摘要：在国民经济发展中电能非常重要，电能直接影响着社会生产和人们的正常生活。而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、供电房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。本文对电力谐波对电能表电能计量的影响进行了研究，旨在提出有效对策降低电力谐波对电能计量的影响，保证电能表电能计量数据的准确性。
关键词：电能计量；谐波；电能表；准确性
引言：电力作为国民经济发展和人民生活的基本能源之一，在国家建设和发展中发挥了重要作用。电能计量数据直接关系到发电、供电、用电3方的切身经济利益，而且是多项经济技术指标的一个重要的计算基础。随着电力电子技术在各工业部门和用电设备上的广泛应用，非线性负荷数量越来越多，容量也越来越大，谐波大量注入电网，使电力系统电压、电流波形发生严重的畸变。由于大多数仪器、仪表是针对工频正弦波设计的，因而造成指示数据不正确。电能计量是电网经济核算的依据，电能的计量精度直接关系到电力供需双方的经济效益和社会效益。
1.谐波对电能计量影响的机理
谐波对电能计量的影响主要体现在二个方面：谐波有功功率不为零；计量装置对谐波功率的响应特性。电容式电压互感器CVT（Capacitor VoltageTransformers）的频响特性同样对电能计量造成一定影响。所以谐波功率的评估以及电能计量装置频率特性的实验研究是研究谐波对电能计量影响的主要手段。
1.1 谐波源负荷的功率
由于谐波源用户注入公用电网的谐波电能与其他用户的关系不大，与谐波源本身的特性及供电网络有关，所以本文在讨论时假定系统中只有一个谐波源用户，谐波源供电母线电压在该用户接入前是标准正弦波。
P是电网供给谐波源用户的功率，P1是谐波源用户实际消耗的有功功率，P2是转化成谐波有功功率所需的基波有功功率。谐波源用户从电网中汲取的总基波有功功率为P=P1+P2，同时把P2的基波功率转化成Ph谐波功率注入电网。
假定功率以流入母线为负，流出母线为正。谐波源产生的谐波电流流向母线，其负载是电网等值阻抗，功率流入母线为负。谐波源负荷总的功率为P1+P2+Ph其中，Ih为谐波源注入电网的h次谐波电流，Uh为谐波源在母线上产生的h次谐波电压（相电压），Rh为谐波源用户接入公用电网处电网侧的等值谐波电阻，（90°<φh <180°）为谐波电压Uh与谐波电流Ih的夹角，下同。
1.2 非谐波源用户的功率
由于母线谐波电压的存在，使非谐波源用户的功率为P1+Ph，显然，对非谐波源用户而言，受到谐波污染，同时由于Ph与P1同方向，因此可能多计电量。根据以上论证，谐波功率的存在是导致计量问题主要原因之一，假如谐波源用户通过谐波治理，使谐波电流不流入电网，则注入电网的谐波功率Ph=0，在这种情况下，该用户既不对电网电能造成污染，也不会影响正常的电能计量。
2.谐波对电能计量准确性的影响
谐波对电能计量准确性的影响是指在有谐波电压和谐波电流的情况下，电能表能否准确计量通过电能表的所有有功电能。电能表的计量误差为电能表计量的电能与被测电能的真实值之间的相对误差。
从理论上讲，电子式电能表对不同的被测信号的波形响应也不同，相应产生的误差也有差别。根据正弦函数的正交性，当构成功率的电压、电流两信号中只有一个产生畸变时，电子式电能表出现测量误差，但误差不大，可以忽略。
当电压、电流两信号波形都偏离正弦有畸变时，对基于数字乘法器构成和基于时分割乘法器构成的具有计量谐波功率功能的电子式电能表的测量误差在其精度范围内。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在测量电能量时，电网电压、电流要经测量用互感器转换成弱电信号后才送入电能表，因此测量用互感器的准确度直接影响着测量结果的准确程度。
如果测量用互感器存在非线性特性，当畸变信号经过互感器时，互感器对各次谐波成分的转换比例就不一致，从而使被测信号发生变形，在这种情况下，测量误差会很大。研究发现，在波形畸变情况下，互感器的波形变换误差随谐波次数的增加而非线性程度增大，偶次谐波的波形变换误差比奇次谐波大。
3谐波对电能计量装置的影响
电子式电能表具有功能全、准确等级高、使用简便等优点，这种电能表已正在完全取代感应式电能表。电子式电能表的基础是数字功率表，根据它的原理以及结构特点，大致可将其分为输入级、分频计数、乘法器以及V/f这四个部分。其中输入级的主要作用是将电网当中电流和电压经电压与电流互感器转换成为合适的小电压信号，并供给乘法器；乘法器是电子式电能表的核心部件，它能够将电压模拟量转换为它们的乘积，然后这部分模拟量会输送给V/f转换电路，并转换成脉冲数字量，最后输入到计数和驱动电路当中，完成功率测量。与感应式电能表相比，电子式电能表的频率曲线更为平坦，几乎不存在衰减，这说明电子式电能表具有宽频带响应，它对高次谐波功率的响应与基波的响应是一致的。电子式电能表因其具备频带较宽的特性，能够较为准确地计量基波电能和谐波电能，但是因电子式电能表存在同等对待谐波功率和基波功率的情况，因此会增大计量误差。
4解决电力谐波对电能计量数据影响的策略
4.1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，这种情况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。这一计量方法能够十分有效使电流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。带能表电能计量准确性提升之后，能够有效避免电力用户缴纳过多电费，同时还能够提升供电企业的经济效益。
4.2全能量电能计量法。在电力系统中，电能表的电能计量数量为有功功率，所以说想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。在实际应用时要注意，电子式电能表电能计量会用户终端的电流谐波数据进行同一计量，所以说当电力系统中存在的电力谐波过大是，全能量电能计量法并不适用。
4.3科学的选择电能表。电能表的选择对电能计量数据的影响也非常大，所以要根据电力系统运行的实际情况科学的对电能表进行选择。就电力系统之中的同一个计量点来说，如果计量点的电力谐波与国家电网规定的标准不符，超出了标准。那么应该选择电磁感应式电能表或者是多功能电能表进行电能计量。
5.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。
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论文作者:杨海龙,刘晓东
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/15
标签：谐波论文; 电能论文; 电能表论文; 功率论文; 基波论文; 电力论文; 电网论文; 《基层建设》2018年第30期论文;