刘宁 刘俊 陈铁见 王忠
国网安徽省电力有限公司太和县供电公司 安徽太和 236600
摘要：在电力系统的正常运行过程中，由于交流电网的电流有效分量是工频的单一频率，因此任何与工频频率不同的电流成分都可以称之为谐波。在电力系统中，电力谐波的产生对电网中电能的生产、输送和利用的效率都有着较大的影响，谐波能够降低输送电能的使用质量，致使电气设备产生过热、震动以及噪声等现象，最终导致电力设备绝缘老化和使用寿命的素缎。同时，电力谐波还会引起继电保护和自动装置产生失误的动作，并对电能计量装置的准确计量产生不利的影响。文章针对电力谐波的特点，分析了其对于电能计量的影响。
关键词：电力谐波；电能计量；研究分析
1 电力谐波对电能计量所产生的具体影响
1.1电子式电能表的基本工作原理是：通过对用户供电电压和电流的实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理，转换成与电能成正比的脉冲输出，通过计度器或数字显示器显示出来。其优点在于具有良好的防窃电能力和较高的计量精度，负荷特性强，自身的功耗低，计量参数灵活性强，功能全面，属于目前我国应用最为广泛的电能计量设备。但是，由于电子式电能表的频带相对较宽，在计量时，会将基波功率与谐波功率同等对待，使得计量的误差增大，不过与以往的感应式电能表相比，误差要小得多，在20倍频谐波的影响下，计量误差不会超过4%。与感应式电能表一样，在谐波的影响下，电子式电能表对于不同的用户也会出现不同的误差。对于线性用户，电子式电能表计量的数值实际上是基波与谐波之和，数值较实际偏大；对于非线性用户，电子式电能表计量的数值实际上是基波与谐波之差，数值较实际偏小。
1.2电子式电能表根据其时分割乘法器结构和工作原理，可以建立仿真的乘法器模型，并通过计算分析以及仿真分析的方式，分析电力谐波对电能计量的影响。可知在电子式电能表的电能计量上，其误差因频率变化的影响比较小，电子式电能表对各次电力谐波的响应系数为Kh ≈1，所引起误差频率特性曲线也较为平坦，因此，在电力谐波中使用电子式电能表误差较小。电子式电能表中，电能基本表达式如公式1 所示：
公式1：W（t）=∫p（t）dt=∫u（t）i（t）dt ，其中，u、i、p就是瞬时电压、电流以及功率值， 其测量电能计量的原理就是将电压与电流相乘，然后将时间上累计起来，将功率转换为脉冲频率输出来实现积分。
1.3电力谐波基本都是有害的，当非线性用户向我国电网注入谐波功率时， 电力系统中的谐波和基波相迭加， 其波形将会发生畸变， 由于电能表中电压与电流产生间不能因磁通而产生转矩， 从而导致转矩与平均功率会产生误差。基波在电能中具有重要作用， 可以根据基波电能值来合理地确定用户电费情况， 不仅可以减少谐波对电能计量的损害，还将会维护线性用户的用电安全。电力谐波是有害的电能，电力谐波会严重影响我国的用电安全， 而且电力谐波向国家电网的传入也将影响国家电网的经济效益， 应该制定相应的措施来治理电力谐波危害， 对非线性用户进行相应的处罚，维护国家电力安全。
2 电力谐波对电能计量研究方法
2.1分别计量谐波功率和基波功率。可以用宽频带功率电能表和工频基波电能表配合使用，既可以测量出基波功率值，还可测出谐波功率的潮流大小和方向。这样可以对非线性用户按其所产生的谐波给以经济上的惩罚，以补偿电力部门和线性用户的损失。该方案计费合理，还使非线性用户在经济上承担了对谐波这一公害的责任，但实施较难，成本较高。
2.2使电能表只准确反映基波分量功率，而完全不反映谐波分量功率。采用单频调谐滤波、高通滤波和双频滤波等高阶低通滤波器滤除进入电能表的高次谐波，使电能表只反映基波电能。这种方案，由于计费只按基波进行计费，电力部门和线性用户虽然受到了谐波的影响，但在付费上却避免了因谐波而引起的额外损失；对非线性负荷用户来讲，虽然全部承担了基波电能的费用，但还远不能补偿电力系统因其产生谐波而受到的损失。此方案在电能的计量上是合理的，也较易实现。
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2.3当电网存在高次谐波时，对电能计量的准确性有影响，谐波含量愈高电能计量误差愈大；当谐波含量满足国标规定时，误差影响微小，当谐波含量超过国标规定时，无论是电磁感应式电能表还是全电子式电能表，误差影响均较大。
在电网中，无论谐波流向如何，负载本身不产生电能量.全电子
式电能表将负载（谐波源）消耗的基波有功电能和谐波源（负载）向电网返送的谐波有功电能（被污染的电能）进行了代数相加，使得记录的能量比负载消耗的基波有功电能量还要小，这是全电子式电能表计量原理上的不足之处。
在谐波超过国标规定时，对同一计量点，采用相同准确级别的全电子式电能表和电磁感应式电能表计量电能量是有较大差别的；当谐波源是电网时，前者数值较大；当谐波源是用户时，则情况相反，均属正常现象。
对大功率变流设备、电弧炉，特别是电铁牵引等产生高次谐波的电力负载，为了只记录负荷消耗的基波有功电能，用电磁感应式电能表比用同准确级别的全电子式电能表更合理。
对于谐波超标的电网和电力用户，为了合理计量用户消耗的有功电能，宜采用谐波电能表，或者要求用户进行谐波治理，符合国标GT／14549－93 的要求后，采用全电子式电能表计量。
3谐波电力计量中的应用及发展
3.1谐波在对计量的应用。在谐波作用的条件下，电能计量的方式可以分为以下几种：
①将谐波进行过滤或者忽略，提高电表对抗干扰的能力，仅仅对基波的功率进行测量，该方法即是纯基波计量方式；
②提高了电表功率反应能力，即是使电表显示出其实际的使用电量，该方式即是直接将基波功率与谐波功率进行总体计算，不进行区分；
③先对基波功率和谐波功率进行区分，再分别进行计量。
3.2谐波计量的发展方向。我国现代的电力计量方式为全能的计量。计量方式在基波电流较为稳定的情况下，精确度较高，如果系统中存在谐波干扰现象，且程度超过了计量设备的承受的能力，该午安能行的计量方式则会出现误差扩大的现象，失真严重。为了防止该类情况的出现，未来计量表的发展方向是将谐波与基波进行隔离，并分别进行计量。在研究过程中，将电力系统进行简化，对受到谐波影响的计量误差建立模型，并分析处理，计量出受到谐波影响电流的具体值。
3.3谐波电表的发展。现代技术水平已经研制出了谐波电表，能够专门对谐波的干扰进行准确的计量。该类电能表的是在单片机技术条件下研制而来的，采用多种先进的技术，使之具备了将谐波及基波转却区分，分别测量及计算的性能，并实现了对于各项电能的计量功能，包括实际消耗电能、基波有功电能、基波无功电能、总电能等。该类计量表的优势在于其能够避免由于电表内部零件失灵、机械运转、倾斜度扩大等因素引起的误差，但是目前还尚未形相对合理的收费系统，因此，该类谐波电表的推广应用并不十分广泛。
4 结语
国家电网工程的普及和完善，使得电力网络的覆盖范围越来越大，为人们的日常用电提供了便利。而社会经济的发展使得人们的生活水平不断提高，对于电力的需求也在日益扩大。为了维护电力用户的合法权益，保障我国电力行业的发展，必须加强电力的计量工作，切实保证电能计量的准确性。
参考文献：
[1]王彩霞.谐波对电能计量的影响[J].宁夏电力，2009（2）.
[2]李科.谐波对电能计量影响研究[J].现代商贸工业，2010（3）.
[3]张志南.电力谐波对电能计量影响的分析与探讨[J].电子世界，2014（14）.
论文作者:刘宁,刘俊,陈铁见,王忠
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/28
标签：谐波论文; 电能论文; 基波论文; 电能表论文; 电力论文; 功率论文; 误差论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;