电力系统谐波对电能计量装置的影响分析

杨璐 张菲玥 姚晨

【摘要】在电力系统中，谐波是影响电力计量准确性的一个重要因素。本文对电力谐波对电力计量的影响进行了分析，并在此基础上提出了应对策略，希望对电力计量工作能够有所借鉴。

【关键词】电力系统谐波；电能计量装置；影响

随着电力电子技术的飛速发展，电力电子设备在电力系统的各个领域得到了广泛的应用。整流、逆变、变频等设备已发生变化，并扩大了电能的应用。但电力系统也造成电力系统谐波污染日益严重，直接影响电力。力系统的安全性和稳定性。随着社会的发展和科技的不断进步，电力用户对供电质量和可靠性的需求将会增加，电力质量问题将会更加突出。

一、当前电能计量过程中存在的问题

在我国目前的电力计量工作中，全能计量方法得到了广泛的应用。这是一种计算基本波功率和谐波功率代数的方法。但是，在使用这种方法测量电能时存在一个明显的缺点，即当负载为线性且电源为非正弦时，该方法得到的结果往往存在一定的误差，这可能会使电力用户付出比实际用电量更高的代价。此外，当负载为非线性时，负载也会产生谐波，这部分谐波功率可能会落入电力系统中，因为此时需要计算基波能量和谐波能量的减法，因此影响总能量测量应用时，功率计量的准确性。总之，无论负载是线性的还是非线性的，电力系统中的谐波都会对电力测量的精度产生负面影响，必须采取一些技术措施来降低这种影响。

二、谐波对于电力计量影响的分析

（一）谐波对感应式电能表的影响

谐波会使电网的电压和电流形成波形畸变，并且会出现高频分量。波形畸变和频率的变化会影响感应电能表的工作。感应电能表的最佳频率为电网额定频率即工频50Hz，电压和电流的波形必须为正弦。如果电压和电流发生畸变，就会影响电能表的精度。当基波电流和电压基本保持不变，电压和电流含有谐波分量，这将改变电压线圈的阻抗和转盘的阻抗，并影响工作电压和电流的磁通，然后影响电能仪表的测量精度。感应式电能表的芯体具有非线性特性。电压和电流波形的畸变会使核心饱和，磁通量不能线性变化。有效功率由相同频率的电压和电流产生，而且同频率的电压、电流的磁通才能产生有效转矩。

（二）谐波对电子式电能表的影响

电子式电能表在测量不同的信号时响应不同，测量误差也不同。相关数据表明，当测量信号的电压、电流分量发生测量误差时，电能表就会出现测量误差，而且误差的大小与畸变程度呈正比。当被测信号中电压和电流发生畸变时，会产生谐波功率，对电能表测量的电能影响不大，误差小，可以忽略不计。

（三）电网中的谐波对互感器的影响。

通过分析电能与电流幅值、谐波电压幅值和相位差之间的关系，可以得出以下两个结论：一是如果在电力系统中安装电磁变压器，变压器的谐波频率小于2kHz，电压互感器的侧电压就会变小，相位会滞后。如果感应变压器安装在电力系统中，一旦系统中的谐波频率为大于25倍，就可以实现电能计量。失去正常测量功能，甚至完全不测量。二是如果电力系统装有电子变压器，则谐波对电能计量结果的影响可以通过电能表的工作反映出来。如果电力系统装有电容式变压器，则最后的二次侧谐波电压大于或等于谐波电压的三倍，就构成最后的功率表。数量结果有很大的误差。

三、减少谐波对电力计量影响的策略探讨

（一）科学确立电能计量方案。

对于谐波源用户来说，可以在远离谐波源的位置设置计量点；而对于产生谐波较重的电厂或用户，应该尽量选择那些谐波含量较小的线路作为计量点。此外，还需要选择具有高准确度、高可靠性和一定程度的抑制谐波效应的电能表。

（二）加大谐波监测和治理力度。

既然谐波会对电力计量造成不利影响，那么降低这种影响的一个首要方法就是加强对谐波的监测和治理，从而从源头就对这种影响加以控制。具体而言，对有谐波源接入的装置应该加装谐波监控系统，通过对谐波产生的实时分析和监测，为后续的谐波控制提供依据。此外，通过对电力系统的科学规划，可以尽可能地消除谐波的影响。例如，如果电网的谐波含量超过了，就可以进行检票，并在电力系统的规划和建设中采取谐波抑制措施。

（三）加强电力计量的系统管理

随着国家对电力计量工作的重视，在计量装置和相应的监督运行制度的管理中，应按照相应的规章制度，加强各环节的有效管理，在一定程度上减少不一致的频度。在每个家庭安装电能表，可以提高功率计量的准确性，有效防止盗窃电的发生。

四、结语

综上所述，随着电力电子技术的飞速发展，电力电子设备在电力系统的各个领域得到了广泛的应用。电能计量数据的精确也直接影响到发、供、用三方的经济利益及交易的公平性随着电力电子装置的不断推广应用，电力系统中的谐波污染问题将会越来越严重，如何有效进行谐波治理，提高电能计量装置数据的准确性具有重大意义。

参考文献

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