谐波背景下电能计量系统的计量误差研究

罗恒华

摘 要：本文通过对谐波下电能计量系统存在的误差，谐波背景下电能计量系统存在的误差，CTV谐波存在的误差进行研究，现进行具体的阐述。

关键词：谐波；电能计量系统；计量误差

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.234

电能方面的计量装置，一般适用于计量供电企业销售电能、用户所消耗的电能实际数量进行统计，属供电、用电两方经济结算的主要体现，本文对谐波背景下，电能计量系统计量方面的误差进行研究，进而达到降低误差的效果，维护双方经济效益。

1 谐波下电能计量系统存在的误差

电能计量系统存在的计量误差，属全部计量装置方面的误差，主要可分电能表、电压互感设备及TA误差，电能计量系统误差应从下述几方面加以合理分析。

（1）电子类型的电能表。包括：机电类型的电能表和电子类型的电能表。前者主要通过测量、电子方面的部件组成，因此类电能表波形信号装置多通过脉冲信号，也可叫感应类型的脉冲电能表。电子类型的电能表，可叫固态类型多功能电能表/精致类型电能表，主要通过大规模的继承芯片所组成，通过电子电路实现。电子类型的电能表同时又可分为模拟乘法式及数字型电能表两种。

1）模拟乘法设备式电能表。这类型的电能表的构成部分为：输入、乘法设备、电压、转化器、频率转换器、输出部分等。模拟乘法设备电能表，其工作的基本原理为：将电压信号U及电流信号I输入，将其转换为乘法器的时候，可充分的接受信号，通过其获取一段时间内的功率。其二，把平均功劳的信号转化成频率脉冲信号，通过频率信号技术的方式获取这一段时间的具体电量。电子类型的电能表的乘法设备，主要的作用为将输入的电压和电流信号，通过比例转换成功率设备。而模拟乘法设备的种类非常多。通过原理进行划分，主要可分为分割乘法设备、霍尔乘法设备。现当今，我国电子类型的电能表一般会应用分割乘法设备。模拟乘法设备电能表的误差，一般会来源于模拟乘法器。输入分割乘法设备的信号，其具有较高的谐波，这时应结合分割乘法设备计量的基本原理输入信号，禁止通过简便的直流信号。设置分割乘法设备的时候，两端的输入量应控制为h次的同频率的谐波，，式中，Ah和Bh属于电压信号、电流信号，实行h次谐波的最后值。ωh属于h次谐波角的频率。而属于h次谐波电流和电压的相位差。设调制频率F，这时ni=F/fi，基波为60min内实行分割周期，其实际分割的量，fi为工频，每份的弧度应控制为2π/ni，h次谐波，7天左右实际分割的分数：nh=ni/h.h次谐波后，uUh和iIh分割n份后，可记录公式如下：

（1）

（2）

h次谐波功率理论值：

（3）

Ph和理论方面的计算值Ph间差：

（4）

（5）

h次谐波方面的计量误差： eph=（Kh-1）×100% （6）

基波叠加多次谐波的过程，计量方面的误差的表达形式为：

（7）

2）数字类型电能表。数字类型的电能表的误差，一般多来源于数字乘法设备，其通过采样的方式保持、模拟的方式保持或数字转换组成。所以，对上述工作原理及谐波条件引入误差，进而获得数字型电能表计量的误差。

（2）CVT谐波测量的误差。谐波情况下，能够有效的补偿电抗设备、中间变压设备、阻尼设备等，其均有可能于饱和的范围内，所以应充分的考虑到其特征和性能，如非线性。我国110kV和发电厂升压站、变电站母线和出现等均通过CVT。然而，相关的研究显示CVT不能应用到谐波的测量中。国际电工IEC的标准中，具有明确的标准，CVT进行测量绕组需确保在既定频率的基础上98%～100%左右，满足精度方面的标准。保护绕组与既定的频率95%～101%左右，达成精度方面的要求。CTV于基波电压的基础上、系统保护、自动装置基波信号变换的情况下，能够达成系统方面的要求。然而，测电压频率出现一定变化的时候，存在谐波的时候，CVT通过电容分压设备等值电容、补偿电抗设备电感方面所构成，这时LC串联谐振的回路就会出现偏离的现象，致使其测量存在较大的误差。所以，谐波系统CVT不能够有效的反应真实的状况。实行谐波测量的过程，以CVT变换装置获得二次测信号，所以存在一定误差。

2 谐波背景下电能计量系统存在的误差

高电压等级电压、电流应通过互感设备进行转换，然后将其输入到电能表，通过电能表计算功率的数值。由此可见，电能计量方面的系统的计量存在一定误差。单次谐波的情况，电能表自身一般不容易产生相位偏移的情况，然而在CVT及TA的情况，应分别通过电压和电流的方式，就会产生相位偏移的情况，在一定程度会提升电能表的输出功率值和系统的输入功率间的误差。反复谐波情况，电能计量的系统计量方面的误差，会显得更加困难。

3 CTV谐波存在的误差

仿真参数进行设置，电压源的有效值为1～1.5kV，相位为0°。幅值的误差的仿真结果和相角的误差的仿真结果均存在一定差异。CVT基波电压进行测量，准确度非常高，然而谐波电压进行测量的幅度值的误差应在96%左右。谐波的情况，CVT会存在较大的相位偏差。由此可见，CVT不适宜在谐波的条件下进行测量。（1）TA谐波的误差仿真分析。仿真获得次谐波的情况，功率因数显示为1，负载率达到98%以上，TA仿真的时候，需将电流源合理的进行设置，为1kA即可，相位保持为0°。综上所述，谐波前提下，计量的精度较高，因为TA计量的精度非常高，所以其在TA测量的误差与很小的范围，TA适合于在谐波条件下进行测量；（2）电能方面的剂量系统存在的剂量误差。高压电能的计量系统，一般多应用于110kV系统，通过在不同条件下，电能计量的误差也存在很大差异。

4 总结

综上所述，谐波情况下，针对电子型电能表的计量方面的误差，实行量化分析，同时对CVT～电磁型TA进行误差的仿真分析。与此同时，搭建了电能计量系统仿真的模型，研究计量方面的存在的误差，以达到降低计量误差的效果。

参考文献：

[1]杨金涛，乐健，汪妮等.谐波背景下电能计量系统的计量误差分析[J].电力系统自动化，2015.

[2]赵伟，彭宏亮，孙卫明等.谐波条件下基于计量误差量化分析的电能计量方案[J].电力系统自动化，2015.

[3]陈来娣.电能表计量在谐波背景下的误差分析[J].科技研究，2014.endprint