摘要：电力系统谐波所引发的电流、电压畸变会对电力计量产生直接的负面影响，造成电力计量损失或是失真，提高谐波计量电表工作的灵敏性和精确性逐渐成为了我国电力事业近年来发展的主要方向。本文根据笔者工作实践，对电力系统谐波产生的原因、电力系统谐波对电力计量准确性的影响进行了探讨。
关键词：电力系统；谐波；电力计量
前言
随着我国经济的不断发展壮大，科技水平逐步提高。在电力系统中，越来越多的非线性负荷电力设备得到了推广与普及，所以电力系统谐波的问题也开始日益频繁的产生。因为在电力系统中，谐波的出现很容易会造成电力计量的误差偏大，这严重阻碍了我国经济的稳定发展。所以电力管理部门将谐波造成的影响和危害充分了解并重视起来。
一、电力系统谐波概述
电力电子设备出现之前，产生谐波的主要是变压器，产生的谐波属于奇次谐波，是一种量值较小的有限的谐波源。目前由于变压器带来的谐波量值较小，所以其他的电力电子设备渐渐代替了变压器，产生的谐波成为了组合形式丰富的多次谐波。电力电子技术一般是用整流二极管作为整流器件，将交流电转化成直流电。因此电子电力技术普遍的电能形态是整流二极管工频整流的 AC/DC 转换形式。一般来说首先选择的都是桥式整流器滤波和大电容器为 AC/DC 转换器，其中就包括直流电力机车、电化学工业整流、电源电子整流器和变频调速器等这些设备。受到大容量的滤波电容器的影响，一般二极管的导通角比较小，如果使它能够导通，就必须使交流电压达到正弦波的最高值，因此导致交流输入电流的波形发生了畸变，甚至三次谐波在某些情况下超过基波。
在受到非线性整流的影响时，可以将交流线路中的电流（i）输入，这样波形就不再是正弦波了，转变周期畸变波形的频域，一般是把交流进线电流（is）表示为工频基波分量和工频为整数倍的谐波分量的综合。
假设电源电压为纯正弦波，那就只能用基波电流传输平均功率。这是因为其相位不是90°并且具有相同频率，平均功率不为零。整流器的平均输出功率就是由电流电压均方根值与进线电流基波均方根值（I’）的乘积得出，然后再与 I’相乘后在Us 相位角φ1的余弦 cosφ1，表现公式为P=U（sI’）cosφ1。视在功率的计算公式是：P=UsIs，其中 Us 与 Is 都是有效值。功率因素的公式表示为：PF=（有功功率）/（视在功率）=P/S。从上述公式中可以得知：PF=U（sI’）cosφ1/UsIs 在进线电流 I’产生畸变的时候，如果电流的比值（I’）/Is 越小，那么整流器本身的功率就会越低。所以在 AC/DC 的转换电路中，可以将输入电流当作非正弦，输入电压为正弦，将谐波电流所场所的二次效应忽略不计。
二、电力系统谐波对电力计量准确性的影响
电力系统谐波影响了电力计量的准确性，这些影响是指存在谐波电流和电压的状况下，电能表是否可以将通过电能表的有供电能准确的计量，电能表计量出现的误差（e）是计量电能（Em）和被测电能（Et）之间的相对误差，用公式表示为：e=（Em-Et）/EtΧ100%
2.1 感应式电能表
电能表的频率特性是用来研究波形畸变对计量影响的。电能表的频响曲线是否平坦，对计量误差有很大的影响。感应式电能表最佳的工作性能表现在只有在电压和电流都是正弦波，并且在工频附近较窄的范围内的时候。一旦系统中的电流和电压波形产生畸变，偏离了正弦，那么就会导致感应式电能表不能准确计量。并且被测电压与电流的谐波频率越高，电能的负误差就会越大，难以对通过的电能准确测量。
2.2 电子式电能表
从理论上来说，对于不同的被测信号波形，电子式电能表会产生不同的响应，从而产生不同的误差。当电压或者电流的其中之一发生畸变时，电子式电能表就会出现些微的误差，但是误差较小可以忽略不计 ；当电流和电压的波形全都发生了畸变，与正弦偏离的时候，电子式电能表的误差则在它的精度范围之内。
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在对电能量进行测量的时候，也要对电网电流和电压进行测量，然后用互感器将其转换成弱电信号以后，再输入电能表。所以测量结果是否准确直接受用互感器的影响。如果用互感器在测量中存在非线性的特征，那么当畸变信号通过互感器的时候，各次谐波的成分的转换比例就会不一样，这就导致被测信号发生变形，不能进行准确测量。
三、电力系统谐波对电力计量合理性的影响
电力系统更希望用基波电流，使电网的电压也成为基波电压，从而可以为线性负荷的用户降低影响。现在大部分用户也认为测量基波电能较为合理。但是在现阶段，很多用户都是非线性的负荷，例如逆变器、整流器、冶金等的负荷，这些谐波电流是流向电网的。
电力系统谐波对电力计量合理性的影响表现在：
（1）当系统的电源表现为正弦波的时候，线性负荷的电流和电压的信号也都表现为正弦波，只是消耗基波的有功功率。
（2）当非线性负荷的电流产生畸变的时候，电压表现为正弦波，又因为只有同样频率的电流和电压的积分才不等于零，因此电路消耗的有功功率就只是同样频率的电流和电压的积分，那么这个电路也就只消耗基波的有功功率。
（3）当非线性负荷的电流和电压都发生畸变的时候，在消耗基波的有功功率的同时，也消耗了谐波的有功功率。
（4）当系统的电压是正弦波的时候，线性负荷的电流和电压没有发生畸变，就仅仅消耗基波的有功功率，但是非线性负荷既向系统注入谐波的有功功率，也吸收基波的有功功率。
四、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。
4.1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。
4.2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。
五、结束语
综上所述，在本篇文章中我们针对电力系统中出现谐波问题的进行了探讨，研究了在电力系统中，经常会用到的电子式电能表和感应式电能表在测量谐波时对电力计量的影响，得知不同的电力谐波能够给电力计量精确程度带来差异性的影响作用，因此必须针对性的去测量负荷消耗的谐波电能与基波电能，只有这样才能更加的合适。
参考文献：
[1]吴智影.电力谐波在电力计量中的应用与发展[J].黑龙江科技信息，2010，（30）
[2]夏向宇.基于谐波污染的新型电能计量方式的探讨[A].2010年中国电机工程学会年会论文集[C].2010.
[3]树杰.浅谈电力谐波在电力计量中的应用及发展[J].黑龙江科技信息，2012，（21）
[4]郭捷.谐波对电流互感器的传变特性及电能计量影响研究[D].重庆大学2014.
论文作者:权新军1,王丽梅2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：谐波论文; 电能论文; 基波论文; 电流论文; 电压论文; 电力论文; 畸变论文; 《电力设备》2017年第20期论文;