关于电力谐波对电能计量影响的分析与探讨

妥振文

摘  要：随着电力行业的不断发展，智能电网、配电网、各类线路和设备不断建设、投入运行，通过电能计量可实现公平结算，更合理地调度和使 用电力资源。但随着各类非线性设备及负荷的加入，电力系统中被注入越来越多的电力谐波，造成电力设备温度升高，引起发电机振动，使得电能质量 受到影响，同时也干扰到电能计量仪器仪表的合理性和准确性，导致计量不准，带来了不必要的经济损失。为此要重视电力谐波对电能表电能计量的影 响，做好预防措施，尽量减少谐波的产生，不断提高电能表计量的合理性和准确性。

关键词：电能计量;非线性负荷;电网;电流畸形;谐波功率

1 电力谐波产生的原因

电力设备中电力谐波的产生是无法百分之百完全避免的，之所以会发 生电力谐波，很大一部分是由于电源部分出现了异常问题导致的。电源质 量较差时会导致电力谐波的产生，除此之外，在电力设备晶体闸管整流设 备中，也可能发生电力谐波。输电系统中变压器的实际运行和使用过程，  也是电力谐波产生的一大环节。谐波的大小会在负载过程中随着电容的变 化而发生改变，通常情况下，电容的大小改变会使谐波的大小按照正比关 系发生一定程度的变化。针对电力谐波的研究，在传统的理论中认为电力 谐波是变压器产生的，近些年来我国的社会条件不断改变，用电设备使 用量增加，用电设备性能也发生了改变，因此和变压器产生的电力谐波量 相比，电力设备产生的电力谐波量更高，提高了电力谐波的组合形式复杂 性，导致电力谐波所带来的影响更加明显，增加了电力计量工作的难度，  为了保证电能计量工作的准确性，必须要从多方面考虑优化电能计量工 作，带来了对电能计量工作的严峻挑战。

2 谐波对电能影响分析

2.1  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，两者相 比，电子式电能表因灵敏度高、精度高、防窃电、低功耗等优点，被广泛 使用机械式电能表中最常用的是感应型电能表。机械式电表主要由轴承、 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，而在不同电流和不同影响因素下，即便在多种方式的实 施下予以了调整，然而也无法对其精度进行有效的控制。

感应式电能表是以交流电基波为基础进行设计的，电能表计量过程中 通过磁感应的驱动元件产生力矩，从而将计度器带动进行电能计量。一旦 电力系统产生了谐波，电能表上电流、电压会因谐波的影响而得到谐波与 基波相加后的畸变电流，不同于正常情况下的电流、电压。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，此时也会相应地 改变驱动元件上產生的力矩，最终在较大程度上影响了电能表的计量。

2.2  谐波对互感器的影响

在当前电力系统中，无论是产生电能、传输电能还是变化电能，互感 器都是不可缺少的设备，特别是在计量系统中，其精准度完全与计量的安 全稳定、准确可靠密不可分。当系统中出现谐波污染时，会对互感器装置 中造成磁滞或涡流现象，对互感器工作状态产生不利。而大部分电容式互 感器幅频特性和角频特性都较差，无法保证对谐波环境下测量的准确性。 电子式互感器具有宽广的频带范围和良好的线性特性，但是当谐波电压、 电流相位差接近90°时，会对计量产生较大影响。总而言之，谐波污染会 对电能计量的准确性产生不利的影响。

2.3  谐波对电能计量合理性的影响

针对谐波的影响而言，我国现有的全能量计量方式无法实现统一的合 理性、准确性。如非线性系统中，非线性用户作为“制造”谐波的对象，  因有一部分谐波进入电网，支付的电能会比实际计量的电能更小，但是因 电能收支平衡的缘故，引发于谐波“制造”对象构成的损失所对应的支付 人员为谐波的“受害者”线性用户，而这显然是缺乏合理性的，同时也会 影响电力系统的经济效益。

3 电力谐波对电能计量影响的解决策略

3.1  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。

3.2  降低谐波使用量

为了使电能计量的准确性得到提高、最大程度地降低谐波对电能计 量形成的负面影响，应从源头着手，加强对谐波使用量的控制，减少谐波 在电网中的使用总量。之所以使用谐波目的是保证充足的电能供应，但是 大量使用谐波会损害正常的电能供应和运行，针对谐波可能带来的损害问 题，为了加强对电力设备和线路的保护，强调电能计量工作的准确效率，  可通过对电路的改进方式，使负载性质得到改善，电网中谐波的使用量也 能够最大限度地减少，供电企业的输出成本有所减少，提高了电力企业的 经济效益，推动电力部门未来更好的长足建设与发展。

3.3  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。

3.4  增加换流装置相数

通过抑制电力斜坡，能够为电能计量的准确性提供保障，控制电力谐 波给电能计量带来的负面影响，保证电能计量的准确率得到提高。通过加 大换流装置的相数，能够起到良好的抑制谐波的作用，达到抑制谐波产生 量的目的。因为谐波主要就是来源于换流装置，导致供电系统中发生了电 力谐波，增加电力谐波，导致电能计量工作在后续的实际开展和实施中准 确性不足。增加换流装置脉动数，同样能够降低谐波电流的有效值，因为 换流装置与其交流侧和直流侧形成的谐波次数能够清除掉幅值较大的低频 项，这样一来，电流谐波得到了有效的抑制，从换流装置这一源头做好了 谐波的管控，抑制谐波产生，保证后续电能计量工作的准确率。

结束语

综上所述，针对谐波形成的影响，电力计量工作应不断地改进和优化 方式方法，加强对电力计量准确性的深入研究，提高电力计量工作的综合

水平与成效。

参考文献：

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