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摘要：电能计量装置是电力企业进行经济核算的重要依据，电力系统中的谐波会直接影响到电能计量装置的精度，进而影响到电能供需双方的利益，提高电能计量装置的精确度可以有效提高电能供需的经济效益。因此深入研究电力系统谐波对电能计量的影响及对策是十分必要的，基于此，本文重点分析电力谐波对不同计量装置的影响。
关键词：电力谐波；计量装置；误差；测试
1.前言
随着我国供电企业的快速发展，直接促进了我国社会和经济的发展，同时，人们对于电能的依赖程度越来越高，但是在实际过程中，供电企业收取费用的重要依据就是电能的计量装置，而在电网运行过程中，电力设备不可避免的会产生电力谐波，另一方面，这也促使供电企业不断改进电力计量技术，当前阶段，在供电企业施工中，逐渐增大了对非线性载荷的投入力度，与此同时，谐波产生量也在不断提高。因此，灵敏度高、精度高的谐波计量装置是目前供电企业所重视的，可以有效降低供电企业的损失。
2.谐波产生的原因以及测试分析
谐波产生的原因。电气系统中的谐波随着电力系统中的设备运行而产生。所以，为了更好的分析谐波，应该对谐波产生的原因进行分析。首先，针对电源部分，若电力系统中的电源质量相对比较差，则会产生谐波。其次，对输电系统中的变压器进行分析，变压器在正常的运行过程中会生产出一定的谐波。此外，电力系统中的电力设备在运行的过程中也会使得一些谐波产生。这种谐波主要是由于电力系统中的晶体闸管中的整流设备的作用。而电力系统在处于负载状态时，系统中的谐波也会随着系统中的电容大小而发生变化。通常，电容越大，谐波也会越大，两者成正比关系。
综合谐波产生的各种原因，变压器产生的谐波比较常见。变压器中的谐波主要是奇次谐波，奇次谐波的波源相对较小。这是传统的谐波产生方式。而当前阶段，随着电力系统中用电设备的不断革新，系统中的谐波有了较大的发展，其组成的形式更加地多样化。这种多样化的谐波也使得谐波的数量逐渐增大，这给供电企业的发展带来了严重的影响，所以，需要对电力谐波进行分析。
（2）谐波产生的测试分析。电能在进行消耗的过程中会转换成多种能源。而在其进行电能转换的过程中，会在电网中产生谐波。因此，为了对电能与谐波的关系进行探究，可以发现电压和谐波产生的关系。下表是不同电压下的母线谐波的畸变率
表1 不同电压下的母线谐波的畸变率
3.电力谐波对不同计量装置的影响分析
电力谐波不单单会对电能的计量方式进行影响，还会使得电能计量装置受到影响。本文将从电力系统的计量方式以及电力系统的电能计量装置出发对电力谐波的影响进行分析。
电力谐波在电能计量方式方面的影响。在传统计算电能时，利用的是全能量计算的方式完成的，这种方式在具体执行的过程中具有一定的局限性。所以，需要使用高精度的计量装置代替原来的感应式电能表。当前，随着电力系统的逐渐庞大，电力设备的使用以及计算方式的种类也逐渐提升，所以电力系统的计算规模性增强，因此，谐波对电能的计算效果的影响程度也逐渐提升，这需要运维检修人员对谐波的影响进行研究。
谐波会使电网的电压、电流产生波形畸变，而且会出现高频分量，波形畸变与频率变化会对感应式电能表产生影响。
感应式电能表的最佳工作频率为电网额定频率，即工频 50Hz，而且电压、电流的波形必须为正弦波形，如果电压、电流出现波形畸变，就会影响电能表的准确度。
在基波电流与基波电压保持不变的情况下，电压与电流中含有谐波分量，会使电能表的电压线圈的阻抗以及转盘阻抗发生变化，影响电压、电流的工作磁通，进而影响到电能表的测量精度。在感应式电能表中含有铁心，具有非线性的特性，电压、电流波形的畸变会使铁心出现饱和，磁通不能呈现线性变化。由于同频率的电压、电流才能产生有效的功率，而且同频率的电压、电流的磁通才能产生有效转矩，在波形畸变的影响下，功率与转矩不成比例产生误差。
感应式电能表频率响应曲线如图 1 所示，谐波的产生会影响到电能计量的准确性，电能表的频率特性曲线是分析谐波危害的重要依据。
图1 电磁式电能表频率响应特性曲线
由图 1 可知，随着频率的变化，电磁式电能表的误差也在变化，频率变化越大，误差也越大。电磁式电能表的电流线圈磁通量与频率变化成反比，磁通越小，驱动力矩就会越小，直接导致电能表的转速减慢，产生负误差；磁通越大，驱动力矩就会越大，直接导致电能表的转速加快，产生正误差。
传统电能计算的局限性以及方式对电力系统的影响以及局限性主要表现为以下几个部分。首先，当供电系统出现非正弦状态或者电力系统的负荷是处于线性状态时。系统中的谐波不单单会导致用电客户的用电设备出现一定的损害，还会导致用户的电费多交等。所以，这种传统的电能计量方式有一定的局限性。
其次，当用户的用电处于非线性时，电能的负荷会导致电能以及谐波功率产生，此时，电路中会出现局部电能倒流的状况。这就导致电能计算出现问题，因此，计算的电能结果和实际相差较大，这就导致用电客户的电费上缴数小于实际的电能用量，最终导致供电企业的供电成本提高。此外，若电源出现畸变，同时负载处于非线性状态时，系统中的负载不单单会导致电网中的谐波被吸收，还会导致谐波出现倒流的现象。所以，谐波的计量方式会使得用户的电费上缴情况受到影响，导致供电企业的正常运营受到干扰。电力谐波在计量装置方面的影响。电力系统中的谐波对于电能计量装置具有一定的影响，首先表现在感应式电表方面，其次表现在智能电表方面。我国当前很多地区依旧使用感应式电表当作电能的计量工具，这种感应式的电表是使用基波频率设置的，本身具有一定的灵敏度优势。若电网中的电压和电流出现正弦畸变，则导致电表的计量准确性受到严重影响。而根据感应电表在计量的过程中利用对电路中的频率变化使得其保持计量的准确性，但是，若线路中的电压和变流发生改变，则导致电表的计量灵敏度降低。经过长时间的研究发现，电表的准确度还和电路中的电压和电流有关系，若线路中的电流或者电压发生变化，则电表的准确度将大大降低。而智能电表作为当前比较先进的电力系统计量装置，其不单单具有较高的准确度，而且具备完善的功能，在实际的电量计量操作中也相对较为便捷。因此，随着电力系统的逐渐发展，智能电表的使用范围将随着用电客户的需要而逐渐扩大。智能电表中主要包含电能的输入级以及分频计数装置以及乘法器和 V/F四个部分。而智能电表的频率记录和感应电表具有不同的特点，其在实际的工作中表现出较为平坦的特性。所以，智能电表与普通的感应电表相互比较，其在计量谐波电能以及基波电能方面具有较大的优势。然而。智能电表也存在一定的弊端，比如在基波功率以及谐波功率上会相同等，这将使得智能电表的记录数值出现一定的误差，进而最终影响电能的记录结果，但是总的来看，智能电表的计量优势要大于普通的感应电表。
4.结语
综上所述，本文章着重分析探讨了在电力系统中出现的谐波对各种的计量装置测量的干扰问题。，文章先对谐波产生的根本原因进行了剖析，然后是谐波与电源电压电流等存在的关系综合讨论指出产生电力谐波的根本原因。同时指出了电源的不同谐波产生的多少也不同。然后由计量方式和装置着手来描述电力谐波对计量装置在计量时产生的干扰。并同时也指出更为严重的情况即是由于谐波的干扰使用户用电量的走势出现异常，不管是给用户还是相关供电企业都带来了不必要的麻烦。通过这一方面可以得出，在以后的电力系统的工作当中要着重对谐波的产生多少进行严谨的检测，找出产生的原因所在，并根据实际的谐波产生量制定应对措施来减少谐波对工作质量产生的冲击。除此之外，相关企业也要格外注意电能计量装置的更新换代，用电力系统的计量装置的优良功能来减缓谐波的冲击，从根本上来改善谐波对电力系统的影响。只有这样我国的电力事业才能真正的蓬勃发展起来，人们的生活才能更加的幸福和谐。
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论文作者:卢会佳
论文发表刊物:《河南电力》2018年17期
论文发表时间:2019/3/1
标签：谐波论文; 电能论文; 电表论文; 装置论文; 电力系统论文; 电压论文; 电流论文; 《河南电力》2018年17期论文;