摘要：任何事物都有其存在的价值,电力谐波的产生是不可避免的,也给电力计量带来了发展的动力。目前投入到电力网络中的非线性载荷日益增加,其产生的谐波总量也越来越大,由谐波引起的电压电流畸变则直接对电力计量产生的负面的影响,导致计量失真或者损失。因此研制更加精确而灵敏的谐波计量电表就成为来了电力计量技术的发展方向,进而实现对有效谐波和基波共同计量的目标。
关键词：电力谐波；电力计量；发展
一、电力谐波的产生和测量
（一）电力谐波的产生
电力系统中的谐波产生主要有以下几个方面的原因:a.产生电力电源质量较差就容易产生谐波。发电机本身的三相绕组在生产过程中不能做到完全的对称,因此铁芯也就不能完全的均匀而一致,再加上发电过程中的干扰因素,发电源多少都会产生部分谐波,但总体来看,发电机谐波占有比例较小;b.输电系统产生的谐波,输配电系统中所产生的谐波主要是因为变压器而引发的谐波。因为变压器的铁芯出现饱和,磁化曲线的非线性,再加上设备变压器时的经济性考虑,导致变压器工作磁密选择在磁化曲线饱和段上,这样就使得磁化电流出现非平滑线性特征,所以含有奇次谐波。工作中铁芯的饱和程度越大,变压器的工作点就越发偏离线性规律,谐波电流也就越强;c.用电设备引发谐波,此种谐波的产生主要是因为晶体闸管整流设备引起。因为晶体闸管在电力机车、铝电解槽、充电设备、开关设备等方面有广泛的应用,这就给电力网络的谐波产生制造了大量的隐蔽源头。如果整流装置为单相电流电路,在接感性负载的时候,就会含有奇次谐波电流,而第三次谐波的含量更是高达基波的30%;接容性负载的时候则会出现谐波电压,其中谐波含量则随着电容的增加而增大。实际测算,因整流装置而产生的谐波占电力谐波的40%,是最大的谐波源。
（二）谐波的测量
要研究谐波就要对进行测量,在研究谐波问题的时候这时不可回避的要点,也是控制谐波的基础。通过对谐波的测量,可对电力网络中的谐波进行实时的检测和控制,对其含量和方向进行掌握,以此分析谐波的流向,并对其进行计量正反电量、各次谐波含量、电压电流幅值、相位等主要参数,为电力网络的谐波治理和控制提供依据。因为谐波本身具有非线性、随机性、不稳定、成因复杂等特性,对谐波的测量很难达到准确无误。目前电力谐波的测量方式有:模拟带通或者带阻滤波器测量、傅里叶变换测量、瞬时无功测量、神经网络测量、小波法测量等。这些方法都有其有点和缺陷,目前使用最为广泛的是傅里叶变换频域分析测量法。
二、电力谐波在电力计量过程中的应用和发展前景
（一）电力谐波在电力计量过程中的应用情况
在谐波存在的情况下,谐波作用下的电 能计量有三种方式:a.促进了电表功率反应性能的提高,实际上就是 让电表尽量的反应出实际的功率,即基波和谐波所形成的综合功 率,就是一种全能量的计量方式;b.对谐波进行过滤和忽视,即增加 电表的抗干扰能力,只对基波进行功率测量,也就是一种纯基波的 计量方式;c.利用电表对基波和谐波的功率进行分辨和区别计量,此 种方式也可以看做是谐波电能计量的方式。此种方式随着技术手段 和计费标准的改进将成为电能计量的一个趋势。
谐波的作用是影响整个电力系统的电压, 所以对电能的计量也会产生负面的影响。这些谐波主要是针对电能表频率产生负面效应,所 以电能表的频率响应特征是研究谐波和电能计量的重要数据依据。实践中通过对不同种类电表的频率响应特征的测量和分析,证明了感应 是电能表和数字式电能表的对谐波的频响特征的差异。感应式电表随着高次谐波的增加,频率 响应曲线有逐渐增多的衰减特征,按频次计算, 到九次的时候衰减就能够达到 80%以上,这主要是因为感应式电表的圆盘涡流路径的等效圆盘阻抗角会随着频率的增高而增大。而电子式 的电表其频响特征曲线较为平坦,可以认为没有衰减,是宽带响应特征,电子表的宽带主要受互感器频带和乘法器时钟频率限制较多。
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（二）谐波计量工作的发展前景
立足于现阶段我国电力体系的管理工作特点,在进行电力计量工作时,通常会使用全能量的计量方法。通常情况下,在基波产生的电流比较稳定时,此种计量电力的方法能够确保测量结果的准确和可靠。然而,当谐波开始干扰电力体系时,全能量的电力计量机器产生的误差就会变大,很难保证电力计量结果的可靠性。因此,需要使用科学的方法分离谐波与基波,利用分开计量的方法,能够保证电力计量结果一部分的准确和科学。处理受到电力谐波影响的电力计量结果。而且借助电力谐波的作用,来明确非线性与基波线性的模型,更新应用的电力技术和手段。不仅能够计算出谐波影响下产生电流的有效值,还能够更好地保证电力体系的持续、稳定运作。
（三）谐波电表的发展前景
在电力体系中,如果出现了电力谐波会直接影响到电力计量的结果。因此,相关的技术工作者在长期反复的实验和分析中,研制出来一种谐波电表。谐波电表的作用是,辅助相关使用者精确测量电力。但是当前我国的电力行业对于电力计量工作的管理不太健全,尚未形成有效偶读监督管理机制与明确的收费标准。因此,当前谐波电表的应用范围还比较小。一般情况下,谐波电表的优点也很多,比如其具有较长的使用年限,功能强,操作简单、方便等。谐波电表的出现,有效地增强了电表的使用功能,进而促使电表具有分离谐波与基波的计量电力的功能。
谐波电表在整体的改良后,不仅能够分开测量谐波与基波,还有利于保证电力计量结果的可靠性和科学性。因此,谐波电表在电力计量工作中的应用,可以不受到谐波带来的干扰,正常地运行。同时,还能够最大程度地减小谐波引起的测量误差。谐波电表的应用,有利于促进谐波与基波分开计量的工作。
谐波电表的发展。目前针对谐波的干扰,技术人员已经研制出了谐波电表,专门对谐波用户进行计量。但是因为谐波电量的收费标准没有形成,所以此种谐波电表的应用还需要时间。但是此种谐波电表在试验中却现实了突出的优点。谐波电表完全可以消除感应式电表中因为机械运转、器件失灵、倾斜度增加等造成的计量失真。此种全电子是电能表的研发,是在原有单片机的基础上发展而来的,采用大容量芯片,汉字点阵字库、A/D结合DSP结合CPU的形式,不断完善独立计算和计量的专用芯片,从而拓展了大量程、宽量限的电表,由此实现了对谐波和基波的进行分别测量而区别计量的能力,这样电表就具备了计量基波有功电能、基波无功电能、实际消耗电能、总电能等。全新的改进电子式电表具有更加宽的频率响应,误差频率特性曲线将更加的平直,所以在谐波存在的情况下,新型的电子电表的误差即将远远小于感应式电子电表,并可以实现基波和谐波分别计量的目的。
三、结语
综上所述,随着社会经济水平的提升,人们也越来越重视电力体系的运行。而且,电力计量工作又与人们的生活与工作密切相关。因此,电力计量中应用的先进技术是当前人们广泛关注的关键。电力企业不仅应该保证供电的质量,还应该充分意识到电力谐波在电力计量工作中的关键意义。特别是现阶段的发展中,电力负荷越多,产生的电力谐波就越大。电力企业应该应用最新型的技术来降低电力谐波造成的影响,同时还需要深入研究和开发谐波计量电表。只有这样,才能够促进谐波与基波准确计量的实现,才能够保证电力体系运作的安全和稳定。
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论文作者:缪海燕
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：谐波论文; 电力论文; 电表论文; 基波论文; 测量论文; 电能论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第33期论文;