肖虎

【摘?要】電力運行系統(tǒng)中，電能質(zhì)量會在極大程度上受到電力諧波的影響，甚至在電力諧波的影響下還會有電力部門電能計量表計漏計的情況發(fā)生。日益發(fā)展的社會經(jīng)濟下，非線性用戶也逐漸將更多的電力諧波注射至電網(wǎng)中，電網(wǎng)受到的影響日益上升。本文首先闡述了電力系統(tǒng)諧波對電能計量的影響，接著分析了電力系統(tǒng)諧波對電能計量影響的解決策略。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)諧波;電能計量裝置;影響分析

引言

我國電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用電力電子技術(shù)后，電力系統(tǒng)中非線性負(fù)荷用戶數(shù)量也呈現(xiàn)出顯著上升的趨勢，將更多的電力系統(tǒng)諧波注入至電網(wǎng)之中，如此一來不但使得電力系統(tǒng)中電壓、電流波形畸變劇烈，電能質(zhì)量遭受影響，同時也導(dǎo)致輸電設(shè)備、通信設(shè)備、測量儀器及計量儀表等難以正常運行、工作，最終導(dǎo)致電能計量嚴(yán)密性和精確性受到影響。故而，需重視電能計量受電力系統(tǒng)諧波影響的降低。

1 電力系統(tǒng)諧波對電能計量的影響

1.1 諧波對感應(yīng)式電能表的影響

電能表按其工作原理可分為機械式電能表和電子式電能表，與電子式電能表相比，電子式電能表具有靈敏度高、精度高、防竊電、低功耗等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。機械式電能表中最常用的是感應(yīng)型電能表，主要由軸承、驅(qū)動元件、制動元件、轉(zhuǎn)動元件和輔助部件等組成。機械式電表電量顯示原理是交變電流和電壓將電表轉(zhuǎn)盤穿過時產(chǎn)生的驅(qū)動力使其轉(zhuǎn)動并將計數(shù)器字輪轉(zhuǎn)動帶動，無法對其精度進(jìn)行有效的控制。感應(yīng)式電能表是在交流基波的基礎(chǔ)上設(shè)計的，在測量過程中，力矩由磁感應(yīng)強度的驅(qū)動元件產(chǎn)生，驅(qū)動儀表測量電能。電力系統(tǒng)一旦產(chǎn)生諧波，電能表的電流和電壓就會受到諧波的影響，從而使電能表產(chǎn)生與正常電流和電壓不同的畸變電流。驅(qū)動元件引發(fā)的磁感應(yīng)會在電流、電壓的畸變之下而有一定變化產(chǎn)生，驅(qū)動元件產(chǎn)生的力矩也會相應(yīng)地發(fā)生變化。

1.2 諧波對電流互感器的影響

電能計量裝置重要組成部分的低壓電流互感器無法耐受直流分量，且不能測量直流電流，甚至在有直流分量時交流電流測量也會失準(zhǔn)，導(dǎo)致存在直流分量時低壓電能計量裝置出現(xiàn)少計電量的情況。電網(wǎng)中的直流分量通常是由于整流產(chǎn)生的，如電氣化鐵路、電鍍、煉鋼、煉鋁、電鍋爐等工業(yè)用戶，因整流導(dǎo)致交流中帶有大量的直流分量，特別是在半波整流時，電流為半波電流，低壓電流互感器不能傳變該電流信號，導(dǎo)致電能計量失準(zhǔn)。現(xiàn)有低壓電流互感器在直流分量下會產(chǎn)生直流偏磁，直流分量無法變化的磁通，因為勵磁電流的緣故，會將鐵心工況改變，產(chǎn)生各次諧波，使得鐵芯飽和，導(dǎo)致低壓電流互感器無法準(zhǔn)確傳變帶有直流分量的一次電流，使得電能計量裝置失準(zhǔn)。

1.3 諧波對電能計量準(zhǔn)確性的影響

諧波會影響電能測量的準(zhǔn)確性，由于諧波的存在，電能計量裝置測量的總電能也會在基波和諧波之間產(chǎn)生一定的差異，最終影響測量的精度。相關(guān)實驗結(jié)果表明，在正常情況下對電能進(jìn)行測量時，應(yīng)該使用的互感器順利轉(zhuǎn)換電壓和電流的弱電信號，后進(jìn)入電度表，電壓和電流在諧波的影響下會發(fā)生畸變，這一次進(jìn)入互感器信號也就會在一定程度上不同于正常情況下的信號。

2 電力系統(tǒng)諧波對電能計量影響的解決策略

2.1 合理選擇電能計量方式

要想實現(xiàn)電能計量準(zhǔn)確性的提升，首先可入手于計量方式。在抗直流分量低壓電流互感器、寬頻帶電能表、工頻基波電能表一起實施的基礎(chǔ)上進(jìn)行電能測量，確保測量的準(zhǔn)確性，減少諧波排放，保障電力系統(tǒng)得以安全運行。交流設(shè)備等極易產(chǎn)生高次諧波，通過運用電子式電能表進(jìn)行雙向計量，將兩個電能表測量數(shù)值平均，如此即可確保結(jié)果能夠一致于或是接近于實際用電量。

2.2 加大諧波監(jiān)測與治理力度

首先，將現(xiàn)有電網(wǎng)及主要諧波源作為重點檢測項目，并對有關(guān)于諧波源的變電站實施質(zhì)量檢測裝置，以此展開實時監(jiān)測;其次，完善檢監(jiān)測系統(tǒng)，及時了解監(jiān)測機制獲取信息，并以此為依據(jù)進(jìn)行科學(xué)決策，以便電網(wǎng)污染得以及時處理;再次，科學(xué)規(guī)劃，對諧波源接入要求進(jìn)行嚴(yán)格控制;最后，用戶諧波含量超標(biāo)，不論其接入形式為何，都必須嚴(yán)厲禁止。同時，非線性用戶諧波后續(xù)處理措施必須監(jiān)督落實。

2.3 科學(xué)確立電能計量方案

諧波源用戶在設(shè)計計量點時，應(yīng)當(dāng)與諧波源之間留下一定距離，或是與諧波源遠(yuǎn)離;諧波較重的用戶或電廠，設(shè)計計量點時應(yīng)以諧波偏小的端口為主，以便將諧波對計量裝置的影響有效降低;關(guān)口計量表應(yīng)以多功能電能表為佳，以便將高穩(wěn)定性、可靠性及精準(zhǔn)度實現(xiàn)。

2.4 不斷強化技術(shù)改進(jìn)

帶加權(quán)系數(shù)的諧波有功電能計量方式是一種新型的改進(jìn)電能表計量方式的計量收費方式，該方式不但能將由于諧波而受影響的線性用戶補償，同時也能對發(fā)出諧波電能的非線性用戶進(jìn)行合理處罰，可在經(jīng)濟手段的運用下將電網(wǎng)諧波污染削弱的目的達(dá)成。同時，改計量方式也可準(zhǔn)確、公平的計量，在具有較為嚴(yán)重的諧波污染的電網(wǎng)系統(tǒng)中十分適用。此外，由于個別電能表生產(chǎn)廠商不具備帶有測量諧波電能的電能表的生產(chǎn)能力，因此應(yīng)建立在先進(jìn)計量原理的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)電能計量表進(jìn)行改進(jìn)。諧波電能表還可在原有多功能電能表改進(jìn)之后，與電子技術(shù)相結(jié)合，借助軟件功能進(jìn)行更先進(jìn)電子電能表的開發(fā)，有效監(jiān)測、管理諧波，可支持同步采樣、誤差補償算法，最終將電能計量受諧波的影響妥善處理。

結(jié)束語

電力系統(tǒng)產(chǎn)生電力系統(tǒng)諧波的原因中，用戶使用非線性電器是最為根本之一，影響了電能計量表電能計量工作的順利開展，并極大程度降低了整個電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。因此，必須在針對性措施的實施下，確保用戶及電力管理機構(gòu)能夠高度重視電力系統(tǒng)諧波，將非線性負(fù)荷減少，為電能計量監(jiān)管工作的全面落實奠定基礎(chǔ)。

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（作者單位：國網(wǎng)蒙東供電服務(wù)監(jiān)管與支持中心）