对谐波影响下的电能计量方式的探讨
谐波对电能计量的影响及解决措施阐述
谐波对电能计量的影响及解决措施阐述摘要：电能计量在电力系统中发挥着重要作用，可以为电费的收取提供依据，电能计量的可靠性以及准确性直接影响电力企业以及用户的利益。
但是谐波会对电能计量产生较大的影响，进而影响电力企业以及用户的利益。
本文主要讲解谐波对电能计量的影响，提出一些解决措施。
关键词：谐波；电能计量；解决措施电力谐波问题主要由于电力电网中非线性负载的增加导致的问题[1]。
电力谐波的出现，还会增加线损，加速线路绝缘老化，导致电网中各个设备的工作效率降低，进而造成多种电力电网危害。
电力谐波还会对电能计量工作造成较大的影响，进而对电力用户以及电力企业的利益造成损伤。
因此，加强电力谐波的治理具有重要的作用，通过治理，有利于保障电能计量的准确性。
1 电力电网系统中的谐波源在电力电网中使用交流电，使用单一的工频频率的分量，因此，与单一频率不同的成分都会形成电力谐波[2]。
电力谐波在一般情况中为在非线性负载中正弦电压的加压造成基波发生电流畸变造成的。
谐波会污染电力系统，导致电能质量减低，还会导致附加损耗增多，严重影响电力系统的稳定安全运行。
因此，需加谐波源的分析，进而控制以及治理好谐波。
在传统电网中，网络结构比较简单，谐波源往往只有变压器，并且谐波的电流比较小，很难对电力系统造成较大的影响。
随着电力系统的快速发展，谐波源逐渐从变压器转变为各种电力电子设备。
在电网运行过程中，使用二极管，把交流电转变为直流电，或者通过桥式整流器，再转变电流，将直流电转变为交流电。
在工业整流设备以及电力开关中，存在滤波的电容器，会降低二极管的导通角，在使用中想要导通，必须在交流电的电流波的正弦波的最大值附近才能发挥作用。
在输入交流过程中电流波会出现严重畸形的情况。
在目前现代的电力电网中，谐波的主要来源在电抗器、变压器以及整流器中。
2 谐波对电能计量的影响2.1计算谐波功率在电力电网中，谐波出现后会形成谐波电流以及谐波电压，进而会出现谐波功率。
谐波对电能计量的影响
一
短 路而 失 去 了干燥 作 用便 会 重新 吸 收 其 是在 秋 、 冬较 长干 旱积 污 期后 ， 上 遇 水 分而 又 开始 湿润 。这时 如果 作 用 在 春 季的 大雾 或毛 毛 雨 ，是 污闪 的 频 发
、
污 闪发 生的 过程
众 所 周 知 ，一 般 固体 绝 缘 的 表面 干 燥带 的 电压 下降 ， 火花 放 电停 止 。 时 期 。 在降 雨 量较大 时 ， 使 但 由于污 秽物 闪 络 是属 于 空气 间隙 沿 固体 绝 缘 的放 如 果 受污 染严 重 ， 泄漏 电流相 当大 ， 在 质 有可 能被 冲 洗掉 ，污闪 电 压反 而 可 电形 式 。虽 然 固体 介质 的存 在 使 电场 火花 放 电熄 灭后 ，又 可 能形 成 更大 的 能 会提 高 。
故 。而造 成 电气 设 备绝 缘 能 力下 降 的 很薄 的 导 电液薄 膜 ，将 使 瓷件 表面 电 增 大 而逐 渐降 低 ，降 低率 则随 污 秽 度
原 因是 多种 多样 的 ，如 沉 积在 外 绝缘 阻 大大 下降 ， 漏 电流大 大增 大 ， 电 的增 加而 减小 ， 污量 越大 ， 闪 电压 泄 导 积 污
谐波对电能计量的影响
浅析谐波对电能计量的影响摘要：本文从电力谐波对电网的危害及其对电力企业经营效益的影响入手，通过电力谐波对普通电子式电能表和感应式电能表电能计量的对比，分析了电力谐波对电能计量的影响，推广电力谐波电能计量的必要性，并提出改造对策和展望。
关键词：谐波电能计量中图分类号：tm933.4随着非线性电力负荷的日益增多，特别是大功率交直流换流设备、电弧炉、感应炉等非线性负荷的大量应用，由于这些非线性负荷产生的大量谐波电流，使电网供电电压和电能计量处电流的正弦波形发生了严重的畸变，造成电能计量不准确。
另一方面，电力系统谐波不仅对供电系统造成污染，对电力设备构成危害，而且产生谐波的非线性用户将其吸收的一部分基波电能转化为谐波电能，并反送给电网，造成供电企业线损增加，电力营运企业非经营性成本增加。
为此有必要研究在谐波影响下的电能计量，使电能计量管理更加合理，保障电力营运企业的经营效益。
一、谐波的来源所谓谐波，就是由用户的设备所产生的频率在100hz及以上所形成的功率。
产生谐波的设备主要有铁磁饱和型、电子开关型和电弧型三类。
铁磁饱和型主要是各种铁芯设备，如变压器、电抗器等，铁芯饱和会呈现非线性功率；电子开关型主要是各种交直流设备，如整流器、逆变器、双向晶闸管和可控开关设备等，它们普遍用于冶金、化工、电气化铁路、计算机等；电弧型主要是各种炼钢炉、电焊机和弧焊机等设备。
二、谐波的危害谐波对电网的污染主要会影响电力系统的稳定运行、继电保护的误动作、增加电网线损，缩短电气设备寿命、降低发电、输电及用电设备的效率、引起公用电网中局部并联谐振和串联谐振而使谐波放大、对邻近的通信系统产生干扰等。
1.电压的变化范围过大电网供电不足，供电部门采取降压供电，或地处偏远地带，损耗过多，导致电压偏低。
电网用电太少，导致电压偏高。
电压低负载不能正常工作，电压太高，负载使用寿命缩短，或将负载烧毁。
2.波形失真（或称谐波waveform distortion）普遍的波形失真指标准电源波形的多种谐波。
谐波下的电能计量及电能质量分析方法
谐波下的电能计量及电能质量分析方法发表时间：2019-02-22T10:01:05.367Z 来源：《防护工程》2018年第33期作者：周密[导读] 电力企业收费的主要的标准是电能表的电能计量。
电能表的电能计量数据直接影响着发电方、供电方以及用电方的经济利益。
国网重庆市电力公司南川区供电分公司重庆 408400 摘要：电力企业收费的主要的标准是电能表的电能计量。
电能表的电能计量数据直接影响着发电方、供电方以及用电方的经济利益。
电能表在进行电能计量时会受到电力谐波的影响。
本文基于谐波下的电能计量及电能质量分析方法进行了分析。
关键词：电力谐波；电能表；电能计量引言：电能作为电网公司与电力用户之间交易的商品，以准确、公平的计量为前提。
随着电力电子技术及设备的发展，非线性负荷快速增加，导致电网中的谐波不断增加。
电网中的谐波一方面会对电力设备、用电设备以及通信设备的寿命及运行产生影响，增加运行成本；另一方面也会对谐波功率分摊、电能计量准确性以及电费合理收取带来挑战。
1.谐波表计量原理在谐波影响下选择谐波表对正反向基波电能与正反向谐波电能分别进行计量的方式更加有效。
谐波表硬件架构如图1所示。
谐波表中采用高精度模数转化芯片通过高速同步信号接口与DSP（数字信号处理器）连接，将电压、电流采样数据实时采集到DSP中进行处理；高速DSP芯片作为信号处理单元，负责全波、基波以及谐波等电能的计算，其中全波电能计量采用经典有功、无功电能计量算法对全波电能计量采样数据进行计算，基波电能计量是通过FIR（有限冲激响应）滤波器对全波进行滤波得到基波电能后进行计算，谐波电能计量则是采用FFT（快速傅里叶变换）得到h次谐波电压和电流的有效值与相位值，求得两者间夹角，进一步得到谐波总功率、谐波总电能与各次谐波功率、各次谐波电能；ARM（高级精简指令微处理器）作为逻辑控制MCU（微控制单元），负责控制电能表整体的运行控制，负责实时从DSP芯片中获取计量数据结果【1】。
电力谐波对电能表电能计量的影响
电力谐波对电能表电能计量的影响摘要：电能表计量数据是电力企业收取电费的重要凭证，而电网中大量的电力谐波使得电能表电能计量的合理性和准确性受到很大干扰，损害电力企业和电力用户的经济利益，因此必须采取有效的解决方法，不断提高电能表电能计量的准确性。
关键词：电力谐波；电能表；电能计量；影响；方法1电力谐波产生原因及影响电力系统在理想状态下，电压、电流都是正弦波，但在实际中存在非线性设备及负荷。
当系统向非线性阻抗特性的设备、负荷供电时，它们在利用系统提供的基波时把部分基波转换为谐波并注入系统，使得系统的正弦波形畸变，降低供电质量。
谐波源主要有三类：铁芯设备呈非线性饱和特性，类似电抗器、变压器；各种交直流换流装置、双向晶闸管可控开关；冶炼电弧炉在熔化期间引起三相负荷不平衡产生的谐波。
电力谐波会增加系统无功功率，降低系统功率因数，引发串联、并联谐振，干扰通信装置，影响电网的安全、稳定运行。
其影响主要有以下几点：(1)对于输配电线路，会造成绝缘损坏、短路，引发火灾；产生高谐振电压、谐波电流；导致继电保护装置误动、拒动，引发系统事故。
(2)对于电力设备，会造成设备绝缘老化，缩短使用寿命；增加损耗，引起发热，影响设备使用安全；产生振动、噪声，造成机械损坏。
(3)对于通信系统，会产生干扰电压，降低通话清晰度；触发电话铃响，产生噪声，降低通信质量；干扰电力载波通信工作，影响电网安全。
(4)对于电能计量仪表，会使电能计量不准确，产生误差。
(5)对于电能质量，会造成电网电压下降，影响电能质量。
2电力谐波对电能表电能计量的影响2.1电子式电能表谐波影响电子式电能表是当下社会应用较为广泛的计量设备，其在实际应用过程中，可以依据测量和检测信号信息，结合信号波形，判断其产生响应和影响。
电子式电能表具有自身弊端，其在应用时，会受到一些不同因素影响，导致计量出现误差。
电子式电能表产生误差原因具有多样性特点，其中受谐波影响最大。
由于正弦函数自身带有正交性特点，当电流和电压存在变化现象时，可能会出现数值误差，影响电子式电能表计量准确性，这一影响较小，对其产生误差可以忽略不计。
浅析谐波对电能计量影响
浅析谐波对电能计量影响一、引言随着电能计量技术的不断发展，计量精度和稳定性逐渐得到了提高。
但是，在实际应用中，电网中存在的谐波对电能计量的影响却不能忽视。
因此，深入研究和分析谐波对电能计量的影响，具有重要的理论和实际意义。
本文将从谐波的特点、谐波对电能计量的影响及其解决方法等方面，对谐波对电能计量的影响进行浅析。
二、谐波的特点谐波是指频率是基波的整数倍的交流电信号。
例如，在50Hz的交流电网中，2次谐波的频率为100Hz。
谐波信号与基波信号的频率之比称为谐波次数，用n表示。
谐波信号的重要特点是：其波形与基波波形不同，具有周期性，是高频成分，且谐波次数越高，波形越接近直线。
在电能计量中，谐波信号对计算和测量结果产生了严重影响，需要对其进行抑制和补偿。
三、谐波对电能计量的影响1.电能计量精度下降谐波会改变电网的电压和电流波形，导致电能计量中出现误差，影响计量精度。
尤其在非线性负载（如电力电子器件）工作时，其电流波形含有大量谐波。
这些谐波流会在电能计量中被视为有功功率，进而产生误差，影响计量精度。
因此，在进行电能计量时，需要对谐波进行补偿，以保证计量的精度和稳定性。
2.电表运行不稳定谐波信号具有高频成分，会产生电磁干扰，影响电能计量表的正常工作。
特别是在电力电子器件的非线性电路中，谐波干扰非常严重，会导致电表运行不稳定，运行故障增多。
3.啸叫现象在电力电子器件的非线性负载中，谐波电流会导致电力设备产生“啸叫”现象，如变压器鸣响，电容器振动等。
这不仅会给设备本身带来损坏，还会影响电网的供电质量和稳定性。
四、解决方法为了解决谐波对电能计量的影响，需要采取一系列措施，以降低电能计量误差和提高计量精度。
下面介绍几种常见的解决方法。
1.谐波滤波器谐波滤波器是一种有效的解决谐波干扰的方法。
其工作原理是在非线性负载上串联一个LC回路，滤除谐波信号。
通过谐波滤波器的作用，谐波信号的含量得到了显著降低，从而保证了电能计量的精度和稳定性。
浅析电力谐波对电能表电能计量的影响
浅析电力谐波对电能表电能计量的影响电力谐波是电能表电能计量的一个重要影响因素，它对电力系统的正常运行、电能计量的准确性和设备的寿命都有一定的影响。
本文通过浅析电力谐波对电能表电能计量的影响，来探讨电力谐波对电能计量的影响及其可能带来的问题。
我们需要了解什么是电力谐波。
电力谐波是指在交流电力系统中，频率为整数倍于基波频率的各种非基波谐波。
它们从原本的正弦波形状变成了非正弦波形状，使得电流和电压波形产生畸变，对电力系统的正常运行和设备的安全运行带来了一定的影响。
而电能表作为用于电能计量的仪器设备，也会受到电力谐波的影响。
接下来，我们将从几个方面来分析电力谐波对电能表电能计量的影响。
电力谐波对电能表读数的准确性会产生影响。
由于电力谐波的存在，电压和电流波形失真，导致了电能表的读数不准确。
因为电能表一般是基于正弦波形进行设计和标定的，而非正弦波会导致电能表的计量误差。
尤其是对于一些传统机械式电能表来说，更容易受到电力谐波的影响，其测量误差会随谐波含量的增加而增大。
在电力系统中存在较高的电力谐波时，电能表的准确性将会受到影响。
电力谐波还可能导致电能表的寿命缩短。
由于电能表在电力系统中长时间受到电力谐波的影响，其内部的电路元件可能会出现劣化，使得电能表的使用寿命减少。
尤其是在大功率负载较多的工业和商业用电场所，电力谐波的存在会加速电能表的老化，使得其寿命缩短。
这将增加电能表的更换和维护成本，对用户和供电单位都会带来不利影响。
电力谐波对电能表电能计量的影响不容忽视。
它会导致电能表的读数不准确、可能损坏和寿命缩短，这对电力系统的安全运行和电能计量的准确性都会产生负面影响。
我们需要采取相应的措施来减小电力谐波对电能表的影响。
可以通过谐波滤波器进行谐波抑制。
谐波滤波器可根据电力系统中存在的谐波情况，通过对谐波信号进行滤波抑制，减小谐波对电能表的影响，提高电能表的准确性和稳定性，延长电能表的使用寿命。
可以选择抗谐波能力强的电能表。
浅谈电力谐波对电能计量影响
浅谈电力谐波对电能计量影响【摘要】文章首先介绍了电能计量受谐波的影响机理，详细分析估算谐波功率，最后探讨电能计量受电能计量装置的影响。
【关键词】谐波；电能计量；谐波功率；影响引言谐波对电能计量的准确性和合理性有极大的影响。
采用分别计量基波电能和谐波电能，记录谐波电能方向的计量方式是比较合理的。
研究谐波对电能计量的影响，检验在谐波情况下电能计量是否依然准确、合理以及找到一种对供、用双方都合理的计量方式具有重要的现实意义。
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，取值为90° -180°。
用户1 用户n 谐波源用户用户1 用户n 谐波源用户图l典型供电系统图图2供电系统等值图表1h h2 17 30 5 9.0 123 16 20 6 3.0 104 6 15 7 4.5 81.2 非谐波源用户功率分析因为存在母线谐波电压，那么+为非谐波源用户功率，且。
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对谐波影响下的电能计量方式的探讨
张卓，骆盛军
（广东省广电集团公司韶关供电分公司，广东韶关512026）
摘要：为保障电力企业经济营运效果和促进用户对谐波的治理，通过分析电力系统谐波对电力营运企业电能计量的影响，提出对基波电能与谐波电能分别计量的计量方式，并介绍了电能计量装置技术改造的方法，举例分析了技术改造的经济效益。
关键词：电力网；谐波；电能计量
随着非线性用电负荷的日益增多，供电系统中谐波电压和电流成分不断增加。
电力系统谐波不仅对供电系统造成污染，对电力设备构成危害，而且产生谐波的非线性用户将其吸收的一部分基波电能转化为谐波电能，造成供电企业线损增加，电力营运企业非经营性成本增加。
为此有必要研究在谐波影响下的电能计量方式，以确保电能计量准确，保障电力营运企业的经营效益。
1 电网常见的谐波源
电网常见的谐波源主要有3类：
a）铁磁饱和型。
主要是各种铁心设备，如变压器、电抗器等。
其铁心饱和特性呈非线性。
b）电子开关型。
主要是各种交直流换流设备（如整流器、逆变器等）、双向晶闸管及可控开关设备等。
冶金、化工、电气化铁路等企业以及家庭用电中和电力系统直流输电中也会产生谐波。
c）电弧型。
主要是各种炼钢炉。
以广东省粤北电网为例，谐波源主要是电气化铁路和大型炼钢厂等企业。
该地区电网谐波含量比较丰富，广东省电力谐波监测站对该地区电网的2个电气化铁路牵引站进行了测量，谐波电压基本合格，谐波电流则超标。
测量数据见表1和表2。
从表1和表2可知，在牵引站（一）、（二）中，3次、5次、7次、9次谐波电流超标，其中L3相3次谐波电流最大。
2 谐波对电能计量的影响
对不同类型的电能表频率响应进行测试，可以看到：感应式电能表对2次以上谐波有逐渐增大的衰减特性，到9次时已衰减掉80％以上，主要原因是感应式电能表的圆盘涡流路径的等效圆盘阻抗角随频率的增高而增大；电子式电能表呈宽带响应的特性，电子表带宽主要受其互感器频带和乘法器时钟频率限制。
电网中基波功率由发电机产生，而负荷又分为线性负荷与非线性负荷。
非线性负荷吸收电网的基波功率，并将基波功率的一部分转化为谐波功率反送回电网；线性负荷不仅吸收电网的基波功率，也吸收谐波功率。
电能表反映的电能为：
式中：E———通过电能表的电能；
———通过电能表的基波电能；
E
1
———通过电能表的第h次谐波电能；
E
h
K
———第h次谐波下电能计量衰减的频率响应系数。
h
根据感应式电能表频率响应曲线，随着频率的增大，电能表误差向负方向增大，即实际计量的电能越来越少，但0＜｜Kh｜＜1。
对线性负荷而言，基波功率
方向与谐波功率方向相同，Kh＞0，因此感应式电能表所计量的电能大于基波电能，但小于基波与各次谐波电能之和；对非线性负荷而言，基波功率方向与谐波功率方向相反，Kh＞0，因此感应式电能表所计量的电能大于基波与各次谐波电能之和，但小于基波电能。
电子式电能表对各次谐波的响应系数Kh≈1，它反映的用户消耗电能较接近实际。
对线性用户，它计量的电能等于基波与各次谐波电能之和，但大于基波电能；对非线性用户，它计量的电能等于基波与各次谐波电能之差，但小于基波电能。
3 计量方式的选择
能反映实际电能并不等于就是合理的计量方式。
非线性用户向电网注入的谐波功率无论是对用电户还是对电力系统都是有害而无利的。
对用户的电动机来说，它并不增加有效的轴功率，相反会明显增大其附加损耗、附加温升和脉动转矩，这将严重缩短电机的寿命；对电力系统而言则将是增大线损，增加非经营性成本。
基波电能为有益的电能，应根据基波电能值合理地确定用户的电费，而不致让谐波的“制造者”———非线性用户不仅未受到处罚，还少计了电量，谐波的“受害者”———线性用户不仅得不到补偿，还多计了电量。
谐波电能为有害的电能，可根据谐波电能值确定谐波源向电网输送多少谐波能量，据此可制定相应的措施对非线性用户进行处罚，以经济为杠杆促使其治理谐波污染。
因此，在谐波影响下应选择这样的计量方式：对基波、谐波电能进行分别计量，并指示谐波电能的方向。
4 计量技术改造的方法及技术经济效益分析
为计量基波电能，可选用基波电能表，这种表在电流电压输入回路与AD转换间装有低通滤波器，只反映基波电能。
谐波电能可这样得到：用宽频带的电子表测得的电能减去基波电能，若结果为正值，表明该负荷为线性负荷，吸收谐波电能；若结果为负值，表明该负荷为非线性负荷，向电网注入谐波电能。
现场改造可在计量回路同时安装2个电能表，即宽频带的普通电子电能表和基波电子电能表。
现场安装示意图如图1所示。
以广东省粤北某电气化铁路牵引站为例，其牵引变压器容量为31．5 MVA，原来安装的是宽频带的电子电能表。
对该牵引站测定的奇次谐波电流、电压、有功功率见表3（偶次谐波数值很小，在此忽略不计）。
现对该牵引站电能计量装置进行技术改造，采用基波电能和谐波电能分开计量的方式，独立加装
基波电能表。
根据表3可计算出谐波负荷总和为0．088MW，基波负荷为11．481 MW，谐波负荷总和与基波负荷的比值为0．768％。
按该牵引站年用电量96 GWh计算，1年可挽回损失电量737 MWh。
按广东省电价目录中衡广电气化牵引机车电价为0．448元／k Wh（含三峡基金和电力建设费）计算，仅对一个电气化机车牵引站进行计量装置改造，可为供电企业挽回经济损失30．02万元。
5 结束语
谐波对电能计量的准确性和合理性有极大的影响。
采用分别计量基波电能和谐波电能，记录谐波电能方向的计量方式是比较合理的。
按照电力成本合理分摊的电价体系，对吸收谐波电能的客户在电力价格或用电量上适当给予谐波分量补偿；对向电网注入谐波电能的客户要给予电力成本合理分担，按谐波分量的比例对其用电价格进行调整或处罚，是非常有必要的。
但是，由于国家目前尚无此方面的技术和商业营运规则，因此，重视和研究电网运行技术规范以及电网商业营运规则，显得特别重要和关键。
参考文献
［1］赵伟，吕鸿莉，郭蕴蛟，等．电子式电能表及其在现代用电管理中的应用
M］．北京：中国电力出版社，1999．
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