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摘要：电力企业收费的主要的标准是电能表的电能计量。电能表的电能计量数据直接影响着发电方、供电方以及用电方的经济利益。电能表在进行电能计量时会受到电力谐波的影响。本文基于谐波下的电能计量及电能质量分析方法进行了分析。
关键词：电力谐波；电能表；电能计量
引言：
电能作为电网公司与电力用户之间交易的商品，以准确、公平的计量为前提。随着电力电子技术及设备的发展，非线性负荷快速增加，导致电网中的谐波不断增加。电网中的谐波一方面会对电力设备、用电设备以及通信设备的寿命及运行产生影响，增加运行成本；另一方面也会对谐波功率分摊、电能计量准确性以及电费合理收取带来挑战。
1.谐波表计量原理
在谐波影响下选择谐波表对正反向基波电能与正反向谐波电能分别进行计量的方式更加有效。谐波表硬件架构如图1所示。谐波表中采用高精度模数转化芯片通过高速同步信号接口与DSP（数字信号处理器）连接，将电压、电流采样数据实时采集到DSP中进行处理；高速DSP芯片作为信号处理单元，负责全波、基波以及谐波等电能的计算，其中全波电能计量采用经典有功、无功电能计量算法对全波电能计量采样数据进行计算，基波电能计量是通过FIR（有限冲激响应）滤波器对全波进行滤波得到基波电能后进行计算，谐波电能计量则是采用FFT（快速傅里叶变换）得到h次谐波电压和电流的有效值与相位值，求得两者间夹角，进一步得到谐波总功率、谐波总电能与各次谐波功率、各次谐波电能；ARM（高级精简指令微处理器）作为逻辑控制MCU（微控制单元），负责控制电能表整体的运行控制，负责实时从DSP芯片中获取计量数据结果【1】。
图1 谐波表硬件架构
计量模式主要有全波电能计量、基波电能计量以及基波电能加上谐波电能计量三种，每种模式对不同类型的用户负荷不尽相同。对于纯电阻性线性负荷，基波与谐波都在做功，全波电能计量模式较为合理；对于只利用基波做功的线性负荷，基波电能计量模式相对合理；对于非线性用户，从谐波治理的角度考虑，采用基波电能加上谐波电能模式，进行一定惩罚性质的计量计费对供电企业以及线性用户来说更为合理，但要以合理分清谐波来源为前提，这也是推广谐波电能计量的难点，在技术成熟前可采用基波电能计量模式代替。
2.电力谐波对电能计量数据准确性的影响
2.1电力谐波对电子式电能表的影响
电子式电能表电能在实际使用中计量准确性是存在偏差的，这是因为电能表对不同测量型号波形的响应是不同的。由于正函数的正交性，电流信号或功率电压受影响发生畸变后，会影响电子式电能表的计量准确性。电能计量误差比较小的情况，可以忽略不计。电子式电能表在实际应用时，会对电网的电压和电流进行测量，电压和电流在流入电子式电能表时需要通过互感器进行转化。
2.2电力谐波对感应式电能表的影响
电能表在正常运行时会产生特定性的频率，这些频率就是研究电力谐波对电能计量数据准确性产生影响的重要依据。在研究分析电力谐波对感应式电能表的影响时，可以通过查看电能表频率响应曲线进行分析，主要是查看电能表频率响应曲线的均匀性以及平坦性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常情况下，当电流电压的频率范围比较差是，与工频的距离比较近并且为正弦波时，感应式电能表的电能计量数据比较准确。如果感应式电能表在正常运行时，电压波形与电流波形和正弦波的变化特点不相符，那么其电能计量数据的准确性就会出现误差。
2.3电力谐波对电能计量数据合理性的影响
在电能表电能计量实际应用中，电能计量是将各次现阶段电力谐波电能与电力系统基波电能相加实现的，而各次电力谐波电能的电力负荷的不统一，会让电力负荷有明显不同，并且各次电力谐波的产生方向也不一样。我国电力企业为了有效避免用户终端线性负荷受到电力谐波的影响，都会尽量让用户使用基波电流。基波电流对于电力系统来说，还能在一定程度上降低电网的线路损耗。但目前来看，大部分的电力用户终端都没有使用基波电流，终端电力负荷均为非线性。电能电力负荷的谐波电流就会流向电网系统，加大了电力谐波对电网系统的污染，严重影响电能表电能计量的合理性。电网中的线性负荷电流状态与电压状态和电网电源处的状态是一致的。如果都为正弦波状态，电力用户终端的基波电流消耗量就会增加。但是如果电网电源受到各种因素的影响发生畸变，内阻比较小那么线性负荷的电力谐波与基波电流有功功率的消耗就会增大，这就会导致设电网实际消耗的有功功率与电能表电能计量数据产生误差，从而对电能计量的合理性造成严重的影响【2】。
3.解决电力谐波对电能计量数据影响的策略
3.1基波电能计量法
根据以上分析可知，电力用户终端主要为线性负荷，想要避免电力谐波对电能计量的影响可以采用基波电能计量法，能够十分有效使用户终端的电能计量准确性提升。电力谐波对各种形式的电能表都会产生一定的影响，对于感应式电能表与电子式电能表来说，电力谐波会对这两者的电压回路和电流回路产生滤波，在这种情况下，很多有功功率都属于基波电流的有功功率。所以说采用基波电能计量法能够提升电能计量的准确性，避免电力用户缴纳过多电费，还能提升供电企业的经济效益【3】。
3.2全能量电能计量法
电能表的电能计量数量为有功功率，要提升电能计量的准确性就要提升有功功率计量的准确性，全能量电能计量法能够实现对有功功率的准确性计量。通常情况下，全能量电能计量法主要是在电子式电能表电能计量中应用。要注意，电子式电能表电能计量会对用户终端的电流谐波数据进行同一计量，所以电力系统中电力谐波过大时全能量电能计量法并不适用。
结语：
综上所述，我国电气企业主要是以电能表的电能计量为依据开展电费收取工作的，所以说电能表电能计量的准确性直接影响着电力企业的经济效益和电力用户的利益。但是电力谐波会影响电能表电能计量的准确性，所以要对电力谐波进行深入研究，找出有效措施解决电力谐波影响电能表电能计量的问题。
参考文献：
[1]徐文佳，赵伟，黄洪涛，李世松，黄松岭.计及间谐波的电能计量方法[J].电网技术，2016，40（02）：656-662.
[2]张庆辉，崔勇，朱亚峰.基于DSP的谐波电能计量算法研究[J].电测与仪表，2014，51（06）：9-13.
[3]张知.谐波对电能表计量性能影响的研究[D].河北科技大学，2016.
作者简介：
周密，男，1970年4月出生，重庆南川人。
论文作者:周密
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/22
标签：电能论文; 谐波论文; 基波论文; 电力论文; 电能表论文; 电流论文; 电网论文; 《防护工程》2018年第33期论文;