試論諧波對電能計量的影響分析

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1、試論諧波對電能計量的影響分析試論諧波對電能計量的影響分析［摘耍］電能計量用于統(tǒng)計電能用戶的用電量，供電企業(yè)根據(jù)用電量收取相應(yīng)的電能費用，所以電能計量的準(zhǔn)確性和可靠性對電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和電能用戶的利益有直接的影響，而電力傳輸過程中諧波的存在使得電力計量產(chǎn)生誤差，因此，必須采取有效措施保證諧波影響下的電能計量的準(zhǔn)確性。本文將對諧波所導(dǎo)致的電磁感應(yīng)式電能表和全電子式電能表電能計量出現(xiàn)誤差的原因進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的可消除諧波影響的電能計量方法。［關(guān)鍵詞］諧波電能計量影響中圖分類號:TM933.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009

2、-914X(2014)07-0334-011.刖舌近幾年來，我國的電力事業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，電能依然是社會生產(chǎn)生活的主耍應(yīng)用能源，電能計量的準(zhǔn)確性與可靠性是保障市場經(jīng)濟(jì)下各個行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及人民日常生活質(zhì)量的不容忽視的重耍因素。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，許多科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾娔苡嬃渴侄蔚玫綇V泛應(yīng)用，電能計量的準(zhǔn)確性有很大程度的提高，但現(xiàn)代企業(yè)大量使用大功率感性負(fù)載，使得電力網(wǎng)中產(chǎn)生大量的高次諧波，對電力計量產(chǎn)生干擾影響，因此，研究諧波環(huán)境下準(zhǔn)確合理的電能計量方法得到了電力企業(yè)的普遍重視。2.諧波影響下的電能計量誤差2.1電磁感應(yīng)式電能表電

3、磁感應(yīng)式電能表所接收的電流是以基波的形式進(jìn)行傳導(dǎo)的o當(dāng)電路中存在高次諧波時，就相當(dāng)于在磁路中附加了諧波磁通，電壓線圈以及旋轉(zhuǎn)圓盤的阻抗受到諧波磁通的影響會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，進(jìn)而使電磁感應(yīng)式電能表周圍的電壓和電流產(chǎn)生變化，最終導(dǎo)致電能表顯示的計量數(shù)據(jù)存在誤差［1］。另一方面，基波和諧波傳導(dǎo)的過程中在某些地方會出現(xiàn)疊加情況，產(chǎn)生畸形波形。標(biāo)準(zhǔn)電路平均功率使純正弦變化電波的電壓與電流相互作用的結(jié)果。由于電磁感應(yīng)式電能表使用的是鐵磁線圈，當(dāng)波形出現(xiàn)畸形吋電流和電壓不能產(chǎn)牛線性變化而是發(fā)生畸變，這就使得電磁器件的周圍在原有電壓的基礎(chǔ)上附

4、加了諧波電壓，諧波電壓與諧波電流的附加作用，導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩和標(biāo)準(zhǔn)電路平均功率Z間不能出現(xiàn)正比關(guān)系［2］。總而言Z,電路中出現(xiàn)諧波吋，電磁感應(yīng)式電能表計量的電能數(shù)據(jù)并不包括諧波有功電能，電能計量吋不精確的。2.2全電子式電能表全電了式電能表的工作原理是通過特殊的電能表集成電路把處理過的實時的電壓和電流轉(zhuǎn)換成脈沖輸出，這樣產(chǎn)生的脈沖與電能之間存在正比關(guān)系，從而電能表能夠顯示供電用戶所使用的電能數(shù)據(jù)［4］o全電了式電能表丁作時，轉(zhuǎn)換成脈沖的電壓與電流是實施電路的瞬時值，因此，依據(jù)這樣的科學(xué)理論計算出的使用電量應(yīng)該包括標(biāo)準(zhǔn)電路電能和諧

5、波有功電能。但是實際與理論是存在差距的。在電路中，負(fù)載電流和諧波電流屬于相向流動，那么基波與諧波產(chǎn)生的電能也是相反方向的，全電了式電能表記錄的電能是兩種波形有功電能的代數(shù)和，這就使得電能表顯示的電能不僅沒有包括諧波有功電能，還會比基波有功電能要小，電能計量也就不可不免的出現(xiàn)了誤差。同吋，外界環(huán)境的溫度、電能表電能計算方法、電磁元件的使用頻率以及加載的電壓電流等條件的變化也會不同程度的改變諧波對電能表計量電能的干擾影響。1.諧波環(huán)境下準(zhǔn)確實施電能計量的方法在當(dāng)下的電力系統(tǒng)中，我國國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)行生產(chǎn)大量使用的整流設(shè)備、變壓器、電抗

6、器、工業(yè)用電弧爐、大型單相電力電了裝置、電氣化機車以及應(yīng)用于高新產(chǎn)品的敏感電子器件都是電網(wǎng)中諧波的主要來源，現(xiàn)代的電子電力技術(shù)還沒能找到其他能消除諧波的替代元件和設(shè)備，因此，在諧波必然存在的情況下，只能改進(jìn)電能計量方法，以保證電能計量的準(zhǔn)確性和可靠性。要想從根本上解決諧波的干擾影響,如何防止諧波電流的產(chǎn)&是問題的關(guān)鍵，沒有諧波電流也就不會有諧波電壓，電網(wǎng)中也就不會有諧波電能消耗［5］。目前可以通過安裝調(diào)諧波裝置和補償功率因數(shù)的方法減輕諧波的對電能計量的影響。另一方面，我們還必須認(rèn)識到基波和諧波產(chǎn)生的功率的性質(zhì)是不同的，基波功

7、率屬于有用功率，諧波功率屬于無用功率，只有有用功率用于稱量計算，基于此原因，發(fā)展出以下兒種在諧波環(huán)境下準(zhǔn)確實施電能計量的方法。(1)采用頻率陡降的電能表。頻率陡降的電能表只能采集線性的電壓和電流，并計算出對應(yīng)功率，因此這種電能表是名副其實的基波電能表。諧波電壓與諧波電流產(chǎn)牛的諧波功率屬于非線性負(fù)荷，不能對基波電能表產(chǎn)生影響，因此，使用頻率陡降的電能表也就彌補了全電子式電能表的弊端，真正做到了電能計量與實際使用值保持?致。(2)采用分頻技術(shù)制作的電能表。分頻技術(shù)制作的電能表計量的電能包括基波電能以及不同傳導(dǎo)方向的諧波電能，這樣

8、可以使用電費杠桿來保障企業(yè)和用戶的利益。這是因為采用分頻技術(shù)計算出的電能為三個部分，電費也可相應(yīng)分別收取，即基波電費、諧波消耗電能的懲罰性電費以及消除諧波消耗電能的獎勵性電費。在以前的概念中,人們通常把諧波電壓同基波電壓一起歸類為有效電壓，相應(yīng)的諧波電流也被視為有效電流的一種類型，有效功率