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  电力科技 2018 年 10 期 ︱223︱ 谐波对电表计量准确性的影响 戴振华 国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司，江苏 泰州 225300 摘要：谐波是电力系统中的一种常态现象，它的存在会在某些特定的程度上影响电表计量准确性，继而影响电力计费的公平性。消除谐波的干扰因素是当前电力企业未来的发展过程中迫切地需要解决的一个问题。本文基于感应式和电子式两种类型电表，先对其计量准确度受谐波的影响情况进行分析，并提出了减小谐波干扰的建议。 关键词：电表计量；谐波；计量误差；改进建议 中图分类号：TM933.4 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2018）10-0223-01 为了确保电力事业有序发展，维...

  电力科技 2018 年 10 期 ︱223︱ 谐波对电表计量准确性的影响 戴振华 国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司，江苏 泰州 225300 摘要：谐波是电力系统中的一种常态现象，它的存在会在一定程度上影响电表计量准确性，继而影响电力计费的公平性。消除谐波的干扰因素是当前电力企业发展过程中迫切要解决的一个问题。本文基于感应式和电子式两种类型电表，先对其计量准确度受谐波的影响情况做分析，并提出了减小谐波干扰的建议。 关键词：电表计量；谐波；计量误差；改进建议 中图分类号：TM933.4 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2018）10-0223-01 为了确认和保证电力事业有序发展，维护用电用户和供电企业双方的利益，就必须要提高电力计量的准确性。然而，作为一种电力系统中无法彻底消除的客观现象，谐波的存在会在某些特定的程度上干扰电表计量结果的准确性，甚至可能造成较大误差，所以如何控制谐波对电表计量带来的不利干扰值得深入探讨。 1 谐波对电表计量准确性的影响 1.1 对电感式电表计量的影响 随着电力事业的发展，社会生产或日常生活中处处需要用到各种各样的电力电子装置，这极大地增加了谐波出现的概率及其危害性。谐波的存在，会给电力系统及其相关的线路、设备等产生严重影响，比如诱发机电保护装置出现误动作情况等。所谓的电感式电表，实际上就是使器件在磁感应作用力下完成转动后实现计量的一种计量电表。在工作状态下，电压线圈所形成的的电流磁通划分成两个部分，其中一部分会穿过铝盘通过回磁板后生成工作磁通，剩下的则是位于铝盘左铁轭和右铁轭后所生成的工作磁通。而不同于电压线圈，电流线圈本身所形成的磁通会穿过铝盘两次，并借助所构建的相关电流组件构成一个完整的回路。借助电压线圈和电流线圈，就可以形成于不同位置穿过铝盘的交变磁通，所形成的磁场力会驱动铝盘发生转动，铝盘负载的有功功率同其转动的角度成正比来确定最终的电表计量数值。 该种类型的电表计量是基于基波所设计的，但是基波和谐波二者在叠加后所形成的电流与电压属于畸变类型，不属于标准的正弦类型，这样会降低电表计量误差率曲线，影响最终计量结果的准确性。如果被测量电流和电压具有比较高的谐波频率，那么感应式电能表计量结果就会有更大的负误差，无法准确地测量电能计量结果值。此外，随着频率的增加，感应式电表计量方式会少计量电能，最高测量值可能仅为实际耗电量的 10%，这主要是由于该种类型电表中所设置的转盘中包含有杂质，不是纯电阻材料所造成的。随着频率的增加，电表内部所设置的转盘阻抗值也会相应增加，这会降低电表计量转速，降低电流线圈磁通量；谐波也会造成铁芯中出现混乱的感应变化，减小铁芯的磁通，这些会影响电表驱动力矩，进而造成计量误差。 1.2 对电子式电表计量的影响 相较于感应式电表，电子式电表计量误差一般要小于频率变化。以基波进行计量，谐波所造成的电表计量误差要大于感应式电表计量误差，这主要是由于电子式电表内部的构造所决定的。该种类型的电表主要按照“A/D乘法器和处理器输出和显示数据”的工序开展测量工作，设备在正常运行状态下不超过国家标准 50Hz。由于电子式电表借助乘法器来计算电能，同时基于电量定价机理计算出电流量，以此来获取电量值。然而，电力系统运行过程中存在谐波，那么所形成的谐波会对电表所采集的电信号产生干扰，也会因为电压和电流的瞬间改变而对电气元件的实际运行情况产生影响，相关电气元件的性能发生改变对电表计量精度以及传感器信号采集等产生影响，最后会影响乘法器计算的最终结果准确性。此外，电力系统中出现的谐波被电表中的感应器记录下来，且互感器无法按照统一比例来转换谐波，那么就会使得相应的检测信号发生畸变问题，这种条件下继续使用电表进行计量，势必会影响最终计量结果的准确性。如果电力系统中的波形出现畸变问题，那么会使电感式电表所对应的误差率特性曲线出现迅速下降，影响其计量的稳定性和准确性。相较于奇次的谐波波形，偶次谐波具有更大的波形改变，可以从电子式电能表频率误差特性曲线 谐波对电表计量准确性影响的改善建议 2.1 创新电能计量方法 鉴于当前电力系统中的谐波源主要为非线性用户，所以为了尽量削弱谐波源给电网所带来的各种污染影响，可以适当地惩罚这些造成谐波污染的用户。虽然能起到一定作用，但是只能治标不治本，更为关键的是要采用更加科学、合理的电能计量方法，从根本上去改善相应的电表计量工作环节。判断影响计量结果常用的方法主要包括神经网络法、电流矢量法、谐波功率潮流方向法、基于基波计量法等，这些计量方法均可以对谐波和基波进行有效区分，可以准确地计算出基波部分的电量，不需考虑谐波干扰所形成的电量，进而可以提高计量结果的准确性。以基于基波计量法为例，其可以采用矢量分解的方式将谐波电流进行分解，明确其中用户需要承担的谐波责任，具体需要应用波动量法确定相应的谐波阻抗值，之后再以谐波适量分解法求出用户需要承担的谐波干扰责任，通过谐波有功电能计量公式（带加权系数）进行计量收费。通过采用该种计量方法，可以在对谐波影响线性用户进行补偿的同时，适当地处罚那些非线性用户所带来的谐波危害，这种方法非常适用于那些存在严重谐波污染问题的电力系统中。 2.2 采用新型电能表 在明确谐波对电表计量准确性带来影响的机理后，可以适当地改进相应的电表计量方式和过程，改进和创新电能表计量结构，尽可能地消除谐波给电能表计量结果准确性带来的不利影响，减小谐波影响提升电能计量结果的准确性。比如，在电能表内部，可以借助 MCU 和数字乘法器向数据处理器发送采集电压波形和电流波形的指令，之后以电能测量、计算和分析谐波等工作，将谐波能量值准确地显示出来，避免谐波因素给电表计量结果准确度带来过大干扰，提升其计量的准确性。 2.3 优化电表计量流程 为了更好地控制电表计量过程，防范谐波给电表计量结果准确性带来不利影响，可以针对电表计量中谐波的影响，对相应的计量流程进行优化处理，具体要点包括：其一，在电表计量之前，要灵活运用A/D 转换器对电流和电压的数据信号全部进行滤波预处理，校正谐波存在的畸形情况，确保其后续进入到乘法器后信号不再是畸变状态，同时要对总体的功率电量值进行求解；其二，借助数字化处理方式，剔除或抑制电流和电压的畸变情况，使其逐步生成一个仅有畸变性质的信号；其三，借助乘法器对相关信号进行计算，这样就可以最终得出一个谐波的总体功率。谐波功率的总相对时间和功率的总合进行积分处理，就可以求出谐波和电能所对应的真实电能值。如果谐波功率和基波功率二者之间的方向保持一致，那么可以将整个系统中的载荷当成线性处理。如果基波电能一旦对计量有计量价值，只需要进行计量谐波与基波的差。如果二者的方向不一致，那么计量依据需要以基波和谐波之和的绝对值为依据。通过上面这种对电表计量过程进行优化处理，可以解决非线性用户少计量电能，也可以避免线性用户多计量电能，确保各方利益得到有效维护。 3 结语 电能计量是电力企业工作的一项重要内容，是确保用户和供电企业自身利益的重要保障。但是电力系统中谐波的存在，会在一定程度上影响电表计量结果的准确度。为了确认和保证计量结果准确性，需要注意在创新计量方法和改进电表的基础上，优化电表计量流程，减少谐波对电表计量产生的干扰和影响。 参考文献： [1]叶保恒.电力计量中电力谐波的影响与有效措施[J].硅谷,2015(01): 156+158. [2]张明贵.浅谈电力谐波在电力计量中的应用及发展[J].黑龙江科技信息,2012(25):83.