摘要：在电力机车的运行过程中，谐波的产生直接与机车的整流装置和方式密切相关。谐波会引发附加线损，降低设备的工作效率，产生的危害不容忽视。不仅如此，电力谐波的存在，还会影响电能计量工作，损害电力企业和电力用户的利益。因此，研究谐波对电能计量的影响，针对具体问题分析解决办法，对于电力行业的发展意义重大。基于此，文章就电气化铁路供电谐波对电能计量的影响进行简要分析。
关键词：电气化铁路；供电谐波；电能计量；影响
1.谐波产生原因及危害
谐波产生的根源在于谐波电流源，传统电网中谐波源为变压器和发电机，现阶段多为电网用电子元件设备。由于非线性电子设备中正弦电压的使用，设备电流与电压存在波动类型差异，电流波形发生变化，谐波联通入电网中，形成谐波源。谐波对与电动机、变压器及其他电子元器件的影响巨大，其具体危害如下：（1）影响旋转式电动机工作：由于旋转式电动机基波频率低于谐波频率，在谐波入侵的情况下所引起的电动机涡流作用等，会导致电动机能耗的增加，同时造成铁损等不良现象。（2）危害电力变压器安全：变压器正常工作时产生的谐波极小，对于仪器的正常运行无太大影响。但当变压器启动瞬间，其设备中的谐波瞬时量巨大，可能为额定电流的数倍，虽然持续时间较短，但过大的电流会降低设备使用寿命，甚至造成设备的损坏。（3）影响电力电容器工作：作为常用电子元器件，电容器由于结构的特殊性，极易受到谐波的影响。电容器设备运行主要依靠元件的充电、放电，该过程中谐波产生的可能性很大，影响电容器的正常工作。（4）干扰通信线路的使用：谐波对于通信线路的干扰主要表现在电磁感性、电气传导等现象中。在载波通信时，谐波混入通信线路，会影响通信声音的清晰程度，影响通信质量。
2.电气化铁路供电谐波对电能计量的影响
2.1电能计量的准确性
谐波功率可分为无功功率和有功功率两类，文章仅研究有功功率，无功功率不在研究范围内，所以本章节的研究目标即为：电能表能否在谐波情况下对流经它的所有有功功率做出准确计量。众所周知，电网负荷主要包括非线性负荷、线性负荷两种[1]。电能表反应电能的公式如下所示：
其中，E代表电能表的电能，E1代表电能表的基波电能；El代表电能表的谐波电能；Kl为响应系数。大量实践表明，电子式电能表会受到乘法器时钟与互感器频带的限制而呈现出宽带响应的特性。对于线性负荷，感应式电能表计量的电能比基波电能大，比谐波和基波电能之和小，而电子式电能表所计量的电能等于谐波和基波电能之和；对于非线性负荷，感应式电能表所计量的电能比谐波和基波电能之和大，比基波电能小，而电子式电能表所计量的电能是基波和谐波之差，同样也会比基波电能小。
2.2电气化铁路谐波对电能计量误差的影响
在我国的电气化铁路中，计量方式采用高供高计的方式。这种方式一改电气化铁路发展初期低压侧设置计量装置的弊端，不合理现象也基本摒除。关于电气化铁路谐波对电能计量误差的影响，文章主要通过试验的方式进行研究。试验中以0°和180°分别标记谐波功率角，以便增加试验的真实性和可靠性，准确得出电能计量过程中的误差情况。
在本次试验研究中，所需要的设备包括PQ102C谐波源发生装置、SB2300电能表现场校验仪、红相、科陆基波电能表、FPA-1全功率测试仪、电能质量测试仪。谐波源发生装置在试验中，需要发出基波电压和电流信号，并按照既定的要求释放叠加谐波电压和电流，并承担着改变基波和谐波信号相位的任务。电能表现场校验仪能够对电能表功能、全波电能误差、基波电能误差进行测量。红相和科陆基波电能表用于基波电能和全波电能的测量。全功率测试仪能够精确地对谐波功率和方向进行测试。
3.应对谐波影响的有效措施
3.1技术措施
一方面，应该在现有的技术条件下，对电能计量方式进行改进，尽可能实现波电能与谐波电能的分别计量，消除谐波所带来的不良影响；另一方面，应该对计量装置进行优化和改进，提升计量结果的准确性和可靠性。例如，可以结合分频技术，针对电子式电能表进行相应的改进和优化处理，强化其对于谐波的辨识能力，使得其可以在电能计量中，准确分辨谐波带能和基波电能，甚至对谐波电能的大小以及传递方向进行计量，减少乃至消除谐波对于电能计量准确性的干扰和影响。
3.2管理措施
一是强化系统准入管理，如果非线性负荷进入电网中，必须重点关注，严格对待，落实谐波的低含量，确保其不会超出国家规定的标准范围；二是构建完善的谐波管理体系和谐波管理队伍，重视宣传工作，使得电力企业和电力用户都能够参与到谐波的治理中，对谐波源进行有效控制，减少电网污染；三是应该做好电网分析和测量，对谐波源的位置和产生原因进行明确，为谐波的治理奠定良好的基础。对于严重的谐波源，需要做好跟踪管理，对相关数据进行收集，如果发现用户设备产生的谐波超出了相关规范的允许值，则应该要求用户进行整改；四是应该完善报装审批工作，针对新入网用户进行负荷特性的分析和审查，如果是非线性负荷，则需要做好测量工作，在超标的情况下不允许其并网运行。
总而言之，在电力系统中，谐波是客观存在的，并不能完全消除，其不仅会导致电网的污染，而且会影响电能计量的准确性。为此，在电气化铁路供电系统中，应该对由于谐波造成的不合理计量进行规范，使供电和用电双方达成合理、公平的协议，提高计量的精度和电力收费的合理性，从根本上保障电路安全，降低国民经济损失。
参考文献：
[1]冯海清.关于谐波对电能计量的影响及解决措施的分析[D].山东大学，2015.
[2]黄明.电力谐波对电能计量的影响与思考[J].南方农机，2015，07：72+74.
[3]牛丽.谐波对电能计量的影响及仿真研究[J].计量与测试技术，2015，11：40-41+43.
论文作者:彭树奎
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/29
标签：谐波论文; 电能论文; 基波论文; 电气化铁路论文; 电能表论文; 功率论文; 电网论文; 《电力设备》2017年第23期论文;