基于电子式电能表谐波条件下电能计量影响分析与试验

摘要：随着生产生活对于电力需求的不断增加，电力系统承受的负荷程度正在不断加剧，导致了谐波电流、电压成分的持续增加，引发了电力网络的污染现象。基于此不良发展现状，本文将以谐波条件对于电子式电能表计量功能的影响作为主要论题，展开针对性的分析，分别从理论层面和试验层面展开论述，最终借助试验得到的分析结果作为论据，以期能够为关注该话题的人士提供理论层面的借鉴。

关键词：电子式电能表；谐波条件；电能计量

随着世界经济体系不断地发展完善，电能逐渐成了促进社会生产水平提高的重要资源，所具有的支柱型地位越来越多地得到了国际上的普遍认可。电能表最基础的功能正式计量功能，甚至可以说电能表计量的精准度，直接影响到了商业贸易计算环节的精准程度。当前，电力网络内部存在的谐波成分，对电能表计量功能产生的阻碍作用正在不断深化，亟待通过试验研究谐波条件下电能表计量的变化情况。

一、 基于电子式电能表谐波条件下电力计量的影响

（一） 电子式电能表电力计量运行原理

电能表作为专业测量电能情况的仪表，在电力系统的生产管理环节具有重要的使用价值，甚至电能表对于电能情况计量的准确性，会对电能的管理效率产生直接的影响。电子式电能表属于较为常见的电能测量仪器，它所具有的频响呈现出什么样的特点主要受到乘法器的影响，运用时分割乘法器的电子式电能表主要受到分割频率的影响。一般来说，具有较宽工作频带的电能表，同样不会有过高的时分割频率，再加上工作频率会受到互感器、变压器等设备的影响，因此会变得比较窄，可以用来测量工作过程中的频率信号情况。能够产生数兆赫兹频带宽的通常是运用了吉尔伯特乘法器的电子式电能表，在计量时的精准程度通常可以更高一些。

（二） 谐波和电子式电能表的关系

电子式电能表在测试不同信号波形的时候，产生的响应情况也会有所不同，所以不同的响应情况之间存在着一定的误差情况。在电子式电能表构成功率所包含的电流、电压这两大信号，出现了任意一个信号偏离正弦，并且发生了畸变的情况下，电子式电能表计量的精准度就会受到畸变程度的密切影响，但是产生的误差范围通常不会过于偏离。还有一种情况是电网内部的电流和电压，分别存在着不同程度的畸变，但是基于电子式电能表具有较宽的频带作为支撑，所以在计量时不会产生误差情况。综合以上分析，明显可以看出电子式电能表在响应谐波功率或者基波功率的时候，产生的响应程度大体相同，因此电子式电能表能够实现对于谐波功率、基波功率的统一计量。

二、 基于电子式电能表谐波条件下电力计量的试验

（一） 试验设备的准备环节

开展试验能够更为明显地看出电子式电能表谐波条件下，对于电能表计量精准度的影响情况，在试验的准备环节要按照国内外的试验标准，预先搭建较为标准的电能表计量影响试验平台，确保试验全流程的顺利开展。在试验的准备环節，需要准备好一系列的试验设备，比如能够承受四相系统的FLUKE 6145A电能功能标准源，以便在试验过程中能够复现谐波的失真情况，实现对于谐波的调整和控制。另外就是将电压的输出范围控制在0～1008V以内，电流控制为0～21A，以此保证电流和电压在试验过程中能够满足100次谐波输出次数的要求。选定的电子式电能表最好是国内先进制造商所生产的具有三相四线制的类型，以此保证试验前期准备工作的质量。

（二） 电压电流线路谐波试验

本次试验的重点在于测量电压电流线路内部谐波的数量情况、交流电路承载的次谐波情况等等。首先，要将被测量电能表的电流及电压线路连接到FLUKE 6145A的电压、电流输出线路，以便顺利将谐波导入到即将被测量的电子式电能表内，这样一来FLUKE 6145A就可以帮助执行电能表的计量功能，准确衡量出试验环节电能表计量误差的变化情况。开始试验后，需要先利用电压电路线路里的谐波，针对性的测量电子式电能表在受到谐波以及正弦波影响的前提下，所产生的误差情况的具体数值，得到的平波波形试验电能表参数量情况大致单次谐波在试验环节所产生的电压幅度整体要控制在0.12U1/h，其中谐波的幅值深受相位、基波所产生的电压电流幅值所影响，但是最大的电流数值要控制在1.4Imax以内。

（三） 交流电路的次谐波情况

在本文所述的谐波条件下对于电子式电能表计量精准度影响的试验环节，对于交流线路次谐波的试验，需要满足一定的条件。应当着重注意在正弦波电流交替两倍峰值正弦波电流的两个周期内，试验产生电流情况下及未产生电流情况下，电子式电能表计量结果所产生的具体误差数值。

本次试验环节产生的次谐波波形情况，这时候所产生的试验电流已经达到了试验原始电流数值的1.42倍。再加上在交流电路开展奇次谐波试验的时候，还需要将峰值电流控制在1.4以内，以便考察电子式电能表在初始峰值两倍以及正弦波环境下，所产生的数值误差情况。

（四） 基于试验结果整体分析

经过一系列试验过程后，得到了整个试验流程产生的数据结果。通过试验数据分析明显可以看出，无论是电压电流线路中存在的谐波情况，还是交流电路中的次谐波、奇次谐波情况，对于电子式电能表计量功能的正常使用，产生的影响基本都比较微弱。其中，对于计量功能影响最大的应当属于交流电路里的奇次谐波，产生的误差影响情况达到了 0.14%，基本上能够满足国际规定的1/10的计量误差范围内，充分说明性能良好的电子式电能表几乎不会受到谐波的影响。

三、 结束语

综上所述，随着电子电力技术在生产领域的广泛应用，伴随而生的非线性负荷程度正在日益严重，导致谐波大量涌入到电网系统，严重影响了电力系统供电性能的稳定性。但是应当认识到，电子式电能表能否持续保证计量的平稳性，严重影响着电力资源供求双方的利益，因此要展开针对性的试验环节，继而通过分析试验得到的结果，得到最为科学合理的改善措施，实现对于电能表计量的深入研究。

参考文献：

[1]杨磊.谐波与电压波动对电能计量的影响研究[D].东南大学，2017.

[2]王锐，袁静，秦键，杨青辉.电子式电能表谐波条件下电能计量影响分析与试验[J].电测与仪表，2015，52（S1）：65-67.

作者简介：

吴融会，江苏省南京市，南京紫金计量有限公司。