摘要：电能的准确计量受谐波的影响。因电网存在谐波，电流与电压出现畸变。但非线性电磁元件构成感应式电能表，磁通不会随之线性变动，也就是说，只有在频率相同的感应式电能表中，电流、电压引起的磁通作用方可引起转矩，电磁元件因畸变波形流通，磁通却保持独立，平均功率与转矩无法实现正比变化而出现误差，无法实现精确电能表。
关键词：电力谐波；电能计量；影响分析
1导言
电力谐波会造成电能在生产、输送和应用过程中效率下降，从而使家用电器产热过多、噪音过大、振动过频并促使电器老化，降低使用年限，有时甚至发生烧毁现象。同时还将引起并联谐振或串联谐振，引起继电器失灵乃至电能计量设备的准确度下降等。进而导致电力公司或用户的电能损耗增加，费用增大。文中在分析电能表计量的基础上，分析了谐波对电子式与电磁感应式电能表的计量影响，提出了谐波影响下电能计量装置的采用。随着经济的快速发展，各种电器在家庭生活中应用，而这些电器有多数是导致非线性用电负荷的电器，这些电器在使用过程中引起用电系统中谐波的电压和电流发生变化。电力谐波会造成电能在生产、输送和应用过程中效率下降。此外，有些用户在受到影响后也产生谐波电能，从而导致大量的电能损耗在线路当中，造成电力营运企业非经营性成本增加。
2电力谐波的产生来源与危害
在电力系统中，产生谐波的设备、原因有很多，很难一一集中罗列概括出来，但是总结现场的经验来看，能够导致谐波产生的主要来源无外乎以下几个方面：①各种型号大小的逆变设备、整流设备、变频设备和交流调压设备；②较大的单相电力电子装置；③电网中的变压器群；④工业用电弧炉；⑤电气化机车；⑥高新技术产品中的元件，如敏感电子器件；⑦静止补偿装置中的可控电抗器和饱和电抗器等。
2.1电力谐波是有害而无利的
①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；②对旋转电动机的影响。谐波的频率比基波要高，这就使得电动机在磁滞、涡流和集肤效应下，能量的消耗增加。此外，在谐波电流的作用下，电动机还会产生额外损耗、铁损等等；③对电力变压器的影响。一般来说，谐波也产生于变压器中，但该谐波电流通常较小，变压器一般不会因为该谐波而出现发热和铁损。但是，在起初接通电源的一瞬间，变压器中的谐波电流是巨大的，可能要超过额定电流数倍之多，虽然时间较短。正常情况下变压器不会造成危害，但谐波的谐振会放大电流影响变压器寿命；④对电力电容器的影响。电容器是比较常用的电子元器件。电容器的特殊性质，导致其比其他电子产品更容易受到谐波的毁坏。电容器安全运行的主要威胁就是谐波。
3电力谐波对电能计量的影响
3.1谐波对电能计量合理性的影响
3.2谐波对电能计量准确性的影响
谐波对电能计量准确性影响，是指在谐波存在的情况下，电能表能否准确计量基波和谐波的总电能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆产生谐波功率时，电能表反映的电能值E'可以表示为：E'=C1E1+ΣChEh式中Eh、E1分别为h次谐波和基波电能值，其符号可正可负，由实际潮流方向决定，Ch、C1分别为电能表所反映与h次谐波和基波电能成比例的系数。电力系统中最常用的电能计量表是电子式电能表和感应式电能表。感应式电能表只适用于在工频附近很狭窄的频率变化范围内，要求电流、电压为正弦波条件下才能保证最佳的工作性能。当系统中电流、电压波形因各种原因偏离正弦有畸变时，电能表电压线圈阻抗和转盘阻抗都会发生变化，紧接着造成电压工作磁通和对应的电流磁通变化，而导致转矩不能与平均功率成正比而产生附加误差，从而影响了计量精度。但是，电网电流、电压在测量电能时，要经测量用互感器转换成弱电信号后才送入电能表，畸变信号经过测量用互感器，当因此测量结果的准确程度直接受到测量用互感器的准确度的直接影响，如果测量用互感器存在非线性时，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，测量误差会比较大。研究表明，在波形发生畸变的情况下，测量用互感器的波形变换误差随谐波次数的增加而非线性的增大，奇次谐波的波形变换误差比偶次谐波，相对来说就较小。
4谐波对电能计量准确性的影响
4.1谐波对感应式电能表计量的影响
电能表计量常受波的畸变影响，这是电能表的频率特性决定的。电能表频响曲线是否平坦，对其在谐波功率下计数误差影响较大。所以，分析谐波对电能表计量的影响程度，应先进行频响的研究。感应电能表在应用中，如果电路中的电流的频率发生变化，出现谐波等现象它就会产生误差。产生误差的原因主要有以下几点：（1）转盘的影响。电能表的转盘并不是纯粹的电阻，在其内部有感抗存在，频率变化时，其等效阻抗及阻抗角会随频率的变化而变化，当频率增大时，阻抗或阻抗角增大，电能表转盘变慢，当频率减小时，阻抗或阻抗角减小，电能表转盘变快。（2）出现谐波后，频率增大，磁通量反而减小，随后导致转盘的力矩变小，从而使转盘转动减慢，导致计量的失准。（3）出现谐波，电流频率增大，电压线圈磁通量随之减小，减小后导致转盘的力矩变小，从而导致转盘转动减慢，电能表计量误差负向变化。电流和电压磁通量变化给转盘力矩带来影响，使电能表产生误差，但当频率发生的变化较大时，该影响就会增高，占据更多的作用，因此谐波出现将对电能表产生一定的计量影响。
4.2谐波对电子式电能表计量的影响
电子式电能表计量电能是按照总体进行计算的，而电流在线路中不仅有基波还有谐波，按照总体计量的标准将基波和谐波都计算在内，但是谐波对于线性用户是有害的，也被计入在内，这就使电能表的电量计入增多。而非线性的用户可产生谐波，并将产生的谐波反馈到电网中，污染电网，这样电能表只是计量了基波，而来计入其产生的谐波，所以计量数据反而减小。目前的情况是电子电能表存在计量误差改进方法是：加前置低通滤波器，滤去谐波，只计量基波电能，对线性用户而言，该方法是有效的。但是对于非线性用户来说，却没有计量其产生的谐波电能，同样存在误差，应用仍不理想。
5结语
随着我国电力系统不断地完善，非线性用户负荷数量也在不断地增加，使得电力谐波对于电能计量的影响变得越发明显，要想保证电能计量的准确性，就应该积极探究电力谐波对于电能计量造成的影响，在这样理论的引导下去保证电能计量工作的有效性。因此，文章从这个角度出发，积极探析电力谐波对于电能计量的影响，并且希望在这样的研究过程中找到规避电力谐波的解决办法，以保证电力运行的高效化。
参考文献：
[1]董宇，李欣宇.电力谐波对电能计量影响的分析[J].科技资讯，2015，13（35）：118+120.
[2]刘永生，曹振华.电力谐波对电能计量影响分析[J].电子技术与软件工程，2014，（03）：168.
论文作者:乔敏瑞1,陈瑞先1,李湘湘2,孙蓬勃1,万文昭1
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：谐波论文; 电能论文; 电能表论文; 基波论文; 电流论文; 电力论文; 误差论文; 《电力设备》2017年第31期论文;