电力系统谐波对电能计量装置的影响分析

肖虎

【摘 要】电力运行系统中，电能质量会在极大程度上受到电力谐波的影响，甚至在电力谐波的影响下还会有电力部门电能计量表计漏计的情况发生。日益发展的社会经济下，非线性用户也逐渐将更多的电力谐波注射至电网中，电网受到的影响日益上升。本文首先阐述了电力系统谐波对电能计量的影响，接着分析了电力系统谐波对电能计量影响的解决策略。

【关键词】电力系统谐波;电能计量装置;影响分析

引言

我国电力系统中广泛应用电力电子技术后，电力系统中非线性负荷用户数量也呈现出显著上升的趋势，将更多的电力系统谐波注入至电网之中，如此一来不但使得电力系统中电压、电流波形畸变剧烈，电能质量遭受影响，同时也导致输电设备、通信设备、测量仪器及计量仪表等难以正常运行、工作，最终导致电能计量严密性和精确性受到影响。故而，需重视电能计量受电力系统谐波影响的降低。

1 电力系统谐波对电能计量的影响

1.1 谐波对感应式电能表的影响

电能表按其工作原理可分为机械式电能表和电子式电能表，与电子式电能表相比，电子式电能表具有灵敏度高、精度高、防窃电、低功耗等优点，得到了广泛的应用。机械式电能表中最常用的是感应型电能表，主要由轴承、驱动元件、制动元件、转动元件和辅助部件等组成。机械式电表电量显示原理是交变电流和电压将电表转盘穿过时产生的驱动力使其转动并将计数器字轮转动带动，无法对其精度进行有效的控制。感应式电能表是在交流基波的基础上设计的，在测量过程中，力矩由磁感应强度的驱动元件产生，驱动仪表测量电能。电力系统一旦产生谐波，电能表的电流和电压就会受到谐波的影响，从而使电能表产生与正常电流和电压不同的畸变电流。驱动元件引发的磁感应会在电流、电压的畸变之下而有一定变化产生，驱动元件产生的力矩也会相应地发生变化。

1.2 谐波对电流互感器的影响

电能计量装置重要组成部分的低压电流互感器无法耐受直流分量，且不能测量直流电流，甚至在有直流分量时交流电流测量也会失准，导致存在直流分量时低压电能计量装置出现少计电量的情况。电网中的直流分量通常是由于整流产生的，如电气化铁路、电镀、炼钢、炼铝、电锅炉等工业用户，因整流导致交流中带有大量的直流分量，特别是在半波整流时，电流为半波电流，低压电流互感器不能传变该电流信号，导致电能计量失准。现有低压电流互感器在直流分量下会产生直流偏磁，直流分量无法变化的磁通，因为励磁电流的緣故，会将铁心工况改变，产生各次谐波，使得铁芯饱和，导致低压电流互感器无法准确传变带有直流分量的一次电流，使得电能计量装置失准。

1.3 谐波对电能计量准确性的影响

谐波会影响电能测量的准确性，由于谐波的存在，电能计量装置测量的总电能也会在基波和谐波之间产生一定的差异，最终影响测量的精度。相关实验结果表明，在正常情况下对电能进行测量时，应该使用的互感器顺利转换电压和电流的弱电信号，后进入电度表，电压和电流在谐波的影响下会发生畸变，这一次进入互感器信号也就会在一定程度上不同于正常情况下的信号。

2 电力系统谐波对电能计量影响的解决策略

2.1 合理选择电能计量方式

要想实现电能计量准确性的提升，首先可入手于计量方式。在抗直流分量低压电流互感器、宽频带电能表、工频基波电能表一起实施的基础上进行电能测量，确保测量的准确性，减少谐波排放，保障电力系统得以安全运行。交流设备等极易产生高次谐波，通过运用电子式电能表进行双向计量，将两个电能表测量数值平均，如此即可确保结果能够一致于或是接近于实际用电量。

2.2 加大谐波监测与治理力度

首先，将现有电网及主要谐波源作为重点检测项目，并对有关于谐波源的变电站实施质量检测装置，以此展开实时监测;其次，完善检监测系统，及时了解监测机制获取信息，并以此为依据进行科学决策，以便电网污染得以及时处理;再次，科学规划，对谐波源接入要求进行严格控制;最后，用户谐波含量超标，不论其接入形式为何，都必须严厉禁止。同时，非线性用户谐波后续处理措施必须监督落实。

2.3 科学确立电能计量方案

谐波源用户在设计计量点时，应当与谐波源之间留下一定距离，或是与谐波源远离;谐波较重的用户或电厂，设计计量点时应以谐波偏小的端口为主，以便将谐波对计量装置的影响有效降低;关口计量表应以多功能电能表为佳，以便将高稳定性、可靠性及精准度实现。

2.4 不断强化技术改进

带加权系数的谐波有功电能计量方式是一种新型的改进电能表计量方式的计量收费方式，该方式不但能将由于谐波而受影响的线性用户补偿，同时也能对发出谐波电能的非线性用户进行合理处罚，可在经济手段的运用下将电网谐波污染削弱的目的达成。同时，改计量方式也可准确、公平的计量，在具有较为严重的谐波污染的电网系统中十分适用。此外，由于个别电能表生产厂商不具备带有测量谐波电能的电能表的生产能力，因此应建立在先进计量原理的基础上，对传统电能计量表进行改进。谐波电能表还可在原有多功能电能表改进之后，与电子技术相结合，借助软件功能进行更先进电子电能表的开发，有效监测、管理谐波，可支持同步采样、误差补偿算法，最终将电能计量受谐波的影响妥善处理。

结束语

电力系统产生电力系统谐波的原因中，用户使用非线性电器是最为根本之一，影响了电能计量表电能计量工作的顺利开展，并极大程度降低了整个电力系统的电能质量。因此，必须在针对性措施的实施下，确保用户及电力管理机构能够高度重视电力系统谐波，将非线性负荷减少，为电能计量监管工作的全面落实奠定基础。

参考文献：

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（作者单位：国网蒙东供电服务监管与支持中心）