电力谐波对电能计量影响分析

　　摘要电能的准确计量受谐波的影响。因电网存在谐波，电流与电压出现畸变。但非线性电磁元件构成感应式电能表，磁通不会随之线性变动，也就是说，只有在频率相同的感应式电能表中，电流、电压引起的磁通作用方可引起转矩，电磁元件因畸变波形流通，磁通却保持独立，平均功率与转矩无法实现正比变化而出现误差，无法实现精确电能表。
　　【关键词】电力谐波 电能计量 影响分析
　　1 电能计量受谐波的影响机理
　　电能计量受电力谐波的影响表现为：电力谐波有功功率不等于零与计量装置相应谐波功率。电能计量也受到CVT（电容式电压互感器）频响性质影响。因此，电能计量受谐波的影响研究可从电能设备的频率性质与评估谐波功率入手。
　　1.1 谐波源负荷功率
　　在公用电网中，谐波源用户的谐波电能相对独立，和其他用户无太多关系，仅与供电网络、谐波源自身性质相关。因此，本文以系统谐波源用户唯一为系统假定现实，在用户接入前，谐波源的供电母线电压应为标准正弦波，图1、图2为供电系统和其等值图。图中，电网向谐波源用户供给的功率为P，实际的谐波源用户的有功功率消耗为P1，谐波有功功率的转化耗费的基波有功功率为P2。那么，P=P1+P2为电网向谐波源用户供给的基波总有功功率，另外，将P2转化为Ph注入电网。设定流入母线的功率为“﹣”，流出母线为“﹢”。母线接受谐波源电流，电网等值阻抗为负载，流入母线的功率即为负。P1+P2+Ph为总的谐波源负荷功率，值小于P1+P2。因电网会受到Ph谐波功率损害，因此，在电网受到谐波源用户污染时，电量也可能被少计。
　　
　　
　　式中，电网受谐波源的h次谐波电流注入为Ih，母线上的谐波源出现的h次相电压（谐波电压）为Uh，公用电网与谐波源用户相连接位置的谐波等值电阻为Th，谐波电流与谐波电压的夹角为φn，取值为90°-180°。
　　 1.2 非谐波源用户功率分析
　　因为存在母线谐波电压，那么P1+Ph为非谐波源用户功率，且 。
　　可见，非谐波源用户因谐波污染，加上P1与Ph方向相同，电量可能多计。计量问题的出现在于存在谐波功率，若治理谐波源用户的谐波，阻止谐波电流向电网注入，那么Ph=0。从而实现电网电能不受用户的污染，也保证电能正常计量。
　　2 估算谐波功率
　　电网接收的用户谐波电流准入未被治理、合格的谐波电压含有率、合格总畸变率为估算谐波功率的前提。本文允许总畸变适度超标、谐波电压含有率符合国标上限。
　　2.1 估算谐波源负荷谐波的有功功率
　　本文以交流电弧炉负荷、三相整流负荷为讨论对象（二者具体数据见表1，谐波次数为h，最大谐波含有率为 ，谐波含有率为γh）。
　　假设0.25-0.5为系统负载时等效阻抗的基波功率因数，Rh=R1为谐波电阻，工频电阻为R1，那么可参照下式计算h次的谐波功率因数。
　　λ=cosφn=Rh/ =cos
　　同时，Ih=HRIh•I1；Uh=U1/ •HRUh。
　　。
　　h次的谐波源负荷基波功率因数与谐波分别是cosφn=λh与cosβ=λβ，h次的公共连接点谐波允许电压含有率为HRUh，h次的谐波用户电流含有率为HRIh。
　　2.2 估算线性用户功率因谐波引起的增加值
　　因为旋转电机负荷促内在相对速度超过同步转速，所以，可将转子看做为相对静止模式，同转子堵转的工况雷同。此时漏抗为电动机主要参数，设6倍额定电流是启动电动机电流，那么X=U1/6I1为其基波漏抗。
　　Ph=
　　
　　
　　5次与7次为主要母线谐波电压，同时可实现3.2%的谐波电压标准含有率，λβ=0.85，最大的谐波有功应在0.25%的基波有功范围，其实，λh=cosφn <0.2，那么，谐波有功<5%的基波有功。
　　3 电能计量受电能计量装置的影响
　　某省通过测试区域内的三相四线电子式的电能表（全波表与基波表）。实验发现，基波表仅对50Hz的基波电能计量，排除谐波电能；而全波表则对谐波电能完全计量与基波电能部分计量，谐波电能与基波电能数之和为电能表的显示数。
　　4 结语
　　无论是供电单位还是用户，都要遵守国家谐波标准，维护自身权益。因为，若供电单位提供伪劣电能，电能计量技术无误，利益也难以保护。因谐波电能影响电能，进而出现计量误差，那么电表应尽量不受谐波电能干扰。
　　
　　参考文献
　　[1]郭欣.解析电力谐波对电能计量影响[J].科技创新与应用,2014,(3):154-154.
　　[2]魏方兴.刍议电力谐波对电能计量影响[J].中华民居,2013,(33):158.
　　[3]刘座铭,吕项羽,常学飞等.电力谐波对电能计量的影响及治理措施[J].吉林电力,2013,41(2):32-34.
　　[4]谢迎群.谐波对电能计量的影响探析[J].电源技术应用,2013,(1):282.
　　
　　作者单位
　　国网山东省电力公司聊城供电公司山东省聊城市252000