路昱 劉子悅

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(wǎng)運行技術(shù)的規(guī)范與營運規(guī)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(chǔ)上，對合理電力計量方式進行探討。

關(guān)鍵詞： 電力諧波 電能計量 電子式電能表 電度表

在我國的電力建設(shè)中， 非線性用戶向電網(wǎng)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(xiàn)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(chǔ)上， 對合理電力計量方式進行探討。

1 電力諧波的產(chǎn)生原因

（1） 當(dāng)發(fā)電機的電源質(zhì)量不高時， 就將會產(chǎn)生諧波【1】，這是因為發(fā)電機是由三相繞組而成的， 這在制作上是很難絕對對稱的，因此，其發(fā)電機的鐵心也難做到均勻一致， 因此， 其產(chǎn)生的電源多少也會帶有少量的諧波。

（2） 在用電設(shè)備中， 大都會采用晶閘管整流， 特別是在開關(guān)電源、 電力機車、 充電裝置、 鋁電解槽上也得到了廣泛的應(yīng)用， 這就會產(chǎn)生大量的電力諧波。 對于電弧爐、電石爐等， 會因為三相負荷的不平衡而產(chǎn)生電力諧波， 從經(jīng)變壓器注入電網(wǎng)； 而在氣體放電類的電光源中， 如熒光燈、高壓鈉燈、高壓汞燈， 也會給國家電網(wǎng)造成電力諧波；對于調(diào)光燈具、電視機、計算機、錄像機等家用電器， 也會因為調(diào)壓整流裝置而產(chǎn)生電力諧波， 嚴重影響電能計量的準確性。

（3） 在國家電網(wǎng)中， 其輸配電系統(tǒng)也會產(chǎn)生電力諧波， 這是由于輸配電系統(tǒng)的電力變壓器里面， 會因為變壓器鐵心的飽和，使得磁化電流呈現(xiàn)出尖頂波形， 因此具有電力諧波。

2 電力諧波對電能計量所產(chǎn)生的具體影響

（1）對與不同類型的電能表頻率進行響應(yīng)測試， 其中感應(yīng)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(yīng)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(yīng)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]。

（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(tǒng)的運營安全， 在電磁感應(yīng)式電能表中， 會因為系統(tǒng)頻率偏移以及諧波的影響而產(chǎn)生誤差， 這是由于電磁感應(yīng)式電能表， 其設(shè)計就是按基波來情況考慮的， 當(dāng)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(dǎo)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(zhuǎn)盤阻抗變化， 從而引起電流磁通的變化， 影響電磁感應(yīng)式電能表測量的精度。在感應(yīng)式電能表基礎(chǔ)上， 改進感應(yīng)式電能表電能計量的非線性數(shù)學(xué)模型， 以全能量為計量標(biāo)準或者是以基波能量為計量標(biāo)準的時候， 由于感應(yīng)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(yīng)式電能表測得的電能計量會產(chǎn)生較大影響。感應(yīng)式電能表頻率的響應(yīng)曲線， 會隨著頻率增大而增大， 因此，感應(yīng)式電能表的電能計量要大于基波和各次諧波電能的和。

（3） 在電子式電能表中，根據(jù)其時分割乘法器結(jié)構(gòu)和工作原理， 可以建立仿真的乘法器模型， 并通過計算分析以及仿真分析的方式， 分析電力諧波對電能計量的影響。可知在電子式電能表的電能計量上， 其誤差因頻率變化的影響比較小， 電子式電能表對各次電力諧波的響應(yīng)系數(shù)為Kh≈1， 所引起誤差頻率特性曲線也較為平坦，因此，在電力諧波中使用電子式電能表誤差較小。電子式電能表中， 電能基本表達式如公式1所示：

公式1：W（t）=∫p（t）dt=∫u（t）i（t）dt

其中，u、i、p就是瞬時電壓、電流以及功率值， 其測量電能計量的原理就是將電壓與電流相乘， 然后將時間上累計起來， 將功率轉(zhuǎn)換為脈沖頻率輸出來實現(xiàn)積分。

（4） 電力諧波是有害而無利的， 當(dāng)非線性用戶向我國電網(wǎng)注入諧波功率時， 電力系統(tǒng)中的諧波和基波相迭加， 其波形將會發(fā)生畸變， 由于電能表中電壓與電流產(chǎn)生間不能因磁通而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩， 從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩與平均功率會產(chǎn)生誤差。 基波在電能中具有重要作用， 可以根據(jù)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(wǎng)的傳入也將影響國家電網(wǎng)的經(jīng)濟效益， 應(yīng)該制定相應(yīng)的措施來治理電力諧波危害， 對非線性用戶進行相應(yīng)的處罰， 維護國家電力安全。

3 合理電能計量方式的選擇

電能計量的精度關(guān)系到我國電力的經(jīng)濟效益與社會效益， 為了合理計量用戶所消耗的電能， 因此， 應(yīng)針對含高次諧波的線路用戶， 選用電量平衡統(tǒng)計以及貿(mào)易結(jié)算電能表， 嚴格按照國標(biāo)要求來進行諧波治理， 選擇合適的電能計量方式， 可以有效降低電力諧波對電能計量的影響[3]。

（1）電力諧波大量注入電網(wǎng)中，會使電力系統(tǒng)的電壓以及電流波形發(fā)生嚴重的變形，影響儀器、 儀表的準確性， 然而電力計量是關(guān)系到電力供需雙方積極效益的關(guān)鍵， 也是電網(wǎng)經(jīng)濟的核算依據(jù)， 因此， 降低電力諧波對電能計量的影響是十分必要的。

（2） 在我國的電能計量中， 對與同一計量點， 當(dāng)電力諧波以超過國標(biāo)上的規(guī)定時，可以采用相同準確級的全電子式電能表或者是電磁感應(yīng)式電能表， 也可以使用具有計量諧波分量的多功能電能表。

（3）當(dāng)電力諧波是大功率變流設(shè)備以及電弧爐等電力負載產(chǎn)生的時候， 其電能表中會記錄負荷消耗基波有功電能， 此時采用電磁感應(yīng)式電能表更合理； 如果是電力諧波是由電網(wǎng)產(chǎn)生的時候， 可以采用全電子式電能表， 能反映出實際的電能計量。

電力諧波對電能計量的影響， 可以采用合理的計量方式， 按照電價體系中電力成本合理分攤的原則， 對吸收電力諧波的用戶， 在其電力價格以及用電量上給予適當(dāng)?shù)闹C波分量補償， 并按諧波分量比例調(diào)整用電價格， 綜合治理非線性負載用戶諧波， 用高精度電子式電能計費表計， 降低諧波對電能計量的影響。

4 結(jié)語

由上可知， 隨著我國電力系統(tǒng)中， 非線性用戶負荷數(shù)量越來越多， 其諧波也向電網(wǎng)大量注入， 影響電能質(zhì)量的同時也給電能計量帶來一定的誤差。從電能的計算原理以及電能表的計費原理中， 綜合治理非線性負載用戶的諧波， 用高精度的電子式電能計費表計， 可以很好的降低諧波造成的計量漏計現(xiàn)象， 為用戶與供電部門提供更好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 葉向明. 電力諧波自身技術(shù)的發(fā)展與改進在電力計量中的應(yīng)用芻議[J].中國信息化，2013（12）：124-125.

[2] 胡連貴. 探析電力計量中對電力諧波的技術(shù)改進和控制[J].中華民居，2012（7）：56-57.

[3] 劉進勇. 淺談電力諧波在電力計量中的應(yīng)用及發(fā)展[J].城市建設(shè)，2012（9）：89-90.