谐波背景下电能计量系统的计量误差分析

谐波背景下电能计量系统的计量误差分析

贾娜

内蒙古电力（集团）有限责任公司包头供电局计量中心

内蒙古包头市 014030

摘要： 随着我国国民素质的不断提高,其在日常工作与生活中对电能的输送质量的相关要求也在不断增长,供电系统的谐波问题逐渐引起了社会各界的注意.对于供电企业来说,控制好谐波问题是很重要的.电能计量系统由电能表、电压互感器、电流互感器三部分组成,这三个部分的误差将影响电能测量系统的整体测量误差.本文主要分析探讨了谐波背景下电能计量系统的计量误差分析,以供参阅.

关键词：谐波背景；电能计量系统；误差分析

引言：

作为电力企业收取电费的主要依据，电表计量的准确性往往对电力企业的经济效益产生较大的影响。基于此，我国的电力企业在运行的过程中加强了对于电能计量工作的把握。目前，我国的电力系统在运行的过程中普遍存在着由非线性负荷引发的谐波问题，促使电能表计量作业效率的低下，降低了计量作业的合理性、准确性。本文基于此，分析探讨在谐波的背景下，电能计量系统出现计量误差的原因，并就解决措施进行论述。

一、谐波的背景

（1）谐波(harmonicwave)的概念

具有狭义和广义两个概念，从狭义上来说谐波指的是周期性的、非正弦的电量进行傅里叶分解后获得的大于基波频率大于产生的电量。从广义上来说，交流电网产生的有效分量是单一的频率，因而它可以被称为任何不同工频的谐波，而我们所探讨的间谐波、分数谐波以及次谐波均是出于广义谐波的概念。

（2）谐波危害

若不考虑外部影响，电网中的供电电压频率和幅值均为固定不变的。根据我国工程的相关资料显示，当电力系统中出现高次谐波时，即使当前系统为稳定状态且负载均衡，也会因中线中有电流带入造成运行故障。谐波的出现对于电力系统的负面影响主要体现在：对电网环境的破坏。电流、电压等参数的突然变化会引发电力设备局部发热等问题，也对电力系统的使用周期造成影响，不利于系统的安全运行；不利于电力设备的安全运行。谐波的出现会引发电击谐振等现象，影响电力设备的精确性，不利于仪器的精准测量，电力数据误差大也会造成系统管理混乱；影响周边区域内通信线路的稳定运行。突出表现为通信质量下降，甚至引发通信设备故障、损坏，同时也不利于生物的生存。

二、谐波产生的原因

1.发电原因

电站发电机中的三相绕组无法完全做到全面的对称，然而在设备的运行的制作过程中也同样无法完全满足要求，要想通过其他方法试图绕过铁心均匀的做法也是很不容易的事，这样一来对发电机的电源质量产生了比较大的影响，在这样的过程中谐波由此而生。

2.输配电系统的原因

在这个系统中，变压器很容易产生谐波，它的铁心呈现饱和的状态，而且磁化曲线还是非线性的，变压器在工作的时候磁密就在曲线的饱和段上，影响着变压器的正常运行，这导致了电压器的磁化电流出现了尖项波形，奇次谐波就在其中产生。通过实践证明，如果变压器铁心的饱和度高的话，线性就越偏离工作的点位，也就非常容易有更大谐波电流产生；相反，就不会有很大的谐波产生。

3.使用电的原因

在我们日常生活中常用的电气设备的原材料都是采用晶闸管，在正常的使用过程中，电气设备极易产生谐波，特别是采用了晶闸管材料所制设备。通常所见的晶闸管如电源开关、充电设备等，应用此材料的设备在使用的过程中容易产生谐波，谐波的产生将会对电网的正常运行带来影响。在单相电流的电路装置与感性负载连接的时，奇次谐波容易产生，谐波最高时的占比比例达到基波的三倍，同时还会根据电容值变化的情况而相应的变化。

三、谐波下电能计量系统存在的误差

电能计量系统存在的计量误差，属全部计量装置方面的误差，主要可分电能表、电压互感设备及TA误差，电能计量系统误差应从下述几方面加以合理分析。

（一）电子类型的电能表

模拟乘法设备电能表，其工作的基本原理为：将电压信号U及电流信号I输入，将其转换为乘法器的时候，可充分的接受信号，通过其获取一段时间内的功率。其二，把平均功劳的信号转化成频率脉冲信号，通过频率信号技术的方式获取这一段时间的具体电量。通过原理进行划分，主要可分为分割乘法设备、霍尔乘法设备。模拟乘法设备电能表的误差，一般会来源于模拟乘法器。输入分割乘法设备的信号，其具有较高的谐波，这时应结合分割乘法设备计量的基本原理输入信号，禁止通过简便的直流信号。

（二）CVT谐波测量的误差

谐波情况下，能够有效的补偿电抗设备、中间变压设备、阻尼设备等，其均有可能于饱和的范围内，所以应充分的考虑到其特征和性能，如非线性。我国110kV和发电厂升压站、变电站母线和出现等均通过CVT。然而，相关的研究显示CVT不能应用到谐波的测量中，测电压频率出现一定变化的时候，存在谐波的时候，CVT通过电容分压设备等值电容、补偿电抗设备电感方面所构成，这时LC串联谐振的回路就会出现偏离的现象，致使其测量存在较大的误差。

四、分析探究处理电能计量中谐波影响的有效措施

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。

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图。

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，测量人员就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。

特别是在工业用电的项目中，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团。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。

结语：

综上，电力工作人员应该充分重视起来，采取合理有效的措施，对计量方式进行改进和创新，实现基波电能和谐波电能的分别计算，从而保证电能计量的准确性，保证我国电力行业的持续稳定健康发展。

参考文献：

[1]查利冬.谐波存在时的电能计量误差与改进技术分析[J].江西建材.2018（22）