（国网景泰县城郊供电公司）
摘要：科学技术的进步，电力系统逐渐向智能化方向发展，越来越多的电子元件应用在电力系统中，使用了大量的非线性负荷，产生了大量的谐波，谐波会影响电网电压电流，不仅会危害电力系统和电力设备，而且还会影响电能计算的准确性，给供电企业和电力用户带来巨大的经济损失。本文主要介绍了电网谐波给电力计量的影响，并针对这些问题提出了相关的策略。
关键词：电力系统；非线性负荷；电能计量技术
引言：
随着计算机、信息、通信等先进技术的发展和普及，计算机信息技术广泛应用在社会各个领域，极大了促进社会的进步。大量的非线性和冲击性符合接入电网，比如工业生产过程中的电弧炉、电焊机等装置，居民生活中使用的冰箱、空调等家用设备，都会给电网电压电流产生影响，导致电压闪变、谐波畸变等现象，严重影响电力设备的安全运行，还会增加供电企业发电和电力用户用电成本，从而影响测量仪器、计量仪器等电能计量的设备的准确性。比如感应式计量表和电子式计量表，在谐波的影响下很难准确计算电能，因此控制谐波，确保电能计量的准确性，确保电力用户的利益是当下供电企业所要思考的重点。
一、电力谐波产生的原因
谐波指的频率为50Hz基波频率整数倍的周期性正弦能量。虽然近年来，国家电网的发展迅速，规模也在不断扩大，国家电力的发电量位居世界前列，但是我们国家电力系统还存在不少问题，急需解决，电力系统谐波产生的原因比较复杂，主要有有四个方面的因素：第一，受到电源影响。当前我们电力系统中使用的发电机大多是在三相绕组的基础上发展起来的，所以发电机无法保证铁芯的均匀性和绕组的对称性，这一定程度上影响了发电机的整体质量，所以导致了电力谐波。第二，输电系统在运行过程中产生谐波。为了保证居民正常用电，电力系统的变压器必须保证24小时不间断供电，所以变压器常在饱和运行阶段，从而产生了电力谐波。第三，用电设备在运行过程中会产生谐波。随着科技的进步，电力电子技术广泛应用在电力系统中，比如晶体闸管整流设备，如果整流装置是单向电流电路则会产生谐波电流，三次谐波的含量就占了整个基波的三分之一，如果接容性负载产生了谐波电压，且谐波的含量与电容的大小呈正比。第四，就是家用电器在运行过程中产生的谐波。随着社会的进步，为了方便人们生活，各种家用电器设备不断增多，电视机、冰箱、洗衣机、电磁炉、微波炉、电脑等各种家用电器和电子设备，虽然这些电器和电子设备的单台功率小，但是使用的数量比较大，在使用过程中也会造成大量的谐波。因此，各种非线性器件的使用，都会不同程度的给电力系统带来电压和电流谐波，影响电力系统的安全性和稳定性。
二、电力计量装置和计量原理
在电网谐波影响下，电能计量有三种主要形式：第一种谐波电能标准，就是电表计算基波功率和谐波功率。第二种就是全能量标准，就是电能表计量基波和谐波的综合功率。第三钟就是基波电能标准，这种标准方式下，电表指计量基波消耗功率。然而，电能计量涉及到变电站、供电公司、电力用户多方，所以为了确保电能计算的准确性，需要对电力发电、输电、用电等各个环节进行精准计算。对电力的计量主要通过电表实现的，按照实现原理、测量参数和接入位置的不同，电表分成不同的类型。不过常用的电表主要有两大类感应式电表和电子式代表，本文也主要阐述这两种电表。
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（一）感应式电表和它的工作原理
感应式电表对电能的计量主要是通过磁感应产生的力矩推动电表中各个计量部件的运动进行计算。感应式电表主要由电磁元件、计度元件、制动元件、转动元件和轴承等其他配件组成。具体工作步骤如下：首先将电表的电流元件和被测设备进行串联，电表电压元件和被测设备并联。如果电力用户在用电，则电流元件和电压元件会产生电磁力矩，电表指针发生转动。计量元件会根据指针的转动角度计量电力用户的用电情况，然后按照测量的结果，显示电力用电的用电情况。为了保证电表计量的准确性，电表安装以后，要使用额定频率装置校正感应式电表，确保电流磁通夹角和功率数角为90°，
（二）电子式电表及它的工作原理
电子式电表进行测量前，首先要对电压电流进行采样，再将电压电流信号送入乘法器，得到功率，通过积分电路变频，得到电路的频率。最后通过对频率信号计数也就是被测电路消耗的电能输出。电子式电表有数字式乘法器电子式电表和模拟乘法器电子式电表。数字乘法器电子式电表集合了当下先进的数字处理芯片，首先将电压电流量转化为数字量，然后在进行处理。模拟乘法电气室电表测量前必须对电压电流预处理，而且这种电表不能测量高电压。
三、如何降低谐波对电能计量的影响
无论是感应式电表和电子式电表，都需要对电力用户消耗的谐波分量和基波分量进行整体计算。但是电网在运行过程中，会产生大量的谐波，这些谐波对电能计量仪器和设备产生影响，无法精确计量电力用户的用电度数，测量结果和实际用电数存在一定的差异，给供电公司和电力用电带来了巨大的经济损失。所以当下我们的电网技术人员要研究在谐波的影响下，如何确保计量的安全性和准确性，让电力系统能够正常运行。
（一）提升计量设备计量的精确度
供电企业可以选择基波电表，基波电表只能反映基波功率，无法反映谐波功率。如果在电力电力系统中使用高阶低通滤波器滤除电网中的高次谐波，并设置比较合理的滤除频率，让电表只能反映出基波电能。在谐波的作用下，供电企业和电力用户也会受到一定的损失，但是损失比较小。用户在付费的时候以基波电量为准，避免谐波功率造成额外的损失。虽然用户要承担基波电能，但是电费远远小于谐波造成的电力损失，从而提高电能计量的准确性。
（二）电能计费要合理
工厂、商业活动中心等需要消耗大量的电能，因此用电过程中产生的谐波也越多。针对这些问题，供电企业应该制定相应的政策，要求这些企业除了缴纳基本的电费，还需要按照谐波对电网的影响，征收一定的的附加费，采用经济手段，降低电力大用户谐波的排放，从而保证电力系统安全运行。
（三）安装大量的智能电表
智能代表是智能电网的终端设备，它除了具备传统电表计量功能，还具备控制、传输和双向多种费率计量、防止窃电等智能化的功能。是未来电网智能化发展的方向。国家电网从2009年开始就启动了智能电表的安装工作，全国各个省市的智能电表覆盖率不断上升，2014年和2015年国家电网智能代表的招标量为9000万台。智能电表灵敏性好、低功耗、具备电量查询、数据保护、电量提示等多个功能，一旦电网有异常，能够立即报警，从而有利于供电技术人员及时检测电网系统，避免谐波给电力系统的危害。因此，近年来西方发达国家大力普及智能代表，按照国家智能电网发展计划，未来五到十年中国将全面覆盖智能电表，因此智能电表的发展前景十分广阔。
结语：
无论是电力系统本身，还是电气设备和电子设备在使用过程中，都会产生谐波。随着国家电网的发展，电力系统大量引入非线性负荷，电力系统谐波量也在不断上升，而谐波是电力运行中无可避免的，因此只能采取有效地手段控制，最大限度降低其对电能计量的影响，不断提高电能计量的准确性和稳定性，确保供电企业和电力用户的利益，从而促进国家电网的发展。
参考文献：
[1] 戴乔旭.非线性谐波电能计量技术及其应用[D].广东工业大学，2015.
[2] 谭一柳.典型非线性电力用户电能计量技术的研究[D].南昌大学，2014.
[3] 刘钢.电流互感器非线性特性分析及对电能计量影响研究[D].重庆大学，2013.
论文作者:陈亚莉
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/20
标签：谐波论文; 电表论文; 电能论文; 基波论文; 电力论文; 电力系统论文; 电网论文; 《电力设备》2016年第23期论文;