电能计量中谐波对计量结果的影响及防范

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1、电能计量中谐波对计量结果的影响及防范摘要：电能计量是电力系统收费的依据，而电网中谐波的存在，使电能计量结果的合理性与准确性受到较人的影响，进而直接影响发、供、用电三方的经济利益及交易的公平性。针对这一实际问题，采用理论分析和仿真实验相结合的方法，探究谐波对电能计量结果的影响，并在此基础上提出具体的防范措施，以期能更好地促进为前电力系统的安全、合理、冇效运行。关键词：电能计量；谐波；电能表随着电力系统非线性用电负荷的口益增多，电力系统中的谐波不断增加。电力系统谐波不仅对供电系统造成污染，对电力设备构成危害，而且对电能计

2、量结果产生较大的影响。电能表作为电能计量的重要基本量具，电能计量结果的精度在很人程度上是由电能表的计量准确度所决定的。由于谐波的存在使电能表产生误差，造成电能表读数与实际所用负荷数不符，影响电能的正确计量。其中，感应式电能表由于其计量原理的限制，対于谐波条件下的电能计量有较大的计量误差，而电子式电能表在谐波情况下也产生一定的计量误差。［1］而且在谐波下，两种电能表都存在计量准确性和合理性相互矛盾的问题。为此有必耍系统深入地研究在谐波影响下的电能计量方式和原理，对目前电能计量中存在的问题提出合理的改进措施，以确保电能计

3、量准确，保障电力系统用户的利益和营运企业的经营效益。一、谐波对电能计量影响的研究概述1.谐波対电能计量影响的国内外研究概况目前，国内外学者关于谐波对电能计量的影响进行了研究，也取得一些成果，但缺乏系统和深入的理论研究和试验研究。由丁感应式电能表较电子式电能表出现得早，基于感应式电能表相关的谐波对电能计量影响的研究成果相对较多，对电子式电能表受谐波影响的研究尚不够深入也不够系统。［2］即便有了针对感应式电能表的一些相关研究成果，但这些研究多是探讨谐波对感应式电能表影响的研究，而但这些研究所基于的实验述不够精确，不少研究

4、成果从理论上推导出的感应式电能表的频率响应模型也不够精确。在基于电子式电能表的相关研究基础上，山于不同的电子式电能表计量方式也不同，即使在相同条件下，所获得的结论也不尽相同，究竞哪种电能计量方法正确，尚有待进一步进行研究。此外，谐波潮流在电网屮流动而引起的谐波网损特性问题，还需要进一步研究。只有搞清谐波网损的特性，才能为谐波网损的准确计量奠定科学的理论基础。2•本文的研究方法本文从理论上研究电力系统非线性负荷的基本特性和数学模型，掌握各种非线性负荷产生的谐波特性；根据感应式电能表和电子式电能表的基本结构和基本工作原理

5、，研究系统供电电源波形无畸变和畸变条件下，非线性负荷产生谐波或吸收谐波的分布和谐波潮流；结合实际电力系统模型（线性负荷与非线性负荷混合系统），计算谐波潮流的分布，并利用MATLAB进行仿真实验;选择谐波污染较为严重的有代表意义的观测点，利用自行研制的配电网综合测量箱进行谐波测试和电能计量，获取实际测试数据;在实时数字仿真系统（RTDS）上建立实际电力系统模型，模型输出可控谐波电压和电流，经放大器输出接入感应式电能表和电子式电能表，对不同谐波条件下的电能进行计量，获取计量误差，与理论结果进行比较；根据理论研究、仿真实验

6、以及实时数字仿真系统（RTDS）模拟试验的结果，提出结论性意见或改进方案。二、谐波对电能计量结果的影响分析笔者通过对包括大型钢铁厂、轧钢厂及电力机车牵引变电站等在内的各种谐波污染较为严重的用户进行实地调研和收集资料。根据现场调研的资料，建立非线性负荷的数学模型，并根据现场测试数据和观测点的实际情况，在实时数字仿真系统（RTDS）上进行现场模拟实验，模拟观测点的实际谐波情况，经放大器将实际使用的感应式电能表和电子式电能表接入模拟系统进行电能计量，分析计量误差，验证相关的理论分析结果。在完成上述研究和试验后，根据理论分析

7、、仿真实验和RTDS模拟实验的结果,得出如下结论：第一，研究谐波对电能表计量影响的重要依据是电能表的频率特性，因此，电能表的频率特性曲线的稳定与否，在很大程度上决定它在谐波功率下对电能计量误差影响的大小。［3］研究感应式电能表在谐波下的运行情况时发现感应式电能表接入电路后，电能表的频率一旦发生变化，电能计量结果就会出现误差。在相关实验分析的基础上，发现以上问题主要是山如下几方面的原因所造成的：一是电能表的频率发生改变时，非纯电阻的转盘就会产生感抗分量，这样就会引起转盘的阻抗角和等效阻抗的改变，从而最终致使电能表的转速

8、发生改变，以至于电能计量结果产生误差;二是电能表频率的改变会引发电流线圈磁通量的改变，而电流线圈磁通量的变化会导致电流线圈驱动力矩的变化，从而也最终导致电能表转速的改变，进而产生电能计量误差；三是随着频率的改变，电压线圈磁通量也会发生相应的变化，从而使驱动力矩发生改变，电能表误差也就会产生。第二，研究感应式电能表在谐波下的运行情况时发现当检测信