電力諧波對電能計量系統(tǒng)的影響分析

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1、電力諧波對電能計量系統(tǒng)的影響分析（國網(wǎng)湖南省電力公司湘潭供電分公司湖南湘潭411104）摘要：隨著電力需求量的不斷增加，越來越多的電子器件被投入到電力系統(tǒng)中。尤其是非線性負(fù)荷的大量使用，導(dǎo)致諧波含量也急劇增加。木文針對電力諧波給電能計量帶來的準(zhǔn)確性問題，首先分析了電力諧波的來源，然后闡述了電力諧波對電力計量的只體影響，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。為從事電力計量的工作人員提供一定的參考。關(guān)鍵詞：電子器件：非線性負(fù)荷：諧波1前言隨著國家經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，人民對電力的需求量不斷的增加。電力系統(tǒng)中引入大量非線性負(fù)荷，在給人們帶來方便的同時，對電網(wǎng)注入了大量的諧波電流，不僅

2、使電力系統(tǒng)中的電壓和電流波形發(fā)生嚴(yán)重的畸變，而且對輸電設(shè)備、通訊設(shè)備等電力系統(tǒng)設(shè)備的安全運(yùn)行，計量儀表、測量儀器等電能計量設(shè)備的可靠計量均構(gòu)成了嚴(yán)重的危害。尤其針對常用的感應(yīng)式計量表和電子式計量表，在諧波背景下很難做到精確測量。因此，研究如何對電力諧波進(jìn)行合理的控制，確保電能計量的精確度，保障用電人民的合法權(quán)益，是電力企業(yè)面對的一個重要課題。2電力諧波的來源諧波是指頻率是50Hz基波頻率整數(shù)倍的周期性正弦能量。由于實(shí)際應(yīng)用的電力系統(tǒng)不是理想的系統(tǒng)，產(chǎn)生諧波的原因有很多，主要來自于以下幾個方面：1電源的質(zhì)量問題。我們目前使用的發(fā)電機(jī)基木都是從三相繞組的基礎(chǔ)上發(fā)

3、展而來，無法保障繞組的對稱性和鐵芯的均勻性，這些都影響了發(fā)電機(jī)的整體質(zhì)量，導(dǎo)致了電力諧波的產(chǎn)生。2輸電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波。電力變壓器的磁性常工作在飽和階段，雖然降低了投入成木，但產(chǎn)生了電力諧波。3用電設(shè)備。隨著電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的廣泛泣用，尤其是晶體閘管整流設(shè)備，當(dāng)整流裝置為單相電流電路JLL負(fù)載為感性時，存在次數(shù)不等的諧波電流，蘇中三次諧波含量占基波的三分之一；當(dāng)接容性負(fù)載時存在諧波電壓，且諧波的含量與電容的大小呈正比。4其次人們tl常生活常用的電視機(jī)、微波爐、計算機(jī)等家用設(shè)備，雖然單臺功率較小，但艽使用量非常大，在使用過程中會產(chǎn)生了大量的諧波污染等等?？傊?/p>

4、各種各樣的非線性器件，不同程度的對電力系統(tǒng)引入電壓或電流諧波。3電力計量裝置及計量原理對電力進(jìn)行計量主要是通過電能表實(shí)現(xiàn)的，依照測量參數(shù)、實(shí)現(xiàn)原理、接入位置的不同電能表可被分為多種類型。常用的分類方式為按照其結(jié)構(gòu)原理將其分為感應(yīng)式和電子式兩類。3.1感應(yīng)式電能表結(jié)構(gòu)及工作原理感應(yīng)式電能表主要是利用磁感應(yīng)產(chǎn)生的力矩推動電表中各個計量部件的運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)對電能的計量的，主要由電磁元件（包括電壓元件和電流元件），制動元件，計度元件，轉(zhuǎn)動元件，軸承等其他配件構(gòu)成。在測量過程中，首先將電能表電壓元件與被測設(shè)備并行聯(lián)結(jié)，將電能表的電流元件與被測設(shè)備串行聯(lián)接。當(dāng)負(fù)載通電吋，電

5、流元件和電壓元件中都會產(chǎn)生電磁力矩，表盤指針發(fā)生轉(zhuǎn)動。此時計量元件會對指針的轉(zhuǎn)動角度進(jìn)行測量，根據(jù)測量結(jié)果顯示當(dāng)前的電能使用情況。為保證計量結(jié)果的準(zhǔn)確性，在測量之前要使用額定頻率產(chǎn)生裝置對感應(yīng)式電能表進(jìn)行校正，讓電流磁通夾角與功率因數(shù)角成90度。測量產(chǎn)生的平均轉(zhuǎn)動力矩M:上式中，U是負(fù)載電壓，C是比例系數(shù)，IL是負(fù)載電流，ψ是U和IL的相位差，P是負(fù)載的有功功率。3.2電子式電能表結(jié)構(gòu)及工作原理電子式電能表工作原理：首先對電壓、電流進(jìn)行采樣，然后將電壓和電流信號送入乘法器得到功率，然后通過積分電路變頻變換，得到對松的頻率，最后通過對頻率信號計數(shù)得到被

6、測電路消耗的電能值送至輸出。電子式電能表分為模擬乘法器電子式電能表和數(shù)字乘法器電子式電能表。模擬乘法器電子式電能表不能直接測量較高的電壓值，測量吋首先對電壓、電流進(jìn)行預(yù)處理。數(shù)字乘法器電子式電能表集成了數(shù)字處理芯片，首先將電壓電流模量量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，再進(jìn)行處理。但兩者結(jié)構(gòu)類似，都包括：輸入部分、乘法器、積分部分、輸出部分。4諧波對電能計量的影響4.1對電感式電表的影響電感式電表主要利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生動力推動器件運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電能計量工作。因此感應(yīng)式電能表的計量誤差與計量頻率之間存在一種對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)過文獻(xiàn)4證明，計量誤差與供電頻率之間存在反比例關(guān)系，即感應(yīng)式電能表在

7、計量高頻電能誤差時，會出現(xiàn)負(fù)誤差隨著頻率的升高，而II當(dāng)頻率為1000Hz左右時，誤差超過了-90%。冋吋當(dāng)電力系統(tǒng)中存在諧波吋，感應(yīng)式電能表中的轉(zhuǎn)盤阻抗和線圈阻抗會發(fā)生變化，進(jìn)一步影響了電壓和電流元件測量的精度，影響了測量結(jié)果。電感式電表的測量誤差：4.2對電子式電表的影響與感應(yīng)式電能表相同，電子式電能表計量誤差也隨著諧波頻次的升高而增加，但由于電子式電能表屬于寬頻帶的計量儀器，蘇計量誤差比感應(yīng)式電能表計量誤差小得多，20次諧波頻率特性誤差值不超過4%。較其他類型的電表，電子式電表的精確度較高，誤差較小。目前，電力諧波對電子式電表的主要影響是雖然電子式電能

8、表受頻率影響較小，能夠?qū)娔芘c諧波電能進(jìn)行準(zhǔn)確的