王品

摘要：電網(wǎng)中的諧波對電能的計量影響很大，線性負載用戶不但遭受諧波的危害，而且多交電費。文章針對線性用戶在諧波環(huán)境下的電能計量問題，通過分析諧波對電能表計量的影響，指出在現(xiàn)行電能計量方式下電能計量中存在的不合理之處，并提出了改善線性用戶電能計量的措施。

關(guān)鍵詞：諧波；電能計量；線性負載；低通濾波

電能計量管理對于電力企業(yè)來說是非常重要的一項工作，其不但對于電力市場的交易結(jié)算有著一定的影響，同時，也對企業(yè)的經(jīng)營效益有著很大的影響。電能計量管理主要是為了確保電力計量量值是準確的，屬于其主要目標。在我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展下，電能計量也越來越重要。在此背景下，只有重視電能計量工作的實施，采取標準化的管理方法，才可以有效防止電量損失。本文則基于此，提出了加強電能計量管理防止電量損失的相關(guān)建議，以期能提升電能計量管理的水平和效率。

1諧波對電能表電能計量的影響分析

線性用戶大多數(shù)是低壓小電量用戶，電能計量主要使用感應(yīng)式電能表和電子式電能表，這兩種表的電能計量原理完全不同，諧波對他們電能計量的影響機制也不同。在諧波的影響下，這兩種電能表都不能準確的反映線性負載用戶所實際消耗的電能，電能計量結(jié)果往往大于實際消耗電能，造成了線性用戶的經(jīng)濟損失。

1.1諧波對感應(yīng)式電能表計量的影響

感應(yīng)式電能表是利用電磁感應(yīng)原理把電壓、電流、相位轉(zhuǎn)變?yōu)榇帕兀苿愉X制圓盤旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動計度器進行時間量累計的工作過程。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

感應(yīng)式電能表由于結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，目前仍然廣泛使用。關(guān)于諧波影響下的感應(yīng)式電能表數(shù)學模型已較為完善[2]，這種表能否準確計量電能，取決于其頻率響應(yīng)特性，由于感應(yīng)式電能表的出現(xiàn)時間較早，它的設(shè)計對諧波影響考慮較少，它的頻率響應(yīng)在工頻附近比較理想，但頻率響應(yīng)范圍很小。

研究了感應(yīng)式電能表的頻率特性，并給出了如圖2所示頻率特性曲線，圖中功率因數(shù)自左至右分別是為0.25（滯后）、0.5（滯后）、1（超前）、0.5（超前）、0.25（超前），研究表明感應(yīng)式電能表計量誤差隨著諧波頻率的增大而增大，功率因數(shù)不同，其計量誤差也不同。由于感應(yīng)式電能表的這種電磁驅(qū)動機械結(jié)構(gòu)的測量方式，導致其工作頻率范圍很窄，僅在工頻附近且電壓、電流波形無畸變情況下才能準確計量。當受到諧波影響時，電網(wǎng)中電壓和電流波形會發(fā)生畸變，其測量結(jié)果將受到很大的影響。

1.2諧波對電子式電能表的影響

1.2.1電子式電能表計量原理

電子式電能表是通過對用戶供電電壓和電流實時采樣，經(jīng)電路處理后對采樣的電壓和電流信號進行向量相乘并轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出，實現(xiàn)電能計量[9]。圖3為電子式電能表電能計量結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)電子式電能表的工作原理可知，在時間t內(nèi)所計量的電能值，是通過采樣電壓、電流值計算瞬時功率值，以采樣周期為單位時間計算的平均電能。

1.2.2電子式電能表的頻率響應(yīng)

與感應(yīng)式電能表相同，電子式電能表的頻率響應(yīng)特性是影響計量的重要因素。圖4為電子式電能表的頻率響應(yīng)曲線[10]，其頻率特性較為平坦，基本上能夠準確的計量諧波功率。大量的文獻表明，當電網(wǎng)中含有諧波時，會影響電子式電能表計量結(jié)果，但基本上在允許范圍之內(nèi)。

但應(yīng)當指出的是，電子式電能表計量的準確性，還受到電流、電壓采樣電路的影響，尤其是互感器，電能表的計量值是以互感器的的測量數(shù)據(jù)為依據(jù)的，因此互感器的測量準確度直接影響計量結(jié)果。由于互感器都有頻率響應(yīng)范圍[11]，當存在諧波時，互感器對各次諧波的轉(zhuǎn)換后的結(jié)果誤差各不相同，使得測量誤差增大。所以電子式電能表中應(yīng)該盡量采用精度較高、頻率響應(yīng)特性較好的電流（或電壓）互感器。

2諧波對線性用戶電能計量影響的改善措施

2.1基波電能計量方式

對于線性負載用戶來說，采用基波電能計量方式，從易實現(xiàn)性來說是比較合理的。但通過前面的分析，感應(yīng)式電能表在計量基波電能的基礎(chǔ)上會多計入部分諧波電能；而電子式電能表計量基波電能和全部諧波電能，這都對線性負載用戶來說是不準確的。

2.2考慮諧波流向帶加權(quán)系數(shù)的電能計量方式

這里提出一種考慮諧波流向帶加權(quán)系數(shù)的電能計量方式，電能計量如下：W=W1-Cfh∑Wfh+Crh∑Wrh（3）式中，W1為基波電能；Wfh為正向諧波電能（負載吸收諧波電能）；Wrh為反向諧波電能（負載發(fā)出諧波電能）；Cfh、Crh為正、反向諧波電能加權(quán)系數(shù)，且01。這種電能計量方式，對線性用戶的電能計量是準確合理的，吸收諧波功率后，得到了一定的補償。

3結(jié)語

隨著電網(wǎng)運行中大量非線性負載的大量增加，直接影響了電能表的電能計量?，F(xiàn)有感應(yīng)式電能表和電子式電能表都不能滿足合理、準確反映負載用戶的電能消耗，這對電能計量儀表的計量方式、互感器采樣電路、計量芯片等提出了新要求。

參考文獻：

[1]寧志毫，羅隆福，李勇，等.大功率整流系統(tǒng)諧波功率特性及其對電能計量的影響和節(jié)能分析[J].電工技術(shù)學報，2012，27（11）：248-255.

[2]戚良娣，郭嘉琳，陳根永.感應(yīng)型電能表在畸變波形下的數(shù)學模型[J].中國電機工程學報，1993，13（15）：65-72.

（作者單位：國網(wǎng)遼寧省電力有限公司鐵嶺供電公司）