浅析谐波对电能计量影响.doc

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1、浅析谐波对电能计量影响摘要:电力电子技术的发展和用电设备的广泛使用，非线性负荷数量和容量增大，谐波被大量注入电网，造成电压和电流产生畸变，电能的质量也会下降。通过对谐波所造成的影响分析，明确了谐波形成的原因以及危害，同时也提出了针对性的解决措施。关键字：电能计量；谐波；影响分析中图分类号：TM933.4文献标识码：A文章编号：谐波是一种具有周期性的正弦波分量，其频率是基波频率的整数倍，但幅值相对基波较小。我国在谐波治理和监管工作上制定了一系列规程和标准，取得了一定的成效，但在现场实践中电网中的谐波分量不可避免，这就导致了现场使用的电能

2、表都难以达到完全准确的对电能进行计量,并且随着电网所含谐波次数的升高，其准确度相应下降。本文简要介绍了谐波产生的原因，对电能计量屮谐波影响的因素分析，来提高电能计量的准确度和合理性。一、谐波产生原因分析对于谐波源而言，通常会发出几种特定频率的谐波，其谐波功率净值为正值。谐波电流源是主要的谐波源，因为当端电压是正弦波形，其电流也不一定是正弦波。由于基波在和电源相连是会反馈谐波电流到电力系统中，其本身的基波功率不会完全消耗，并返冋到电源系统中。电力变流设备和非线性负荷在使用的过程中都会产生谐波，主要原因可以总结如以下二占.八、、•1、发电

3、原因发动机的三相绕组制作无法做到完全对称，铁心的质地也会存在不均匀的情况，所以在发动机工作时产生谐波。2、输配电系统原因变压器产生的谐波是输配电系统最主要谐波源。变压器磁化曲线呈非线性，在铁心饱和的情况下，变压器的磁化曲线工作在接近饱和段上，使得变压器磁化电流出现尖项波形，同时也出现了奇次谐波。实际经验表明,当铁心饱和度越高，其产生的谐波电流也越人。3、用电原因在电气设备的使用过程中，特别是晶闸管整流元件容易产生谐波。由于在日常生活中，如充电设备、电力机车、电源开关等都会使用到晶闸管整流元件。另外，单相整流电路装置连接到感性负载时会产

4、生奇次谐波电流，莫屮3次谐波的含量达到基波的30%；在接容性负荷时则产生奇次谐波电压，谐波含量随电容值的增加而增加。二、谐波对电能计量产生的误差分析1、谐波对电能计量准确性的影响电能计量的准确性取决于是否能够准确计量基波和谐波的总电能。感应式电能表和电子式电能表是电力系统中常用的电脑计量表。电能计量表屮的感应转盘在谐波的作用下会产生额外的电磁转矩，使得测量产生误差和精度降低。（1）电磁感应式电能表在工频变化较窄的情况下，一般采用感应式电能表，当电压和电流为正弦波时期计量最为准确。电磁感应式电流表根据基波原理进行设计，当有高次谐波分量的

5、电压和电流通过时，其旋转圆盘的阻抗会发生变化，同时电压线圈的阻抗亦发生变化，导致电能计量器内部的电流磁通和电压磁通发了变化，使得电磁转盘的在磁通的作用发生变化，产生了电能计量误差。由于基波和谐波在叠加时会产生波形畸变，磁通通过非线性的铁心时,随着波形的变化而产生非线性变化。在电能计量表中产生的畸变电流和电压通过电磁元件后，磁通的波形不会产生对应的变化，电能计量表在计算功率时，其电磁转矩与实际计量所得的功率不相符。（2）全电了式电能表全电子式电能计量器主要依靠其内部的CPU來进行计量，CPU对不同频率的正弦电压和电流进行采样和计算，并通

6、过内部设置的程序计算所消耗的电能值。电子式计量表对负载基波和谐波产生的功耗和电量进行了计算，理论上排除了基波和谐波产生的误差。但由于谐波电流的方向会发生变化，并且计量表将基波产牛的电能和谐波产牛的电能相加，导致谐波流向负载时，计量表记录下的电能比实际基波消化的偏小，从而出现了计量误差。另外，全电子式计量表会收到外界的温度、电压和频率等的影响下也会产生误差。2、电能计量方式分析在谐波作用下，电能计量主要有以下三种方式：（1）电能计量表应准确地反应基波和谐波的综合功率,这种同时计算基波和谐波功率的方式被称为电能全计量方式，也是当前普遍使用

7、的计量方式；（2）电能计量表值计算基波功率，不计算谐波功率，称为基波电能方式；（3）电能计量表分别计算谐波功率和基波功率，称为谐波电能方式。在谐波作用下，采用电能全计量方式会使得电能计量的准确性和合理性产生矛盾。为了解决上述问题，首先必须通过实验的方法,在谐波环境下对电能的计量进行定性分析，并得出其规律。主要采用的方法有：（1）谐波测试方法。其原理较为简单，通过谐波检测仪直接检测谐波对电能计量产生的误差，并进行定量和定性的分析:（2）仿真实验方法。通过利用波形发生器，记录产生的波形信号，在输入到实验用电能表进行分析，从而得到电能表误差

8、的原因。三、提高计量准确性和合理性的对策电能计量表误差的研究，首先要建立好一个误差模型，并确定好参数和量化概念，全面分析谐波对电子式电能表和感应式电能表的影响。但限于技术原因，基波消耗的能量和谐波消耗的能量很难进行精度的