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基于谐波对电能计量的影响研究【摘要】文章首先介绍谐波对电能计量影响的理论分析分析谐波对电能表计量的影响最后提出了抑制谐波的相应措施。【关键词】谐波；电能计量；抑制；非线性负载1引言电力谐波会造成电能在生产、输送和应用过程中效率下降从而使家用电器产热过多、噪音过大、振动过频并促使电器老化降低使用年限有时甚至发生烧毁现象。同时还将引起并联谐振或串联谐振引起继电器失灵乃至电能计量设备的准确度下降等。进而导致电力公司或用户的电能损耗增加费用增大。文中在分析电能表计量的基础上分析了谐波对电子式与电磁感应式电能表的计量影响提出了谐波影响下电能计量装置的采用。随着经济的快速发展各种电器在家庭生活中应用而这些电器有多数是导致非线性用电负荷的电器这些电器在使用过程中引起用电系统中谐波的电压和电流发生变化。电力谐波会造成电能在生产、输送和应用过程中效率下降。此外有些用户在受到影响后也产生谐波电能从而导致大量的电能损耗在线路当中造成电力营运企业非经营性成本增加。3谐波对电能表计量的影响3.1谐波对感应式电能表计量的影响电能表一般只有工作在三相平衡、电压、电流为纯正弦波且频率在工频附近很窄的范围内时才能保证其测量精度。但是随着经济的发展非线性电力负载日益增加供电系统的电流、电压发生了各种各样的畸变。研究发现谐波对感应式电能表影响较大。当安装点存在谐波功率时感应式电能表基本忽略5次以上的高次谐波功率一般少计量3次谐波功率5%～30%5次谐波功率80%～95%其主要原因是感应式电能表的转盘涡流路径的等效阻抗及其阻抗角随频率的增高而增大。当线圈电流一定时电流工作磁通随频率增加而减小存在谐波功角偏移；当线圈端电压一定时电压工作磁通和频率的乘积随频率的增加而减小。另外由于磁化曲线的非线性特点将会产生高次谐波使问题更为复杂。由于系统频率偏移和谐波影响导致感应式电能表产生误差的主要原因有以下2个方面。（1）电磁感应式电能表的设计是按基波情况考虑的。在负荷电压、电流不变的情况下当频率变化时由于电压线圈阻抗的变化会导致电压工作磁通发生改变同时由于转盘阻抗的变化会使电流磁通随之发生变化从而影响电能表的测量精度。（2）当电力系统中有谐波分量存在时谐波与基波相叠加波形就会发生畸变而由于电压、电流铁心导磁率的非线性在电压、电流波形发生畸变时磁通并不能相应地线性变化。从电工基础知识和电能表工作原理可知只有同频率的电压和电流相互作用才会产生平均功率电能表也只有同频率的电压和电流产生的磁通之间相互作用才能产生转矩畸变的波形通过电磁元件以后由于磁通不与波形对应变化导致转矩不能与平均功率成正比而产生附加误差。3.2谐波对电子式电能表计量的影响电子式电能表是在数字功率表的基础上发展起来的按其原理和结构的特点分为4个基本部分即输入级、乘法器、V/f转换和分频计数。输入级是将电网中的电压和电流经电压互感器和电流互感器转换成合适的小电压信号供给乘法器。乘法器是电子式电能表测量机构的核心部分它把2个电压模拟量转换成它们的乘积目前使用最普遍的是时间分割乘法器。从乘法器输出的电压模拟量送入V/f转换电路转换成与其成正比的脉冲数字量最后输入到计数电路和驱动电路完成功率测量。电子式电能表具有感应式电能表无法比拟的优点如准确等级高、功能多、使用方便等现已日益广泛应用。相对于感应式电能表的频率曲线而言电子式电能表的曲线平坦基本没有衰减说明它具有宽频带响应对基波的响应和高次谐波功率的响应是相同的。和感应式电能表相比电子式电能表由于频带较宽对基波电能和谐波电能都能较为准确的计量。在数值计算时由于电子式电能表能够将含有多个不同频率按正弦规律变化的电压和电流的瞬时值分别采样并作运算因此有效地记录了负载的瞬时功率。原理上来说电子式电能表实现记录负载基波消耗和谐波总平均功率及电能量是可行的但是值得注意的是它把谐波功率和基波功率同等对待这样畸变谐波的计量误差就会增大。4谐波对电能计量影响的改善（1）对于存在谐波功率情况下的电能计量建议把基波功率与谐波功率分别计量对产生谐波严重的用户进行惩罚。这是限制电网中的谐波负载的一项积极措施有利于谐波源的治理。不过目前制造计量谐波电能表的费用比较高技术上也有一定难度。谐波源用户系统能自行吸收部分谐波如果仅简单地分别计量基波和谐波电能由于谐波流向复杂计量的谐波电能并不能反映谐波的实际影响可能达不到目的并且各次谐波的影响也不相同。（2）采取谐波抑制措施减少谐波源用户向系统注入的谐波量。对系统中的绝大多数非谐波源用户来说如今使用的基本上是电子式电能表由于电子式电能表受谐波的影响比感应式电能表要小得多因