浅议电力谐波在电力计量中重要性

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1、浅议电力谐波在电力计量中重要性摘要：本文通过阐述了电力谐波对电力网路中各种电力设备的影响及对供电和用电设备使用的影响导致的后果，总结了谐波对电力计量装置的影响规律，并以此建立了电力谐波作用下的电力计量技术。关键词：电力系统；计量;谐波；分类号：F407.61文献标识码：A文章编号：随着国民经济和电力工业的飞速发展，用电负荷日趋复杂和多样化，一些具有非线性、冲击性、不平衡特征的负荷设备，如半导体整流和逆变装置以及变频调速装置等电力电子设备，都会不同程度地产生谐波污染，影响电网的电能质量。近年来，全球范围内因电能质量引

2、起的电力系统及电力设备事故屡有发生，每年因电能质量不合格而引起的国民经济损失极为严重。在电力已成为当今社会主要能源支柱的今天，全社会越来越依赖供电系统的可靠性同时也对供电质量提出了越来越高的要求，电力部门如何积极采取措施保证为社会提供优质、可靠的电力是重大问题。1、电力系统供电质量保证的重要课题是对谐波测量和监控。谐波的测量是解决谐波问题的关键，它是研究谐波影响的出发点和依据。通过谐波的测量，技术人员可以实时监控电网中的谐波量和方向，以此判断谐波的流向，从而计量正反向的谐波电量、各次谐波的含油率、电压、电流的幅值、

3、相位等参数，这些数据能为电力部门治理谐波提供可靠的依据。由于谐波的特性是分线性、分布性、随机性、非稳定性和成因复杂，所以对谐波的测量是较为困难的。目前在电力网路中对谐波的测量有以下几种方法：采用模拟带通或者带阻滤波器测量、基于傅立叶变换谐波测量；基于瞬时无功功率的谐波测量；基于神经网络的谐波测量；利用小波方法的谐波测量。这些方法各有其优势和缺点，其中傅立叶变换的频域分析是对谐波测量的最为广泛的方法。2、谐波与电能计量电能计量是电流、电流共同作用的结果，一般来说，电流波形的畸变度主要由负载性质决定，而电压波形的畸变度

4、主要由接线方式及设备性能决定，所以讨论谐波对电能计量的影响时，应该两者综合考虑。即使同一负荷，如果运行的环境不同，谐波对计量的影响都会有所差异；如：35KV供电电压等级比10KV高，电压的畸变度小，谐波的影响也相对较小；供电线路首端比末端的计量点受谐波的影响小；专线计量点比处于负荷中心的计量点受谐波的影响小等。谐波的作用是影响整个电力系统的电压，所以对电能的计量也会产生负面的影响。这些谐波主要是针对电能表频率产生负面效应，所以电能表的频率响应特征是研究谐波和电能计量的重要数据依据。实践中通过对不同种类电表的频率响应

5、特征的测量和分析，证明了感应是电能表和数字式电能表的对谐波的频响特征的差异。感应式电表随着高次谐波的增加，频率响应曲线有逐渐增多的衰减特征，按频次计算，到九次的时候衰减就能够达到80%以上，这主要是因为感应式电表的圆盘涡流路径的等效圆盘阻抗角会随着频率的增高而增大。而电子式的电表其频响特征曲线较为平坦，可以认为没有衰减，是宽带响应特征，电子表的宽带主要受互感器频带和乘法器时钟频率限制较多。其原因如下：2.1谐波功率在实践中对感应式电表的工作原理可以知道，同频率的电流和电压的磁通之间产生作用才能产生转动的力矩。而谐波

6、对感应式电表的影响就是产生的异常频率，导致电表的电路电压电流产生异于网络的功率(谐波功率)，从而影响了电表对电量的计量。实测中谐波功率的产生有这样几种情况：(1)电压为正弦波，电流异常。这时如果电流的异变率小于10%时，对电表的影响可以忽视，但是随着电流的增大，电表的误差也会随之增大，形成正向误差，这就是因为磁路的非线性变化导致了电压磁通中出现了谐波导致的附加电流磁通，增加了原有的正常力矩。(1)电流正弦波正常，电压出现谐波干扰。在这样的情况下，谐波电压的磁通与电流磁通分量产生了附加力矩，在电源异常率在30%以下时

7、，力矩值较小，这时的谐波功率影响可以不计，但是如果超出就会造成计量异常。(2)当谐波对电流和电压都产生影响的时候，这时就要利用谐波功率流向图来进行谐波功率分析。设电源发出的基础波功率为Pg，线路吸收的基波功率为Pf，线性负荷、非线性负荷的基波功率可以为P1和Pn;线路、线性负荷及非线性负荷吸收的h次谐波功率分别为Pfh，PLh及PNho则基波功率和谐波功率守恒表达式如式：PG=Pf+PL+PN(1)0:Pfh+PLh+PNh(2)由式(2)可得:PNh=-(Pfh+PLh)