电力系统谐波对电力计量的影响

俞文

摘 要：随着我国社会经济的快速发展，我国的电力事业也取得了长远的发展，电能计量技术已经对各个企业的经营管理效益产生了直接的影响，同时，随着我国电力计量技术的飞快发展，电力计量的科学性也实现了明显的提高。然而，尽管电能计量的方法十分丰富，能够实现电能的准确计量，但其工作的准确性还会在一定程度上受到干扰因素或是误差的影响，特别是大功率感性负载广泛应用后，电力系统谐波对于电力计量的准确性产生了很大的影响，所以，如何消除电力系统谐波对电力计量产生的负面影响，提高电力企业的经济效益，逐渐成为了电力企业关注的核心。文章对电力系统谐波产生的原因和源头进行了分析，并探讨了电力系统谐波对电力计量产生的影响。

关键词：电力系统；谐波；电力计量

中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）24-0088-01

电力资源是人民生活和国民经济发展的基础性能源，在国家发展与建设过程具有无法替代的关键性作用。电力计量结果与用电方、供电方和发电方的经济利益都存在直接联系，也是计算各种经济计量指标的重要基础。我国社会经济的迅速发展和科学技术的不断进步，在电力系统的发展中逐渐出现了不同的非线性负荷电子电力设备，谐波大量产生。电力系统谐波在电力计量的工作中，会对计量的准确性造成一定的影响，造成一定的损失，不利于我国社会经济的发展。

1 电力系统的谐波源和谐波功率

配电网是电力系统中的重要组成部分，从运行的实质角度看，正弦形式并不包括电压波形和电流，因为它们存在不同程度的谐波。谐波具有不同的存在形式，主要为谐波电压、电流和功率。不同于基波，谐波也分为两种情况，包括无功功率和有功功率。无功功率的作用主要是提供一定的基础，以實现对滤波方法和谐波条件的研究和分析，而有功功率的作用主要是会直接影响电力系统的运行。有功功率谐波的主要源头是各种谐波源，不同谐波源无法在同一时刻发出相同类型的谐频。通常，电力系统中的谐波源不同，所发出的谐波功率和频率特征较少。获得谐波功率时，可从其它渠道在其他谐频方面实现。一般谐波源所产生的谐波功率净值都是正值，最为常见的是谐波电流源。谐波源的端电压可在特定情形下转变为正弦波形，但仍无法确认电流会表现为正弦波。对电源和基波进行连接，需对谐波电流进行强制反馈，以在电力系统中显示。因此，在电力系统的实际运行过程中，不会对基波功率进行完全消耗，可实现对谐波功率的转化，转化完成之后，可强制返回电力系统。

2 谐波产生的主要原因

电子设备出现前，变压器是产生谐波的主要源头，是一种奇次谐波，主要表现形式是三次谐波，属于有效资源，相对来说，量值比较小。目前，电子设备得到了迅速发展，变压器因为产生的谐波量值过小，逐渐被新型电子设备所取代。一些新兴的电力电子设备逐渐成为了产生谐波的主要源头，是一种多次谐波，具有丰富的组合形式。一般情况下，电子电力技术中的整流器件都是整流二极管，可以实现交流电向直流电的转换。因此，在电子电力技术中，整流二极管工频整流的AC/DC转换形式是最为普遍和基本的电能形态。

通常情况下，电力系统中的电子设备都优先选择大电容器和桥式整流器滤波为其AC/DC转换器，包括不同的设备，如电化学工业整流、直流电力机车、开关源电子整流器和便频调速器等。但是，这些设备会受到大容量滤波电容器的影响。相对来说，二极管的导通角比较小，实现导通，必须保证交流电压达到正弦波的最高值。这样可能会导致交流输入电流波形明显发生变形情况。在一定的情况下，基波低于三次谐波，窄尖峰脉冲是主要的表现形式。一般情况下，公路因素不会大于0.6，如图1所示。

受到非线性整流元件的影响，输入交流线路中电流i，不再表现为正弦波形。周期畸变波形通过傅立叶公式进行频域转换，通常可以将交流进线电流is表示为频率工频整数倍的谐波分量与工频基波分量I'的综合。假设电源电压是纯正弦波，那么，只能通过基波电流来传输平均功率，其主要原因在于其具有相同的频率，且相位不为90 ？觷，平均功率不等于零。此时，整流器的平均输出功率为进线电流基波均方根值（I'）与电源电压均方根值之间的乘积，再与I'相乘后在Us相位角01的余弦cos01，也就是P=Us（I'）cos01.

3 电力系统谐波与电力计量的影响

3.1 全电子式电能表

全电子式电能表计量应用在电力系统中，可完成电流和电压瞬时值的采集与计算，主要是通过不同CPU频率，根据正弦规律的变化实现。根据相关理论研究看，全电子式电能表的计算，可对谐波的总平均功率耗用值、负载基波和电量等方面进行准确的记录。但是，在实际的计量过程中，谐波电流流动方向会对其产生一定的影响，负载向电网谐波的流动，记录的电能量将会明显小于负载实际消耗的基波电能。这是全电子式电能表的一种关键问题，主要原因是全电子式电能表需要加总谐波有功电能和基波有功电能。同时，在电力系统中应用全电子式电能表，因为一些因素的干扰，会形成一定的误差。对高次谐波产生直接影响的因素，包括内在因素和外界因素。

3.2 电磁感应式电能表

传统的电磁感应式电能表的设计基础是基波，在实际的应用过程中，不仅会出现基波，还会出现电压和高次谐波分量电流。因此，在一定的程度上，电能表的旋转圆盘阻抗和电压线圈的阻抗会发生一些变化，并致使工作电压磁通和电流磁通也随之产生的变化对电磁转盘的驱动力产生影响。这些因素的影响，会增加电磁感应式电能表计量过程中所产生的误差值。而且，电磁感应式电能表的运行过程中，因为基波与谐波相互叠加，所以会受到一定的影响，出现波形畸变。

4 结 语

电力系统的运行过程中，会存在一定的电力谐波，对电力系统的运行造成一定的影响。针对电力系统中出现的谐波源和谐波功率，全面了解电力系统中的谐波，才能根据谐波的特点，结合电力系统的实际运行情况，选择合适的电能计量设备和电能计量方式，最大程度降低电力谐波造成的影响，保证电力系统的运行安全。

参考文献：

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