摘要：基于谐波背景，对电能计量系统计量误差，包括电流互感器、电压互感器以及电能表的计量误差，并且对现行的计量模式，包括基波计量模式、全波计量模式等，进行的简单的分析。谐波的产生，使得电能计量系统极易出现计量误差，影响着电网的经济性，因此对此课题的研究，有着必要性。
关键词：谐波背景；电能计量；计量误差；互感器
智能电网建设，使用了大量的变压器，在实际运行的过程中，输配电系统极易产生谐波。同时发电机的三相绕组若难以均匀地绕过铁芯，则会降低发电机电源质量，引发谐波问题。除此之外，电气设备中晶闸管材料也会造成谐波。综上所述，谐波是电网运行中常见的情况，需要做好合理的分析，以确保电能计量系统计量的精准性。
1 谐波对电能计量装置的误差影响
谐波对电能计量装置的影响较大，尤其是误差影响，以全电子电能表为例，使用此装置来计算电能数值，主要是利用中央处理器，进行正弦电流电压值计算，开展计量作业。基于部分计量数据，利用正弦规律，通过记录负载基波以及谐波平均功能耗费电量，进行计量。此装置可以在谐波过负载电流向电网转移的过程中，实现对基波与谐波的有功电能记录，值得注意的是，基波电能处于负载状态时，其消耗的电能比实际记录用电电能大，属于严重缺陷。
2 不同计量模式下计量误差定量计算
2.1 单相系的误差计算
按照IEEE Std1459-2000，可以利用ηF1= 来计算负载基波功率因数，其中S1指的是基波视在功率；可以利用η=P/S来计算负载总功率因数，总视在功率S能够分解为S2=（UI）2=S12+SN2，其中U指的是负荷电压，I指的是电流有效值。把有功功率P，给分为基波有功功率与谐波有功功率，分别利用P1与PH表示，将总视在功率，给分成基波视在功率以及非基波视在功率，基于上述的关系，可以得出ηF= = ，其中THDI指的是电流总谐波畸变率，THDU指的是电压总谐波畸变率，基于此谐波功率可以利用以下公式计算误差m：m= = -1。总体来说，计算误差和电流总谐波畸变率以及电压总谐波畸变率等，有着直接的关系，能够反映谐波的影响，比如相位综合影响以及幅值综合影响。
2.2 多线制系统的误差计算
这里所说的多线制系统，指的是三相三线/四线制电路，通常情况下系统属于三相非正弦不平衡系统，若假设虚拟平衡电路，其功能损耗与实际不符，基于等效可以得到有效线电流Ie与有效相电压Ue的定义。以三相四线制系统为例，可以利用以下公式，来计算等效电流，Ie= 与Ue= ，基于此能够得出三相三线制系统的Ie与Ue公式，等效视在功率公式为Se=3UeIe，基波分量为Ie= ，非基波分量为Ue= ，有效功因数是ηFe=P/Se。三相三线/四线系统基波与全波计量方式的计算误差，即m，利用可以以下公式计算m= ×100%。
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3 谐波背景下计量模式合理性分析
3.1 计量模式
基波计量模式主要是利用基波电能表，在实际计量的过程中，计量用户侧消耗的基波功率。由此，电能计量系统中CVT，其对谐波测量误差，并不会对此计量模式，造成极大的影响。全波计量模式主要是采用频率响应相对较宽的电子式电能表，进行基波与谐波计量，基于全波计量理论，要吧用户侧消耗的基波功率，以及吸收或者发出的谐波功率，要全部计算到电费中。现阶段，国内主要采取的计量模式是全波计量模式。基波与谐波单独计量模式的应用，主要是利用基波表以及谐波表，来计量用户侧消耗的谐波功率以及基波功率，其要求电能表可以准确的计量谐波功率[1]。
3.2 计量模式的具体应用
3.2.1 单独计量基本电能
上述计量模式并没有绝对的合理性，负荷类型差异，则合理性也不同。即便全是线性用户，若负荷类型不同，则电能计量方式也存在差异。比如发热性负荷，因为基波与谐波有功功率全部被利用，则可以采用全波计量。而放电机设备做功，只是和电网吸收的基波电能成正比关系，并不会因为吸收了谐波电能多做功，在实际运行的过程中，设备会受到谐波的损害，此类情况下对于线性用户来说，在进行计量时，只计量基本电能，能够确保合理性。
3.2.2 分别计量
电能计量系统中，非线性负荷分析相对复杂，不仅会吸收基波功率，还会吸收谐波功率，并且可以将部分基波和谐波电能，给转为额外的谐波，被注入到系统中。单从计量角度分析，对于非线性用户来说，利用全波计量方式，与基波计量方式相比更加有益，但是需要考虑到谐波的影响，因为谐波的产生，会给电能计量系统内其他设备造成危害影响。基于谐波抑制角度来说，采取分别计量谐波电量以及基波电量的方式，基于谐波电量，采取惩罚收费的措施，这种计量模式，对于供电方与其他用户来说更加的合理[2]。
3.2.3 PCC基波电能计量方式
电力用户通常希望电网能够提供正弦波电压源，基于谐波背景，应该由电网来承担有功功率。而用电用户在配电网中，所引起的附加谐波有功能耗，则可以和谐波背景下电力用户所引发的谐波有功能耗抵消，按照电力用户和电网的公共连接点，即PCC，基于基波电能，来计量电量。电网本身存在谐波，谐波含量在标准范围内，通常线性负荷造成的谐波有功功率，其大小通常小于基波有功功率，m＜0.1%。而谐波源的非线性负荷，其电流畸变率大小，通常要比电压畸变率要大，谐波有功功率大小可能会大于基波有功功率的1%，会对电能计量，造成极大的影响，同时也会使得电网质量降低。基于此，按照电流畸变率与功率因数的大小，提出谐波功率惩罚计量方式，也就是结合基波功率因数以及等值功率因数以及总电流畸变率，来进行计量。基于基波电能，增加谐波功率部分，并且乘上比例系数，也就是P=P1-αmP1，α指的是调节系数，考虑功率因数与电流畸变率等的影响，其取值要按照电流畸变率大小进行调整。
4 结束语
现阶段，国内外电能计量模式，主要包括基波计量模式、全波计量模式、基波与谐波单独计量模式。综合考虑，PCC基波电能计量方式较为合理。
参考文献：
[1]赵伟，彭宏亮，孙卫明，乐健.谐波条件下基于计量误差量化分析的电能计量方案[J].电力系统自动化，2015（12）：121-125+151.
[2]杨金涛，乐健，汪妮，刘开培.谐波背景下电能计量系统的计量误差分析[J].电力系统自动化，2015（13）：144-150.
论文作者:杜剑宇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/31
标签：谐波论文; 基波论文; 电能论文; 功率论文; 误差论文; 畸变论文; 模式论文; 《电力设备》2017年第12期论文;