对负载与谐波及电能计量问题的分析

黄长浩

摘要：谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波，高次谐波目前是电力系统运行中影响电能质量最大的公害，谐波信号的干扰会大大降低电力系统中的电能质量，电能质量不过关。将会直接影响到电磁流信号的传输，降低电力传输的效率。在电力系统的实际运行中，会定期对电能进行一定的计量与分析，而负载与谐波会影响到电能的计量与计算过程，对电力系统最终的计算分析结果产生影响。因此，在电能计量过程中，会采取一定的措施或者安装一定的器械，降低负载与谐波对于电能计量的影响。电力系统的运行关系到人们正常生活的进行，在电力输送的过程中会存在各种各样的影响因素来干扰电磁流信号的传输，而且严重时还会破坏电力系统的运行，危及人们的生命安全。因此，谐波与负载对于电能计量的影响必须得到重视，也必须有所作为。本文将针对这两方面的影响展开讨论，仅供参考。

关键词：谐波;电能计量;感应式电能表

一、谐波对感应式电能表的影响

1.1感应式电能表的结构及工作中原理

电能表是用来测量电能的仪表，又称电度表，火表，千瓦小时表，指测量各种电学量的仪表。感应式电能表是一种高功能电能仪表，其主要组成部分有驱动元件、电压线圈、电流线圈等。感应式电能表利用固定的交变磁场和该磁场在可动部分的导体产生的感应电流之间的相互作用，产生与驱动力炬，使转盘以正比于负载功率转速转动的仪表。感应式电能表在电能的计量工作属于常见的一种仪表，它的优点是操作简单、对于计量结果有较高的准确性，而且在使用过后期的维护和调整工作也非常简单，易于操作，但也有一定的缺点，感应式电能表的体积太大，非常占地方，而且在性能上没有可上升的空间，只能保持现有的计量技术水平。

1.2感应式电能表的频率特性

感应式电能表的频率特性是指电流波形畸变对于电能计量的影响。研究电能表的频率特性就是研究波形变动对于计量结果的影响，电能表在接入电路之后，当频率发生变化时，主要有以下几种情况，首先是电能表的运行是靠转盘来实现的，当转盘的转速受到影响或者改变时，那么势必会对电能表的频率也产生影响，当频率增大时，转盘旋转的速度也会增大。其次是电流线圈的磁通量也会发生变化，当电能表转盘的转速发生变化时，对于电流线圈的磁通量也会产生一定的影响，转速慢，磁通量小，那么电能表转的也就越慢，会产生误差。然后是电流磁通量的大小会对电能计量结果产生负面影响，电流磁通量小，转速慢，电能表转的也就越慢，在这种情况下，电能表的测量结果就会显示负数。最后是负载的补偿力矩与频率成反比，负载的补偿力矩越大，而頻率越低，相反，负载的补偿力矩越小，而频率越快。在实际测量工作中，电能表的频率特性可以通过计量与分析得出一定的结果，形成特定的频率曲线图。

1.3谐波功率的产生与计算

谐波虽然会对电能的计量产生一定的影响，但是谐波也会产生一定的功率，正是因为有了这些功率，才会对电力系统运行产生的功率有一定的抑制作用。那么，谐波产生的功率如何计算呢？对于谐波产生的功率计算过程其实是与一般电功率的计算过程相似的，得知电阻数、负载数、电流数，通过公式的计算就可以得出谐波产生的功率。当然，谐波功率的计算结果是分两种的，即基波功率与谐波功率，两者得出的结果是不尽相同的。

二、谐波对电子式电能表的影响

2.1电子式电能表的结构及工作原理

电子式电能表是针对近几年来出现的各种电子工具而进行计算与分析的，现在有很多电子设备，他们产生的谐波功率不能使用一般的电能表计量出来，就需要使用电子式电能表来进行计量与分析。电子式电能表是利用电子电路/芯片来测量电能的工具，电子式电能表是近几年才出现的一种新型的测量仪表，应用了模数转换技术和脉冲数字技术，由于其结构简单、容易操作、计量准确度高等优点，一经研发就占据了市场上一定数量的份额。在计算的过程中，与普通的电能表计量过程一样，需要计算出电流、电压与电阻，并通过转换，将电压信号转换为数字信号，实现数字化的功率测量。

2.2电子式电能表频率特性及误差分析

感应式电能表随着谐波产生的变化频率，其频率曲线也会发生相应的变化，而电子式电能表的频率特性却不会随着谐波产生的变化而做出相应的改变，相反，其频率曲线反而很平稳，不会出现较大的频率波动。电子式电能表对于电流输送过程中产生的基波与谐波都按照同一种方法进行计量计算，应用到公式中以后，所产生的结果都是一致的，因此，同样的谐波发生频率，感应式电能表的频率曲线波动较大，而电子式电能表几乎没有什么变化。这也是为什么电子式电能表的频率曲线很平稳的原因。

三、降低电能计量表负载的策略探究

电力系统中谐波的产生与非线性负载是共同产生的，谐波之所以会产生，大多情况下是由于电力系统超过正常负载能力而产生的，对于非线性用户来说，谐波与负载的存在都会对电力系统的运行产生一定的负面影响，影响了电能表计量结果的准确性。为了电能表计量结果的准确性，可以采用以下几种方案。第一，电能表可以只计算基波功率，不反应谐波功率。那么，最终的结果将会是一条直线，准确无误。第二，可以采用高阶低通率波器来降低电力系统运行过程中谐波的进入与产生，去除掉进入电力系统内部的谐波信号，使得测量结果只显示基波的功率。对于用户与电力系统来说，虽然系统总控制中心会多多少少受到谐波产生的影响，但是在电力付费时能够避免谐波产生的功率费用。第三，将宽频谐波功率电能表与基波功率电能表一起使用，这样不仅可以测量出谐波功率值，还可以测量出基波功率值，然后各种分析各种的数据结果。此外，对于非线性用户产生的负面影响，电力系统可以补偿额外的费用，弥补非线性用户产生的损失。

小结

电能表是一种计算电力系统运行过程中产生能量大小的一种测量仪器，但是最终的结果却不是真实有效的，在电力系统运行过程中，非线性用户产生的负载与谐波也会在电能计量结果中显示，在一定程度上对非线性用户的用电情况造成了损失。因此，在电力系统运行过程中，会采取一定的有效手段来减少负载与谐波对于电能表计量结果的影响。本文提出了多种方案可以有效改善谐波对于电能表计量结果的影响。最大程度的保证非线性用户的消费权益。

参考文献

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