电力谐波在电力计量中的应用分析

【摘要】随着时代的发展和社会经济的进步，我国电力系统发展迅速。电力系统主要是依据电力计量来收费的，那么，电力计量的准确性将会对电力系统的经济效益产生直接影响，还会在很大程度上影响到电力系统中计算技术指标。准确的电力计量，可以促使电力系统运行的安全性和合理性，推动电力的市场化进程。电力谐波存在于电力系统中，会对电力计量的合理性和准确性产生严重影响，不利于供电部门扩大效益。本文简要分析了电力谐波在电力计量中的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。

【关键词】电力谐波；电力计量；应用分析

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。

1.电力谐波出现的原因

一是发电源质量较低，导致谐波的出现：因为三相绕组制造发电机时，达到的对称总是存在着偏差，并且发电机的均匀程度也并不是绝对标准的，因此，总会有一些谐波出现于发电源中。通过调查分析发现，这种谐波一般较少。

二是出现于输配电系统中的谐波：通常情况下，谐波会出现于电力变压器中，这是因为变压器铁心处于饱和的状态，磁化曲线是非线性的，当磁化曲线的饱和段中出现工作磁密，磁化电流就会表现为尖项波形，这样就会谐波包含于其中。通过调查研究发现，变压器中铁心的饱和程度和偏离线性是呈正比的关系，并且还会直接关系到谐波电流，也就是说要想控制谐波电流，就需要降低变压器中铁心的饱和程度。

三是用电设备方面出现的谐波：随着时代的发展，目前在电力机车以及开关电源等诸多方面都已经开始广泛的应用晶闸管整流，这样就促使很多的谐波产生于配电网中。单向整流电路是整流装置，那么在接感性负载时，就会有奇次谐波电流产生，三次谐波含量就会达到百分之三十左右的基波，增大电容值的过程中，也会随之增大谐波含量。通过统计，大约所有谐波的百分之四十左右就是整流装置出现的谐波，因此它是最大的谐波源。

2.电力谐波对电力计量准确性的影响

在感应式电能表方面：在对电能表计量受到波形畸变影响进行研究时，需要对电能表的频率特征进行充分掌握，要知道，电能表频响含有的曲线平坦与否，会对谐波功率下出现的计数误差产生直接的影响。要想将感应式电能表最好的工作性能给发挥出来，就需要保证电压和电流是正弦波，并且频率范围比较的狭窄。如果有畸变出现于配电系统里电流和电流波形偏离正弦，那么就会影响到电能表测量的准确度。据研究表明，电压以及电流谐波测量时的频率大小和负误差呈正比的关系。

在电子式电能表方面：被测信号的不同，会出现差异化的波形响应，电子式电能表也会出现差异的误差。正弦函数在正交性的作用下，如果仅有一个畸变存在于功率的电压或者电流两信号中，就会有误差存在于电能表测量中，但是只会产生很小的误差，甚至可以忽略不计，如果有畸变存在于两信号的波形中，电能表测量出现的误差可以是可以控制的，这是数字乘法器以及分割乘法器的作用。在对电能量进行测量的过程中，测量过配电网的电压和电流之后，要将其先转变为弱电信号，利用的是互感器，之后才可以进入到电能表中。因此，互感器的准确度会直接影响到测量结果的准确性。如果有非线性特性出现于测量的互感器中，在传输中，畸变信号经过了互感器，那么互感器中转换谐波的就会有不同的比例，并且，容易有变形问题存在于被测信号中，此时，就会有较大的测量误差产生。通过相关的实践研究我们可以得知，如果有畸变存在于波形之中，随着谐波频率的增高，就会增大波形变换的误差，并且奇次谐波中波形变换的误差会小于偶次谐波。

电能表计量的电能包括了基波电能和每次的谐波电能，每次负荷情况的不同，会对谐波电能产生影响，方向也存在较大的差异。电力部门希望基波电流是用户的的全部电流，几波电压是配电网的全部电压，这样就可以减轻线性负荷对用户产生的不良影响。作为用户来讲，也希望只计量那些基波电能。电能表计量出来的有功功率是基波电能将谐波电能减掉，如果计算较低的基波电能，就会有谐波污染存在于配电网中。

3.电力计量方法的选择

目前在工业用电中，大多都是采用多功能的电子式电能表来用于电力计量，而将感应式电能表应用于其他一般居民和非工业的电力计量中。结合国家相关的规定，用电用户类型的不同，需要选择差异化的电价收费方式，电能表只可以对基波功率进行测量，却无法有效的测量谐波功率。谐波影响到了电力部门以及线性负载用户的用电，在付费时，却没有承担谐波功率所造成的额外损失。而那些非线性的负载用户，将所有的基波电能费用都承担了下来，但是因为谐波出现而给电力系统带来的损失却不能有效补偿。

目前，智能电能表作为基础设备已经被广泛的应用于我国智能电网的建设中，它促使配电网信息化、数字化和自动化得以实现，有效促进了电力谐波电力计量的发展。智能电能表具有一系列的优势，可以进行双向计量，具备功能有很多，比如预付费、阶梯电价、远程断电等，可以实时监测配电网的运行电能质量和环境质量，电力企业的效益可以得到有效保证，可以更加稳定的进行电力供应。特别是随着时代的发展，人们生活质量的不断提高，对电能质量提出了更高的要求，并且又开始广泛采用非线性负载。用户的利益会在很大程度上受到电力谐波的损害，并且电力系统非经营成本的投入会得到显著增加，针对这种情况，电力部门就需要研发一种新的计量方式来解决这个问题。在这种情况下，就可以应用智能电能表，它不仅可以对基波功率值进行测量，还可以将谐波潮流的方向以及大小给测量出来，针对谐波功率存在于非线性负载用户中，那么结合测量的结果，就需要将额外的经济惩罚施加到他们身上，这样就可以给予电力部门以及线性用户适当的补偿。通过实践研究表明，这种计量方式可以更加合理的计费，谐波损害带来的经济损失可以由非线性用户来承担。

4.结语

通过上文的叙述我们可以得知，目前越来越多的非线性负荷投入到配电网中，这样就促使很多的谐波电流出现于配电网中，导致谐波污染的出现，这些谐波会促使电能损耗得到增加。如果不选取一种合理科学的计费方式，就会给非线性用户和电力部门造成损失。那么就可以采用智能电能表来计量，给予非线性负载用户一定的经济惩罚，补偿那些线性负载用户和电力部门，减少谐波的危害。本文简要分析了电力谐波在电力计量中的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。

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