基于諧波對電子式電能表計量的影響分析

1、基于諧波對電子式電能表計量的影響分析【摘 要】諧波是電力系統運行中不可防止的一種現象，其不僅對系統的危害較大，而且還會影響電能計量的準確性。由于諧波無法徹底消除，所以只可以通過采取有效的方法對電能計量進展改進，從而在確保電力用戶利益不受損害的同時，進一步進步供電企業(yè)的經濟效益。【關鍵詞】諧波；電子式電能表；計量1 電力系統的諧波問題1.1 諧波的定義基于狹義來講，諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數倍的電量，一般是指對周期性的非正弦電量進展傅里葉級數分解，其余大于基波頻率的電流產生的電量。從廣義上講，供電交流電網有效分量為工頻單獨頻率，其余不同于基頻那么為諧波，諧波處于不同線性負載有UPS、

2、開關電源、整流器、變頻器、逆變器等。發(fā)電機組設備沒有完全對稱的繞組的三相發(fā)電機，電機鐵心無法完全統一均勻和排除各種影響因素，以致以電能產生的同時也產生了諧波。電力傳輸和分配系統通過變壓器能大量產生諧波電流，由于變壓器鐵心飽和，非線性磁化曲線的存在，同時變壓器內部設計經濟考慮，制定工作狀態(tài)的飽和期，附近的磁化曲線中的磁通密度選擇從而使磁化電流峰值波形，在非理想條件下的奇次諧波的存在飽和度、 鐵核心構造形式和它的大小是相關上級的磁路構造，鐵芯飽和，變壓器行動點偏離線性越遠，諧波電流變得越來越大。晶閘管整流在電力機車、 鋁電解槽、 充電裝置和其他方面大量應用，對電網產生了大量諧波電流。其通過對缺角的

3、正弦波的吸收，并因此留下另一個部分缺角的正弦波假設整流裝置為單相整流電路帶感性負載時的諧波電流 ；隨著容性負載諧波電壓、 諧波含量增加相對增加，假設整流裝置為三相全控的橋式整流電路與 6 脈沖電容值，變壓器和電源供電電路包含 5 個或更多奇次諧波電流 ；假設是12 脈沖整流器，有超過 11 倍以上奇次諧波電流。1.3 諧波的危害諧波對電力系統是有害的，其主要危害包括：2 電子式電能表的工作原理其工作原理框圖如圖1所示。被測量的高電壓u、大電流i經電壓變換器和電流變換器轉換后送至乘法器M，乘法器M完成電壓和電流瞬時值相乘，輸出一個與一段時間內的平均功率成正比的直流電壓U，然后再利用電壓/頻率轉換

4、器，U被轉換成相應的脈沖頻率f，將該頻率分頻，并通過一段時間內計數器的計數，顯示出相應的電能。除了以上的幾個點，電子式電能表還包括直流穩(wěn)壓電源、 直流電壓提供適當的每個部分的電子線路，直流穩(wěn)壓電源采用降壓變壓器、 整流電路、 濾波電路的穩(wěn)壓電路等幾部分組成。3諧波對電子式電能表計量的影響分析3.1 電子式電能表的有功計量方法電子式電能表計量有功就是用A/D采樣數值計算的方法，實際上用戶負荷是不斷變化的，無法快速而準確的測得4個周期的電壓有效值、電流有效值，以及電壓、電流向量之間的相位差所以無法直接計算功率，但功率可通過電壓、電流的瞬時值計算而得，所以可以通過對電壓、電流瞬時值采樣的方法計算功率

5、，將采樣點電流、電壓相乘相加再乘以采樣周期就是平均電能理論說明引起這種電子式電能農計量誤差的原因不僅是采樣次數和A/D轉換精度，主要是通過電壓、電流互感器及其后的放大線路元器件分散性造成的幅值誤差和相位誤差在測量電能量時，電網電壓、電流要經測量用互感器轉換成弱電信號后才送入電能表，因此測量用互感器的準確度直接影響著測量結果的準確程度，假設測量用互感器存在非線性，當崎變信號經過互感器時，互感器對各次諧波成分的轉換比例就相差甚大，從而使被測信號發(fā)生變形在這種情況下，測量誤差會很大，在波形崎變情況下，互感器的波形變換誤差隨諧波次數的增加而非線性的增大，偶次諧波的波形變換誤差比奇次諧波更加大。3.2

6、電子式電能表的頻率特性電子電度表具有較寬的頻率效應時的電網電壓和電流信號只有信號失真，和另一個信號是根據正弦函數正交性可用電子式電能表的正弦波，在這種情況下，誤差小。當電網電壓和電流畸變會發(fā)生時，基于測量的諧波功率頻帶仍然可以準確，該表能將基波功率和各次諧波功率同時作為測量值。3.3 諧波情況下對電子式電能表的影響相關研究結果顯示，在諧波存在的前提下，電子式電能表的計量值近似等于基波與所有諧波電能的總和，這個值一般在1kHz以內。由于電子式電能表在計量時，未將基波與諧波進展區(qū)分，諧波對線性用戶有害，但其電能也被計入，多計入電能而對非線性用戶來說，他們產生諧波并將部分倒流入電網，此時電能表計量的是基波電能減去倒流入電網的諧波，雖然對電力電網諧波非線性諧波污染排放到整個電力用戶，但少計了電量，產生了鼓勵用戶向電網注入諧波的反作用，所以該測量方法是不合理的。例如過往改善方法是： 添加前低通濾波器，除了根本的諧波外過濾只有根本功率測量，對線性用戶來說 無用的諧波電能不計量在內 ；非線性用戶，測量的基波的電量，而不是基波測量產生成的諧波，所以這項措施也是很不理想。4 建議措施針對上述情況我們提出幾種建議措施，詳細措施如下：5 結語總而言之，采用誤差小、準確度高、起動電流小、超載才能強、防竊電、可實現抄表