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：电力谐波；电能表；电能计量
1概述
谐波是指电流中包含的电量，它是基频的整数倍。一般来说，它是指周期性非正弦电量的傅立叶级数分解，以及频率大于基频的其他电流所产生的电量。电力系统任何每个环节均有可能产生，并且极难避免谐波，可以说人们的日常生活中不时要与它“接触”。当谐波电流达到一定程度时电压也会产生谐波，因为谐波阻抗的存在，如果对于强电网的情况，即使电流畸变，PCC电的电压也畸变很小，但是对于弱点网的情况，电流畸变，电压就会畸变，从而产生谐波。谐波因为定义较为宽泛，也存在一些次级称呼，比如分数谐波。傅里叶级数的思想告诉我们可以把大多数的周期信号分解为多个正弦信号和直流分量的和，其中，直流分量是一个恒定的常数，而这些正弦信号的频率，最低的是等于这个周期信号自己频率的，称作基波分量，这个频率称作基波频率，其他正弦信号的频率则是这个频率的正整数倍，称作谐波分量，他们的频率称为谐波频率，所以称之为2次谐波、3次谐波。与其相似的概念是泛音，就是物理学上的谐波，泛音原理是驻波是物体局部振动产生的。一根弦分成四段分别进行振动。这四段的振动频率是一样的通俗的讲，第一泛音比基频高八度，其他泛音就是三倍基频，四倍基频，等等。
2电力谐波的产生原因
2.1发电机的电源质量不高
当发电机的电源质量不高时，就将会产生谐波，这是因为发电机是由三相绕组而成的，这在制作上是很难绝对对称的，因此，其发电机的铁心也难做到均匀一致，因此，其产生的电源多少也会带有少量的谐波。
2.2晶闸管的影响
在用电设备中，大都会采用晶闸管整流，特别是在开关电源、电力机车、充电装置、铝电解槽上也得到了广泛的应用，这就会产生大量的电力谐波。对于电弧炉、电石炉等，会因为三相负荷的不平衡而产生电力谐波，从经变压器注入电网；而在气体放电类的电光源中，如荧光灯、高压钠灯、高压汞灯，也会给国家电网造成电力谐波；对于调光灯具、电视机、计算机、录像机等家用电器，也会因为调压整流装置而产生电力谐波，严重影响电能计量的准确性。
2.3变压器铁心饱和
在国家电网中，其输配电系统也会产生电力谐波，这是由于输配电系统的电力变压器里面，会因为变压器铁心的饱和，使得磁化电流呈现出尖顶波形，因此具有电力谐波。
3电力谐波对电能计量所产生的具体影响
电能计量中，电谐波会产生一些具体的影响，如下：
（1）对与不同类型的电能表频率进行响应测试，其中感应式电能表在2次以上的电力谐波中衰减特性逐渐增大，直到第9次时，可以衰减掉80%以上；因为在感应式电能表中，其圆盘涡流路径等效与圆盘阻抗角，可以随频率增高而增大。然而电子式电能表中，它是呈宽带响应特性的，因此，它的电子表带宽会受到互感器频带以及乘法器时钟频率的限制。
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（2）电力谐波不仅会增加电动机的有效轴功率，还会增大其附加损耗，严重缩短电机寿命，损害我国电力系统的运营安全，在电磁感应式电能表中，会因为系统频率偏移以及谐波的影响而产生误差，这是由于电磁感应式电能表，其设计就是按基波来情况考虑的，当负荷电压与电流不变时，其频率的变化以及电压线圈阻抗的变化，均会会导致其电能表中电压工作磁通的改变；而且电能表中，也会由于转盘阻抗变化，从而引起电流磁通的变化，影响电磁感应式电能表测量的精度。在感应式电能表基础上，改进感应式电能表电能计量的非线性数学模型，以全能量为计量标准或者是以基波能量为计量标准的时候，由于感应式电能表误差频率特性曲线下降，因此，电能计量中电力谐波对感应式电能表测得的电能计量会产生较大影响。感应式电能表频率的响应曲线，会随着频率增大而增大，因此，感应式电能表的电能计量要大于基波和各次谐波电能的和。
（3）在电子式电能表中，根据其时分割乘法器结构和工作原理，可以建立仿真的乘法器模型，并通过计算分析以及仿真分析的方式，分析电力谐波对电能计量的影响。可知在电子式电能表的电能计量上，其误差因频率变化的影响比较小，电子式电能表对各次电力谐波的响应系数为Kh≈1，所引起误差频率特性曲线也较为平坦，因此，在电力谐波中使用电子式电能表误差较小。
（4）电力谐波是有害而无利的，当非线性用户向我国电网注入谐波功率时，电力系统中的谐波和基波相迭加，其波形将会发生畸变，由于电能表中电压与电流产生间不能因磁通而产生转矩，从而导致转矩与平均功率会产生误差。基波在电能中具有重要作用，可以根据基波电能值来合理地确定用户电费情况，不仅可以减少谐波对电能计量的损害，还将会维护线性用户的用电安全。电力谐波是有害的电能，电力谐波会严重影响我国的用电安全，而且电力谐波向国家电网的传入也将影响国家电网的经济效益，应该制定相应的措施来治理电力谐波危害，对非线性用户进行相应的处罚，维护国家电力安全。
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
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
带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
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]尹明,庞兵.电力谐波对电能表电能计量的影响探究[J].山东工业技术,2015(18):166.
[2]翁财宏.基于电力谐波对电能计量的影响及措施探讨[J].科学与财富，2015,7(33):72-73.
论文作者:闫浩,潘传训,胡海辉
论文发表刊物:《中国电业》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/16
标签：谐波论文; 电能论文; 电能表论文; 电力论文; 基波论文; 频率论文; 电流论文; 《中国电业》2019年第12期论文;