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1、电力系统谐波对电能计量的影响与分析交流与探讨CUANCXIDIANYE电力系统谐波对电能计量的影响与分析赵红(贵港供电局,广西贵港市537100)廑它景【摘要】本文对比分析了电能计量装置的原理,误差的原因以及感应式电能表,电子式电能表的频率特性,讨论了谐波对两种电能表的影响,并通过实验对比了各种情况下谐波对两种电能表准确性的影响,由此探讨一种电能计量方式的合理性.【关键词】谐波;电能计量;电能表;互感器随着现代科技的发展,大量的电力电子设备等非线性负荷的应用使得电力系统出现了大量的谐波.由于谐波的存在.使得电能计量失准,给国家造成了一定的经济
2、损失.感应式电能表是按照工频正弦波设计制造的,只能保证在工频范围很窄的频带内具有最好的性能,当谐波出现时,不可避免的会产生计量误差.而电子式电能表则可以很好的避免这种误差.本文讨论了谐波对电能计量的影响,并通过实验对比了谐波存在的情况下两种电能表的性能,探讨了电费计算和电能计量的方式,得出了一种合理的计费方式,最后提出了提高电能计量合理性的对策,是当前解决电力系统因谐波造成的电能计量不准确问题的有效方法.2电能计量装置的原理与误差分析2.1感应式电能表的工作原理与误差分析感应式电能表的结构主要包括驱动元件和转动元件两部分,原理就是通过电磁感应
3、作用来驱动转动元件从而进行电能计量.在任何负载条件下,只有与负载功率成正比的驱动力矩和制动力矩作用在转盘上,电能表才能正确计量电能.但是,实际上除了这两个基本力矩外,还有抑制力矩,摩擦力矩和补偿力矩等附加力矩的作用,这样,便破坏了转盘的转速和负载功率成正比的关系,引起电能表的误差.感应式电能表的频率特性:电能表接入电路后,当频率发生变化时产生附加误差,原因主要有以下几个方面:①转盘并非是一个纯电阻,其中有感抗分量,当频率升高时,转盘的等效阻抗及其阻抗角随频率的升高而增大,使电能表的转速变慢:②电流线圈磁通量随着频率的增加而减小,磁通的减小,导
4、致驱动力矩减小,电能表的误差向负方向变化;③电压线圈磁通量随着频率的增加而减小,使驱动力矩减小,电能表的误差向负方向变化;④负荷的补偿力矩与频率成反比,当频率升高时,补偿力矩减小,使电能表产生负误差,并且这种影响的大小随着负载大小的不同而不同,负载电流越小影响越大.2.2电子式电能表的工作原理与误差分析电子式电能表的核心是乘法器,现在投入使用最多的时分割乘法器,是用集成运算放大器按时分割原理做成的模拟乘法器,通过电压和电流采样,将电压和电流信号送入乘法器中相乘,就可得一个与输入量的平均功率P成正比的平均电压U,再将此电压通过U/f压频变换电路
5、得到对应的频率,通过对频率信号计数得到电能值并送至输出.电子式电能表的误差,主要是由表内分流器或电流互感器和电压互感器引起的.2.2.1分流器引起的误差.分流器由锰铜合金板制成.锰铜分流器的电阻随着温度的变化而发生非线性变化,这会引起电子式电能表的温度误差.因为锰铜为纯电阻,当其阻值选择很小,电流在一定范围变化时,其阻值不会发生变化,即其对电流的非线性几乎为零.2.2.2电流互感器引起的误差电流互感器的误差主要与一次回路电流,二次负载和工作频率有关.一次回路电流与误差绝对值及相位差误差成反比,二次负载与误差绝对值成正比,与相位差误差成正比.2
6、.2.3电压互感器引起的误差在电压互感器中,由于励磁电流通过一次绕组,产生一次绕组阻抗压降,同时负载电流通过一次和二次绕组,产生一次和二次绕组阻抗压降,这就造成电压互感器TV的误差.电子式电能表的频率特性:感应式电能表随着高次谐波的增加,频率特性曲线衰减很严重;而电子式电能表的频率特性曲线则相对平坦,当电网中的电压和电流信号只有一个信2007.12f总第93期)匠廑室谍交流与探讨GUANGXIDIANYE号发生畸变,而另一个信号仍为正弦波时,根据正弦函数正交性可得,电子式电能表在这种情况下,其误差变化很小,可认为近似不变.当电网电压和电流都发
7、生畸变时,由于电子式电能表频带较宽,仍可以准确的计量谐波功率,也就是说,电子式电能表对谐波功率的响应是和对基波功率的响应相同的,它在谐波存在下的计量误差比感应式电能表的误差小.3谐波对电能计量的影响谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率为基波频率的整数倍.谐波产生的功率叫做谐波功率'由非线性设备产生.谐波有功功率方向与基波功率相反,从用户进入电网,对电网中的各种设备产生不良影响.3.1谐波功率对感应式电能表计量的影响感应式电能表只在工频附近很窄的频率范围且电压,电流为正弦波条件下才能保证最佳的工作性能.大量的研究结果表明,当系统中电压,电流
8、波形因各种原因偏离正弦有畸变时,感应式电能表的测量准确度将下降.这主要是因为在负载上当基波电压,电流不变而含有谐波时,电能表电压线圈阻抗和转盘阻抗都会变化,导致电压
