电力谐波对电能表电能计量的影响探究

尹 明,庞 兵

（山东省泰安市山东石横特钢集团有限公司技术监督部,山东 泰安 271612）

0 引言

近年来，我国经济快速发展，各个领域的电力需求大幅上涨，这对于电能表电能计量的准确性提出了更高的要求。电能表电能计量数据是电力系统的一项重要技术指标，也是电力企业收取电费的重要凭证，而电网中大量的电力谐波使得电能表电能计量的合理性和准确性受到很大干扰，损害电力企业和电力用户的紧急利益，因此必须采取有效的解决方法，不断提高电能表电能计量的准确性。

1 电力谐波对电能表电能计量的影响

1.1 对电能表电能计量准确性的影响

（1）电子式电能表。电子式电能表在使用过程中，可结合不同的测量信号波形产生不同的响应，因此电能表电能计量存在着一定程度的差异。由于正函数具有正交性，一旦电流信号或者功率电压发生畸变，电子式电能表一定会产生计量误差，当这种误差较小时，可忽略不计。在电子式电能表实际应用中，电网的电流和电压都必须进行测量，通过互感器将电压和电流转化为弱信号流入电子式电能表，因此互感器的运行状态和准确度对于电子式电能表电能计量数据的准确性也有着直接的影响，若互感器具有非线性特性，其在通过畸变信号时，产生的各次电力谐波成分转换比例不同，导致电能表电能计量数据发生较大形变，造成较大误差。

（2）感应式电能表。电能表运行过程中的特定频率是探究电能表电能计量数据发生波形畸变的重要依据，通过查看电能表频率响应曲线是否均匀、平坦，分析电力谐波对于电能表电能计量数据误差的影响，在电流电压为正弦波、频率范围较窄、距离工频较近等条件下[1]，感应式电能表可保持稳定、正常的运行，处于最佳的工作状态。当运行系统的电流和电压波形不符合正弦波变化特点时，感应式电能表的电能计量准确性会明显下降，电流电压的谐波越大，误差也越大，不能正确进行电能表电能计量。

1.2 对电能表电能计量合理性的影响

在实际应用中，电能表电能计量的电能是各次电力谐波电能和电力系统基波电能之和，各次电力谐波电能的电力负荷存在较大差异，谐波产生方向也不同。当前，我国很多地区的电力企业呼吁用户尽量采用基波电流，不仅可降低电力谐波对用户终端线性负荷的影响，而且电力系统可应用基波电压，降低电网线损。但是，我国大多数电力终端的电力负荷具有非线性，这种电力负荷的谐波电流朝着电网系统流动，但是电能表电能计量是电力谐波电能和用户终端基波电能只差，得出有功功率，若基波电能的计量数据越来越少，会导致大量电力谐波污染整个电网系统。如果电网电源处于正弦波状态，那么电网中线性负荷电流和电压也是正弦波状态，这时电力用户终端会消耗大量的基波电流，如果非线性电力负荷电压信号处于正弦波状态时，电流状态也会发生变化，结合三角函数的正交特性，同频率下的电流和电压积分为一个常数，在实际电网电路中只消耗同频率电流和电压的积分，主要是基波电流有功功率[2]。然而，但电网电源发生畸变，内阻较小时，线性负荷会消耗大量的电力谐波和基波电流有功功率，导致电能表电能计量的有功功率和电网实际消耗的有功功率之间偏差较大，严重影响电能表电能计量的合理性。

2 降低电力谐波对电能表电能计量影响的有效措施

2.1 基波电能计量法

通过上述电力谐波对于电能表电能计量的影响分析，电力用户终端主要是线性负荷，采用基波电能计量法，可有效提高电力用户终端的电能计量准确性，避免电力用户缴纳过多的电费。同时，对于电流用户或者受电力谐波影响比较广泛的电网线路来说，电力谐波对于感应式电能表和电子式电能表的电流和电压回路产生大量滤波，这时大部分有功功率是基波电流的有功功率，可极大地提高电能表电能计量的准确性。

2.2 全能量电能计量法

电力系统中电能表电能计量数量是有功功率，采用全能量电能计量法，配合电子式电能表，可极大地降低电子式电能表的电能计量误差。但是需要注意的是电子式电能表同时计量电力用户终端的电流谐波有功电能，使得非线性电力用户的电能计量数据减少，因此这种全能量电能计量法只适用于影响力小、电力谐波小的电力系统。

2.3 带加权系数计量法

带加权系数计量法是一种基于基波电能计量的方法，结合带加权数据进行电能计量。当前，带加权系数计量法还处于研究阶段，而采用这种方法可得出更加真实准确的电能数据，可全面反映出谐波电能和基波电能，因此带加权系数计量法适用于电力谐波分布广泛或者包含大中型电力用户的电力系统[3]。随着我国现代化信息技术的快速发展，相信带加权系统计量法的应用范围将越来越广泛。

2.4 选择合适的电能表

在电能表电能计量中，对于电力系统中的同一个计量点，如果电力谐波超过我国电网的相关标准，可采用准确级相同的电磁感应式电能表或者全电子式电能表，也可采用多功能电能表，准确计量谐波分量。当大功率变流设备向电力系统注入大量电力谐波时，感应式电能表可准确记录基波消耗的有功电能；当电力系统自身产生大量电力谐波时，可应用全电子式电能表，准确、真实地进行电能计量。

3 结束语

电力谐波对于整个电力系统百害而无一利，当电力系统包含大量谐波时，系统中的基波和谐波相互叠加，使得电压和电流波形发生变化，由于磁通转矩和平均功率之间的误差较大，严重影响电能表电能计量的准确性，因此应采用科学合理的电能计量方法，保护电力用户的用电安全，减少电力谐波对电能表电能计量的损害。

[1]葛毅.电力谐波对电能表电能计量的影响研究[D].重庆大学,2013.

[2]邱陶歆.电力谐波对电能计量的影响研究[D].华南理工大学,2012.

[3]李琳.电力谐波对电能表电能计量的影响分析[J].硅谷,2015(04):195+192.