分析电能计量中谐波的影响

李博康艳兵杨勇

(国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司新疆乌鲁木齐830000)

摘要：近几年，伴随智能建筑快速发展和进步，作为建筑中典型的非线性负荷，电子设备会产生大量无功功率与谐波，严重污染了配电系统，导致电能质量大幅下降。因此，重点分析谐波产生与影响，探讨有效的电能计量改进方法是具有重要现实意义的。本文主要针对电能计量中谐波的影响进行简要分析。

关键词：电能计量；谐波；影响

1电力谐波产生的原因

电力谐波产生的因素众多，但主要可分为三个方面的原因。发电源质量不高产生谐波。一般来说，发电机都是三相绕阻，发电机的绝对对称在实际的制作过程中是几乎不可能达到的，这就必然使得发电机的铁芯同样不可能达到绝对的均匀状态。因而在进行发电的过程之中，发电源不可避免的会产生十分少量的谐波。在实际的电能运输过程之中，也难以避免的产生谐波。对于电能的输送，需要依靠电力变压器才能完成输送，由于变压器铁芯饱和、变压器设计经济性和非线性磁化曲线等各方面因素的影响，往往会导致奇次谐波存在于磁化电流中。一般情况下，越高的变压器铁芯饱和程度，就有有越高比例的谐波电流。在对电能进行实际使用的过程之中，设备也往往会产生谐波。就目前情况来看，电源开关、电力机车以及铝电解槽等多个领域已经普遍使用晶闸管整流技术，由此导致大量的谐波在配电系统的使用中得以产生。由于整流装置使用的是单相整流电路，在使用中常常会导致许多奇次谐波电流的产生，一般来说三次以上的谐波就能产生30%的谐波，并且电容值的增加会不断提高谐波的含量（见图1）。

图1基波与谐波

误差就是分析频响，如果电流的频率发生改变，电能表的计量结果就会受到来自于谐波的干扰影响，具体来说，主要表现在以下三个方面。谐波会造成磁通量变小，而使频率变大，进而导致转盘力矩变小，使转盘转速降低，从而对电能计量表的准确性产生影响。电能表中的转盘不仅仅是电阻，而且还有感抗产生，如果频率产生变化，会造成等效阻抗、阻抗角也发生变化，若频率变大，阻抗和阻抗角也会变大，进而导致转盘的转速变慢，反之，会增加转盘的转速。在谐波的影响下，当电流频率增大时，电压线圈的磁通量也会随之增大，而转盘力矩却会慢慢减小，进而使转盘转速降低，最终造成电能计量的误差产生，其误差呈负方向变化。在频率不断变大的过程之中，对转盘力矩所造成影响也会随之变大，进而使产生的计量误差较大。

2电力计量中电力谐波的影响

对感应式电能表计量的影响：感应式电能表计量误差产生的一个重要原因是由于波的畸变造成的，在很大程度上和电能表频率特点存在联系。在谐波功率下，能够通过频响曲线的平坦状况来直接体现电能计量表结果的准确性。因此，从本质上来说，研究电能表的计量误差就是分析频响，如果电流的频率发生改变，电能表的计量结果就会受到来自于谐波的干扰影响，具体来说，主要表现在以下三个方面。谐波会造成磁通量变小，而使频率变大，进而导致转盘力矩变小，使转盘转速降低，从而对电能计量表的准确性产生影响。电能表中的转盘不仅仅是电阻，而且还有感抗产生，如果频率产生变化，会造成等效阻抗、阻抗角也发生变化，若频率变大，阻抗和阻抗角也会变大，进而导致转盘的转速变慢，反之，会增加转盘的转速。在谐波的影响下，当电流频率增大时，电压线圈的磁通量也会随之增大，而转盘力矩却会慢慢减小，进而使转盘转速降低，最终造成电能计量的误差产生，其误差呈负方向变化。在频率不断变大的过程之中，对转盘力矩所造成影响也会随之变大，进而使产生的计量误差较大。

图2波形畸变

3降低电力谐波对电力计量准确性的有效措施

3.1对电力谐波进行科学合理的运用

现阶段，在电力谐波的影响下，对电力计量主要有以下三种方式的划分。对于电力系统中的谐波，电力计量人员可以对其进行过滤，或者直接忽略，以此使电表计量提升抗干扰的

能力，只对基波功率进行测量。对电表功率的反应能力进行有效的提升，对于实际使用的电量，电能计量表能够准确的进行显示，促使电量统计更加便捷、更加准确。在这一种计量方式中，基波功率和谐波功率进行了整合，然后一起进行计算，也就是所，基波与谐波在电能的实际计量中不进行区分。在对电能进行实际的计量工作当中，对于基波功率和谐波功率，计量人员可以进行明确的区分，以此使基波功率与谐波功率能够得到准确的计量。

3.2使谐波测量的准确性得以保证

就目前来看，我国在电力计量领域中所使用的计量方法基本上可以说是比较全能化的，在这种计量方式下，基波和电力都要求是在比较稳定的状况下，由此才能够保证计量结果的准确性。然而由于谐波对电力计量系统造成的干扰往往会超出设备正常的干扰承受范围，进而对电能计量结果产生较大的影响，使计量误差产生。因此，为了防止谐波在电能计量过程中的差生干扰，应当在进行电能计量时有效划分基波和谐波，并同时区别计量基波和谐波。要有效的解决谐波问题，首先就要使谐波测量的准确性得以保证。在对谐波进行测量时，既要对配电网中谐波含量进行监测，还要监测谐波的潮流方向，同时有效分析谐波的流向，然后对正反向谐波的电量进行计量，此外，还要分别计量谐波占有率、谐波电流电压幅值以及相位。目前，进行电力谐波测量的方法有许多种，总的来说主要有四种：结合顺势无功功率测量；结合傅立叶变幻方式进行测量；小波方法进行测量；带通率波器或模拟带阻测量。无论对何种测量谐波的方法进行运用，都应当对各种方法的优缺点进行正确的看待。在众多的电力谐波测量方法中，以傅立叶变化方式使用的最为广泛。

3.3确立谐波计量的正确发展方向

现阶段，我国使用的是现代的电力计量方式即为全能计量了。全能计量是在基波与电力相对稳定的状况下进行，其准确度较高，假如电力计量系统遇到谐波的干扰，其干扰程度远远超过计量设备所承受的限度，电力人员进行计量的方式就会出现增大误差的现象，其准确性就会受到巨大的影响。为了杜绝电力计量误差较大的现象发生，计量表在未来的发展方向应该是将基波与谐波进行隔离，并对两者进行分别的计量。在电表的研究过程中，对电力系统进行科学的简化，对受到的谐波所影响的电表计量误差进行模型的建立，对误差形成的原因进行详细的分析，从而计量出电表受到谐波影响电流的具体额度。

3.4顺应谐波电表的发展趋势

随着现代化科学技术的发展与进步，目前，专家根据谐波的特性已经研制出谐波电表。谐波电表，顾名思义，就是可以对谐波干扰进行准确计量的电表。谐波电表是在单片机技术看就开发的前提下研制出来，在研制工程中，科学家采用多种先进的技术，使谐波电表具备了把基波与谐波区别开来，并对两者进行分别计量的功能，而且还实现了有关各项电能的计量功能，其中包含：基波有功电能、实际消耗电能、总电能以及基波无功电能等。谐波电表的优势主要表现为谐波电能可以有效的避免由于电表内部零件失灵、倾斜度扩大、机械运转等因素引起的误差，但是，在目前还未形成科学合理的收费体系，因此，这种谐波电表的运用与推广在现阶段并不是十分广泛。

4结束语

综上所述，电力谐波不可避免的会在电力设备和用电设备中产生，其在很大程度上影响了电力的计量。因此，为了避免电力谐波对电力计量造成的干扰，提高电力计量的准确性，需要采取有效的应对措施，一方面通过合理的运用电力谐波，保证谐波测量的准确性，另一方面充分运用智能电表，确保电力计量方法的准确性，以此将电力计量中电力谐波的影响降到最低。

参考文献：

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