浅析电力谐波对电能表电能计量的影响

浅析电力谐波对电能表电能计量的影响

刘蓓蓓

国网山东省电力公司烟台市福山区供电公司， 265500

摘要：电能计量是电力企业收取费用的重要依据，但在电力传输的过程中由于受到谐波的影响常常导致电能计量出现误差，导致计量精准度下降，从而直接影响了电力企业的经济效益和电能用户的根本利用。本文以感应式电能表和电子式电能表为例，分别分析了谐波对其计量准确度的影响。

关键词：电网谐波；电能计量装置；感应式电能表；电子式电能表

引言

电能作为社会生产生活的主要能源，是保障社会发展稳定的重要能源基础，在现阶段我国电力行业发展快速的背景下，电力公司进一步加强对电能计量的控制和管理，以分析谐波对电能计量的影响并提出解决方案来减小电能计量的误差，从而保障市场经济下各行业各领域的经济效益，便利人们的日常生活。

1电力谐波的来源

谐波是指频率是50Hz基波频率整数倍的周期性正弦能量。由于实际应用的电力系统不是理想的系统，产生谐波的原因有很多，主要来自于以下几个方面：

第一，电源的质量问题。我们目前使用的发电机基本都是从三相绕组的基础上发展而来，无法保障绕组的对称性和铁芯的均匀性，这些都影响了发电机的整体质量，导致了电力谐波的产生。第二，输电系统产生谐波。电力变压器的磁性常工作在饱和阶段，虽然降低了投入成本，但产生了电力谐波。第三，用电设备。随着电力电子技术在电力系统的广泛应用，尤其是晶体闸管整流设备，当整流装置为单相电流电路且负载为感性时，存在次数不等的谐波电流，其中三次谐波含量占基波的三分之一；当接容性负载时存在谐波电压，且谐波的含量与电容的大小成正比。第四，其次人们日常生活常用的电视机、微波炉、计算机等家用设备，虽然单台功率较小，但其使用量非常大，在使用过程中会产生了大量的谐波污染等等。总之各种各样的非线性器件，不同程度的对电力系统引入电压或电流谐波。

2电网谐波对感应式电能表准确度的影响

感应式电能表指的是依靠电感应测量元件圆盘的旋转而工作的电能表类型，主要由测量系统、补偿装置和辅助元件组成，具体包括驱动元件、计度器、轴承、调整装置、外壳和基架等。在工作时，驱动元件会检测到流经的电流和电压，将其转化为磁力矩，传入转盘并驱动转盘转动。此类型电能表比较直观，而且具有动态连续、数据不易丢失等优势，但对工艺有着严格要求。如果材质达不到标准，必然会导致电能表质量下降。

我们知道，感应式电能表的计量依循的是基波标准，在转换电压的过程中，因为会产生磁力矩进入转盘，所以转盘也会随着电压电流的变化而变化。在其作用下，所形成的驱动力矩也有所不同，都会对现有的谐波的变化性特征产生一定影响。

从当前现有的研究成果来看，感应式电能表具有多种非线性特征，在运行过程中，这些特征基本都会在谐波综合利用中有所体现。那么，为了更好地体现出当前谐波作用的机制，其应用过程中的表现结构和基础还必须有进一步的呈现。很多研究表明，谐波功率流对计量准确度影响很大，说明整体谐波因为某种原因而进行单一叠加时，会影响到设计中的电流表的基础性，进而体现在谐波功率的表现结构上，并且还可能会对基波功率产生影响。随着电流电压标准化研究的深入，需进一步推动电压电流的畸变，虽然缩小了电压误差，但却会对电能计量准确度造成很大影响。随着行业的发展和进步，许多新技术开始应用于电能计量装置设计，为迎合市场，谐波机制也逐渐标准化，完成了对感应式的电流的设计。

3电网谐波对电子式电能表准确度的影响

电子式电能表作为一种重要的电能计量装置，主要是通过模拟和数字电路来完成电流信息收集和电能计量的工作。在当前信息社会，电子技术和数字技术逐渐成为主流，应用到电能计量装置，相继出现了各种电子式电能表，计量更为精准，功能也越来越多。因为有较高的科学性和精准度，且使用方便，电子式电能表在现代社会应用颇为普遍。对其工作原理进行分析，先把电压信号转为电流信号，利用乘法器进行处理后，会转至V/F变换元件，最终呈现出计数电路。

与感应式电能表相同的是，在谐波影响下，精准度会随着频率增大而愈发明显，即误差越大。两种不同的电能计量表，受谐波影响，呈现出的都是这种曲线特征。相比之下，电子式电能表的误差值较小，说明整体而言，电子式电能表在精准度上更具保障。其实，电力系统运行颇为复杂，电压和电流情况随时都在变化，不管采用何种标准，采取何种计量设备，百分百地没有误差几乎不太可能。所以，当前对电力系统谐波有个标准限值，在此范围内并无大碍。如果没有限值，忽略掉绝对误差，后果不堪设想，极有可能会给企业造成严重的损失，这种情况就不得不考虑。

除此之外，影响全电子式电能表出现误差的原因还有环境温度、计算方法、电子元件受损程度以及使用频率、加载的电压电流条件变化等因素都会影响谐波的变化，从而影响干扰电能计量产生误差。

为解决谐波给电能计量装置带来的不便，可以采取相应的应对之策。首先，可以转变计量方式，比如采取全能量计量方式、基波电能计量方式等。以前者为例，如果使用的是高性能电能表，能够比较精准地测量出基波和谐波电能，采取全能量计量方法有条件限制，即谐波所占比例只能占很小一部分。其次，可以使用谐波电能表，可以测量到其他电能表无法测量的谐波电量，而且能同时测量2—50次的电压和电流的谐波含量及畸变率，直接记录了电网的电压、电流、基波有功电量和无功电量、谐波有功电量和无功电量等。此外，还可以通过改进电压、电流互感器接线方式的方法，减少对电能计量表的影响。

结束语

综上，在当前尚未寻找到合适的消除谐波的电器元件的情况下，要削弱谐波对电能计量的影响只能依靠科学有效的计算方法和采用频率陡降电能表、分频技术制作的电能表，并结合电力技术干扰和电力技术管理方面的措施来最大程度降低谐波对电能计算的影响，才能尽可能地保障企业和用电用户的用电安全和根本利益。

参考文献

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