波对电能计量的影响及改进对策

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谐波对电能计量的影响

1.谐波对感应式电表的影响感应式电能表只在工频附近很窄的频率范闱，且电压和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，当系统中电压和电流波形因各种原因有畸变时，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和电流不变而又含有谐波时，电能表电压线圈阻抗和转盘阻抗都会变化，导致电压工作磁通和对应的电流工作磁通变化，从而影响电能表的计量精度。同时，当存在谐波电压与谐波电流时，由谐波和基波叠加而成的波形发生畸变，但是由于对应铁芯导磁率的非线性，磁通并不能相应的成线性变化。根据电路原理，只有同频率的电压和电流相互作用才产生平均功率：同样，根据电磁感应式电能表的工作原理，只有同频率的电压和电流产生的磁通相互作用才能产生转矩，畸变的波形通过电磁组件以后，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。2.谐波对电子式电表的影响全电子式电能表对不同的被测信号波形的响应也不同，相应产生误差也有所差别。大量的研究结果表明，依据正弦函数的正交性，当构成功率的压和电流信号中只有一个有畸变时，随畸变程度的不同，全电子式电能表出现测误差，但误差不大。当电压和电流信号波形都有畸变即存在谐波功率时，全电子电能表测得的电能值与理论计算结果相比，误差不大，可以忽略。此时，全电子电能表计量的是基波和各次谐波电能的代数和。从电能计量准确性这个角度来考虑，系统中存在谐波时，全电子式电能表计量误差较小，在一定的频带内能够准确反映流入电能表的总电能。应当指出，在测量电能量时，电网电压和电流要经测量用互感器转换成弱信号后才送人电能表，因此测量用互感器的准确度直接影响着测量结果的准确度。如果测量用互感器特性存在非线性，当畸变信号经过互感器时，互感器对各次谐波成分的转换比例就不一致，从而使被测信号发生变形。在这种情况下，测量误差也会很大。研究发现，在波形畸变情况下，互感器的波形交换误差随谐波次数的增加而非线性地增大，偶次谐波的波形变换误差比奇次谐波更大。

电能计量的改进

因为目前大多数用户均为非线性用户，能够测量出用户向系统中发出的谐波功率，以及他们从系统中吸收的谐波功率，是准确计量的关键部分。只有准确计量用户发出和吸收的谐波功率才能够准确对用户的用电水平和其对电网所造成的影响进行评价。为了能够准确地计量用户吸收和发出的谐波，应该在电能表技术中引入谐波源的判断和识别技术。目前主要有基于功率潮流和谐波阻抗的谐波源辨识和检测的方法，如功率潮流法、临界阻抗法、微分方程法、基于最dx-乘法以及基于全球定位系统(GPS)等谐波源辨识方法。应用这些谐波源辨识技术在电能计量中，则能够对用户所吸收和发出的谐波功率进行更准确的计量。针对冲击性负荷，由于数字式计量表中所采用的FFr在时域中没有局部变化的能力，所以可以考虑将具有良好时一频局部变化特征的小波变换应用在电能表中，两种方法结合使用，以计量在冲击性负荷的情况下，用户所消耗的实际电能。在计量方式上，应采用基波电能和用户吸收和发出的谐波电能分别计量的模式。此方式考虑到将负载所吸收和发出的谐波功率分别计量，从而达到计量结果的公平合理。

电能是国民经济和人民生活的主要能源，电能计量必须准确合理。但是随着大量非线性负荷的应用，电网中谐波普遍存在，对电能计量造成较大的影响。因此，谐波对电能计量的影响受到各方面广泛的关注。总之，谐波电流是由于电力系统的非线性负荷导致的电流畸变，严重危害输电线路和运行设备，增大了电能表的计量误差。随着电力科技的发展和更新。完善电能表的计量功能，消除谐波带来的不良影响，会取得更大的进展。

本文作者：韩冬工作单位：哈尔滨电业局农电工作部