電力諧波在電力計量中的應(yīng)用分析

【摘要】隨著時代的發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，我國電力系統(tǒng)發(fā)展迅速。電力系統(tǒng)主要是依據(jù)電力計量來收費(fèi)的，那么，電力計量的準(zhǔn)確性將會對電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生直接影響，還會在很大程度上影響到電力系統(tǒng)中計算技術(shù)指標(biāo)。準(zhǔn)確的電力計量，可以促使電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和合理性，推動電力的市場化進(jìn)程。電力諧波存在于電力系統(tǒng)中，會對電力計量的合理性和準(zhǔn)確性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，不利于供電部門擴(kuò)大效益。本文簡要分析了電力諧波在電力計量中的應(yīng)用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

【關(guān)鍵詞】電力諧波；電力計量；應(yīng)用分析

電力諧波在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，是不可避免的，有很多因素都會導(dǎo)致電力諧波的產(chǎn)生。要想解決諧波問題，諧波測量是必須要進(jìn)行的，這些是諧波研究的出發(fā)點。對諧波進(jìn)行測量，就需要實時監(jiān)測配電網(wǎng)里諧波的含量和潮流方向，并且對諧波流向進(jìn)行分析。結(jié)合計量數(shù)據(jù)，來制定相關(guān)措施來處理諧波。

1.電力諧波出現(xiàn)的原因

一是發(fā)電源質(zhì)量較低，導(dǎo)致諧波的出現(xiàn)：因為三相繞組制造發(fā)電機(jī)時，達(dá)到的對稱總是存在著偏差，并且發(fā)電機(jī)的均勻程度也并不是絕對標(biāo)準(zhǔn)的，因此，總會有一些諧波出現(xiàn)于發(fā)電源中。通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，這種諧波一般較少。

二是出現(xiàn)于輸配電系統(tǒng)中的諧波：通常情況下，諧波會出現(xiàn)于電力變壓器中，這是因為變壓器鐵心處于飽和的狀態(tài)，磁化曲線是非線性的，當(dāng)磁化曲線的飽和段中出現(xiàn)工作磁密，磁化電流就會表現(xiàn)為尖項波形，這樣就會諧波包含于其中。通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，變壓器中鐵心的飽和程度和偏離線性是呈正比的關(guān)系，并且還會直接關(guān)系到諧波電流，也就是說要想控制諧波電流，就需要降低變壓器中鐵心的飽和程度。

三是用電設(shè)備方面出現(xiàn)的諧波：隨著時代的發(fā)展，目前在電力機(jī)車以及開關(guān)電源等諸多方面都已經(jīng)開始廣泛的應(yīng)用晶閘管整流，這樣就促使很多的諧波產(chǎn)生于配電網(wǎng)中。單向整流電路是整流裝置，那么在接感性負(fù)載時，就會有奇次諧波電流產(chǎn)生，三次諧波含量就會達(dá)到百分之三十左右的基波，增大電容值的過程中，也會隨之增大諧波含量。通過統(tǒng)計，大約所有諧波的百分之四十左右就是整流裝置出現(xiàn)的諧波，因此它是最大的諧波源。

2.電力諧波對電力計量準(zhǔn)確性的影響

在感應(yīng)式電能表方面：在對電能表計量受到波形畸變影響進(jìn)行研究時，需要對電能表的頻率特征進(jìn)行充分掌握，要知道，電能表頻響含有的曲線平坦與否，會對諧波功率下出現(xiàn)的計數(shù)誤差產(chǎn)生直接的影響。要想將感應(yīng)式電能表最好的工作性能給發(fā)揮出來，就需要保證電壓和電流是正弦波，并且頻率范圍比較的狹窄。如果有畸變出現(xiàn)于配電系統(tǒng)里電流和電流波形偏離正弦，那么就會影響到電能表測量的準(zhǔn)確度。據(jù)研究表明，電壓以及電流諧波測量時的頻率大小和負(fù)誤差呈正比的關(guān)系。

在電子式電能表方面：被測信號的不同，會出現(xiàn)差異化的波形響應(yīng)，電子式電能表也會出現(xiàn)差異的誤差。正弦函數(shù)在正交性的作用下，如果僅有一個畸變存在于功率的電壓或者電流兩信號中，就會有誤差存在于電能表測量中，但是只會產(chǎn)生很小的誤差，甚至可以忽略不計，如果有畸變存在于兩信號的波形中，電能表測量出現(xiàn)的誤差可以是可以控制的，這是數(shù)字乘法器以及分割乘法器的作用。在對電能量進(jìn)行測量的過程中，測量過配電網(wǎng)的電壓和電流之后，要將其先轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹼娦盘枺玫氖腔ジ衅?，之后才可以進(jìn)入到電能表中。因此，互感器的準(zhǔn)確度會直接影響到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果有非線性特性出現(xiàn)于測量的互感器中，在傳輸中，畸變信號經(jīng)過了互感器，那么互感器中轉(zhuǎn)換諧波的就會有不同的比例，并且，容易有變形問題存在于被測信號中，此時，就會有較大的測量誤差產(chǎn)生。通過相關(guān)的實踐研究我們可以得知，如果有畸變存在于波形之中，隨著諧波頻率的增高，就會增大波形變換的誤差，并且奇次諧波中波形變換的誤差會小于偶次諧波。

電能表計量的電能包括了基波電能和每次的諧波電能，每次負(fù)荷情況的不同，會對諧波電能產(chǎn)生影響，方向也存在較大的差異。電力部門希望基波電流是用戶的的全部電流，幾波電壓是配電網(wǎng)的全部電壓，這樣就可以減輕線性負(fù)荷對用戶產(chǎn)生的不良影響。作為用戶來講，也希望只計量那些基波電能。電能表計量出來的有功功率是基波電能將諧波電能減掉，如果計算較低的基波電能，就會有諧波污染存在于配電網(wǎng)中。

3.電力計量方法的選擇

目前在工業(yè)用電中，大多都是采用多功能的電子式電能表來用于電力計量，而將感應(yīng)式電能表應(yīng)用于其他一般居民和非工業(yè)的電力計量中。結(jié)合國家相關(guān)的規(guī)定，用電用戶類型的不同，需要選擇差異化的電價收費(fèi)方式，電能表只可以對基波功率進(jìn)行測量，卻無法有效的測量諧波功率。諧波影響到了電力部門以及線性負(fù)載用戶的用電，在付費(fèi)時，卻沒有承擔(dān)諧波功率所造成的額外損失。而那些非線性的負(fù)載用戶，將所有的基波電能費(fèi)用都承擔(dān)了下來，但是因為諧波出現(xiàn)而給電力系統(tǒng)帶來的損失卻不能有效補(bǔ)償。

目前，智能電能表作為基礎(chǔ)設(shè)備已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于我國智能電網(wǎng)的建設(shè)中，它促使配電網(wǎng)信息化、數(shù)字化和自動化得以實現(xiàn)，有效促進(jìn)了電力諧波電力計量的發(fā)展。智能電能表具有一系列的優(yōu)勢，可以進(jìn)行雙向計量，具備功能有很多，比如預(yù)付費(fèi)、階梯電價、遠(yuǎn)程斷電等，可以實時監(jiān)測配電網(wǎng)的運(yùn)行電能質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量，電力企業(yè)的效益可以得到有效保證，可以更加穩(wěn)定的進(jìn)行電力供應(yīng)。特別是隨著時代的發(fā)展，人們生活質(zhì)量的不斷提高，對電能質(zhì)量提出了更高的要求，并且又開始廣泛采用非線性負(fù)載。用戶的利益會在很大程度上受到電力諧波的損害，并且電力系統(tǒng)非經(jīng)營成本的投入會得到顯著增加，針對這種情況，電力部門就需要研發(fā)一種新的計量方式來解決這個問題。在這種情況下，就可以應(yīng)用智能電能表，它不僅可以對基波功率值進(jìn)行測量，還可以將諧波潮流的方向以及大小給測量出來，針對諧波功率存在于非線性負(fù)載用戶中，那么結(jié)合測量的結(jié)果，就需要將額外的經(jīng)濟(jì)懲罰施加到他們身上，這樣就可以給予電力部門以及線性用戶適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。通過實踐研究表明，這種計量方式可以更加合理的計費(fèi)，諧波損害帶來的經(jīng)濟(jì)損失可以由非線性用戶來承擔(dān)。

4.結(jié)語

通過上文的敘述我們可以得知，目前越來越多的非線性負(fù)荷投入到配電網(wǎng)中，這樣就促使很多的諧波電流出現(xiàn)于配電網(wǎng)中，導(dǎo)致諧波污染的出現(xiàn)，這些諧波會促使電能損耗得到增加。如果不選取一種合理科學(xué)的計費(fèi)方式，就會給非線性用戶和電力部門造成損失。那么就可以采用智能電能表來計量，給予非線性負(fù)載用戶一定的經(jīng)濟(jì)懲罰，補(bǔ)償那些線性負(fù)載用戶和電力部門，減少諧波的危害。本文簡要分析了電力諧波在電力計量中的應(yīng)用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

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