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摘要：电力谐波在电力系统运行中，是不可避免的，有很多因素都会导致电力谐波的产生。要想解决谐波问题，谐波测量是必须要进行的，这些是谐波研究的出发点。对谐波进行测量，就需要实时监测配电网里谐波的含量和潮流方向，并且对谐波流向进行分析。结合计量数据，来制定相关措施来处理谐波。
关键词：电力谐波；电力计量；影响
1 电力谐波的产生和测量
1.1 电力谐波的产生
发生谐波现象可从几种因素进行讨论：首先，质量越好的电源出现此情况的几率就越小，如果想要消除谐波现象的物理前提是铁芯位置和间距在几何上完全完美。实际上这是不可能发生的，另外发电过程不是完全真空的，也不可能没有消极因素存在，多好的机器都会存在谐波，只是量多量少的问题。总的来说这部分的谐波不算太多。其次，变压设备对也是谐波产生的场所之一。在设备中的铁芯过电量达到上限，并且电流路线不是平滑的。对于节省开销的考虑，所以变压设备的工作磁是直接处于饱和位置上的，通过磁场的电流因此不会平稳均匀，铁芯的饱和程度与谐波产生的程度是成正相关的，这有一定的规律，是饱和度引起工作点的变化进而引起谐波的强度，前者越强，后者被引起也越强。再次，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。
1.2 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。
2 电力谐波对电力计量的影响
2.1 对电感电表的影响
电感式的电表工作主要是依靠磁感应来产生推动器件转动的力矩，从而完成计量的。工作中电压线圈所产生的电流的磁通分两个部分，一则穿过铝盘而通过回磁板而形成工作磁通，一侧是不穿过铝盘而是左右的铁轭形成分工作磁通。而电流线圈所产生的磁通则会两次穿过铝盘，并通过电流组件而形成回路。因为电压线圈和电流线圈产生的是交变磁通，在不同的位置穿过铝盘，这就在铝盘上不同的位置产生感应电流，此种电流与磁场产生相互作用就推动了铝盘的转动，铝盘转动与负载有功功率是正比关系。电磁感应式的电表设计是以基波为设计基础的，因谐波和基波叠加所产生的电压和电流是一种畸变状态，其可以导致电感式电表的误差率特性曲线出现迅速的下降，因此在电量计量中会对电表的准确性产生较大的影响。2.2 对电子式电能表的影响
不同被测信号出现不同的波形响应，电子式电能表出现的误差也会有相应的差别。正弦函数具有正交性的特点，功率的电压或者电流两信号中仅出现一个畸变时，导致电能表测量误差，不过误差很小，忽略不计。如果两信号的波形都出现畸变时，数字乘法器的构成以及时分割乘法器的构成使电能表测量出现的误差在可控精度范围以内。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆测量电能量的过程中，配电网的电压和电流在测量以后，借助互感器转变为弱电信号以后再进入电能表，所以，互感器自身的准确度对测量结果是否准确有着直接的影响。当用于测量的互感器出现非线性特性，畸变信号传输中途径互感器时，在互感器中转换每次谐波的比例就前后不一致，容易导致被测信号出现变形，此时，测量误差就会变得很大。从实践中得出，在波形出现畸变的情形下，在互感器中的波形变换的误差随着出现谐波频率的增高而增大，并且偶次谐波中波形变换的误差大于奇次谐波。
3 谐波在计量中的应用和发展
3.1 谐波对计量的应用
在谐波存在的情况下，谐波作用下的电能计量有三种方式：
1）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；
2）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；
3）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。
3.2 谐波计量的发展
在我国的电力计量中使用的是全能量的计量，这种计量方式中当基波电流稳定的时候，计量较为准确可靠，但是系统中一旦出现谐波干扰，且超过了计量设备允许的范围时，全能量的计量表就会失去作用，误差增加。因此，将谐波和基波隔离开，并实现分别计量将成为未来电力计量的发展趋势。也就是在研制中建立简化的电力系统，将谐波影响下德尔计量误差进行模型化的处理，并以此确定基波线性模型和谐波作用下的非线性模型，这样就可以将二者区别开来，以此对谐波作用下的有效电流值进行计量，这样就可以实现对有效谐波计量的目标。
3.3 谐波电表的发展
实际上已经出现了关于谐波干扰的抗性设备仪表，能够特定应用在有谐波的地方，不过，由于收费准则尚未统一起来，没有确定的价格，因此尚不能大范围采用，但这不影响此仪表的性能优势带给人们的启发，它的抗谐波意义是巨大的。它的功能体现在有可能实现由机器运行，零件失效，平衡度被破坏造成的计量数据失效状况为零。这种电表起源就是电能表，通过更精细的技术加工而得到。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，所以对于有谐波存在的环境中，新式的电表即使有误差的存在，比起从前的感应式仪器来说，也是相当微弱的。而且在两种波的区分测量上效果很好。
4 结语
力谐波的产生是不能够被避免的，合理控制和利用电力谐波是一项具有重要意义的任务，同时又是一个巨大的挑战。当前电网中的非线性荷载不断增加，导致谐波总量随之增加，对电力计量产生了严重影响，造成计量失真。研制具有高精确性、高灵敏度的谐波计量器是目前电力计量发展的要求，从而达到有效谐波与基波共同计量的目标。
参考文献
[1]张树杰.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）.
[2]郭欣.解析电力谐波对电能计量影响[J].科技创新与应用,2014,(3):154 -154.
[3]魏方兴.刍议电力谐波对电能计量影响[J].中华民居,2013,(33):158.
论文作者:党仲波,申李
论文发表刊物:《防护工程》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
标签：谐波论文; 基波论文; 测量论文; 电力论文; 电表论文; 电流论文; 误差论文; 《防护工程》2017年第27期论文;