电力计量中电力谐波的影响及有效措施分析

朱德旭 陈鑫 杨斌

摘要：电力的计量关系着各方的利益，因此对电力进行准确的计量事关重大。而电力谐波对电能计量表产生的影响在一定程度上对电力计量造成了误差，影响了电力计量的准确性。基于此，本文主要分析了电力计量中电力谐波的影响因素，提出了电力谐波的影响及处理措施，以供参考。

关键词：电力计量;电力谐波;影响;措施

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。

1. 产生谐波的原因

1.1输配电系统的原因

输配电系统中的变压器较容易产生谐波，主要是因为变压器的铁心易呈现出饱和状态，同时由于磁化曲线具有非线性的特征，变压器运行过程中磁密处于曲线的饱和段上，从而对变压器的运行质量造成影响，最终导致奇次谐波的产生。

1.2发电原因

目前的发电机中的三相绕组不具备完全对称性，受制作技术的影响，三相绕组无法均匀地绕过铁心，上述现象导致发电机的电源质量发生下降，由此产生谐波。

1.3用电的原因

许多电气设备中设有晶闸管。由于晶闸管的存在，在用户用电的过程中，晶闸管材质的整流设备极有可能出现谐波。当前，社会上许多充电设备中含有晶闸管，给谐波的产生提供了环境。

2. 电力计量中电力谐波的影响

2.1电子式电能表方面

电子式电能表不会受到谐波频率所造成的磁性影响，其内部构造对于电路的要求较小，但是当谐波频率炒货1kHz 时，谐波频率所造成的影响就会难以忽视，所以在应用电子式电能表计算总电量时需要将1kHz 以内的谐波频率所产生的电能加上，即E=E1+ΣEn。从谐波对于两种电能表所造成的影响方式可知，我们在具体的使用两种电能表的过程中，其实都有条件将谐波功率计算在内，分别进行增加或减去谐波的电能En，在一定的频率范围内，通过这种方式计算的E 却是为实际意义上的非线性负载消耗值，我们面对的最大问题在于，谐波功率为负值，我们所通过计算得到的电能结果是比实际要小的，而非线性负载产生的谐波作用于电网当中，不仅不会产生正面的影响，反而会对整个电网中一部分电路、电压造成影响，破坏电网整体的稳定性，造成更大的谐波影响，所以用户在这种情况是处于有利地位而忽视谐波造成的整体影响，因此要对电能计量的方式进行改变。

2.2电磁感应电能表

电磁感应电能表是较为常见的一类电能表。在基波或高次谐波电压和电流存在的环境中，电磁感应电能表内部的电压线阻抗会发生一定程度的变化，某些情况下，旋转圆盘的状态也会发生变化，从而导致电能表中的电流与电压的磁通发生相应的变化，以上的各类变化将直接致使电能表产生误差。谐波与基波的存在形式是相互叠加的，如果波形发生畸变，磁通无法随着波形的变化而发生相應的线性变化。畸变的电流电压如果通过了电能表内部的电磁元件，则电能表平均功率与电磁转矩无法形成正比，意味着正弦电压电流无法与不同频率中出现的电磁转矩进行叠加，这就导致了计量误差的产生。

2.3互感设施方面

谐波对互感设施的影响主要与谐波的方向、大小和电能表有关。当谐波的电流和电压的幅度值改变时，就会对电能的计量产生影响。观察谐波对互感设施的影响，可以将谐波的电流幅度值设定为A，谐波的电压幅度值设定为B，相位差值设定为C，综合相位差值设定为D，再按照电流、电压的幅度值和相位差以及谐波的电压幅度值之间的关系得出相关结果：①当需要计量的系统中安装了电磁式互感器电能计量表时，此时的谐波频率保持在2 kHz 以下，那么，使用电压互感器测量电压时就会发现，电压减小，相位较为滞后。而安装了感应式电能表后，此时的谐波频率次数保持在25 之上，电能表没有计量。②当需要计量的系统中安装了电子式互感器电能计量表时，谐波就会影响电能计量的结果和电能表的运行。在需要计量的系统中安装电容式电压互感器计量表，检测2 次谐波的电压时发现，电压达到了谐波的3倍之上。谐波的频率越大，对电能表计量的影响也就越大。

3. 完善电力计量中电力谐波影响的有效措施

3.1在电力计量中合理使用电力谐波

在对电力谐波进行深度分析的过程中，要结合实际需求和项目运行参数，提升整体控制结构的有效性，积极发挥电力谐波的有效作用。在电力谐波作用下，通常将电力计量方法划分为三个方式。①主要利用纯基波计量方式，借助对电力谐波的过滤和系统性忽略，保证设备自身的干扰能力得到升级，且在测量时仅仅处理基波功率即可。②利用具体措施提高电表的功率反应能力，确保电表将自身的电量进行集中显示，从而提高电流电量统计的效率，确保整体运行结构的完整度。③借助谐波功率以及基波功率实现运行结构的整体性计算，并且不需要进行刻意的数据分离。④利用有效措施对谐波功率和基波功率进行科学化的划分，各司其职，建构系统化的计量工作。

3.2在电力计量中提升电力谐波的准确性

在实际测量过程中，要发挥整体运行结构的有效性，就要保证建构完整的工作运行机制和工作流程，提升管控效果的同时，保证谐波测量工作的有序进行。特别要注意的是，在利用谐波进行测量的过程中，要对配电网中的谐波含量和潮流方向进行精细化分析和处理，保证能对正方向和反方向的谐波进行统筹计量测算。除此之外，要对谐波电压电流的幅度数值和相位进行集中测定，以保证整体结构运行的常规化。目前，主要的电力谐波测量机制包括小波测量、无功功率测量以及傅里叶变换方式测量等，并且在借助滤波器测量时，能对整体数据进行精细化管理。只有建构完整且行之有效的计量措施，才能在提升电力谐波准确度的同时，优化整体计量系统的效果。

3.3在电力计量中合理化计量电力谐波

要想从根本上提升整体测量数据的稳定性和准确性，测量人员要结合实际进行相应谐波测量方式的选择，确保整体运行结构的完整度，也要着重强化整体控制层级和控制效果。只有保证电能计量项目和数据的真实有效，才能有效应用电力谐波，提高整体电力系统运行的稳定性。

特别是在工业用电项目中，传统计量电力的措施主要是多功能电子式电能表，若是要保证测量数据更加多元化就选取感应式电能表，不仅能对一般居民的电量进行计量，也能对非工业用电数据进行集中收集。而正是基于不同用户的不同类型，要保证收费方式的差异性，就要充分发挥电能表对基波功率的测量水平，但是，对谐波功率的测量还存在一定的偏差。因此，利用智能电能表对谐波潮流大小、方向的测量至关重要，差异化计量结构能实现合理化的电力谐波测定，使计费结构也越来越合理化。

4.结束语

在电力设备中有效应用电力谐波是顺应时代发展的必然选择，要在不断创新电力计量技术的同时，提高计量准确度，减少电力计量损耗和误差。电力谐波具有非常高的研究价值，技术人员要积极研发其有效运行的方式方法，优化应用谐波计量电表，从而为电力系统发展奠定坚实的基础。

参考文献：

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[2] 杨金涛，乐健，汪妮，等.谐波背景下电能计量系统的计量误差分析[J].电力系统自动化，2015，40（13）：144-150.