谐波对电能计量影响的分析及对策研究赵玥鑫

谐波对电能计量影响的分析及对策研究赵玥鑫

赵玥鑫

（国网黑龙江省电力有限公司大庆供电公司163000）

摘要：电力系统在运行过程中，非线性设备会产生一定量的谐波，会一定程度上引起电网中电压波形的畸变，进而会对电力设备造成危害，影响到电力计量的稳定性和可靠性。本文首先对电力系统中谐波产生的原因进行了介绍，然后分析了谐波对电能计量的影响，最后提升了相应的对策，以保证电力系统健康、有序的运行。

关键词：谐波；电能计量；对策

引言

近年来，电力电子技术得到了长足的进步，各种电力电子产品应运而生，在大幅提升工作效率的同时，也给电力系统带来谐波的困扰。因为电力系统中所应用的非线性设备越来越多，比如大功率整流器、电弧炉等都会造成电压波形的畸变，不仅会危害到电力设备，给供电安全带来隐患，而且还能够对电能计量产生不良影响，造成计量结果出现较大偏差。

1、谐波产生的具体原因

1.1发动机原因

因为发动机普遍采用三相绕组结构，而在生产过程中很难做到完全对称，而且选材也可能出现质地不均匀的状况，这样在发动机正常工作中，就不可避免的会产生一定量的谐波。

1.2输配电系统原因

输配电系统产生谐波的主要部位在变压器上，变压器磁化曲线表现为非线性，当铁心处于饱和状态时，相应的磁化曲线也处于饱和段，这样磁化电流就容易产生尖项波形，与此同时，奇次波形也随之产生。相关研究资料表明，铁心所处的饱和程度越高，则所产生谐波电流也会越大。

1.3用电原因

在电气设备的运行中，容易产生一定程度的谐波，这其中在晶闸管整流设备中表现的更为突出。晶闸管整流设备在日常生活的各个领域中都可能会用到，比如充电器、电力机车等。此外，单相整流电路与感性负载相连接后，也可能会造成奇次谐波电流的产生，严重时谐波的含量甚至能占到基波的30%。

2、谐波对电能计量的影响

2.1影响电能计量的准确性

在有谐波存在的情况下，电能表对于基波和谐波总电能的计量会出现偏差，进而影响到电能计量的可靠性。现阶段，电能计量中常用的电能表主要有两种形式，感应式和电子式，其中感应式电能表的工作条件较为苛刻，只适用于工频附近相对较窄的频率变化范围，并且要想保证计量的准确性和可靠性，首先需要保证电压、电流都处于正弦波状态。但是因为某些因素的影响，容易造成电压、电流波形出现畸变，电能表电压线圈以及转盘阻抗都会随之变化，电压、电流磁通量也会发生相应的变化，进而会导致转矩和平均功率之间的关系发生转变，影响到电能计量的准确性。但在进行电能计量时，电力系统的电压和电流需要经过互感器的转化才能够进入到电能表中，所以互感器的优劣将很大程度上影响着最后的计量结果，若是所采用的互感器为非线性，则发生畸变的信号在经过互感器转换时，因为转换比例的不一致会给测量结果带来误差，往往这种误差较大。相关研究表明，在波形发生畸变的状况下，谐波次数与波形转换误差成正比，相较于奇次谐波，偶次谐波所产生的误差会更大一些。

2.2影响电能计量的合理性

在谐波存在的状态下，电能计量的方式主要有以下几种思路：第一，电能表能够准确的测定出实际功率，这种测定方式为全计量测定，也是现阶段最为常用的一种计量方式；第二，电能表仅能够测定出基波功率，而谐波无法进行测定，此种计量方式为基波电能计量；第三，电能表能够分别对基波和谐波功率进行测量，该种方式为谐波电能计量方式。当下，我国采用的电能计量方式主要为全能量计量模式，这样就会造成在谐波存在的状态下，电能计量的准确性和可靠性受到影响，对于非线性系统，因为谐波的干扰，线性用户会因此受到影响，但是却需要支付谐波所带来的一部分电能消耗，这显然是不合理的，不仅会影响到电力系统的利润，而且还会给电网的运行带来安全隐患。

3、提升电能计量准确性和合理性的对策

要想对电能计量的误差进行研究，首先需要构建一个有效的误差模型，然后对各个参数进行赋值，在此基础上再深入开展谐波对电能计量的影响。但是因为某些技术原因，基波以及谐波所消耗的能量很难进行统计和计算。若是对谐波源用户进行电价的重新分配，则会给供电公司带来不必要的损失，同时非谐波源用户也会产生一定的损失。要想提升电能计量的准确性和可靠性，则需要对基波功率和谐波功率进行有效的区分。

3.1有效提升计量准确性

因为电能计量只需要对基波功率进行计量，这就需要对谐波进行有效的滤除，而滤除谐波主要有两种方式，分别为硬件滤除和软件滤除，其中硬件滤除方式应用的较为广泛。硬件滤除主要是通过科学合理的确定截止频率，然后采用专门的设备如高阶低通滤波器避免高次谐波进入到电能表中，这样就可以实现对基波功率的有效测定。软件滤除方式主要是应用傅里叶算法，对谐波进行滤除。对谐波进行过滤，可以有效的避免电力系统以及线性用户产生额外的功率消耗，但是对于非线性用户而言，谐波所造成的电能消耗会给电力系统带来一定的损失。以下将分别进行谐波和基波功率测定的方式进行探讨，并对正负功率进行区分，该方式主要是采用具有单片机核心处理单元的智能电表，借助于快速傅里叶算法，可以进行频谱分析，进而对基波和谐波的功率进行区分，同时对于非线性用户所产生的谐波功率也会采取一定的惩罚措施，这样就可以有效的减少电力部门所产生的损失，但是这种方式成本较高，可操作性不强，目前还没有得到推广和应用。

3.2科学合理的开展计费工作

进行电能计费时，要遵循科学合理性，在进行基波电能电费征收的同时，可以根据实际情况适当的征收附加电费，其中对于非线性用户，因为在电力系统中所产生的谐波功率各不相同，因为应该采取适当的措施，对谐波功率进行计量，进而收取一定量的惩罚性电费，通过这种方式，可以有效的提升电能计量和计费的合理性，促进电能计量工作顺利、有序的开展。

4、结语

现阶段，因为输配电以及用户用电过程中，不可避免的会在电力系统中引入谐波，一定程度上会影响到电能计量的准确性，在实际的生产过程中，应采取一定的补偿以及惩罚性收费机制，保证电能计量的准确性和合理性。

参考文献

[1]郑业颖.浅议谐波对电能计量影响的分析及对策研究[J].华东科技:学术版,2014(11):156-156.

[2]郑守明,周辛南.电力谐波对电能计量影响的分析与探讨[J].城市建设理论研究:电子版,2016(9).