电能质量分析范文

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[2]吴春华，陈国呈，丁海洋，等.一种新型光伏并网逆变器控制策略[J].中国电机工程学报，2007，27（33）：103-107.

[3]David G. Infield，PeterOnions，Anton D. Simmons et al.Power Quality From Multiple Grid-Connected Single-Phase Inverters[J].IEEE Transactions on Power Delivery，2004，19（4）：1983-1989.

[4]赵平，严玉廷.并网光伏发电系统对电网影响的研究[J].电气技术，2009（3）：41-44.

[5]赵争鸣，雷一，贺凡波，等.大容量并网光伏电站技术综述[J].电力系统自动化，2011，35（12）：101-107.

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论文摘要：结合实际阐述电能质量的几种改善方法与措施；无源滤波器、有源滤波器、静止型无功补偿装置，介绍了它们的基本组成和原理，这些方法可以有效地解决稳态时的电压质量问题；文章还就电能质量技术的改进与提高，提出系统化综合补偿技术是解决电能质量问题的“治本”途径，以解决动态电能质量问题。

一、电能质量指标

电能质量的定义：导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。这个定义简单明晰，概括了电能质量问题的成因和后果。随着基于计算机系统的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发生改变，即变频装置、电弧炉炼钢、电气化铁道等非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏，而电能作为商品，人们会对电能质量提出更高的要求，电能质量已逐渐成为全社会共同关注的问题，有关电能质量的问题已经成为电工领域的前沿性课题，有必要对其相关指标与改善措施作讨论和分析。

电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述，不同的指标有不同的定义，参考IEC标准、从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出的引起干扰的基本现象分类如下：

(1)低频传导现象：谐波、间谐波、电压波动、电压与电流不平衡，电压暂降与短时断电，电网频率变化，低频感应电压，交流网络中的直流；(2)低频辐射现象：磁场、电场；(3)高频传导现象：感应连续波电压与电流，单向瞬态、振荡瞬态；(4)高频辐射现象：磁场、电场、电磁场(连续波、瞬态)；(5)静电放电现象。

对于以上电力系统中的电磁现象，稳态现象可以利用幅值、频率、频谱、调制、缺口深度和面积来描述，非稳态现象可利用上升率、幅值、相位移、持续时间、频谱、频率、发生率、能量强度等描述。

保障电能质量既是电力企业的责任，供电企业应保证供给用户的供电质量符合国家标准；同时也是用户(拥有干扰性负荷)应尽的义务，即用户用电不得危害供电；安全用电；对各种电能质量问题应采取有效的措施加以抑制。

电能质量指标国内外大多取95％概率值作为衡量依据，并需指明监测点，这些指标特点也对用电设备性能提出了相应的要求。即电气设备不仅应能在规定的标准值之内正常运行，而且应具备承受短时超标运行的能力。

二、电能质量标准

综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准，中低压电能质量标准分5大类13个指标。

(1)频率偏差：包括在互联电网和孤立电网中的两种；

(2)电压幅值：慢速电压变化(即电压偏差)；快速电压变化(电压波动和闪变)；电压暂降(是由于系统故障或干扰造成用户电压短时间(10ms～lmin)内下降到90％的额定值以下，然后又恢复到正常水平，会使用户的次品率增大或生产停顿)；短时断电(又称电压中断，是由于系统故障跳闸后造成用户电压完全丧失(3min，电压中断使用户生产停顿，甚至混乱)；长时断电；暂时工频过电压；瞬态过电压；

(3)电压不平衡；

(4)电压波形：谐波电压；间谐波电压；(由较大的波动或冲击性非线性负荷引起，如大功率的交一交变频，间谐波的频率不是工频的整数倍，但其危害等同于整数次谐波)。

(5)信号电压(在电力传输线上的高频信号，用于通信和控制)

三、电能质量污染的治理

1、治理的基础性工作

首先要掌握供电网络运行状态，对电能质量开展实时监测，以掌握其动态；第二是分析诊断其变化，即在详细分析电能质量数据的基础上，利用仿真软件对电网结构的固有谐振特性进行计算与分析，排除虚假的谐波干扰；第三是开展系统的合理设计和改造，变电站的设计和投运以及新的电力用户投运之前都要进行谐波源负荷及电能质量要求等方面的技术咨询，线路网络改造和建设也要结合运行负荷的特点和措施，以降低线损，降低设备损失事故，最后才是开展滤波装置或无功补偿装置的研制、调试和现场测试，以了解治理后的效果，并总结经验。

2、SVC装置

近些年来发展起来的SVC装置是一种快速调节无功功率的装置，已成功地用于电力、冶金、采矿和电气化铁道等冲击性负荷的补偿，它可使所需无功功率作随机调整，从而保持在非线性、冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。

Qi＝QD+QL-Qc(2)

式(2)中Qi、QD、QL、Qc分别为：系统公共连接点的无功功率、负荷所需的无功功率、可调(可控)电抗器吸收的无功功率、电容器补偿装置发出的无功功率，单位均为kvar。

当负荷产生冲击无功QD时，将引起

Qi＝QD+QL+Qc(3)

其中Qc=0，欲保持QC不变，即Qi＝0，则QD＝-QL，即SVC装置中感性无功功率随冲击负荷无功功率作随机调整，此时电压水平能保持恒定不变。

SVC由可控支路和固定(或可变)电容器支路并联而成，主要有四种型式：

(1)可控硅阀控制空芯电抗器型(称TCR型)SVC，它用可控硅阀控制线性电抗器实现快速连续的无功功率调节，它具有反应时间快(5～20ms)、运行可靠、无级补偿、分相调节，能平衡有功，适用范围广，价格便宜等优点。TCR装置还能实现分相控制，有较好的抑制不对称负荷的能力，因而在电弧炉系统中采用最广泛，但这种装置采用了先进的电子和光导纤维技术，对维护人员要专门培训提高维护水平。

(2)可控硅阀控制高阻抗变压器型(TCT型)，优点与TCR型差不多，但高阻抗变压器制造复杂，谐波分量也略大一些。由于有油，要求一级防火，只宜布置在一层平面或户外，容量在30Mvar以上时价格较贵，不能得到广泛采用。

(3)可控硅开关控制电容器型(TSC)：分相调节、直接补偿、装置本身不产生谐波，损耗小，但是它是有级调节，综合价格比较高。

(4)自饱和电抗器型(SSR型)：维护较简单，运行可靠，过载能力强，响应速度快，降低闪变效果好，但其噪音大，原材料消耗大，补偿不对称电炉负荷自身产生较大谐波电流，无平衡有功负荷的能力。

3、无源滤波装置

该装置由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用；由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。

4、有源滤波器

虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等因素，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器(ActivePowerFliter，缩写为APF)。

APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。它与无源滤波器相比，有以下特点：

a.不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；

b.滤波特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；

c.具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波，即具有高度可控性和快速响应性等特点。

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【关键词】电能质量分析仪 谐波检测 不确定度分析

在这几年时间中，由于科学技术不断进步，电力系统内部产生了许多非线性元件，同时也形成了较多质量方面的问题。而在这些问题中，最为重要的内容是谐波问题，所以谐波测量准确性也因此被越来越多的人关注。就电能质量分析仪谐波测量模块来说，普遍是通过快速傅里叶变换来达到目的。同时算法本身也存在频谱泄露现象以及栅栏效应，并且还能够采用增强频谱分辨率的手段进一步降低栅栏效应。所以国家标准明确提出，仪器谐波在测量过程内，使用的频谱分析长度必须保证为十个周期，同时方式也一直为矩形加权。根据该项标准了解到，其更加注重谐波分析对应的分析率，并需要相关仪器增强同步性，进而降低频谱泄露现象。

1 谐波测量算法原理与方法

1.1 加窗算法原理

加窗算法产生的主要原因是因为频谱泄露，进而产生测量误差。而频谱泄露内部的信号普遍都不是F的倍数，这时就能够从两个不同方面展开研究：首先经由采样频率出现的转变促使信号内部现存频率不在F整数倍上；其次使用非整周期截断的方式，促使F出现极大的转变。

依照不同窗函数自身特点及主瓣过渡宽带针对性掌握矩形窗向对应的频率分辨率在相对较高的水平，不过阻带衰减则较为缓慢，甚至具备一定的泄露。在大多数环境内，巴特利窗、哈明窗以及汉宁窗普遍都属于主瓣宽度数值的两倍左右，同时其频谱分辨率以及阻带衰减速度都与矩形窗情况相反，并对泄漏现象存在一定的抑制作用。根据上述分析得到的优缺点，当前大量厂商普遍都使用汉宁窗展开生产。

1.2 频谱分析长度检测方法

按照文章之前对加窗算法原理展开的研究能够知道，与国家标准一致的仪器谐波测量必须具备针对F整数倍频点进行分辨的能力，而非整数倍频率则不能够顺利展开分辨工程，进而形成频谱泄露现象。

通过矩形窗展开研究的过程内，需要对频谱分析长度展开检测，明确T的具体值是否为10周波，该标准也能够直接视为检测频谱分辨率是否能够达到5Hz。在通过汉宁窗加权的过程内，若F对应5Hz，对么测量得到的频谱分析长度则必须对应是20周期。因此需要通过检测的方式来决定具体方法的使用。在展开分组算法的时，检测结果也会发生相应转变，因此需要设计下述检测计划：

（1）针对仪器谐波展开进一步精度测量工作；

（2）保证仪器频率分辨达到5Hz；

（3）按照分辨率检测得到的结果，分析电能质量分析仪具体应该使用的方式。

2 数学模型

通过仪器上测量的实际结果与有股那标准值进行针对性比较，得出下述内容：

在本公式中：d代表仪器测量的精准程度；ih表示的含义则是第N次谐波电波测量完成之后得到的实际测量数值；而ihN表示的含义则是第N次谐波电流对应定值。

除此之外，d表示的含义是非正弦电压信号下第N次谐波电流测量值中相对基波之间产生的误差，最后ih则表示测量过程中，某一次谐波电流出现的测量不确认度。

3 分析不确定度发生原因

目前测量得到结果内产生的不确定主要涵盖以下几种来源：测量的环境、方式、设备以及测量人员。针对文章研究过程中出现的测量不确定性，其发生原因为：因为被检电能质量分析仪器在测量过程中发生的重复性，使得标准出现确定性不显著的分量uA，并且主要通过A类方式进行评定；因为实际电能质量分析仪在分辨率方面出现的不确定度分量uIB1、uUB1，运用B类方式进行评定；最后由于校准仪器精准度等级实际标准产生的不确定分量uIB2、uUB2，一般使用B类方式进行评定。

4 标准不确定度评定

（1）针对性测量重复性引入标准不确定度分量结果，分别用uIA、uUA表示

基于重复性条件，针对性进行10次实验，同时保证实验系统谐波电流值维持在0.5A，谐波电压值维持在5%，最后获取的被检仪器谐波电流值的结果及谐波电压含有率结果如表1内容所示。

经由贝塞尔公式计算结果得出的标准不确定度分量uIA、uUA表示为以下内容：

（2）基于电能质量分析仪实际分辨率差异性导致的不确定度分量uIB1、uUB1

本次实验应用的电能质量分析仪主要为Fluke435A电能质量分析仪，其现有分辨率为0.001，与均匀分布原则相吻合，其包含因子，所以实际测量过程中，分辨率准确度引入产生的绝对标准不确定度为下述内容：

（3）基于电能质量分析仪精准度等级引入实际标准产生的不确定度分量uIB2、uUB2

本次实验应用的电能质量分析仪主要为Fluke435A电能质量分析仪，其谐波电流及电压的精准度波动范围为±0.2%，与均匀分布原则吻合，其包含因子，实际测量谐波电流值半宽为=0.01A。谐波电压半宽为=0.2v，所以实际测量过程中，仪器自身精准度等级引入实际标准产生的不确定度为以下内容：

5 不确定度评定拓展以及最佳估计值

正常情况下，被检仪器的谐波电流值在测量过程中，其所得到的最佳估计值往往会采取平均数，而本次实验中最佳估计值数值为0.50055A，此外被检仪器所选取的谐波电压最佳估计值同样也是选择算数平均值，而其最佳估计值数值为5.0005%V。

若置信概率维持在95%水平时，通过t分布表的查询结果得出，最终=1.96，那么最终得到的谐波电流极其电压扩展不确定度内容为一下内容：

=1.96×0.0083=0.01627，

=1.96×0.01214=0.02379。

6 结语

根据本文研究得到电能质量分析仪谐波电压以及电流最佳估计值应该是5.0005%V以及0.50055A，而对应的扩展不确定度则是0.02379以及0.01627。根据比较能够知道最终数据对应的绝对值差值普遍低于0.0368%，而这里分析的电能质量分析仪测量不确定度的评定应该属于合格范围内。

参考文献

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关键词：供配电系统 电能质量 有效控制 分析

前言

随着社会经济的快速发展，人们生活与工业生产对电能的需求量和质量与日俱增，电网中的总电流不断增大，需要使用大容量的变压器、电器设备及导线才能满足供配电系统的要求，用户端电量测量仪器、电器启动控制设备的尺寸和规格也要相应增大。为了降低电能在传输过程中的能量损耗，提高供电系统的工作效率，笔者结合多年的实践经验，分析了影响供配电系统电能质量的原因，并提出了一些切实可行的改进的措施，供大家参考。

一、影响供配电系统电能质量的原因分析

一般情况下，导致供配电系统电能质量不高的原因有多种，主要包括电压波动、电压偏差、电机启动时的电压降、高次谐波等等，要想寻找有效的控制策略，必须从这几个方面入手，弄清原因。

（1）电压波动的影响。当用户端的用电量负荷发生变化时，电网电压就会发生波动，波动的强度由电波动幅度和频率来决定。如果用户端的波动负荷在系统阻抗上引起电压波动，系统的阻抗就会迅速增大，从而增加系统的电压损耗并影响电能的质量。此外，电压波动会影响到电机的正常启动，如同步电机会出现转子振动、照明设备发生明显闪烁等，严重时甚至会导致一些电器设备不能正常工作。

（2）电压偏差的影响。电压是影响电能传输质量的一项重要指标，电压质量直接关系到传输线路的损耗量、电网的稳定性和供配电系统的安全性。电压偏差是指供配电系统在正常运行时，系统各部分的实际电压相对于额定电压的差值，这种偏差主要是由线路损耗引起的。根据国家颁布的相关规则制度，最大允许电压偏差不应该超过以下标准：10千伏以下的三相供电电压偏差值应该控制在±7%，30千伏以上供电电压，电压正负偏差绝对值之和应该小于10%，220伏单向供电电压应为+7%和-10%之间。

（3）电机启动时电压降的影响。电机启动方式分为降压启动和全压启动两种，当电机全压启动时，会产生冲击转矩，引起配电线路上强烈的电压降，而且会出现很大的启动电流，威胁电器设备的安全性能，但全压启动具有经济、启动简单、可靠等优点。降压启动需要借助自耦变启动器或者三角启动器来启动，它操作简单，电流性能稳定，但转矩特性很差，不适合有载启动的场合。

（4）高次谐波的影响。当用电设备向电网输出50Hz以上频率的电流时，供电系统中会出现高次谐波，由于硅整流设备的普及和大量非线性负荷的增加，越来越多的高次谐波输向供电电网，容易导致电能传输系统出现故障：使晶闸管整流装置不能有效工作；降低电力电缆的容量，损坏电力电容器；降低变压器容量，增加系统的电能损耗。

二、改善供配电系统电能质量的有效控制策略分析

（1）减小电压波动的措施

从保证电能质量的角度来考虑，一定要设法采取措施抑制电压波动和闪变现象：对大功率电弧炉和中高频加热设备，采用专用变压器对其供电；对大型冲击负荷，可以设置静止无功补偿装置来吸收冲击负荷；当系统中出现严重电压波动时，可以切除或者减小引起波动的负荷；对于负荷变动频繁的大型电气设备，可以考虑采取专用变压器和专用线路对其供电。

（2）改变电压偏差的措施

改善电压偏差是提高供配电系统电能质量的有效方法，我们可以从以下几个方面着手，第一，合理减小系统各部分的阻抗，减小输电线路的长度，增加导线和电缆的横截面积，尽可能的用电缆来替代架空线路；第二，选用合理实用的电压分接头和电压器变比，加强对变压器的技术管理，降低损耗。分接头能通过变压器变比来调整最大负荷时的电压负偏差和最小负荷时的电压正偏差。第三，增加高低压补偿设备，提高功率因素，降低电能输送过程中的无功功率，如调整同步电机的励磁电流、调节并联补偿电容的容量大小、对多台单相或三相负荷不平衡线路安装分相无功功率补偿器。第四，将单回路供电变成双回路方式，调整电压偏差。

（3）减小电动机启动时的电压降

工矿企业的主要用电设备是风机、泵类等设备，对其选择合理有效的启动方式能有效减小电机启动时的电压降。当低压电机降压启动时，采用自耦变压器启动，高压电机降压启动时，可采取水电阻降压启动。如果被拖动机械能够承受电动机全压启动时的冲击转矩，就应该采取全压启动，它最可靠、最经济，并且操作简单。

（4）减小高次谐波的危害

高次谐波容易造成电压正弦波形畸变，影响系统的电能质量，给各种用电设备和供电设备造成极大的伤害，我们要采取积极有效措施抑制高次谐波对电网系统的影响，如在用户端进线处加装串联电抗器，将换流变压器加入到换流设备中，在谐波成分较多的线路中串联若干单调谐或高速滤波支路等。

结言

总而言之，电能质量直接关系到用户切身利益和我国经济的总体效益，要想让供配电系统在稳定、安全、经济合理的情况下运行，就必须采取一些科学有效的技术，来提高电力系统的电能质量，更好的满足人们生活和生产的需要。

参考文献

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关键词：电能计量；计量技术；计量标准

中图分类号：F407文献标识码： A

前言

加强电力计量装置的计量技术是当前电力企业的发展趋势，同时也是加强电力计量工作准确性的必要手段。企业要提高经济效益，要延伸电力企业中计量部门的工作职能，保证计量装置安全运行和准确计量，进一步地提高互感器、电能表、表箱等的科技含量，更新自己工作范围，深刻理解电力企业中电能计量的技术要求和内涵，本着服务的意识更新自己观念，防治窃电行为的发生，为实现企业经济效益最大化做好计量基础。

1.电能计量技术的重要性

1.1、有效提高工作效率

现代电能计量装置中的远程观测系统就在计量出现一样时，根据实际数据立即掌握具体信息，保证问题在第一时间得以解决，这样不仅可以有效避免因时间施延造成的损失，而且可以有效地提高工作效率。与此同时，现代电能计量装置的使用，可有效避免传统工作中的发现问题不及时、监测速度慢、准确率低、解决时间长等不足，有效解决要人到现场造成的各种麻烦。有效地提高了工作人员的速度和效率，节省成本，提高效率、提升服务水平。

1.2、维护企业利益

窃电一直以来都给供电企业带来了巨大的困扰，严重威胁到了供电企业的经济利益。所以供电企业势必要采取措施对之加以解决，防窃电装置的安装就是防止窃电的有效途径、防窃电装置能有效扼杀窃电现象、现代防窃电装置主要有:电磁密码锁、防窃电铅封、印钳、防窃电计量箱、柜、防窃电电能表等，通过这系列设备促使窃电现象得到了一定程度的遏制，在维护供电企业利益的同时也有效保护了用户的利益。尽管每次窃电者所窃取的电额数量并不是很多，但是量变引起质变，长此以往就会产生一个巨大的数据使供电企业蒙受损失。因此，唯有对电能计量设备进行不断的改进与完善，对防窃电技术加以更为深入的研究，才能将窃电行为进行严厉的遏制，使企业的利益与效益都能得以充分保障。

2.电能计量技术存在的问题

2.1、电能计量准确性偏低

电能计量准确性是计量工作的灵魂，长期以来，我国电能计量管理存在着计量准确性偏低等问题。造成准确性偏低的原因在于查表工作人员安全责任意识偏低，忽视了管理工作的重要性，导致电能计量结果与实际差别过大。另外，线路老化和故障也会使电能计量准确性偏低，从而影响电力企业的健康运行。

2.2、计量存在误差

在电力计量中，有功电能的计量出现误差。电力计量中的有功电能是三相四线系统，由三相三线二元件电度表来对电力进行计量。三相中的每一相都能够与零线相连，成为一个单相回路。如果负荷不平衡而导致了零序电压的产生，零序电流流过零线，三相电流之和出现异常。而三相三线二元件电度表没有对被零序电流消耗的功率进行计算，在电力计量时就会少计电量。电阻过大造成计量误差。在三相四线三元件电度表中，存在较大的中性线电阻，这就会造成电力计量的误差。有些计量点虽然已经开始使用三相四线三元件电度表，但电阻过大的情况依然会出现。这主要是由于施工失误或者其他原因，中性线被断开。这就造成接触电阻和中性线电阻都过大，严重影响了电力计量的准确性。

2.3、线损统计不准确

抄表日期和定额都是严格规定的，抄表工作人员也是按照规定认真执行，不可随便变更，正如平日每月看到抄表工作人员定时来抄表的情况一样。然而这样的情况就会导致购售电量和抄表的工作无法同一时间完成，而且李节变换和抄表的不同导致线损情况波动较大，从而导致线损统计不够准确，出现虚增虚降的现象。

3.加强电能计量技术的问题

3.1、加强对技术和设备的更新

成功应用智能技术在电能计量的领域发展里产生了促进的作用，可以有效的促进电能计量领域的设备与技术的更新，推动新技术不断的完善，从根本上解决以及改善存在的一些技术问题以及产品的缺陷另外，智能技术还改变了传统于动抄写的方式，有效的防止了施工操作上不稳定的因素这样不仅改善了计量的准确性以及可靠性，还实现了远程自动抄写，对实际运行的状况实现了实时监测，工作的效率有了极大的提高，电能计量领域的安全有了保障。

3.2、完善电力计量标准

研发并推广先进的电力计量技术，能够极大的改善电力计量不准确的情况。电力计量装置要对电能表、互感器和二次回路进行科学的选择，电能表的稳定性和精确度都必须达标，对于不符合国家相关标准的电能表要及时淘汰，并予以禁用。要引进先进的电力计量管理经验和先进技术，提高电力计量的技术水平，并建立符合实际的电力计量检测体系。电力企业要在相关部门的指导下，不断学习和引进新技术和新产品，不断对现有的电力计量工作进行改进，特别是要及时淘汰一表乘三和无表估算等落后的计量方法。在运行管理中强化轮换和周检。要对电压电流互感器的合成误差进行管理，在二次负荷范围内可以对其进行准确度的控制。可以用误差补偿器和误差互补的办法来补偿计量综合误差，提高电力计量的准确性。

3.3、严格检查电力计量装置

电力计量装置是供电部门和用电部门之间进行交易的设备，一方面可以向用电设备提供用电数据的记录，另外一个方面是供电部门监控的工具。电能计量装置的安装需根据国家技术监督部门和电力部门的要求，严格遵循要求安装。除了要重视计费电能计量装置的精确度，还要提高电流互感器和电压互感器的准确度。除此之外，尽管配置的电能计量用电流互感器的准确度等级达到要求，但现场首次检定及周期检定工作不容忽视，对电流互感器和电压互感器(如图1所示)的准确度要进行现场检测，改进技术，保证精确度。电能计量装备的精确度也要不断提高，抗干扰能力和适应性也要提高。

图1：电压互感器的原理结构图和接线图

3.4、加强对电能计量的管理

资产管理如新购、库存、校验的待用、运行、拆毁、报废等动态管理；质量分析监督。如修校运行中各类各厂电能表的故障分析、质量监督采购管理如招标、定标、验收(交接试验)、抽样、统计、分析；用户高压计量的电能计量装置中电压不大于其额定电压的，电压回路二次压降误差是综合误差的一部分，因此应严格遵守电能计量装置技术管理，做好PT二次回路压降误差的测试工作，在PT侧的取样电压应在电压二次回路熔丝靠PT侧抽取，防止忽略了熔断器铜片弹普夹头氧化，造成接触电阻增大。发现压降误差超差的应及时查明原因，并提出整改的意见和方案。负控装置的安装，可以及时发现失压现象，是减少此类电量差错的有效手段。

结束语

随着电力系统的不断发展，对于电力计量装备的技术和发展速度的要求也在不断的增加。要求跟踪和分析技术的发展，必须要不断的了解行业的动态，研究相关的技术，不断的提高专业的技术水平。加强对电能计量装置的计量技术的分析，掌握现代电力发展现状，从而促进技术的提高和创新，推动电力的发展。

参考文献

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[关键词]电能 分析 改善

进入21世纪，电能质量(频率、电压、波形、不对称度和各种瞬态的波动)问题将越来越受到重视，主要原因是：(1)用户越来越注重供电质量问题并能更清楚地认识到断电、电压下跌、切换操作的瞬态扰动等的后果：(2)装有微机控制器和电力电子装置的用电设备迅速增多，而这些设备对电能质量的扰动是很敏感的；(3)一些跨国公司或大型国有企业为增加其总生产率而安装高效率设备。例如调速控制和功率因数校正装置，这种做法的本身又造成了注入电力系统的谐波有所增加，最后不得不考虑其对电力系统的影响。电能质量需要在概念上转变，从“以电力部门的标准来评定”转变为“以用户所感觉到的为标准”。电能质量不好会对用户生产过程起破坏作用；相反，用户的生产过程会影响电能质量。因此，为改善电能质量，用户、电力公司和设备制造商之间的合作是十分需要的。下面就上述电能质量指标所涉及到的几方面内容作一些介绍。

1　频率偏移

1.1　频率过低

意味着输出功率增加而输入功率没有改变时，或者输入功率减少而输出功率尚未改变时造成。它的影响主要有如下几点：使发电机的出力受到限制；造成发电机定、转子绕组和铁心的温度升高；使厂用电动机的转速下降，进而引起机械出力下降；汽轮机低压级叶片将会产生振动加大而导致裂纹；引起异步电动机和变压器激磁电流增加，从而使其所消耗的无功功率增加，进而有可能恶化电力系统的电压水平；对无线电广播，电影制片等工作也有影响。

1.2　频率过高

意味着输出功率减少而输入功率没有改变时，或者输入功率增加而输出功率尚未改变时造成。它的影响主要有如下几点：使发电机转子承受过大的应力；使与频率有关的测控设备降低了其性能，甚至不能正常工作：引起系统中滤波器的失谐和电容器组发出的无功功率变化。

2　电压偏移

2.1　长期电压偏移

定义为持续时间超过1min，稳态工频电压有效值超过规定限值的所有电压偏移。

2.1.1　欠电压

是指典型电压幅值在(0.8-0.9)p.u之间。它的影响主要有如下几点：将降低发电机运行的稳定性，定子绕组的温度可能升高；降低厂用电动机的出力，而且使它的定子绕组温度升高，加速绝缘老化，严重时甚至可能会烧毁电动机：使照明设备发光效率降低，如电压降低5％时，其光通量将减少18％，电压降低10％时，其光通量将减少30％；甚至有可能引起对灯光敏感的电子设备不能正常工作。

2.1.2　过电压

是指典型电压幅值在(1.1～1.2)p.u之间。它的影响主要有如下几点：将损害电气设备的绝缘，使变压器、发电机等电气设备工作在饱和状态。从而引起激励电流增加，设备过热并产生有害的谐波电流：使定子铁心部分磁通逸出轭部，在支持筋、机座、卤压板形成环路而产生涡流，从而使定子机座的这些结构部件出现局部过热，甚至熔化。

2.2　短期电压偏移

2.2.1　电压跌落

指的是工频电压降低到(0.1-0.9)p.u之间，持续时间在2s～1min之间的电压质量问题。瞬时性故障往往以电压跌落开始，大电力负荷的投入、大容量电容器组的投入、大电机的起动或多个电机的同时起动都有可能引起邻近负荷的电压跌落：变电站内某条配电线路的单相接地故障也有可能引起同母线的配电线路的电压跌落。

2.2.2　失去电压

指的是供电电压或电流降到0.1p.u以下，持续时间不超过1min的电能质量问题。失去电压的主要原因是由于雷击输电线路或配电线路、树木倾倒、刮风等引起的电力系统瞬时性故障，也有可能是因为设备失效或控制装置的误动作。对失去电压和电压跌落二者的重视是近年来的事情，主要原因是计算机的大规模应用和自动控制系统的不断精细化。对于计算机操作来说，两秒钟的失去电压或电压跌落会造成计算机系统的工作紊乱，甚至有可能使计算机处理了几个小时的数据丢失。对于一些大型跨国公司或国有企业而言，0.1s的失去电压或电压跌落就有可能引起大面积的产品质量问题。实际上，失去电压和电压跃落超过两个或三个周波。电机、机床或机器人就无法保持对由其驱动的过程的精确控制。

3　电磁暂态

指的是指电力系统从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时，电压或电流数值的暂时性变化的电能质量问题。它产生的主要原因有雷电冲击和电力系统故障等，又分为两种：冲击暂态和振荡暂态。前者定义为电压或电流在稳态下的突然的非工频变化，变化是单方向的。常用其上升和延迟时间来描述，其产生的主要原因是闪电。由于涉及到的频率很高，所以产生的冲击电压或电流衰减很快，同一个冲击暂态事件，在电力系统的不同点会观察到不同的结果。冲击暂态常常引起设备因过电压而损坏，甚至还有可能激发电力系统的固有振荡而导致振荡暂态。后者定义为电压或电流在稳态下的突然的非工频变化，变化是双方向的，根据其频谱范围又可分为高、中、低三种。高频振荡是由本地冲击暂态所引起的，频率一般在(0.5～5)MHz之间，持续时间约为几个微秒。中频振荡是由背靠背电容器的充电引起的，频率一般在(5～500)kHz之间，持续时间约为几十个毫秒。低频振荡是由配电网中的铁磁谐振现象和变压器充电产生的励磁涌流所产的，频率低于5kHz，持续时间在(0.3～50)ms之间。

4　三相不平衡

它定义为相电压或电流对于三相电压或电流平均值偏移的最大幅度，它的产生一是设计方面的原因，如单相电气设备三相严重不对称，二者也有存在大容量单相负荷的客观原因，如单相电气机车，电炉等。再者电网故障也会导致三相不平衡的产生。在三相电力系统中，三相不平衡的程度常用电压负序分量与正序分量有效值之比来表征。根据国家规定，电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2％，短时不得超过4％。负序和零序分量的存在会对电力设备的运行产生如下影响：凸极式同步发电机对负序分量存在很强的谐波变换效应，三相不平衡会导致同步发电机产生电力谐波，污染电厂周围的运行环境；负序电流流入同步发电机或异步电机，将消耗过多的无功功率，产生附加损耗而过热，并因此产生附加转矩而降低其出力：对直流输电的换流器来说，三相不对称不仅会增加其控制的难度，还会导致非特征谐波的产生；零序电流的存在还会对邻近的通信线路产生很强的干扰。

5　波形失真

它定义为正弦波的稳态偏移，常用其频谱含量来描述，主要包括5个方面的内容：直流偏移、谐波、间谐波、陷波和噪声。

5.1　直流偏移

交流电网中如果存在直流电，则称为直流偏移，它产生的主要原因是由于地球雷暴产生的电磁干扰和电网中半波整流器设备的存在引起的。直流电流流过变压器会引起变压器的直流偏磁，从而产生附加损耗过热并降低其使用寿命。直流电流还会导致接地体或其它联接器的电化腐蚀。

5.2　谐波

定义为具有供电系统基波频率整数倍频率的正弦电。它的失真情况可以用每个单一谐波成份的幅度的相位来描述，而它的大小可用谐波失真度来描述，谐波失真度或畸变率是评价电力系统中谐波含量的主要指标，它定义为各次谐波分量总有效值与基波分量有效值之比。谐波污染对电力设备的危害是相当严重的，主要表现在如下几个方面：(1)谐波电流在电机中流通，产生附加功率损耗而引起定子线圈过热，并减少了转矩出力：(2)可引起无功电容器组谐振和谐波电流增大，从而导致电容器组因过负荷或过电压而烧毁，对电力电缆也会造成过负荷或过电压而损伤绝缘；(3)集肤邻近效应的存在，使输、配电线路、变压器等产生附加损耗而过热：(4)电压或电流波形的畸变改变了电压或电流的变化率，影响了断路器额定电压时的断流容量；f5)对继电保护和自动控制装置产生严重干扰者，可造成误动作或拒动作；(6)使计量仪表，特别是感应电能表那种形式的表计产生计量误差。

5.3　间谐波

定义为具有供电系统基波频率非整数倍频率的正弦波电压或电流，常用离散频率或宽带频谱来表示。各级电网中均存在这种波，其产生的原因是静止频率变换器、变流器、感应电机和电弧设备等，而电力线路的载波信号也可认为是间谐波。间谐波会引起CRT等显示设备的闪烁。

5.4　陷波

它的产生是由于变流器的换相而引起的，尽管可以用傅里叶变换将陷波分解成一系列谐波，但一般将陷波单独处理，这是因为其谐波次数较高且幅值不大，难于用波形测量仪器测得。

5.5　噪声

它是指叠加在每相电压或电流上，频率超过200kHz的非期望电信号。电力电子设备、控制电路、电弧装置、电机设备等投运都会产生电磁噪声。它会影响微机和可编程控制器的正常工作。

6　电压波动和闪变

电压波动是指电压包络线的规则变化或电压的一系列随机变化，但其变化范围在额定值的±10％之内。电压闪变指的是电压波动对照明设备产生影响，而这个影响能为肉眼所感觉。电压波动的主要影响是引起白炽灯等照明设备、电视机显示器设备的闪烁现象。电弧炉和轧钢机等大容量冲击性负荷的存在是引起电压波动和闪变的根本原因。

7　改善

以上所述的各种电能参数的偏移和谐波对电力设备用户的影响很大，而且这些主要是通过配电线路发生的，为了使电能质量在正常范围内运行，我们可采取以下几种新型装置去改善供电质量。

7.1　DSTATCOM及DUPS

DSTATCOM是采用脉宽调制技术和电力系统并联的电压源变换器，它能替代常规的电压和无功控制装置。在正常供电时，DSTATCOM可作为无功电源或处于低耗备用状态。在发生电压波动时，DSTATCOM立即响应，向电力系统注入具有适当相角和幅值的电流使系统电压立即恢复正常。它和固态断路器及一个储能系统联用，也称作动态不间断电源(DUPS)，从发生断电到重新供应电力的时间不超过0.5工频周期。

7.2　SSCB及SSTS

SSCB由可断开晶闸管(GTO)回路和晶闸管(SCR)加限流电抗器(或电阻器)回路两部分并联组成。在正常运行时，负荷电流基本上是经过GTO回路向负荷供电，而SCR回路因阻抗极大而基本上无电流。发生上游故障时，电流大大超过定值，GTO立即断开，发生下游故障时，GTO断开后，故障电流就流经限流电抗器和SCR，限制了故障电流。可利用SSCB在0.5工频周期内快速完成切换的能力向负荷提供不间断电源，这就是SSTS。

7.3　DVR

DVR由GTO及SCR组合起来再配以储能装置后与电力系统串接，能在不到0.5工频周期内将系统故障引起的电压下跌恢复到正常。当供电正常时，DVR处于低耗备用状态，升压变压器的换流器是短路的。当线路侧发生电压下跌(或上升)时，DVR立即响应，分别向电网输入电压的三相串联注入三个单相交流电压，以补偿故障后和故障前的电压差，而注入的每相电压可独立控制其幅值及相角，从而恢复正常电压。整个过程的持续时间小于0.5工频周期。

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关键词：电能质量；提升；同安分局

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）20-0140-02

近年来，同安分局通过不断加大电网建设改造投资力度，开展低电压攻坚战，居民端电压合格率稳步提升，低电压投诉大幅下降。但近几年制茶经济迅猛发展，制茶电气化水平快速提高，莲花山区低压用户在用电高峰时段电压偏低，特别是10 kV祥溪线、军营线的电压质量问题最为突出，已不能满足正常用电需要。分局拟通过采取提升供电能力、提升调压能力、无功补偿等措施提高辖区内电压质量；目前分局已完成了对10 kV军营线双向调压装置及10 kV祥溪线单向调压装置的安装，文章做重点分析。

1 10 kV军营线、祥溪线的基本情况

①10 kV军营线引自35 kV小坪一级升压站，小坪一级升压站主变为无载调压变压器，10 kV军营线上的负荷主要为小坪村及尾林村的台区用电，其电压质量不合格体现在两个方面：一方面，在每年的炒茶旺季（5、6、10、11月）即负荷高峰期，由于35 kV小坪一级升压站主变为无载调压变压器，无法随时对35 kV小坪一级站10 kV母线电压进行调整，使得台区的电压严重偏低：另一方面，在丰水期（7、8、9月）的台区用电负荷较低，而并接于35 kV小坪一级升压站10 kV母线的小坪一级水电站（装机容量600 kVA）及并接于军营线32/412杆的石船溪电站（装机容量160 kVA）要向主网输送电能，必然会将出口电压调高，从而导致10 kV军营线电压过高。

②10 kV祥溪线引自35 kV莲花变，祥溪线主线386根杆，连支路计算全长七十几公里，在负荷高峰期10 kV线路电压降大，导致线路后端的白交祠村、西坑村、286杆支路的淡溪村所有台区均出现低电压，给居民的日常用电、采茶期间的用电造成了麻烦。

2 解决方案的确定

①军营线的解决方案。因10 kV军营线存在的主要问题是10 kV电压不稳，营销部专责提出在我省闽北地区已经存在可以自动调节10 kV电压的调压器，于是2011年8月，在营销部的指导下，分局于2011年8月组织参观邵武供电局的双向调压器运行情况，运行效果良好，根据线路的实际情况和计算结果，分局决定在军营线主干线#32杆附近（后来经现场勘查，因军营线#10-#32杆之间未T接负荷，#10杆现场具备安装条件，因此，决定安装在#10杆）安装BSVR双向馈线电压自动调节装置，通过馈线电压自动方式进行双向调压，当后端小水电出力不足造成电压低时调压器通过调档抬高后端电压，当后端小水电满发而负载低时调压器反向调档降低后端电压，保证电能质量。

②祥溪线的解决方案。通过计算并结合我们线路的实际情况，因祥溪线最末端的线路端电压最低，再者，祥溪线#283杆后未有小水电站并网，因此，只需安装单向调压器即可，经济投入较低，又能解决决祥溪线最末端线路端电压低的问题，根据实际条件，安装点暂定在主干线#283杆附近，型号为SVR-2 000/10-7（-5%～+15%）。

3 自动调压器的原理及项目的组织实施

3.1 BSVR双向馈线自动调压器原理

BSVR是一种自动跟踪输入电压变化而保证其输出电压稳定的三相双方向调压装置，它可以广泛运用于6 kV、10 kV以及35 kV供电系统中，在±15%的范围内对输入电压进行自动调节。BSVR双向步进式电压调整器，由内部控制器，潮流识别器件及档位采样回路，分接开关控制回路等构成。潮流方向识别器件将电流信号和电压信号采入后进行比较判断，若为正方向，则档位采样回路采样档位信号为正向，同时分接开关控制回路控制电机的方向也为正向。当潮流方向为反向时，档位信号采集和分接开关电机的控制按反方向运行。

3.2 设计思路

根据线路实际情况和电网规划，在不需要改变原有配电线路网架结构的前提下，根据线路的电压、电流、功率因数、导线型号、导线长度、负荷类型等数据进行理论分析，选择合适的安装地点和设备型号：将BSVR、SVR双向馈线电压自动调节装置串联在线路上，用于解决线路的电压过高或过低问题，确保装置输出端电压合格。

3.3 主要技术参数的确定

①10 kV军营线的技术参数确定。针对10 kV军营线，通过大量的线路调查，并对以往的数据进行分析计算，得到以下数据：枯水期时主线路末端的电压为8.37 kV，支线末端的电压都比较低；丰水期时，电能由小水电流向主网，电压最高时达到11 kV以上。根据上述分析结果，最终确定在主干线10#杆前端安装容量为2 000 kVA、调压范围为±15%的双向自动调压器，装置通过自动检测线路电压和潮流流向，在±15%的范围内对输入电压进行自动调节。

②10 kV祥溪线#283杆后线路的技术参数确定。针对10 kV祥溪线#283杆后线路，通过大量的线路调查，并对以往的数据进行分析计算，得到以下数据：枯水期时主线路末端的电压为8.39 kV，末端的电压都比较低；丰水期时，电能由小水电流向主网，电压最高时达到11 kV以上。根据上述分析结果并结合经济效应，我们决定在线路上先安装一台调压器，来解决线路端电压低的问题，根据实际条件，安装点分别定在主干线#286为SVR-2000/10-7（-5%～+15%），此方案能解决安装点后端电压低的问题。

4 注意事项及需改进的部分

4.1 运行操作注意事项

调压器在进行合环操作时，一定要满足两个条件：调压器档位应设置于中间档（V档），已免合环时因调压器一、二次电压不同而造成短路事故；必须将调压器自动与手动调档切换开关切换至“手动”位置，以免合环过程中调压器因自动调档而造成短路事故。

4.2 需改进部分

①控制箱位置设置不当，应调整至便于操作人员操作的位置。双向调压器的控制箱位于调压器箱体上，要操作时必须登上调压器台架上，而调压器的自动与手动调档切换开关必须在控制箱内进行操作，若要进行调压器投运操作，操作人员必须先登上调压器台架把自动与手动调档切换开关切换至“手动”位置，待调压器投运后，操作人员又要再登上调压器台架把自动与手动调档切换开关切换至“自动”位置。因此，应将控制箱调整至便于操作人员操作的位置，如台架下方。

②调压器只能记录累计动作次数。调压器只能记录累计动作次数，而无法记录历史动作时间，不利于配合我们分析调压器调档动作前后10 kV军营线各公变首端电压的变化情况。

③无通讯设备，不具备通讯功能。无通讯设备，无法及时掌握调压器的运行状况。

5 结 语

由此可见，10 kV军营线BSVR双向馈线自动调压器、祥溪线SVR单向馈线自动调压器通过判别电压大小进行自动调档，从而使得10 kV军营线、祥溪线的电压保持在合格范围内，解决了长期困扰小坪村、尾林村电压不稳问题，大大满足了当地茶农制茶期间的用电需求。

参考文献：

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【关键词】电气计量装置错误接线电量误差综合误差

根据电能计量装置的性能特点，其准确性与电能计量装置的组件――电能表、互感器、二次回路连接导线等有关。解决好这三部分的误差管理就能有效地保证各装置的整体性能的准确度。综合误差不是一个不变的数值，而是一个动态的数据。这种仅仅拿某一组成部分的情况去求综合误差的方法是极其不合理的。

一、电能计量装置综合误差产生的原因

要降低计量综合误差，则新投运和改造计量装置选型上，要求电能表、互感器都必须符合《电能计量装置技术管理规程》要求，按负荷类别选取适当准确度等级，并投产前做好各项测试工作，以后运行管理中，还要规程规定进行周期检定和轮换制度。电流互感器、电压互感器合成误差额定二次负荷范围内均可用准确度来控制。而电压互感器二次导线压降所造成误差，综合误差中也占有相当比例，可以电能表、互感器合理选择来补偿，降低计量装置综合误差。

（一）电能表选型及使用不当引起误差

实际运行中，若用户负荷电流变化幅度较大或实际使用电流经常小于电流互感器额定一次电流30%，长期运行于较低载负荷点，会造成计量误差，应采用宽负载电能表。用三相三线电能表测量三相四线电能将引起附加误差。三相负载不平衡，中性点普遍有电流存，引起附加误差。

（二）电流互感器选用不当引起误差

电流互感器误差是由铁芯所消耗励磁安匝引起。接入电流互感器二次负荷包括电能表电流线圈阻抗、外接导线电阻、接触电阻。选择电流互感器时，应从三方面考虑二次容量大小，选用电流回路负荷阻抗较小表计，如电子式电能表来满足二次容量要求，必要时还可利用降低外接导线电阻方法。一次电流电流互感器一次绕组时，要使二次绕组产生感应电动势，必须消耗一部分电流来励磁，使铁芯产生磁通。

（三）电压互感器二次导线压降引起误差

电压互感器负载电流二次连接导线及串接点接触电阻时会产生电压降，这样加负载上电压就不等于电压互感器二次线圈电压，产生计量误差。

（四）电能表本身的误差

测定电能表的基本误差，应在规定的电压、频率、波形、温度、指定的相位及已知负载特性等条件下进行。检定电能表基本误差的装置，其误差等级应为被测试电能表的1/3~1/5。基本误差测定时，应根据被测试电能表的使用情况及精度，选择不同的测试点，即不同负载电流值。

（五）互感器的合成误差

电路中的高电压和大电流通过电压和电流互感器变换成低电压和小电流,但是互感器不可能将一次电量毫无误差的缩小若干倍变成二次电量，由于互感器存在比差和角差,致使电能计量有误差,称之为互感器的合成误差。

二、减少电能计量装置综合误差的方法

（一）电能计量装置误差的综合管理采用分段、分步式的管理方法

在《技术管理规程》中更注重电能计量装置的分类管理，将电能计量装置的类别进一步细化，并规定了各环节电能表、互感器准确度等级和计量二次回路电压降指标，力求将综合误差限制在一定的范围内，其管理模式是具有实际意义和可操作性的。

（二）计量规程要求，完善计量装置设置

1．选择高精度、稳定性好多功能电能表。电子技术发展，现多功能电子表已日趋完善，其误差较为稳定，且基本呈线性。

2．电流互感器和电压互感器合理地组合使用。当采用电流互感器和电压互感器进行电能测量或检定电能表时,可根据电流、电压互感器的误差将他们合理地组合使用。

（三）采用正确计量方式，减少计量误差

对接入中性点绝缘系统电能计量装置，应采用三相三线制电能表，其2台电流互感器二次绕组宜采用四线连线；对三相四线制电能计量装置，其3台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线边线。否则会给测试工作带来困难，且造成测量误差。

（四）电能表与互感器配组进行检定调整

此办法是将电能表与其配套的互感器配组后再进行检定调整。调整时，把互感器误差考虑在电能表内，然后对电能表进行调整。配组调整的办法，可以在电能表安装现场进行，也可以在试验室进行。一般以在试验室调整为宜。在试验室将电能表和互感器配组试验和调整好以后，再安装到运行现场。

（五）减少电压互感器二次回路压降误差

在电能计量装置专用的计量回路中,应尽量缩短二次回路导线的长度,加大导线截面,降低导线电阻。如用上述措施还不能完全解决压降超差问题,则需考虑加装电压补偿器（应先征得用户同意），提高计量准确性。

（六）合理选择电流互感器变比

电流互感器误差取决于互感器的比差、角差，一次电流为其额定值60%左右，至少不得低于30%，才能使电流互感器运行在最优状态，从而降低电流互感器误差。尽量避免继电保护和电能计量用的电流互感器并用，否则会因继电保护的要求而使电流互感器的变比选择过大，影响电能计量的准确性。

（七）开展计量装置综合误差分析

把投产前电流、电压互感器合成误差、电压互感器二次回路压降误差计算形成数据表，每次周期校验时，都可以对照各项数据配合电能表进行调整，使计量综合误差达到最小。同时，按规程规定做好电能表、互感器、电压互感器进行周期检验和轮换工作。

（八）尽量选用误差较小的互感器

互感器的误差小，则合成误差小，所以应尽量选用误差较小的互感器。在条件许可下，对运行的互感器进行误差补偿。

根据电能计量装置的性能特点，其准确性除与最基本组件-电能表有关外，还与计量用电压、电流互感器以及相关二次回路等有关。解决好这三部分装置的误差管理，即电能计量装置误差的综合管理，就能有效地保证各装置的整体计量性能。

【参考文献】

[1] 王月志电能计量 中国电力出版社 2004

[2] 陈向群电能计量技能考核培训教材中国电力出版社出版 2003

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关键词：电气化铁路；电能质量；问题；

中图分类号：U224 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-08-00-01

高效的铁路运输能力能促进我国国民经济的快速发展，随着现代化脚步不断加快，提高电气化铁路的技术水平势在必行。综合治理铁路电能质量问题不仅利于电气化机车的安全快速运行，同时也能降低对资源的燃耗，实现资源的合理化配置。目前我国铁路电气化率已达到32%，并且他们承担着全路50%的货运量，我国电气化铁路总路程也已达25000公里以上，位居世界第二。据国家规划局统计，到2020年，我国的电气化铁路路程将会突破5万公里，届时电力铁路的路程会占据总路程的一半以上，并且承担的运输量达到85%以上[1]。

一、电气化铁路电能质量问题

电力机车的运行加大了电网的负荷，因此会造成很多的质量问题，同时对电网系统的稳定也有损害，这些都给电网系统供电用户造成了严重的危害。根据电气化铁路的特点分析可以得出影响电能质量的原因主要有电力机车的波动性和冲击性强、三相不平衡、以及谐波电流过高[2]。

（一）电力机车的波动性比较大的相关因素主要有铁路的符合状况、线路的情况、电力机车的类型以及机车行驶的速度，另外还会与机车的牵引重量和运行图。上述因素运行状态的时间和空间分布不均匀都会使得牵引负荷力量的不平衡，这样的电力负荷的不平衡会给电力系统造成很大的破坏，同样在质量综合治理中难度也很大。

在我国，因为电力机车数量比较庞大，因此我国电气化铁路牵引变电站的容量也比较大，在设计时容量达到90M VA。另外根据长远发展计划，针对高速专线的牵引变电站电容量规划达到140M VA，并且在很多电气化铁路的牵引变电站容量设计，都是根据完全超容量的情况制定的，所以在电力牵引变电站最高负荷值可以达到180―240M VA。这样的情况下，在电网设备比较低或者电网供电能力不足的部分地区是不可能承受如此大且集中的负荷的，所以会造成部分地区的供电系统的极大破坏，从而引起电压不稳定或闪变的问题。

（二）电力机车是单相负荷的，因此将电力机车接入三相对称电网时会造成牵引变压系统产生幅值很高的负序电流。负序电流的大小和牵引变电器的连接方式有关，牵引负荷的大小也会影响到负序电流的情况。当牵引变电器采用的是单相接线变压器时，它的牵引负荷在电力系统中引起的负序会与正序相抵；牵引变电站采用单项V/V接线变压器的前提下，在两个方向的牵引负荷相等的情况中电力系统引起的负序和正序电流各为一半，相反情况下负序电流与两侧产生的负荷电流差的绝对值是成正比的；牵引变电站使用三相接线变压器时，它的负荷在电力系统中会引起的负序电流是正序的二分之一。

负序电流过高会引起旋转电机中产生负磁场，这种负序磁场会导致电力机车产生负序同步转矩，致使车身震动，因此会产生一定的制动力影响到电机的出力，不对称的负荷会导致变压器的利用率下降和加快变电器的损耗。

（三）电气化铁路一般会采用交―直―交和交―直型机车类型，其采取相控整流技术，它会导致往供电网注入大量的谐波电流。谐波电流会加快电气元件的损耗，影响各项设备的正常运行。造成谐波过流还会影响继电保护装置的工作，因此会到此设备被严重地损坏以及电网停止供电的事故发生。

二、解决电气化铁路电能质量问题的方案

牵引供电系统的特性情况会影响到电气化铁路中存在的电能质量问题，因此从牵引供电系统进行治理具有很强的可行性。大容量电力系统装置的研究和开发在理论上具有一定的优越性，在解决铁路电能质量问题受到广泛重视。

电气化铁路牵引供电网主要分成三个方面分别是电力供电系统；牵引变压器和接触网；电力机车。因此在提高铁路电能质量方面的治理方案可以分别从上述三方面入手。

（一）提高牵引变电站接入的供电系统短路容量，可以通过缩短接入点和电源两者之前的距离[3]。这样的工作方式能够提高电力系统抵御问题的能力，控制牵引负荷注入电力系统的负序电流以及谐波电流对其造成的损害。这个方案在理论上是提高铁路电能质量的有效措施。但是改变电力系统原有的接线方式是一项规模很浩大的工程，因此会耗费许多成本，并且这项方案具体操作起来也很困难。另外长期发展看来，短路容量不可能无限量的增长，因此治理效果还是会受到限制。

（二）另外有些牵引变电站采用的是抗匹配平衡变压器以及斯科特变压器。这些特种变压器能够根据自身接线方式和变比设计，在达到一定的负荷量的情况下可以对系统三相电流转变并且完全对称，因此可以达到控制负序电流对系统造成损害的目的。虽然该方案可以解决三相电不平衡造成的质量问题，但是由于牵引变压器系统的侧绕组换相接入，会引起供电臂的电压相位不同，如果在不同区段间加分段绝缘器的话，会使得牵引网的无电区域面积扩大好几倍，电力机车在运行时安全存在着较大的隐患。

（三）而SVC以及STATCOM作为动态装置在国外的铁路电力使用方面很广泛并且效果很好，SVA装置利用晶匣管对波动性的负荷进行可调节性并且连续补偿，另外利用无源滤波器剔除系统中的高次谐波、减少了谐波对电子元件的损害。在我国电气化铁路中使用中，其并联了牵引器的系统侧并且采用三相电，使得该装置更加优化。STATCOM装置是通过将变流器与电抗器与电网并联，可以适当的调节交流侧输出的电压相位以及幅值。它的性能十分良好，工作效率很高并且响应迅速，运行控制范围面很广。它还能够进行双向无功补偿和有功转移，因此可以对负序电流进行无功补偿，更加适用于电气化铁路电能治理中。

三、结语

随着电气化铁路规模不断扩大，以及其运载量不断上升，不断电力铁路电能的质量是当前面临的比较大的技术问题。电路质量问题不仅制约着电力铁路的发展，同时还可能造成铁路运输安全事故，因此务必要加快对保证其高质量运行的技术设备研发，并且要借鉴国外优秀经验对其进行综合治理。

参考文献：

[1]周方圆，王卫安.高速铁路对供电质量的影响及治理措施[J].大功率变流技术.2010（06）

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[关键词]电能计量；装置；问题；失误；管理

中图分类号：C93 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0095-01

利益是影响电力企业以及电力用户和谐关系的主要因素，因此需要对电能进行正确的计量。合理的计算可以一方面保证了电力企业的效益，另一方面满足用户的需求。电力企业在对电能进行计算的时候，一般采用智能表或载波表等计量装置，若电能计量装置出现故障会直接影响计量的结果。因此我们要对电能计量装置故障的原因进行分析，提高计量结构的准确性，从而稳定电力的交易市场。

一、电能计量装置的常见故障分析及采取的措施

1、烧表故障分析及采取的相应措施

经过长期的市场调查和分析可以得出，烧表故障占到了智能电能表容易产生的故障中的近30%，这种故障容易造成智能电能表直接报废，无法正常使用。因此，要对此格外关注。智能电能表的烧表故障问题所产生的原因比较多，主要有以下几种方面：智能电能表内部RC供电电源直接烧毁是由于用户超负荷使用；智能电能表接线端口接触不良造成的内置继电器或者电流取样线路直接烧坏；烧坏光耦现象是由于用户将强电接在脉冲输出端口上了；在安装智能电能表时有可能将继电器输出端口的零线端接线这就会造成智能电能表出现短路现象。对于这类烧表故障采取相应的措施首先应当加强用户对电能表的基本认识，在使用过程中不要超负荷使用，在安装过程中要及时检查，检查智能电能表的生产质量、计量装置等，以免避免造成不必要的麻烦，做好防护工作，有效的规避故障的产生。

2、超差故障分析及采取的相应措施

在智能电能表的使用过程中，超差故障出现的频率比较多，超差故障主要分为计量精度超差和多功能口故障两类。

第一，计量精度超差问题。

计量精度超差可以具体分为三个方面：1. 加电压和电流的时候，智能电能表不能显示误差值，但脉冲灯闪烁。这个现象所出现的故障部分就是在电能表计量部分的脉冲线夹连接不稳定，或者脉冲输出部分比较脆弱，导致出现问题，其措施就是对其逐个进行检查。2.加电压和电流时，脉冲灯不闪，所计量的误差不显示。在这时候首先检查计量部分是否连接不稳定，或者查看智能电能表的元器件是否有损坏，如若没有，就是由于电压和电流采样部分出现故障所导致的。3.加电压和电流时，如果其他功能在正常的情况下，但是不计电量，这种情况一般就是有功功率信号未发出造成的。

第二，多功能口故障。多功能故障是影响超差故障的另外一个因素，而造成多功能口故障的原因也有几种。电能计量装置中的线路需要仔细的连接，但是，如果出现连接错误，使表针有问题，而且时钟也不能正常的运转，这些故障可能是由无日记时脉冲有误导致的。对于这类的故障可以在日常检查的时候发现。不过日记时脉冲显示故障，就可能是时钟中的电路出现了虚焊。如果发现装置外部的钟芯片发生故障，最直接的检测方法就是查看输出频率。输出频率没有问题，那么故障的原因可能是，装置中的时段头切与正常的规格不符；或者是装置内部焊脚掉落，而这种故障的处理方法也很简单，就对故障部分重新焊接。

3、电池故障分析及采取的相应措施

在智能电能表进行工作时，当锂电池的电量耗尽的时候，这样会造成电能表的程序和数据丢失现象。智能电能表锂电池没电的原因有可能是锂电池本身的质量问题，但是也有可能是电路板漏电所产生的原因，电池正常时的两端电压应该是大于3.64V的。当然，经过长时间的使用，锂电池的寿命减小有可能是外部环境对其产生的影响，外部环境的温度发生的变化，造成锂电池的质量损坏从而使得数据消失。因此，对于这种故障，应当采取的措施应是要做定期检查工作，并且选用高质量的锂电池。

三、电能计量装置的管理

1、管理层面

为了减少电能计量装置发生故障，在计量装置安装的时候要注意安装的位置以及方法，而对智能表或载波表的改造也应该符合相关规定，并完全安装标准执行。管理人员在检查计量装置改造工作的时候，要严格控制工作环节质量，对于每个环节的质量都要重视，以免出现问题。在现在的电力市场上，大多数电力用户都使用智能表，但是很多用户对于智能表不了解，因此电力企业要对智能表进行宣传，让用户对智能表有基本的认识，知道智能表的性能以及使用方法。管理人员要严格检查装置中可能存在的故障，检查线路的受损率，使计量装置能够安全的使用。

2、技术投入层面

在电能计量装置的载波表使用过程中，出现故障最频繁的就是液晶显示器显示不出字来，影响抄表人员查看电能计量结果。因此发现出现问题的载波表要及时的更换。在我国一些地区偏远地区，交通不便，表箱不能随时更换，使用的表箱时间都比较长，而表箱也在使用中出现一定的损坏，尽管损坏的程度不同，但是也影响了装置的使用，因此，要处理好接地装置，排查安全隐患，发现有隐患的表箱也要进行更换。我国使用的电表一般都是一个住户一个电表，对于电力用户来说，使用比较方便。但是在电表的改造上，比较困难，工作量太大。而且参与电表改造的工作人员基本都是外来雇工，对电表的改造工艺没有较深的认识，在改造中容易出现问题，因此对雇工人员进行必要的培训。

3、质量检测方面

为了保证监测的有效性，在检测电能计量装置时，要为质量为核心，建立质量管理体系，对即将检测的部分产品重点管理。而其他部分的装置，负责检测的人员就要随机抽选对表样进行检查，但是检查的标准要与管理体系的标准一致。在检测中如果发现存在质量问题的装置，要及时的报告，最后检查人员要将检查的结果报告给质检中心，而质检中心会根据报告对有质量问题的产品进行处理。质检中心在产品投放市场运行时，也要继续承担责任，对市场上的产品追踪检查，保证结果更加准确。

四、结束语

影响电能计算的因素有几种，其中计量装置故障是主要的原因，因此要处理好装置中的故障。本篇文章探讨了影响电能装置故障的因素，并提出了管理装置的方法，致力于将计算结果的误差控制在最小。管理计量装置可以维护电力用户的利益，减少损失，也保证了电力企业的效益，使电力市场更加公平。

参考文献

[1]曾晓锋.供电所如何做好电能计量管理工作[J].科技视界.2015（12）