1.1电力系统谐波的概念
谐波指周期的电气量正弦波的分量，其频率是基波频率的几倍，因此也称之为高次谐波，而谐波和基波频率的整数倍称为谐波次数。
1.2电力系统谐波的产生和谐波源
对于没有问题的电力系统供应的是正弦波形电压，而实际情况中，电压的波形受到外界原因会偏离正弦波形，就是产生了谐波。我国工业中的谐波是指基波频率50Hz整数倍的正弦波的分量，即高次谐波。在电力系统供电中，产生谐波的主要原因是提供电力的某些设备达不到电压而产生的不成线性的电流。这些不成线性的非线性电流在反馈高次谐波给电网时，导致了电力供电系统电流和电压的波形畸形，从而破坏了电能质量。
非线性的设备和负荷都是谐波的产生源，以非线性的特性可以分为三种：①电磁饱和非线性，指各种电力系统中的铁芯设备；②电子开关非线性，指广泛使用在矿山和电气等工矿业中控制各种交流装置和晶闸管的开关设备，晶闸管是移动整流装置控制，其谐波量达到40%；③电弧型，电弧焊机和炼钢的设备因为原料加热时的三相电极不能同时接触到炉料，燃烧不稳定，从而引起了负荷的不平衡，造成了谐波，谐波又经三角线圈的变压器注入电网。
1.3谐波的危害性
谐波对电力系统的危害包括：①增加了供电和用电设备的损耗。谐波电流是基波频率的数倍，当高频电流通过导体时，阻碍谐波电流的电阻成倍增加，使设备发热严重，加速设备损耗。②减少了自动保护装置的可靠性和动作性。保护装置是按负序量整定的，值数小，敏感强，在此基础上加上电弧炉和电气化引起的谐波源干扰，不仅会引发负序保护装置的误跳闸，还会使电压闭锁的元件误关，最终导致电力系统的安全运行受到影响。③干扰通信，谐波电流经过电力线路的磁场会和，对临近的通信线路产生电压干扰，影响其工作系统。④测量表的计量失准，谐波电流会影响电能计量装置投入，增加经济，提高电力系统的成本。
二、电力谐波对电能计量的影响
2.1对感应式电能表的影响
电能表在运行时的产生的特定性频率是研究波形畸变会对电能计量数据产生何种影响的重要凭证，电能表频响的曲线是否平坦，对其在电力谐波功率下电能计量数据误差的大小具有很大的影响。感应式电能表只有在离工频较近、频率范围较窄、电压电流为正弦波等条件下，才能够保持正常稳定的工作，发挥其最佳的工作性能。一旦其工作系统的电压电流波形偏离正弦波时，其电能计量的准确性也会随之降低，并且随着电压电流谐波的增大，其误差也随之增加，从而导致其无法正确的测量出通过的正确电能。
2.2对电子式电能表的影响
电子是电能表在工作时，会根据其所测信号波形的不同而产生不同的响应，所以其电能计量数据的误差也有一定程度的差异。依据正函数所具有的正交性，当构成电能表中功率的电压或者电流的信号产生畸变时，就会使电子式电能表产生计量误差，但是这种误差比较小，所以基本可以忽略不计。但是，在用电子式电能表测量电压时，其电网中的电压和电流都需要通过测量，并用互感器将其转化成较弱的信号后才可以进入电能表，所以互感器的准确度，对电子式电能表计量数据的准确度有较大的影响。如果用来测量的互感器存在着非线性特征，当已经畸变的信号通过互感器时，对各次电力谐波成分所产生的装换比例将产生差异，从而使电能表测试的信号发生较大的形变，使得电能计量的数据产生较大的误差。
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2.3对电能计量数据合理性的影响
一般情况下，通过电能表计量的电能都是基波电能同各次电力谐波电能的总和，其中，各次电力谐波电能由于电能负荷情况不同，使得其谐波产生的方向也各不相同。
目前，我国的电力企业希望电力用户能够使用基波电流，这样电网系统就可以采用基波电压，以此来有效的降低对线性负荷电力用户的影响，这也是广大电力用户的希望。但我国当前大部分的电力用户使用的是非线性电力负荷，此类负荷的电力谐波电流是向电网方向流动的，而电能表计量是通过电力用户使用的基波电能减掉电力谐波电能的方式来计算有功功率的，如果对基波电能的计量变少，就会使电网被电力谐波污染。当电力系统的电源处于正弦波的状态时，其线性负荷的电压和电流产生的电力信号也为正弦波，此时，电力用户用电只会消耗基波电流的有功功率；当非线性负荷的电压是正弦波时，其运行的电流就会发生畸变，从三角函数具有的正交性来看，只有具有同频率的电压和电流积分才不会为零，因此，电路中只是在消耗同频率电压和电流的积分，即基波电流的有功功率。但是，当电力系统中电源畸变的时候没有内阻时，其线性负荷不仅消耗基波电流的有功功率，还会消耗电力谐波的有功功率；此时非线性负荷对有功功率的消耗也是如此。这样就会使其实际消耗的有功功率与电能表计量出的有功功率存在偏差，造成其数据计量的不合理。
三、解决电力谐波对电能计量数据影响的措施
3.1全能量电能计量法
从对以上的研究分析可知，全能量的电能计算方法，由于其主要计量的电能数据为有功功率，这一方式十分适用于电子式电能表的计量特点，能够有效的减少电子式电能表电能计量的数据误差。但是，由于其也会对产生电力谐波的用电用户的有功电能进行计量，这样就会使得线性负荷用户的用电费用增加，而非线性负荷用户的用电费用减少，所以只适合于部分电力谐波较小、影响力较弱的电力系统。
3.2基波电能计量法
根据以上对基波电能的研究可知，其主要计量用户为线性负荷用户，并且与上一计量方式不同，它能够有效的避免线性负荷用户多缴纳电费的情况出现。同时，对于部分受电力谐波影响较大的电力系统或者电力用户来说，由于其安装的电能表对电子式的电能表以及感应式的电能表中的电压和电流的回路产生滤波，在此种环境下，其有效功率大部分都属于基波电流有效功率。所以，采用基波电能计量法，可以有效的避免电力谐波对电能计量数据的影响。
3.3带加权系数电力谐波有功功率计量法
此种计量方法是以基波电能计量法为基础，结合带加权系数而产生的一种新型的电能计量方法，虽然这一方法还处于初步研究的阶段，但是通过该方法计量出的电能数据可以真实准确的反应出基波电能与谐波电能，所以，此种计量方式适用于部分大中型的电力用户以及电力谐波污染较为严重的电力系统中。
结语
电力谐波对电能计量的准确性和合理性有很大的影响。在电能计算过程中可以以基波电能为主，合理计算用户电费。同时从谐波源和谐波特性着手，分析谐波对电能计量的重点影响部位，提出有效的谐波测量方法和谐波抑制措施，为电力系统电能计算的准确性提供解决方案。
参考文献：
[1]陈玉石，薛莲，刘振华.浅谈谐波对电能计量的影响[J].电工技术：理论与实践，2015.
[2]秦书斌.浅议电力计量中电力谐波的影响与有效措施[J].工程技术：全文版，2016.
作者简介：
李华兵（男）1980年10月 汉族 湖北荆门 本科 专业：电能计量 单位：国网荆门供电公司客户服务中心。
郭勇（男）1984年6月1日 民族：汉族 湖北荆门 本科 专业：装表接电 单位：国网荆门供电公司客户服务中心。
论文作者:李华兵,郭勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/13
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