時通常會出現一定的偏差。

當諧波功率發生作用時，電能表測試顯示的數值E'=C1E1+ChEh，上式中，E1表示的是基波，Eh代表h次的諧波電能值，其符號可負可正，要根據實際潮流的具體方向做決定;C1、Ch依次代表電能表所反映與基波和h次諧波電能成比例的系數。

在電力系統中，電子式電能表和感應式電能表是最常用的。其中，感應式電能表多用于工頻波動較小的區域，如果電流與電壓一樣，都是正弦波，其性能才能得到充分的發揮。在平時運行中，由于多種原因影響，電流和電壓波形難免會發生偏離的情況，從而導致正弦有所改變，轉盤和電壓線圈的阻抗都會隨之發生相應的變化，從而帶動電壓工作磁通及相對應的電流磁通也產生變化，最終造成轉矩和平均功率成不了反比，以致于出現一些不必要的誤差，給計量結果帶來偏差。

測量用互感器在現實生活中較為常見，不管是對電壓的測量，還是對電流的測量，都要用到測量用互感器，通過其將所測結果進行轉換，變成弱電信號，傳輸至電能表，由此可見，如何對測量用互感器進行選擇萬分重要，其好壞直接關系著測量結果。還有一種情況，即畸變信號從測量用互感器流過時，如果互感器具備了非線性，則對不同的諧波成分進行轉換的比例也各不相同，從而導致被測信號產生相應的變化。在這種情況下，計量的精確度會大幅度降低，出現很大偏差。

1.2諧波與電能計量的合理性

當前，大致有三種常用的電能計量方法：一，電能全計量方式，即電能表準確地反映實際功率，就是基波諧波的綜合功率，這也是國內的一種電能計量方式;二，基波電能方式，即電能表只反映基波功率，不計諧波功率;三，諧波電能方式，即電能表對基波功率和諧波功率分別進行計量。

以上三種計量方式中，第一種方式在我國比較普及，這導致在諧波作用下，電能計量的合理性與準確性不相協調。例如，在非線性系統中，受到損害的往往是線性用戶，不但被諧波功率干擾，還得支付所消耗電能的費用;與其不同，作為諧波的制造者，非線性用戶對部分基波電能進行吸收，并將其轉換成諧波輸入電網，這部分的費用重擔卻由線性用戶來承擔。存在著很大的缺陷，也必定會阻礙電網的安全運行，減少其經濟收益。

2電力諧波對電能計量所產生的具體影響

（1）對與不同類型的電能表頻率進行響應測試，其中感應式電能表在2次以上的電力諧波中衰減特性逐漸增大，直到第9次時，可以衰減掉80%以上;因為在感應式電能表中，其圓盤渦流路徑等效與圓盤阻抗角，可以隨頻率增高而去增大然而電子式電能表中，它是呈寬帶響應特性的，因此，它的電子表帶寬會受到互感器頻帶以及乘法器時鐘頻率的限制。

（2）電力諧波不僅會增加電動機的有效軸功率，還會增大其附加損耗，嚴重縮短電機壽命，損害我國電力系統的運營安全，在電磁感應式電能表中，會因為系統頻率偏移以及諧波的影響而產生誤差，這是由于電磁感應式電能表，其設計就是按基波來情況考慮的，當負荷電壓與電流不變時，其頻率的變化以及電壓線圈阻抗的變化，均會會導致其電能表中電壓工作磁通的改變;而且電能表中，也會由于轉盤阻抗變化，從而引起電流磁通的變化，影響電磁感應式電能表測量的精度。在感應式電能表基礎上，改進感應式電能表電能計量的非線性數學模型，以全能量為計量標準或者是以基波能量為計量標準的時候，由于感應式電能表誤差頻率特性曲線下降，因此，電能計量中電力諧波對感應式電能表測得的電能計量會產生較大影響。感應式電能表頻率的響應曲線，會隨著頻率增大而增大，因此，感應式電能表的電能計量要大于基波和各次諧波電能的和。

（3）電力諧波是有害而無利的，當非線性用戶向我國電網注入諧波功率時，電力系統中的諧波和基波相迭加，其波形將會發生畸變，由于電能表中電壓與電流產生間不能因磁通而產生轉矩，從而導致轉矩與平均功率會產生誤差?；ㄔ陔娔苤芯哂兄匾饔?，可以根據基波電能值來合理地確定用戶電費情況，不僅可以減少諧波對電能計量的損害，還將會維護線性用戶的用電安全。電力諧波是有害的電能，電力諧波會嚴重影響我國的用電安全，而且電力諧波向國家電網的傳入也將影響國家電網的經濟效益，應該制定相應的措施來治理電力諧波危害，對非線性用戶進行相應的處罰，維護國家電力安全。

4結束語

本文通過對電力系統的諧波產生原因的分析，研究了在電力系統中，經常會用到的電子式電能表和感應式電能表在測量諧波時對電力計量的影響，得知不同的電力諧波會對電力計量的準確度產生不同的影響，所以只有分別計量負荷消耗的諧波電能與基波電能才是最合適的計量方式。不論采用數學模型，還是實驗法，都是為了對諧波在計量電能中產生的影響進行分析。而新電費計算方法或者新計量方法，均是為了減小諧波在電能計量中的負面影響。

參考文獻

[1]文俊，涂大石.對負載與諧波及電能計量問題的分析[J].電測與儀表，2010.