试论供电系统谐波对电能计量的影响

[摘 要]电能计量中如果存在供电系统谐波，那么电能计量精准性就将受到严重影响，如果不对供电系统谐波采取有效的解决措施，不仅仅是影响电力企业自身的经济效益，对于用户经济效益也将造成严重影响。本文就对电能计量作为研究对象，分析供电系统谐波对其造成的影响，供电系统谐波出现的原因，进而提出几点针对性的预防意见，希望能够提高电能计量精准性，仅供电力企业参考使用。

[关键词]电能计量；供电系统；谐波；影响

中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0153-01

前言：随着我国社会经济建设的发展，人们对于电能需求量在不断增加的同时，对于电能质量要求也更加严苛。人们也不仅仅对于供电系统传输的电压及频率进行关注，对于供电系统谐波关注度也在逐渐增加。供电系统谐波对于电能计量精准性也具有重要影响，进而对于电力企业与用户在电能使用上的公正平等也造成了严重影响。在这种情况下，急需采取一种针对有效的供电系统谐波措施，降低其对于电能计量精准性的影响，提高电能计量精准性，对于电力企业及用户之间的经济交易具有重要的现实意义。

1、 供电系统谐波源

供电系统谐波源主要有四种。

第一种，供电系统在实际运行中所使用的电力电子交换设备数量较多，电力电子交换器设备在实际运行中能够产生谐波，目前供电系统中主要的谐波源，供电系统如果运输的负荷容量较为庞大，一般情况下都会使用三星脉动整流桥的方式，但是整流桥在实际使用中所具有的非线性特点容易造成供电系统谐波产生[1]。

第二种，供电系统所使用的电力机车所需要牵引的功率较大，造成单相整流负荷生产谐波，电力机车如果牵引的单相整流负荷所需要的功率较大，同时所产生的负荷呈现不对称及非线性特点，那么整个供电系统内的负序就会增加，进而造成供电系统内就会产生高频度的谐波，影响电能计量精准性，降低电网运行质量，谐波在进入电网运输后，不仅仅供电质量下降，整个供电系统都会受到谐波的影响。

第三种，供电系统内部的电弧等机械设备所具有的强冲击性能也会产生谐波，电弧等机械设备在实际运行中所使用的电流波数值较大，容易造成畸变问题出现，这种三相电流就会出现十分严重的不对称现象，进而产生高频度的谐波。

第四种，供电系统中所使用的变压器装置容易造成谐波产生，是非线性谐波源中的一种，变压器内无论使用什么样的接线形式，在实际运行中电流都会产生一定数量的谐波，同时谐波之间构成回路。这种谐波在整个供电系统谐波源之间所占据的重要较低[2]。

2、 谐波对电能计量的影响

2.1 谐波对数字式电能表计量影响

数字式电能表是在原有的电子是电能表基础上演变而来的，在实际运行中使用数字乘法器作为基础，在转换器的辅助下，将用户所使用的电流及电压进行相乘。数字式电能表在实际应用中能够显著提高电能计量精准性。一般情况下，数字式电能表在对于电能计量中所使用的是周期处理模式，如果在对于电流信号机电压信号处理过程中受到影响，造成所处理后的信号数据与实际情况之间存在较大的差异，信号频率出现泄露，这样就容易出现栏杆效益，造成数字式电能表内所记录的电能存在误差。谐波在对于数字式电能表造成影响时，正常情况下都是通过FFT计算进行检测，这种算法在实际应用中能够有效降低谐波对于数字式电能表所造成的影响，数字式电能表在有谐波干扰的情况下还能够精准性记录电能数值，保证电能计量精准性。

2.2 谐波对电子式电能表计量影响

伴随着我国电力行业的快速发展，电能表产业也在短时间内取得了良好的发展前景，各种电能表已经在供电系统内开始应用，其中电子式电能表是我国供电系统内最常使用的一种电能表，同时还推出了新型的电子式多功能电子表。电子式电能表在实际应用中主要是通过模式式分割乘法器完成对于电能计算，在供电系统谐波数量不断增加的过程中，电子式电能表在实际应用中所需要接受的频率范围也更加宽，电能计量出现误差的可能性也在增加，同时电能计量误差大小正在伴随着谐波频率的增加而增加。在对于电子式电能表产生误差原因分析后发现，电子式电能表在实际应用中之所以出现误差的主要原因是由于频带较宽，电能表需要对于频带内的全部电能进行计量，大量的电能计量中就容易出现误差。但是在对于基波功率及谐波功率研究中，不能够将两种功率同等对待，这样容易增加电能计量误差。与此同时，电子式电能表在实际设计过程中，并没有将供电系统所生产的高频度谐波考虑在内，因此电子式电能表在对于电能计量中所使用的方式为非线性负载功率，这样就对于供电系统内高频度谐波所消耗的功率忽略计量，在增加供电线路损耗的情况下，电力企业还少收取了用户的电费数额，影响了电力企业经济效益[3]。

3、 谐波影响下提升电能计量精准性的意见

3.1 选择性计量电能

传统电压信号与电流信号在经过转换器转变为数字信号后，数字化计算方式就能够将用户所使用的电能进行计量，同时对于计算中存在的错误进行更正。供电系统内谐波功率与基波功率在方向上存在一定差异，那么在对于电能计量中就应该计算两种功率之和的形式计量电能，如果谐波功率与基波功率方向一致的情况下，在对于电能计量中就可以仅仅计量基波电能。这种计量方式不仅仅能够根据实际情况计量，还能够降低谐波对于电能计量的影响，提高电能计量精准性[4]。

3.2 同时使用工频基波电能表及宽频带功率电能表

在电能计量中如果同时使用工频基波电能表及宽频带功率电能表，利用两种电能表自身所具有的优势，真正提高电能计量精准性。这种电能表使用方式，不仅仅能够对于供电系统内谐波方向及大小进行检测，还能够计算出供电系统内部基波数值，降低谐波对于电能计量的影响。

3.3 分频技术

在电能计量中应用分频技术对于谐波电能进行计量，并且谐波所产生的电能制定相对应的惩罚性电能收费标准，对于消耗谐波电能制定奖励政策，这种方式能够有效控制供电系统内谐波源，降低谐波源产生谐波对于电能计量进行影响。

结论：综上所述，电能作为我国经济建设基础，已经成为人们日常生活工作必不可少的一种能源，电能计量精准性对于电力企业及用户都具有重要作用，提高电能计量精准性已经是志在必得。谐波对于电能计量精准性直接性影响，在损害电力企业经济效益的同时，用户经济效益也受到了一定程度的影响。对于谐波对电能计量造成的影响进行分析，进而采取有效的针对措施，提高电能计量精准性，保证电力企业与用户通过经济效益，推动我国电力行业发展具有重要意义。本文仅仅对于供电系统谐波对电能计量影响简单分析，仅供参考。

参考文献：

[1] 王永辉，苏红梅，史轮，岳国义，陶鹏.电力系统谐波对电能计量的影响[J].河北电力技术，2009，02：1-3.

[2] 岳国义，段晓波，耿建坡，王永辉，陶鹏.电气化铁路供电谐波对电能计量的影响研究[J].电测与仪表，2009，08：39-43.

[3] 李璨.电力系统谐波对电能计量装置的影响分析[J].电气技术，2014，08：65-67.

[4] 孙洁强.电力系统谐波对电能计量影响的研究[J].科学之友，2011，24：60-61.