摘要：电能计量装置作为电力行业统计经济效益的重要依据，而电力系统产生的谐波会影响电能计量的准确性，导致统计结果的不准确，从而造成利益结算和管理决策上的失误，最终降低电力行业的经济效益。因此，研究分析谐波对电能计量的影响具有现实意义。文章首先对谐波产生的原因和危害进行了分析，然后从计量方式和装置两方面阐述了谐波对电能计量的影响，最后针对性地提出了降低谐波影响的改进措施。
关键词：谐波；电能计量；影响；解决措施
引言
作为一种重要的能源在现代社会中，电力大部分与工业生产和人们的日常生活密切相关，它的质量关系到整个社会的发展，电力系统谐波会影响生产、传输和使用的电力，降低了能源效率。和谐波将引发串联和并联谐振，导致继电器。精度降低电能计量装置、电力企业和用户获得真实的信息，提高整体电力造成的损失，影响经济效益。因此，研究谐波对电能计量的影响，分析具体问题的解决方案，对电力工业的发展具有重要意义。
1电力系统中的主要谐波源
对于交流电网而言，其有效分量是单一的工频频率，任何与该频率不同的成分，实际上都能够算是电力谐波，一般情况下，谐波是正弦电压加压于非线性负载，导致基波电流的畸变而产生的。谐波的存在，会对电力系统产生污染，不仅降低了电能的质量，而且会在一定程度上增加附加损耗，给电力系统的安全稳定运行带来巨大威胁。因此，做好谐波源的分析，对于谐波的控制和治理而言是非常关键的。在传统电网中，由于网络架构简单，谐波源一般只有变压器，而且谐波电流极小，基本上不会对电力系统产生很大的影响。而伴随着电力系统的飞速发展，电力电子设备取代变压器成为了主要的谐波源，在其运行过程中，通常都会利用二极管，将交流电转化为直流电，或者利用桥式整流器将直流电转化为交流电，而在电子开关、工业整流设备中，存在着一些容量较大的滤波电容器，会导致二极管导通角变小，必须在交流电压正弦波最大值附近才可以实现导通，使得交流输入的电流波出现了严重畸形的情况，三次谐波甚至会在基波上形成窄尖峰脉冲，降低线路的功率因数。在现代电网中，变压器、电抗器、整流器等都是谐波的主要来源。
2谐波对于电能计量的影响
2.1谐波功率计算
在电网中，谐波的存在会引发谐波电压和谐波电流，从而产生谐波功率，相应的计算公式为：其中，Un表示n次谐波电压，In表示n次谐波电流，表示n次谐波的功率因数。结合电力用户的性质，对于电网而言，谐波存在正负之分，如果用户本身产生谐波，并且向电网输入，则为负值，如果用户吸收谐波，则为正值。负值谐波会导致电网负荷的增大，损害电力企业的经济效益，正值谐波则会导致用户用电量的增加，造成用户的经济损失。
2.2谐波的影响
（1）对计量装置的影响
这里主要针对比较常见的电子式电能表进行分析。与常规的感应式电能表相比，电子式电能表在功能上更加丰富，操作和维护简单，而且计量准确度更好。其基本的工作原理，是通过对用户端电压和电流的实时采样，通过相应的集成电路，对采样得到领的电压和电流信号进行转换，形成脉冲输出显示，显示的数值与电能呈正比关系。而在对相关数值进行计算的过程中，通过对不同频率的采样分析，处理终端能够依照正弦规律变化的电压与电流瞬时值，计算出与实际相符的结果，保证了带能和计量的准确性。如果单纯从理论层面分析，上述计量方式能够实现对于电路负载中基波与谐波总平均功率值以及实际用电量的可靠记录，基本上可以将误差控制在允许范围内。不过，电子式电能表在实际应用中，会将基波功率和谐波功率放在同等的位置进行分析和计算，从而导致了计算误差的增大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆与之相比，智能电能表本身的智能化特点能够及时发现计量结果中存在的误差，做出相应的校正，能够在很大程度上削弱谐波的影响，因此这里不作分析和讨论。
（2）对计量方式的影响
一直以来，电力系统中采用的都是全能量计量的方式，而由于技术条件、电网规模、用户性质等的影响，谐波基本上不会造成严重影响，因此在电能计量环节可以忽略谐波的存在。不过，科学技术的进步，使得越来越多的电器设备开始走入人们的日常生活，谐波源呈现出不断增长的趋势，加上电网逐渐实现了全面覆盖，整体结构越发复杂，谐波的影响也在持续扩大。谐波对于电能计量方式的影响主要体现在几个方面，首先，在非正弦供电的线性荷载中，采用全能量计量的方式，得到的数值同时包含了基波电能以及部分谐波电能，导致了用户用电量的增加；其次，在电网中，非线性负荷会产生相应的谐波功率，其中的一部分会输入到电网中，在这种情况下，电能计量得到的数值实际上是用户的用电量减去输入到电网中的谐波功率，较实际偏小，损害了电力企业的利益；然后，当负载非线性，电源畸变时，负荷不仅会吸收基波与谐波，还会使得谐波倒流回电网，使得电能计量变得更加复杂。
3降低谐波对电能计量影响措施
谐波对于电能计量的影响主要表现在电能计量方式和电能计量装置两方面，因此要降低谐波的影响程度就必须从这两方面着手，改进计量方式和装置，提高电能计量的准确性。
3.1改进计量方式
现在电力行业系统中主要计量方式为全能量计量方式，这种方式存在较大的弊端，因此首先要针对该计量方式进行改进，采取对基波电能和用户吸收、发出谐波电能分别计量的方式。这样不仅考虑到了线性负荷时，谐波吸收电能造成用户费用增加的现象，而且消除了非线性负荷时，谐波产出电能引起电力企业利益受损的现象，双方面保障了电能计量结构的准确性，提升了用户的信任度和电力行业的潜力。
3.2改进计量装置
目前绝大多数用户的负荷属非线性，改进计量装置的关键在于消除谐波产生回流至电网内部的电能，只有对该部分进行精确计量并加以处理才能够达到准确计量电能的目的。为此，我们可以采用谐波源确定、计量装置识别技术的改进工作，通过仔细筛选试验，找出谐波源约束和监管，准确测量用户电网的谐波问题，然后进一步考虑因素，提高电能计量的准确性。负载的影响，当地的应变能力需要提高计量装置的频率，确保这种情况下可以反映用户的电力消耗。
结束语
电能计量在电力系统的网络中占据着首要位置，其精确程度直接影响发电方、供电方和用户三者间的利益关系和交易的公平性。由于我国一些地区的电力计量方式和装置比较落后，无法有效预防和避免谐波对电能计量的影响，使得电力企业效益蒙受损失。所以电力行业要针对谐波对于电能计量的具体影响，进行更为细致、更为有效地计量方式和装置的改进和研究，只有这样，电力行业才能在电能计量方面得到强有力的支撑和推进。
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论文作者:肖琪
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/14
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