电力谐波对电能表电能计量的影响研究

史雪琪

国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院

电力谐波对电能表电能计量的影响研究

史雪琪

国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院

随着国民经济的飞速发展和人民物质水平要求的不断增加，电能在国家的核心发展中占据着重要的地位。而在当前的电力系统，在通过非线性设备时，正弦供电非正弦电流也就是我们所说的谐波电流，谐波电流的产生只跟自身特性、工作状态和外加电压相关。谐波具有一定的危害性，比如破坏正常的供电电压，降低整个电网的供电质量，进而威胁到电力系统的安全运行，对用电设备及以外设备产生危害。因此，必须采取措施将流入电网的谐波电流和谐波电压控制在允许范围以内。

电能计量；谐波；影响

在电力电网中，非线性负载的增加会引发电力谐波问题，进而加速绝缘老化，引发附加线损，降低设备的工作效率，产生的危害不容忽视。不仅如此，电力谐波的存在，还会影响电能计量工作，损害电力企业和电力用户的利益。在这种情况下，做好电力谐波的治理工作，保证电能计量的准确性，是非常必要的。

1 谐波的来源

在传统电网中，由于网络架构简单，谐波源一般只有变压器，而且谐波电流极小，基本上不会对电力系统产生很大的影响。而伴随着电力系统的飞速发展，电力电子设备取代变压器成为了主要的谐波源，在其运行过程中，通常都会利用二极管，将交流电转化为直流电，或者利用桥式整流器将直流电转化为交流电，而在电子开关、工业整流设备中，存在着一些容量较大的滤波电容器，会导致二极管导通角变小，必须在交流电压正弦波最大值附近才可以实现导通，使得交流输入的电流波出现了严重畸形的情况，三次谐波甚至会在基波上形成窄尖峰脉冲，降低线路的功率因数。在现代电网中，变压器、电抗器、整流器等都是谐波的主要来源。

2 谐波对于电能计量的影响

2.1 对电能表电能计量准确性的影响

在电子式电能表实际应用中，电网的电流和电压都必须进行测量，通过互感器将电压和电流转化为弱信号流入电子式电能表，因此互感器的运行状态和准确度对于电子式电能表电能计量数据的准确性也有着直接的影响，若互感器具有非线性特性，其在通过畸变信号时，产生的各次电力谐波成分转换比例不同，导致电能表电能计量数据发生较大形变，造成较大误差。

感应式电能表。电能表运行过程中的特定频率是探究电能表电能计量数据发生波形畸变的重要依据，通过查看电能表频率响应曲线是否均匀、平坦，分析电力谐波对于电能表电能计量数据误差的影响，在电流电压为正弦波、频率范围较窄、距离工频较近等条件下，感应式电能表可保持稳定、正常的运行，处于最佳的工作状态。当运行系统的电流和电压波形不符合正弦波变化特点时，感应式电能表的电能计量准确性会明显下降，电流电压的谐波越大，误差也越大，不能正确进行电能表电能计量。

2.2 对计量方式的影响

首先，在非正弦供电的线性荷载中，采用全能量计量的方式，得到的数值同时包含了基波电能以及部分谐波电能，导致了用户用电量的增加；其次，在电网中，非线性负荷会产生相应的谐波功率，其中的一部分会输入到电网中，在这种情况下，电能计量得到的数值实际上是用户的用电量减去输入到电网中的谐波功率，较实际偏小，损害了电力企业的利益；然后，当负载非线性，电源畸变时，负荷不仅会吸收基波与谐波，还会使得谐波倒流回电网，使得电能计量变得更加复杂。

3 应对谐波影响的有效措施

3.1 全能量电能计量法

电力系统中电能表电能计量数量是有功功率，采用全能量电能计量法，配合电子式电能表，可极大地降低电子式电能表的电能计量误差。但是需要注意的是电子式电能表同时计量电力用户终端的电流谐波有功电能，使得非线性电力用户的电能计量数据减少，因此这种全能量电能计量法只适用于影响力小、电力谐波小的电力系统。

3.2 带加权系数计量法

带加权系数计量法是一种基于基波电能计量的方法，结合带加权数据进行电能计量。当前，带加权系数计量法还处于研究阶段，而采用这种方法可得出更加真实准确的电能数据，可全面反映出谐波电能和基波电能，因此带加权系数计量法适用于电力谐波分布广泛或者包含大中型电力用户的电力系统。随着我国现代化信息技术的快速发展，相信带加权系统计量法的应用范围将越来越广泛。

3.3 选择合适的电能表

在电能表电能计量中，对于电力系统中的同一个计量点，如果电力谐波超过我国电网的相关标准，可采用准确级相同的电磁感应式电能表或者全电子式电能表，也可采用多功能电能表，准确计量谐波分量。当大功率变流设备向电力系统注入大量电力谐波时，感应式电能表可准确记录基波消耗的有功电能；当电力系统自身产生大量电力谐波时，可应用全电子式电能表，准确、真实地进行电能计量。

3.4 加强相关的管理

一是强化系统准入管理，如果非线性负荷进入电网中，必须重点关注，严格对待，落实谐波的低含量，确保其不会超出国家规定的标准范围；二是构建完善的谐波管理体系和谐波管理队伍，重视宣传工作，使得电力企业和电力用户都能够参与到谐波的治理中，对谐波源进行有效控制，减少电网污染；三是应该做好电网分析和测量，对谐波源的位置和产生原因进行明确，为谐波的治理奠定良好的基础。对于严重的谐波源，需要做好跟踪管理，对相关数据进行收集，如果发现用户设备产生的谐波超出了相关规范的允许值，则应该要求用户进行整改。

总而言之，在电力系统中，谐波是客观存在的，并不能完全消除，其不仅会导致电网的污染，而且会影响电能计量的准确性，损害电力企业和电力用户双方的利益。对此，电力技术人员必须强化认识，分析电力系统的谐波源，了解谐波产生的原因及其对于电能计量的影响原理，采取切实可行的技术措施和管理措施，做好谐波的治理工作，提升电能质量，保证电能计量的准确性和可靠性。

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