电力谐波对电能计量的影响研究

电力谐波对电能计量的影响研究

王星懿

国网山西省电力公司太原供电公司 山西省太原市 030000

摘要：近些年，随着社会经济水平的提高，人们生活水平提高，对电力要求提高。随着电网容量的加大，电力谐波的影响越来越不容忽视，其对计量表造成的误差影响显著。分析了电能计量表种类和计量原理，阐述谐波对电能表计量的影响因素，给出改进后的硬件滤波电路和软件流程方案，并对设计内容进行详细介绍。

关键词：电力系统；电能；谐波；计量

引言

电机设备中电力谐波的合理利用是顺应发展的必然选择。在与时俱进的同时，功率测量技术必须提高测量精度，减少功率测量损耗和误差。电力谐波具有很高的科研价值。专业技术人员要积极研发合理运行的具体方法，提高谐波计量电能表的使用率，为电力系统的开发奠定坚实的基础。

1电力谐波对电能计量产生的影响

电力谐波的产生是不可避免的，影响着电能的计量准确性，体现在全电子式的电能表中，由于实际的电力使用过程中电力客户的用电负荷是动态变化的，会随时发生改变，因此针对每个周期的电压和电流以及电压电流之间的相位差值，利用电子式电能表无法进行准确和快速地测量。通常情况下，电子式电能表的测量元件是由乘法器和A、D采样器构成的，无法直接地计算出相关功率，但是可以通过对用电负荷电压的采样，结合电流的瞬间值采样结果进行计算，得出最后的结果，用采样周期乘以电压瞬间值和采样电流相乘相加后的数值，最终的平均电能就可以计算出来。发生在电子式电能表中的计量误差问题就是在这一过程中将模拟量转换成数字量形成的，A、D采样器的采样次数和转换精度均对计量结果有着直接的影响。并且电能计量装置中电压电流互感器自身存在的比差和角差问题，也会形成对计量结果的影响，这二者之间会形成幅值误差和相位误差，此类误差问题均可能导致电能表的电能计量发生错误。电力线路的具体运行中，电压和电流互感器中有电压和电流通过，在电磁感应原理作用下形成二次电压和电流的转换，再向电能表传入，借助二次导线的功能产生最终的结果，这一过程中计量用的配置是否准确对计量结果形成了一定程度的影响。电能计量装置在电力谐波的作用下可能发生误差问题，因为从理论研究的角度进行分析可以发现电力谐波会在电能计量仪表中形成电磁转矩，这样一来就为后续的电能计量工作埋下了隐患问题，导致计量装置发生误差，降低了电能计量的准确性。电磁感应式电能表装置中共同存在基波和谐波，在谐波作用下，电能表的旋转盘阻抗和电压线圈阻抗发生了变化，改变了磁通量，最终引起了电能计量误差问题，针对谐波有功电能的计量工作必然会面对这一误差因素。

2电能计量中电力谐波的应对措施

2.1保证电能计量过程谐波使用的合理性

在电力谐波效率下，电能计量分为以下几类：（1）电能计量人员可以在电力系统中忽略或进行谐波的考虑，从而增加电能表的使用。抗干扰性能确保电能表只准确测量基波的输出功率。（2）合理提高电能表测量输出功率的响应能力，确保电能表能够计算出特定应用中的用电量百分比，提高用电统计分析的便利性和准确性。这种测量方法结合基波输出功率和谐波输出功率进行测量，在具体测量的整个过程中不做区分。（3）在具体测量的整个过程中，工作人员必须保证分部的基波输出功率和谐波输出功率可以建立，从而保证基波输出功率和谐波输出功率测量的准确性。

2.2运用有源滤波法和无源滤波法

为了加强对电力谐波源头的合理管控，降低谐波产生量，抑制谐波产生过程是有效的手段之一，可以利用有源滤波法和无源滤波法两种方式做好源头的谐波管控工作。在谐波源附近避免产生谐波电流，能够使供电系统在电力谐波的作用下受到的影响最小化，提高了对电气设备的保护效果，使谐波电压有所降低，降低了谐波电流形成的危害，提高谐波电流产生的预防效果，通过主动预防的方式，也就是有源滤波法，这是将谐波消除的有效方式之一，关断电力电子器件产生和负压电流中谐波电流相位相反，抑制和消除分量大小相等的电流，降低谐波产生量，这就是传统的无源滤波方式，是一种被动的防御方法，发挥出该装置的功能，使谐波对电气设备形成的影响和危害减轻，为电能计量工作做好基础保障，抑制谐波的产生。

2.3降低谐波对电能表的影响

①研制更先进的计量仪表：通过技术的不断更新和持续发展，积极寻求不受谐波影响的计量原理，制造相应的电能表计量仪表，实现更加精准的电能计量。②选取合理的电能计量位置：选择电能计量位置时，注意与谐波源之间保留一定的距离，同时选择谐波偏小的端口安装，以降低谐波对计量装置的影响，提高计量可靠性。③选择合适的电能计量方式：加装抗直流分量低压ＣＴ、工频基波电能表及宽频带电能表后再进行电能测量，可进一步提高电能计量可靠性；有条件时可进行双向计量得出平均值，以确保计量结果更加接近实际用电量。

2.4降低谐波使用量

为了使电能计量的准确性得到提高、最大程度地降低谐波对电能计量形成的负面影响，应从源头着手，加强对谐波使用量的控制，减少谐波在电网中的使用总量。之所以使用谐波目的是保证充足的电能供应，但是大量使用谐波会损害正常的电能供应和运行，针对谐波可能带来的损害问题，为了加强对电力设备和线路的保护，强调电能计量工作的准确效率，可通过对电路的改进方式，使负载性质得到改善，电网中谐波的使用量也能够最大限度地减少，供电企业的输出成本有所减少，提高了电力企业的经济效益，推动电力部门未来更好的长足建设与发展。

2.5谐波电流对感应式电能表的影响

脚踏式电能表的组成部分包括制动系统组件、旋转组件、提升组件、滚柱轴承、电子计数器和辅助组件。显示电的基本概念是建立在通信和交流工作标准电压和电流的基础上的。电度表转盘的整个过程产生一个驱动力，使其转动并推动计数器轮转动。并且在不同电流和不同影响因素的条件下，即使根据各种方法进行调整，但两者都不能很好地操纵其准确性。感应式电能表的设计原理是交流电的基波。电能表测量的原理是根据感应线圈的驱动组件产生转矩，然后推动电能表测量电能。当电力系统因各种原因引起谐波时，电能表上的电流和工作电压不是正常情况下的电流和工作电压。它们只会受到谐波的伤害。波形求和后的湍流电流和工作电压。因此，由于推动组件引起的感应线圈也随着电流和工作电压的波动而变化，从而引起驱动组件的相应变化，也会造成电能表出现误差。因此，感应电能表（自动机械表）的误差受谐波的影响很大。

结语

电力谐波问题近些年较为突出，对变电站内计量设备和电能计量产生了很大的影响。本文对电力谐波进行分析，给出电能计量原理和结构，对基波在电能计量中的影响进行分析，给出硬件滤波方案和软件流程设计，并对具体方案进行论述。该方法旨在降低谐波对电能计量带来的影响，具有很好的理论指导意义。

参考文献

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