顏景景

引言：供電企業(yè)對電量計量裝置的管理是保證計量裝置安全運行準(zhǔn)確計量的首要任務(wù)，影響用電計量裝置計量不準(zhǔn)確的原因之一就是諧波，許多電力事故都是由于諧波的存在造成的，所以要想避免諧波的危害，就得先發(fā)現(xiàn)諧波，這就是我們要說的諧波測試儀。

關(guān)鍵詞：諧波；計量不準(zhǔn)確；諧波源；諧波測試儀。

一、引言

電能計量裝置是電力系統(tǒng)發(fā)，供，用電三個方面進行銷售，買賣的重要工具，為計收電量提供依據(jù)，所以它與我們的日常生活是密不可分的，它的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到供用電雙方的經(jīng)濟利益，

現(xiàn)今我國的工農(nóng)業(yè)、科技經(jīng)濟都在飛速的發(fā)展，電力作為主要的能源之一，做出了很大的貢獻。在許多企業(yè)中電費成了支出的主要成本，尤其是電費漲價后。因為電器的增多，家庭用電量也越來越大，支出的費用也越來越多。所以隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展用電量日益增多，電能計量裝置的準(zhǔn)確性正確性越來越受到人們重視。導(dǎo)致用電計量裝置計量不準(zhǔn)確的原因是多方面的，近年來，人們對供電系統(tǒng)諧波對用電計量裝置產(chǎn)生的影響也越來越關(guān)注了。下面我們就談?wù)勚C波的來源與諧波產(chǎn)生的危害和諧波的檢測方法。

二、諧波源以及諧波產(chǎn)生的原因

諧波源就是造成系統(tǒng)正弦波形畸變，產(chǎn)生高次諧波的非線性設(shè)備和負荷。諧波是存在于電力系統(tǒng)中的一個周期性電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整倍數(shù)。變頻器、整流器、逆變器等電力變流設(shè)備，電力變壓器、鐵芯電抗器等含有磁飽和特征的設(shè)備，還有PC機、打印機、充電器等家用電器都是諧波源。

我們從發(fā)電方面、輸配電方面以及用電這三個方面分析一下諧波的產(chǎn)生原因。

首先分析一下在發(fā)電方面諧波產(chǎn)生的原因。發(fā)電時用到的設(shè)備中包括發(fā)電機，在制造發(fā)電機的時候，發(fā)電機的三個繞組無法做到完全對稱，而且鐵心要達到一模一樣也不容易，在出廠投入使用后，因為發(fā)電電源的質(zhì)量就不是那么高，就會產(chǎn)生諧波了。在輸配電方面，變壓器是輸配電系統(tǒng)中的主要諧波源，經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)證明，變壓器的鐵心飽和度越是高，其產(chǎn)生的諧波電流相就會越大。另外一方面產(chǎn)生諧波的原因來自客戶用電的時候，這時諧波主要是由用電設(shè)備產(chǎn)生的。比如充電設(shè)備、電源開關(guān)等等，其中要數(shù)晶閘管整流設(shè)備產(chǎn)生的諧波最多。單相整流電路裝置連接感性負載時含有奇次諧波電流，其中3次諧波的含量高達基波的30%，在接容性負荷的時候會產(chǎn)生奇次諧波電壓，電容值增加后諧波也就隨著增加。據(jù)統(tǒng)計，整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的40%，所以這個諧波源可以說是最大的。

三、諧波對用電計量裝置的危害

科學(xué)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的不斷完善，現(xiàn)在所使用的用電計量表計也在一代一代更新，下面我們談?wù)勅娮邮诫娔鼙砗碗姶鸥袘?yīng)式電能表受到諧波的影響。

首先全電子式電能表在進行用電計量時，它的計量用電能方式從理論上來說，能夠有效的記錄負載基波和諧波的總平均功率耗用值和電量。但是當(dāng)諧波是從負載流向電網(wǎng)時，由于全電子式電能表是將基波有功電能和諧波有功電能進行代數(shù)和，這時記錄下來的電能量比負載所消耗的基波電能還要小，造成了不能準(zhǔn)確的計量用電。所以諧波的存在也會對全電子式電能表的計量方式產(chǎn)生影響。

對于傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)式電能表來說，當(dāng)除了基波外還有高次諧波分量電壓和電流時，電能表的電壓線圈的阻抗和旋轉(zhuǎn)圓盤阻抗就會發(fā)生變化，從而使工作電壓與電流磁通發(fā)生變化，隨之變化的還有電磁轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動力，這樣一來，電能表計量用電就會不準(zhǔn)確。同時，由于諧波和基波是以相互疊加的形式出現(xiàn)的，致使正常的波形發(fā)生了變化，而電壓和電流線圈的鐵心是非線性的，磁通不能隨著波形的變化相應(yīng)的呈線性變化。當(dāng)變形后的電壓與電流經(jīng)過電能表內(nèi)部元器件后，磁通與波形不會發(fā)生相應(yīng)的變化，這樣一來電磁轉(zhuǎn)矩與平均功率就不能成正比例。所以當(dāng)諧波存在的時候電磁感應(yīng)式電能表不能將不同頻率的正弦電壓和電流產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩疊加，也就不能對諧波有功電能進行計量，最終的用電計量結(jié)果就不準(zhǔn)確了。

根據(jù)上邊詳細的分析，我們可以知道大量的諧波會對用電計量裝置產(chǎn)生很大的影響，導(dǎo)致計量裝置不能準(zhǔn)確計量用電量。而且不管是全電子式電能表還是電磁感應(yīng)式電能表，諧波都會對其產(chǎn)生一定的影響。用電計量裝置不能準(zhǔn)確的進行計量用電量，直接影響了供電方與用電方的經(jīng)濟利益。

四、諧波的檢測

（一）諧波檢測的發(fā)展

我們要想治理諧波，首先要發(fā)現(xiàn)諧波。早在19世紀(jì)初人們就研究出了檢測諧波的方法，主要是把傅立葉變換為基礎(chǔ)，對諧波進行檢測，一直到20世紀(jì)40年代都是用此方法。在20世紀(jì)50-80年代,主要采用選頻測量技術(shù)來檢測諧波。到了20世紀(jì)80年代以來,科學(xué)技術(shù)不斷地發(fā)展,人們開始研究出了快速傅立葉變換的頻譜分析儀及諧波分析儀,這些檢測儀在用電檢查過程中使用后，得到了很好的反響，所得到的結(jié)果相比以前準(zhǔn)確度提高了一個大的層次。就我國來說，在上世紀(jì)八十年代的時候使用該算法和鎖相技術(shù)對諧波進行測量，現(xiàn)在隨著科技不斷的進步已經(jīng)發(fā)展成為數(shù)字式、電子式、智能化的諧波測試方法。

（二）諧波檢測儀的原理及方法

1.采用模擬帶阻或帶通濾波器進行測量

這種諧波測量方法有電路造價低、結(jié)構(gòu)簡單、容易控制且輸出阻抗低的優(yōu)勢所在，但是這種測量方法受環(huán)境影響特別大,且檢測的精度不高,檢測結(jié)果含有較多基波分量,造成的運行損耗相對較大。當(dāng)然這是最早的一種檢測方法。

2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的諧波檢測

這是一種可以對計算能力進行提高、對任意連續(xù)函數(shù)進行逼近的基礎(chǔ)上,通過理論的學(xué)習(xí)及分析動態(tài)網(wǎng)絡(luò)時獲得的研究成果,即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)階段,該網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)諧波檢測中的應(yīng)用尚處于初級階段,其主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)諧波預(yù)測、諧波源辨識及諧波測量等方面。在諧波測量中采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),主要需要考慮的是網(wǎng)絡(luò)的組成、算法的選擇及樣本的確定等問題。

3.小波分析方法測量諧波

這方面的研究在現(xiàn)階段已經(jīng)取得重大的進展,主要是對傅立葉變換在時域完全無局部性缺陷和頻域完全局部化缺陷的解決,也就是在時域和頻域都具有局部性。采用該方法可以使電力系統(tǒng)中高次諧波變化投影到不同尺度上,從而反映出奇異、高頻高次諧波信號的特性,從而為諧波分析提供依據(jù)。

4.FFT變化法

采用該方法對電力系統(tǒng)諧波進行檢測,是基于數(shù)字信號處理基礎(chǔ)上的測量方法,主要操作步驟是首先對被測信號的電壓或者電流進行采樣,經(jīng)過轉(zhuǎn)化后,再利用計算機進行傅立葉變化,從而得到各次諧波的相位系數(shù)及幅值。該方法是目前電力系統(tǒng)使用最為廣泛的諧波檢測方法,其精度高、功能多、操作簡便的特點,實現(xiàn)了諧波檢測的準(zhǔn)確性。

總之，在用電檢查過程中使用諧波檢測儀用來測量諧波是治理諧波非常重要的一步，在用電檢查過程中發(fā)現(xiàn)問題后要及時處理，從多方面入手治理諧波，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行。

參考文獻

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