浅谈电力谐波对电能表电能计量的影响

2016-08-09马晓昉

大科技 2016年21期

关键词：标称畸变电能表

马晓昉

（国网宁夏电力公司电力科学研究院 750011）

浅谈电力谐波对电能表电能计量的影响

马晓昉

（国网宁夏电力公司电力科学研究院 750011）

目前人们的生活中，电能已经成为不可或缺的一部分，甚至会关乎到社会的稳定。电能表是用户使用电能的计量器具，然而电网运行中不可避免地会产生谐波，导致电能计量数据不准确，直接影响了电力企业的经济效益，且对电能用户的利益也造成了不良影响。本文针对电力谐波对电能表电能计量的影响进行研究。

电能表；电力谐波；电能计量；影响

随着电力需求量的增大，电能表计量的准确性对电力系统、电能用户的经济效益都会产生直接的影响。电能表计量数据是电力企业衡量电能使用量并收集电费的凭证。但是，当电网处于运行状态的时候，就会有大量的电力谐波产生，对电能表产生不良影响，导致计量数据不够准确，如图1所示。

图1 威胜电能计量表

1 谐波标准

中国关于电力谐波的管理是按照《电能质量、公用电网谐波》中的有关内容来执行的，其中对公用电网谐波电压以详细表述。当标称电压为0.38kV，谐波畸变情况：奇次谐波的畸变率为4.0%，偶次谐波的畸变率为2.0%，总谐波的畸变率为5.0%；当标称电压为6～10kV，谐波畸变情况：奇次谐波的畸变率为3.2%，偶次谐波的畸变率为1.6%，总谐波的畸变率为4.0%；当标称电压为35～66kV，谐波畸变情况：奇次谐波的畸变率为2.4%，偶次谐波的畸变率为1.2%，总谐波的畸变率为3.0%；当标称电压为110kV，谐波畸变情况：奇次谐波的畸变率为1.6%，偶次谐波的畸变率为0.8%，总谐波的畸变率为2.0%。

如果标称电压为220kV，谐波的畸变率可以参照标称电压110kV的有关数据执行。公共连接点被作为衡量点，实际的测量值可以取概率值的95%。在《电能质量、公用电网谐波》中还规定了衡量点的谐波电流允许值的计算方法和用户电流允许值的计算方法，并针对测量以其以及需要采取的测量方法做出了详细规定。

2 电能计量中谐波所造成的影响

2.1 电能计量中由于谐波的存在而导致计量不合理

从理论角度而言，对电能的全能量计算是基波电能与谐波电能之和。但是，电力系统处于运行状态的时候，在电能计量中会存在谐波干扰问题，导致计量不合理。

（1）电能表计量为基波电能和谐波电能的总和，此时，电能负荷处于线性状态，电能供应为非正弦。用电设备受到谐波的影响而导致电能表的电能计量数据不准确，因此用户电费计量存在不合理性[1]。

（2）电能负荷处于线性负荷状态为理想状态，然电网运行并非如此。当电能负荷处于非线性负荷状态的时候，就会有谐波功率产生，此时，会引发部分电能流入电力系统中的现象，电能表的电能计量结果为基波电能与倒流入电力系统的谐波电能的差值。正是由于非线性负荷的存在，不仅会产生谐波污染，而且还会因此而使电能表的计量数据减少，导致电力部门受到一定的经济损失。

（3）当电能负荷处于非线性负荷状态的时候，如果此时产生电源畸变，电能负荷就会在电网处于运行状态的时候吸收基波电能和谐波电能，随之，就会有部分谐波流入到电网中，对电网运行造成干扰。

2.2 电能计量中由于谐波的存在而导致电能表计量不准确

电能计量所使用的电能表为电子式电能表和感应式电能表。电子式电能表在对电能测量中，对不同的信号波产生不同的影响。正函数的正交性会使电流信号畸变或者功率电压畸变而引发计量误差。如果存在较小的误差，可以忽略不计，并不影响计量的准确性[2]。如果电网的电流和电压通过互感器而转变为弱信号而流入到电能表中，互感器的非线性特性使其所发出的信号产生畸变，导致电能表电能计量数据产生误差。感应式电能表运行中会以特定频率作为判断计量数据误差的主要依据。当电能计量数据产生波形畸变的时候，就可以对电能表频率响应曲线进行观察以分析电力谐波对电能表计量产生的影响。随着电流的波形和电压的波形逐渐地背离正弦波变化状态，感应式电能表的计量结果受到电力谐波的影响而产生误差。

3 谐波治理措施

3.1 实施有效的谐波管理

谐波治理工作不仅是电力企业的责任，电能用户也需要提高谐波治理意识，以降低电网污染，提高电能质量。电力系统的主要管理部门要对电网的运行状态以系统化分析，将谐波源产生的原因以及准确位置都做出判断，并及时采取治理措施，以避免谐波的影响面扩大[3]。有关管理部门在谐波发生几率较高的位置设置观察点，收集谐波数据，对电能用户所使用的各种电器设备进行评估，以防止谐波污染严重超标。

3.2 实施必要的技术措施

电能计量表的计量准确性会受到谐波的影响。如果电能用户在电能使用的过程中频繁受到谐波干扰，建议使用技术先进的数字电能表计量，可以提高计量准确性。对已经产生的谐波，要收集相关数据，对谐波数据进行分析，通过安装滤波装置以解决。随着谐波含量的减少，谐波对电气设备的干扰率也会下降，从而提高了电能表计量的准确性。