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摘要：现在，随着中国社会经济建设的高速推进，我国生产、生活正常实施所需用的电量愈来愈多，在这种状况下，中国电力体系的非线性负荷呈现出日益提高的趋势，电力体系中非线性设备产了很多的谐波，导致电网中电压波形的畸变，这不但对供电体系与电力设备导致危害，还对电能计量导致严重影响。文章通过分析电力体系中形成谐波的因素，对电能计量中谐波影响的原因分析，来提升电能计量的准确度与合理性。
关键词：谐波 电能计量 影响
1、谐波对电能计量产生的影响分析
1.1 谐波对电磁式电能表的影响
电能表通常只有工作在三相平衡、电压、电流为纯正弦波且频率在工频范围非常窄的区域内时，才可以确保其测量精度。然而随着经济的发展，日益增加的非线性电力负载，供电体系产生了各类各样畸变的电流、电压。众所周知，谐波影响感应式电能表相对大。当谐波功率存在于安装点时，基本感应式电能表忽视5次以上的高次谐波功率，通常少计量3次为5%～30%的谐波功率，5次为80%～95%的谐波功率，其关键因素是感应式电能表的转盘涡流路径的等效阻抗和其阻抗角随频率的增高而增大。当线圈电流一定时，随频率增加而减小的电流工作磁通，谐波功角存在偏移；当线圈端电压一定时，随频率的增加而减小电压工作磁通与频率的乘积。此外，因为磁化曲线的非线性特征，将会形成高次谐波，让问题更为繁杂。
图 1 感应式电能表频率误差曲线
因为系统频率偏移与谐波影响，造成感应式电能表形成误差的关键因素有以下2个方面。
（1）电磁感应式电能表的设计是依照基波状况考虑的。在负荷电压、电流不变的状况下，当频率改变时，因为电压线圈阻抗的改变会造成电压工作磁通出现改变，同时因为转盘阻抗的改变会随之改变电流磁通，从而电能表的测量精度被影响。
（2）当电力体系中存有谐波分量时，相叠加的谐波和基波，波形就会出现畸变，而因为非线性的电压、电流铁心导磁率，电压、电流波形在出现畸变时，磁通并不可以相应地线性改变。从电工基础知识与电能表工作原理能知道，只有电压与电流同频率的互相作用才会形成平均功率，也只有同频率的电压与电流的电能表形成的磁通之间互相作用才可以形成转矩，经过电磁元件之后，畸变的波形因为磁通不和波形对应变化，造成转矩不可以和平均功率成正比而形成附加误差。
1.2谐波对电子式电能计量表的影响
电子式电能计量表具备应用简便、精准度高与可扩展的作用等很多优势，在企业、工厂中应用甚广。现在市场上常见的电子式电能计量表通常由主2大单元建构：测量单元和数据处理单元，电子式电能计量表的工作运行原理与构造组成看大体能做四个关键部分的研究，基本状况。电子式电能表关键由输入极、乘法器、v/f转换器和发频记数四大部分组成。输入极关键指电压与电流互感器，其主额弱点信号；乘法器再把输入级传来的模拟信号变换为乘积，进而输出到v/f转换器；模拟信号经过v/f转换器后由模拟量转换成的脉冲数字量；这一数字量最后输入到记录电路与驱动电路，至此，电子式电能表完成功率的测量。
从详细运行环境来看，电子式电能表和感应式电能表并不存在显著性的差异，当电子式电能计量表所在的电路中出现电压与电流畸变状况时，这种电表也会随之形成测量失准状况。另外，这种误差一样会由于波形畸变的程度而加深，可是从整体角度分析看，电子式电能计量表由于波形畸变而形成的误差值都不大，在现实操作中基本能够忽略不计。然而，这种电表在工作运行中，要测量电能就一定要把信号通过输入极把电网电流与电压等比转换为弱点信号，在这一过程中，谐波和基波作用形成的电流、电压畸变一定会对互感器形成影响，谐波出现次数愈多，互感器受到的影响愈大，逐步累积误差让电子式电能计量表所反映出来的测量结日趋失准。
2、谐波对电能计量产生的影响的对策
2.1增加换流装置的相数
换流装置是供电体系形成谐波的关键来源之一。依据对理论研究的分析，当增加了换流装置的相数时，换流装置在其交流侧和直流侧形成的特点谐波次数能够对大幅值的低频项实施有效的控制并消除，从而在极大程度上减小了谐波电流的有效值，也使对计量装置的影响减小了。
2.2增强对谐波的监测与治理
针对电力谐波对电能计量带来的影响，首先要增强对电力谐波的监测与治理力度，特别要增强电力谐波形成源的重点监测，能够使用在有谐波源接入的变电站安装电能质量实时监测装置，组建谐波监控体系，以达到实时掌握电网谐波情况。在充分掌握了电力谐波形成源的状况后，要充分实施合理的规划，坚决严禁想通过高压接入电网的电力谐波含量超标的用户。并且还要增强对用户的负荷特点实施审核，假如用户为非线性的用户，一定要供应清楚的谐波抑制方法，并且在验收合格后才给予通电。
2.3 合理确定电能计量方案
针对不一样的谐波对象，要使用不一样的电能计量方案。
①于谐波源用户，其计量点的设计要和谐波源保持间距，甚至远离谐波源；
②对于出现谐波相对重的电厂或用户，其计量点的设计要尽可能的以谐波相对小的为端口，从而达到使谐波对计量装置的影响降低的目标；
③最后，作为关口计量表，要选用多功能电能表，具有高稳定性、高可靠性、高精准度的特征。
2.4提高计费的合理性
依据现实中发生的各类不合理情况，要作出有关规定，除了基本的电费，附加电费还要征收。主要是针对那些大型的非线性用户，要依照其谐波电能注入电网的危害程度，予以有关的惩罚。
如果已知负荷消耗的基波电能E1和总电能E，则电网中负载带来的谐波电能净损耗Eh能表示为：
Eh=E-E1
当Eh>0时，表示负载具备非线性；当Eh<0时，负载不具备非线性，属于线性负载。
能用：Fh=D1×E1+DH×Eh 来表示向用户征收的电费Fh
上式中，基波电能的电费价格为D1；对非线性用户的罚款为DH。
使用这方法，可以有效缓解发生的不公平不科学的情况，对非线性用户的行为，处于必然的经济罚款，在必然程度上可以改进对谐波的治理，有所提高电网电能质量。
结语
综上所述，现在用户应用的非线性电器是造成电力体系谐波形成的根本因素，造成电能计量表不能正确的实施电能计量工作，还让整个电力体系的电能质量大大降低。电能表计量结果不够正确的重点在于谐波的干扰，由电力谐波造成的计量误差各种各样，严重危害了整个电力体系的运行效率。所以，要重点关注怎样对电力谐波实施合理有效的控制与处理，提升科技人员的技术创新能力与水平，使电力谐波对电能计量的影响尽量降低。
参考文献
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论文作者:李福礼,巩萌雨
论文发表刊物:《防护工程》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/12
标签：谐波论文; 电能论文; 电压论文; 电力论文; 电流论文; 电能表论文; 畸变论文; 《防护工程》2017年第24期论文;