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《含谐波源电力系统的谐波电能计量方法研究(0720张纬)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、含谐波源电力系统的谐波电能计量方法研究张纬，孙鸣(合肥工业大学电气与自动化工程学院用户电力研究室，安徽合肥230009)摘要：电力系统非线性负荷的不断增加造成电网的谐波污染日益严重,谐波对电能计量的影响已引起人们的高度关注。本文从理论上分析谐波源对电能计量方面的影响,得到了谐波源用户由于发出谐波而减少了电能计量,非谐波源用户由于吸收了谐波而增加电能计量的结论,并通过仿真实验进行了验证。关键词：非线性负荷;谐波;电能计量TheStudyofMeteringHarmonicEnergyinElectricPowerSystemZhangWei,SunMing(InstituteofCustomPo
2、werSchoolofElectricalEngineeringandAutomation，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract:Sincetheharmonicpollutionofthegridsisbecomingmoreandmoreseriousduetotheincreaseofthenonlinearloadsinpowersystems,theeffectofharmonicsonelectricenergymeteringhasobtainedhighattentionamongpeople.Theinf
3、luenceofharmonicsourcesonelectricenergymeteringisanalyzedtheoretically,anditisconcludedthatthecustomerswhosendoutharmonicshavetheirmeteredelectricenergyreduced,whilethecustomerswhoarenonharmonicsourceshavetheirmeteredelectricenergyincreasedsincetheyabsorbharmonics.Theconclusionisverifiedbysimulation
4、.Keywords:nonlinearload;harmonic;electricenergymetering0.引言在电力系统中，供电网络的发电机、变压器的超负荷运行、高压输电线的电晕会产生高次谐波。这些谐波使电网中含有谐波电压，形成电网谐波提供给用户负荷。同时，用户负荷存在各种非线性负荷，这些非线性负荷从电力系统中吸收基波电流，并把一部分转化为谐波电流分量，这些谐波电流注入电网，也形成了供电网络谐波。这些谐波在电路中流通循环，增加了附加损耗，而且也使得电费计量不合理。本文理论分析了这种不合理性，并建模仿真对其进行了验证。1.谐波在电力网中的传递图1为基波潮流传递的示意图。发电机为基波电压源
5、,它经由系统阻抗,供电给由变流器控制的电阻负荷。发电机提供基波功率,其中大部分送入负荷,值为,一部分送入变流器,另一小部分损耗于系统线路。中的一部分将转换成谐波功率。图1基波潮流图2谐波潮流谐波潮流的电路如图2所示。因为发电机为基波正弦电压源,它只提供基波功率,所以在谐波网络中,发电机相当于一个谐波阻抗，而变流器则成为谐波源。基波功率在变流器中一部分转换成谐波功率。此谐波功率作为谐波源，其中两部分和反过来分别送入系统线路和发电机,另一部分谐波功率提供给自身负荷。表示是第次谐波。具体线路中谐波的次数和大小一般由谐波源器件和其运行状态决定。2.谐波对电能计量影响的理论分析本节文从线性负荷和非线性负
6、荷特点出发，分析谐波负功率产生的原因：线性负荷同时吸收基波和谐波功率；非线性负荷在吸收基波功率的同时，将其中一部分基波功率转化为谐波功率注入系统，成为系统的谐波源。采用图3所示的电力系统等值电路，电源为工频正弦电压源，、、分别为电源内阻抗、线路等值阻抗和线性负荷等值阻抗；为非线性负荷。（1）（A分别代表了、、、）因为电压源为工频正弦波，所以依上式（1）它可表示为（2）而可表示为(3)由（2）、（3）式则电源发出功率:根据正交性原理可知，上式的第三、四项为零，对上式进一步化简可得（4）这里、为各次谐波电压、电流的有效值。令，为电压电流的功率因数角。在图3中，因为电压源为工频正弦波，所以只存在基波
7、有效值则电源发出功率为电源内阻及线路吸收功率:其中：同理，线性负荷吸收功率:非线性负荷吸收功率:对于基波功率：对于谐波功率：从而：非线性负荷消耗的谐波功率是负值，即作为一个谐波源向电网回馈谐波电能，这部分电能是非线性负荷从电网吸收的基波电能的一部分转化而来。对于常见的电子式电能表所显示的读数：线性用户：其中，，方向相同，都是被线性负荷吸收的功率，所以：非线性用户：其中，与方向相反，是向电网反向回馈
