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        非線性負(fù)荷下電能計量的實用化技術(shù)探討

        2019-09-10 12:55:48史小龍丁嘉穎
        關(guān)鍵詞:電能計量

        史小龍 丁嘉穎

        摘 要:目前,已有許多學(xué)者研究了非線性負(fù)荷對電網(wǎng)電壓、電流以及電能計量的影響,總體認(rèn)為非線性負(fù)荷會產(chǎn)生大量諧波,引起電網(wǎng)電壓、電流波形畸變,污染電網(wǎng),并影響現(xiàn)有電能表電能計量的準(zhǔn)確性,從而引起對非線性負(fù)荷下電能計量模式的合理性探討。本文采用實驗和掛網(wǎng)運行相結(jié)合的方法研究非線性負(fù)荷對現(xiàn)有電能表計量性能的影響,以探討非線性負(fù)荷下合理的電能計量方式和用于非線性負(fù)荷下的電能表選型建議。

        關(guān)鍵詞:非線性負(fù)荷;電能計量;實用化技術(shù)

        1 前言

        電力系統(tǒng)中的負(fù)載按其特性可分為線性負(fù)載和非線性負(fù)載。線性負(fù)載的特點是參數(shù)不隨電壓或電流的變化而變化;非線性負(fù)載的特點則是參數(shù)隨電壓或電流的變化而變化。非線性負(fù)荷主要有以下幾類:①鐵磁飽和型,如變壓器、電抗器等因鐵磁飽和而呈現(xiàn)非線性特性;②電子開關(guān)類,如整流器、逆變器、晶閘管可控開關(guān)及家用電器等;③電弧型,如電弧煉鋼爐、交流電焊機(jī)等。

        2 非線性負(fù)荷對電能計量的影響

        電力系統(tǒng)的有功功率分布情況如圖 1 所示。

        在電能計量方面,目前在非線性負(fù)荷場合普遍采用普通電子式電能表,普通電子式電能表計量有功功率采用基于 A/D 采樣數(shù)據(jù)的平均瞬時功率方法,即有功功率為:

        3 非線性負(fù)荷下的電能計量模式探討

        選取國內(nèi)外同等級的電能表 3 款,分別為同時具有諧波、基波和全波電能計量功能的電能表 A、只有基波電能計量功能的電能表 B、只有全波電能計量功能的電能表 C,在實驗室及掛網(wǎng)運行試驗對這些電能表進(jìn)行模擬電氣化鐵路負(fù)荷狀態(tài)、平頂波和尖頂波非線性負(fù)荷條件下的性能比對和誤差檢測試驗,定性地研究非線性負(fù)荷對電能計量的影響,評估各類電能表產(chǎn)品在非線性負(fù)荷下的計量性能,其原理框圖如圖 2 所示。

        非線性負(fù)荷用戶會產(chǎn)生與基波功率相反的諧波功率向電網(wǎng)饋送,但當(dāng)諧波功率較小時,如滿足GB/T 14549—1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中的規(guī)定時,諧波對電能表的計量影響可不予考慮。當(dāng)非線性負(fù)荷用戶產(chǎn)生的諧波功率較大時,針對電力系統(tǒng)的不同用戶或產(chǎn)生諧波的不同特點,分別計量基波電能和各次諧波電能,是很有必要的。這樣既準(zhǔn)確地考核用戶實際消耗的電能(基波電能),又考核用戶是吸收還是送出諧波電能,有助于電力系統(tǒng)的電能計量管理和電能質(zhì)量管理。

        作者提出如式(2)所示的電能計量模式作為非線性負(fù)荷下電能計量的研究和探討,參照 GB/T14549—1993,以總波形畸變率(THD)作為判斷閥值來決定采用何種計量方法。

        4 用于非線性負(fù)荷下的電能表選型建議

        從電能計量出發(fā),考慮到目前國內(nèi)外還沒有諧波電能計量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和溯源,用于非線性負(fù)荷場合的電能表選型需要考慮如下幾個方面:

        1)電能表應(yīng)具有全波電能計量和基波、諧波電能計量兩種計量模式,可同時全波電能計量和基波、諧波電能計量;

        2)電能表應(yīng)能計量 2~21 次諧波分量在內(nèi)的正反向諧波電能;

        3)電能表應(yīng)具備總波形畸變率、諧波含有率、諧波超限等實時監(jiān)測功能;

        4)在檢測和驗收電能表時,應(yīng)增加高次諧波影響試驗、平頂波和尖頂波影響試驗。

        5 結(jié)語

        1)通過用于實驗?zāi)M和掛網(wǎng)運行相結(jié)合的試驗方法,驗證了非線性負(fù)荷下普通電能表的全波電能計量模式存在計量不合理現(xiàn)象,會少計用戶實際消耗的電能。

        2)非線性負(fù)荷下的電能計量不宜采用統(tǒng)一的計量模式,應(yīng)根據(jù)用戶的諧波情況自動選擇不同的計量方案。

        3)目前,國內(nèi)外還沒有諧波電能計量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和量值溯源,需時刻關(guān)注和研究諧波電能計量相關(guān)技術(shù),尤其是諧波電能計量應(yīng)用技術(shù),以提高非線性負(fù)荷下電能計量的準(zhǔn)確性、公平性和公正性,維護(hù)供用電雙方的合法權(quán)益。

        參考文獻(xiàn)

        [1]邢穎,李寶樹 .非線性負(fù)荷對電網(wǎng)電壓和電流的影響[J].電氣應(yīng)用,2007,26(8):25- 28 .

        [2]張卓,駱盛軍 .對諧波影響下的電能計量方式的探討[J].廣東電力,2002,15(4):55- 57 .

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