妥振文

摘 ?要：隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)、配電網(wǎng)、各類線路和設(shè)備不斷建設(shè)、投入運(yùn)行，通過(guò)電能計(jì)量可實(shí)現(xiàn)公平結(jié)算，更合理地調(diào)度和使 用電力資源。但隨著各類非線性設(shè)備及負(fù)荷的加入，電力系統(tǒng)中被注入越來(lái)越多的電力諧波，造成電力設(shè)備溫度升高，引起發(fā)電機(jī)振動(dòng)，使得電能質(zhì)量 受到影響，同時(shí)也干擾到電能計(jì)量?jī)x器儀表的合理性和準(zhǔn)確性，導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)，帶來(lái)了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。為此要重視電力諧波對(duì)電能表電能計(jì)量的影 響，做好預(yù)防措施，盡量減少諧波的產(chǎn)生，不斷提高電能表計(jì)量的合理性和準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：電能計(jì)量;非線性負(fù)荷;電網(wǎng);電流畸形;諧波功率

1 電力諧波產(chǎn)生的原因

電力設(shè)備中電力諧波的產(chǎn)生是無(wú)法百分之百完全避免的，之所以會(huì)發(fā) 生電力諧波，很大一部分是由于電源部分出現(xiàn)了異常問(wèn)題導(dǎo)致的。電源質(zhì) 量較差時(shí)會(huì)導(dǎo)致電力諧波的產(chǎn)生，除此之外，在電力設(shè)備晶體閘管整流設(shè) 備中，也可能發(fā)生電力諧波。輸電系統(tǒng)中變壓器的實(shí)際運(yùn)行和使用過(guò)程， ?也是電力諧波產(chǎn)生的一大環(huán)節(jié)。諧波的大小會(huì)在負(fù)載過(guò)程中隨著電容的變 化而發(fā)生改變，通常情況下，電容的大小改變會(huì)使諧波的大小按照正比關(guān) 系發(fā)生一定程度的變化。針對(duì)電力諧波的研究，在傳統(tǒng)的理論中認(rèn)為電力 諧波是變壓器產(chǎn)生的，近些年來(lái)我國(guó)的社會(huì)條件不斷改變，用電設(shè)備使 用量增加，用電設(shè)備性能也發(fā)生了改變，因此和變壓器產(chǎn)生的電力諧波量 相比，電力設(shè)備產(chǎn)生的電力諧波量更高，提高了電力諧波的組合形式復(fù)雜 性，導(dǎo)致電力諧波所帶來(lái)的影響更加明顯，增加了電力計(jì)量工作的難度， ?為了保證電能計(jì)量工作的準(zhǔn)確性，必須要從多方面考慮優(yōu)化電能計(jì)量工 作，帶來(lái)了對(duì)電能計(jì)量工作的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2 諧波對(duì)電能影響分析

2.1 ?諧波對(duì)感應(yīng)式電能表的影響

電能表按其工作原理可分為機(jī)械式電能表和電子式電能表，兩者相 比，電子式電能表因靈敏度高、精度高、防竊電、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛 使用機(jī)械式電能表中最常用的是感應(yīng)型電能表。機(jī)械式電表主要由軸承、 驅(qū)動(dòng)元件、制動(dòng)元件、轉(zhuǎn)動(dòng)元件和輔助部件等組成。機(jī)械式電表電量顯示 原理是交變電流和電壓將電表轉(zhuǎn)盤穿過(guò)時(shí)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力使其轉(zhuǎn)動(dòng)并將計(jì)數(shù) 器字輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)，而在不同電流和不同影響因素下，即便在多種方式的實(shí) 施下予以了調(diào)整，然而也無(wú)法對(duì)其精度進(jìn)行有效的控制。

感應(yīng)式電能表是以交流電基波為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，電能表計(jì)量過(guò)程中 通過(guò)磁感應(yīng)的驅(qū)動(dòng)元件產(chǎn)生力矩，從而將計(jì)度器帶動(dòng)進(jìn)行電能計(jì)量。一旦 電力系統(tǒng)產(chǎn)生了諧波，電能表上電流、電壓會(huì)因諧波的影響而得到諧波與 基波相加后的畸變電流，不同于正常情況下的電流、電壓。驅(qū)動(dòng)元件引發(fā) 的磁感應(yīng)會(huì)在電流、電壓的畸變之下而有一定變化產(chǎn)生，此時(shí)也會(huì)相應(yīng)地 改變驅(qū)動(dòng)元件上產(chǎn)生的力矩，最終在較大程度上影響了電能表的計(jì)量。

2.2 ?諧波對(duì)互感器的影響

在當(dāng)前電力系統(tǒng)中，無(wú)論是產(chǎn)生電能、傳輸電能還是變化電能，互感 器都是不可缺少的設(shè)備，特別是在計(jì)量系統(tǒng)中，其精準(zhǔn)度完全與計(jì)量的安 全穩(wěn)定、準(zhǔn)確可靠密不可分。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)諧波污染時(shí)，會(huì)對(duì)互感器裝置 中造成磁滯或渦流現(xiàn)象，對(duì)互感器工作狀態(tài)產(chǎn)生不利。而大部分電容式互 感器幅頻特性和角頻特性都較差，無(wú)法保證對(duì)諧波環(huán)境下測(cè)量的準(zhǔn)確性。 電子式互感器具有寬廣的頻帶范圍和良好的線性特性，但是當(dāng)諧波電壓、 電流相位差接近90°時(shí)，會(huì)對(duì)計(jì)量產(chǎn)生較大影響?？偠灾?，諧波污染會(huì) 對(duì)電能計(jì)量的準(zhǔn)確性產(chǎn)生不利的影響。

2.3 ?諧波對(duì)電能計(jì)量合理性的影響

針對(duì)諧波的影響而言，我國(guó)現(xiàn)有的全能量計(jì)量方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的合 理性、準(zhǔn)確性。如非線性系統(tǒng)中，非線性用戶作為“制造”諧波的對(duì)象， ?因有一部分諧波進(jìn)入電網(wǎng)，支付的電能會(huì)比實(shí)際計(jì)量的電能更小，但是因 電能收支平衡的緣故，引發(fā)于諧波“制造”對(duì)象構(gòu)成的損失所對(duì)應(yīng)的支付 人員為諧波的“受害者”線性用戶，而這顯然是缺乏合理性的，同時(shí)也會(huì) 影響電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 電力諧波對(duì)電能計(jì)量影響的解決策略

3.1 ?合理選擇電能計(jì)量方式

要想實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量準(zhǔn)確性的提升，首先可入手于計(jì)量方式。在抗直流 分量低壓電流互感器、寬頻帶電能表、工頻基波電能表一起實(shí)施的基礎(chǔ)上 進(jìn)行電能測(cè)量，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性，減少諧波排放，保障電力系統(tǒng)得以安 全運(yùn)行。交流設(shè)備等極易產(chǎn)生高次諧波，通過(guò)運(yùn)用電子式電能表進(jìn)行雙向 計(jì)量，將兩個(gè)電能表測(cè)量數(shù)值平均，如此即可確保結(jié)果能夠一致于或是接 近于實(shí)際用電量。

3.2 ?降低諧波使用量

為了使電能計(jì)量的準(zhǔn)確性得到提高、最大程度地降低諧波對(duì)電能計(jì) 量形成的負(fù)面影響，應(yīng)從源頭著手，加強(qiáng)對(duì)諧波使用量的控制，減少諧波 在電網(wǎng)中的使用總量。之所以使用諧波目的是保證充足的電能供應(yīng)，但是 大量使用諧波會(huì)損害正常的電能供應(yīng)和運(yùn)行，針對(duì)諧波可能帶來(lái)的損害問(wèn) 題，為了加強(qiáng)對(duì)電力設(shè)備和線路的保護(hù)，強(qiáng)調(diào)電能計(jì)量工作的準(zhǔn)確效率， ?可通過(guò)對(duì)電路的改進(jìn)方式，使負(fù)載性質(zhì)得到改善，電網(wǎng)中諧波的使用量也 能夠最大限度地減少，供電企業(yè)的輸出成本有所減少，提高了電力企業(yè)的 經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)電力部門未來(lái)更好的長(zhǎng)足建設(shè)與發(fā)展。

3.3 ?不斷強(qiáng)化技術(shù)改進(jìn)

帶加權(quán)系數(shù)的諧波有功電能計(jì)量方式是一種新型的改進(jìn)電能表計(jì)量方 式的計(jì)量收費(fèi)方式，該方式不但能將由于諧波而受影響的線性用戶補(bǔ)償， ?同時(shí)也能對(duì)發(fā)出諧波電能的非線性用戶進(jìn)行合理處罰，可在經(jīng)濟(jì)手段的運(yùn) 用下將電網(wǎng)諧波污染削弱的目的達(dá)成。同時(shí)，改計(jì)量方式也可準(zhǔn)確、公平 的計(jì)量，在具有較為嚴(yán)重的諧波污染的電網(wǎng)系統(tǒng)中十分適用。此外，由于 個(gè)別電能表生產(chǎn)廠商不具備帶有測(cè)量諧波電能的電能表的生產(chǎn)能力，因此 應(yīng)建立在先進(jìn)計(jì)量原理的基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)電能計(jì)量表進(jìn)行改進(jìn)。諧波電能 表還可在原有多功能電能表改進(jìn)之后，與電子技術(shù)相結(jié)合，借助軟件功能 進(jìn)行更先進(jìn)電子電能表的開發(fā)，有效監(jiān)測(cè)、管理諧波，可支持同步采樣、 誤差補(bǔ)償算法，最終將電能計(jì)量受諧波的影響妥善處理。

3.4 ?增加換流裝置相數(shù)

通過(guò)抑制電力斜坡，能夠?yàn)殡娔苡?jì)量的準(zhǔn)確性提供保障，控制電力諧 波給電能計(jì)量帶來(lái)的負(fù)面影響，保證電能計(jì)量的準(zhǔn)確率得到提高。通過(guò)加 大換流裝置的相數(shù)，能夠起到良好的抑制諧波的作用，達(dá)到抑制諧波產(chǎn)生 量的目的。因?yàn)橹C波主要就是來(lái)源于換流裝置，導(dǎo)致供電系統(tǒng)中發(fā)生了電 力諧波，增加電力諧波，導(dǎo)致電能計(jì)量工作在后續(xù)的實(shí)際開展和實(shí)施中準(zhǔn) 確性不足。增加換流裝置脈動(dòng)數(shù)，同樣能夠降低諧波電流的有效值，因?yàn)?換流裝置與其交流側(cè)和直流側(cè)形成的諧波次數(shù)能夠清除掉幅值較大的低頻 項(xiàng)，這樣一來(lái)，電流諧波得到了有效的抑制，從換流裝置這一源頭做好了 諧波的管控，抑制諧波產(chǎn)生，保證后續(xù)電能計(jì)量工作的準(zhǔn)確率。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)諧波形成的影響，電力計(jì)量工作應(yīng)不斷地改進(jìn)和優(yōu)化 方式方法，加強(qiáng)對(duì)電力計(jì)量準(zhǔn)確性的深入研究，提高電力計(jì)量工作的綜合

水平與成效。

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