谐波电能计量算法的研究及MATLAB仿真文献综述

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1、文献综述谐波电能计量算法的研究及MATLAB仿真一、前言随着国民经济和电力工业的飞速发展，电能供求关系的矛盾虽然已逐步得到解决，但是电网迅速扩大和新类型用户(如城市，城际轨道交通，汽车充电站)的出现，电能计量面临更严重的用电非线性和随机性。并且非线性用电负荷的日益增多，用电负荷日趋复杂化和多样化，供电系统中谐波电压和电流成分不断增加。电力系统谐波不仅对电力设备构成危害，供电系统造成污染，而且产生谐波的非线性用户将其吸收的一部分基波电能转化为谐波电能，造成供电企业线损增加，电力营运企业非经营性成本增加。为此有必要研究在谐波的电能计量方式，以确保电能计量准确，保障电力营运企业的经营效益。

2、电力市场改革，使得电能计量管理手段日趋多样，要求计量系统的智能化越来越高。考虑到电能计量的准确性，现时的电能表在适用范围上各异，现时对谐波信号、非稳态畸变信号等复杂信号条件下的电能计量技术尚未成熟。近年来随着国家产业政策的调整和节能环保工作的不断推进，在沿海和中东部地区，高耗能和对环境、电网污染较为严重的企业，已被逐步关停和转产。一些如30万吨以下的小型炼钢、钛合金、大型起重吊装、牵引等设备的电力电子装置带来的谐波问题，对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁，给周围电网运行带来极大影响。按照国家对谐波的管理要求，企业进行谐波治理需要投入数十至数百万的资金，使得一些中小企业借西部大

3、开发招商引资实际，纷纷迁往西部边远经济欠发达省区，利用西部对谐波管理的滞后和能源的相对充裕而谋求“发展”，而使西部电网变的更加脆弱。因此,要实现对电网谐波的综合治理,就必须搞清楚谐波的来源及电网在各种不同运行方式下谐波潮流的分布情况，以采取相应的措施限制和消除谐波，从而改善供电系统供电质量和确保系统的安全经济运行。二、主题9当谐波电流注入到电网中,使得电网电压发生畸变,这些设备就是电力系统的谐波源。电网正弦基波电压施加于非线性设备时,设备吸收的电流与施加的电压波形不同,电流发生了畸变,产生了谐波。电力系统中的谐波源可分为两类:一是含电弧和铁磁非线性设备的谐波源,如交流电弧炉及铁磁谐振

4、设备等,其中尤以电力设备产生的谐波最多。;二是含半导体的非线性元件,如各种整流设备、变流器、交直流换流设备、变频器等节能和控制用的电力电子设备。严重的谐波电压和电流能导致继电保护和自动控制设备的误动,产生附加损耗,降低输电效率,直接影响电能计量的准确性。1、国标对谐波的限值和计量对电压失真度的要求电网中谐波分量的大小,直接影响电能质量的好坏和电能计量的准确性。国标GB/T14549《电能质量公用电网谐波》明确给出了公用电网谐波电压的限制值(见表1)。　2、谐波对电能计量的影响　电网中基波功率由发电机产生，而负荷又分为线性负荷与非线性负荷。非线性负荷吸收电网的基波功率，并将基波功率的一

5、部分转化为谐波功率反送回电网;线性负荷不仅吸收电网的基波功率，也吸收谐波功率。　　对不同类型的电能表频率响应进行测试，可以看到：感应式电能表对2次以上谐波有逐渐增大的衰减特性，到9次时已衰减掉80%以上，主要原因是感应式电能表的圆盘涡流路径的等效圆盘阻抗角随频率的增高而增大;电子式电能表呈宽带响应的特性，电子表带宽主要受其互感器频带和乘法器时钟频率限制。　　　电能表反映的电能为：9　式中：——通过电能表的电能;——通过电能表的基波电能;　—通过电能表的第h次谐波电能;—第h次谐波下电能计量衰减的频率响应系数。根据感应式电能表频率响应曲线，随着频率的增大，电能表误差向负方向增大，即

6、实际计量的电能越来越少，但0<

7、Kh

8、<1。电子式电能表对各次谐波的响应系数Kh≈1，它反映的用户消耗电能较接近实际。对线性用户，它计量的电能等于基波与各次谐波电能之和，但大于基波电能;对非线性用户，它计量的电能等于基波与各次谐波电能之差，但小于基波电能。对线性负荷而言，基波功率方向与谐波功率方向相同，Kh>0，因此感应式电能表所计量的电能大于基波电能，但小于基波与各次谐波电能之和;对非线性负荷而言，基波功率方向与谐波功率方向相反，Kh>0，因此感应式电能表所计量的电能大于基波与各次谐波电能之和，但小于基波电能。3、谐波对电能计量准确度的影响3.1　对电磁感应式电能表的影响电磁感应式

9、电能表是通过电磁感应组件来驱动机械计数装置记录电能的。它是按基波情况设计的。在电能表工作时,电压线圈的电流所产生的磁通分为两部分,一部分是不穿过铝盘而由左右铁轭构成回路的非工作磁通,另一部分是穿过铝盘并由回磁板构成回路的工作磁通。然而电流线圈所产生的磁通,两次穿过铝盘,并且通过电流元件铁芯构成回路。由于电压线圈和电流线圈产生的交变磁通,在不同位置穿过铝盘,并在铝盘的不同位置感应出电流(涡流),此涡流与磁场相互作用产生推动铝盘转动的力矩,铝盘转动力矩与负载有