智能电能表谐波计量准确性研究
浅析配电网中高次谐波对电力设备的影响
浅析配电网中高次谐波对电力设备的影响 本文对谐波的产生、谐波源的分类作了简述，进而分析了谐波对配电网电气设备造成的危害，昀后提出了抑制谐波的方法。标签：配网;谐波;抑制 引言 在现代的配电网中.可控和不可控整流元件的大量增加，将导致网络中非线性负荷的大量增加，它们所产生的大量高次谐波被注入电网，致使电力系统的电压和电流波形发生严重畸变，对电力系统的一、二次设备将造成了不良的影响：因此，谐波的这种“污染”，是电力配网的一种公害，故应设法予以抑制。 1谐波产生的原因产生谐波的原因 在交流发电机里，定子、转子间气隙中磁感应强度的分布。总会由于齿、槽的影响以及气隙不可能绝对均刀而导致各相电势波形虽然对称，却是非正弦波形，三相电势中含有奇次谐波。 即使电源电势是正弦波，但是电力线路上的许多用电设备（如非线性设备），也能产生谐波电流，谐波电流通过电力线路回流到电力电源中。 作用在同一线路中的数个正弦电势，如果它们的频率各不相同，那么电路中的电流将是各个不同频率电流分量的迭加，同样会产生谐波电流。 2配电网中的谐波源 从谐波源的性质上，可分为下列两类：第一类为恒压谐波源，它的特点是其谐波电压与外接阻抗无关。例如，电力系统中的发电机所产生的谐波电势只取决于发电机本身的结构和工作情况。第二类为恒流谐波源，它的特点是其谐波含量与电力系统的参数无关，主要取决于它本身的参数和工作情况，配电网中非线性用电设备则是这种谐波源的典型代表。在配电网中，第一类谐波源产生的谐波量较小：第二类谐波源产生的谐波是大量的。 从产生谐波的规律上.谐波源可分成下列三种：①稳态谐波源这种谐波源的特点是注入网络中的谐波电流，当网络中的感性和容性负荷不变时，其谐波幅值也不变，例如，网络中的发电机、变压器、电动机、可控和不可控整流设备等，都属于这种谐波源。②动态谐波源这种谐波源的特点是随负荷的变化而剧烈变化，如大容量的冲击负荷、电气机车的换流设备、大型电弧炉等，都属于这种谐波源。③暂态谐波源这种谐波源的特点是稳态运行时不会向系统注入高次谐波，仅在过渡过程中产生暂態性谐波电流，其持续时间为数毫秒到几十毫秒。如变压器在空载投入时产生的励磁涌流、电容器的合闸涌流中均含有2、3、4次高次谐波电流，这种谐波电流往往引起电力系统谐振和过电压。
多功能电能表计量应用的现状与展望
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/2615826851.html, 多功能电能表计量应用的现状与展望 作者：靖丽丽 来源：《中国科技博览》2013年第21期 [摘要]由于应用领域扩大，电力系统对电表不断提出新的技术要求。现有的三相多功能表性能和品质，都不能完全适应电力系统的需求。如何将三相多功能表技术水准推向一个新的高度，是我们共同关注的课题。 [关键词]电能表技术分析 中图分类号：TM933.4文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0115-01 近年来随着电力系统对智能化电能表的需求量迅速增长。智能化电能表已不仅仅作为一个简单的电能计量器具，而是一个多功能的数据采集终端。与传统的机械表相比，采用电子计量原理的多功能电能表具有高精度、多参数测量、谐波功率电能计量等优势。但是现有的多功能电能表其性能和品质尚不能完全满足电力用户的要求，因此如何正确把握计量用电能表技 术发展趋势，全面采用网络化技术、自动抄表技术、数据管理技术，使电能计量进一步向系 统化、网络化、高可靠性方向发展，将多功能电能表技术水准推向一个新的高度，无疑是电力行业特别关注的问题。 1 新型电能表新技术特点 （1）高精度、长寿命计量准确度为0.1%的有功电能计量，超过IEC在线计量的最高准 确度要求，其误差曲线的带宽为+/-0.05%；0.2S 级三相基波表，具有分相的2—50次谐波有功功率计量；0.2S级长寿命的电网关口表，具有电能质量计量模块。（2）高速率、实时测量交流采样速率为256点/周波，记录周期最短为10毫秒；电能质量计量：63次谐波、电压闪变、故障录波78微秒的瞬变，供电可靠性指标的记录为 99.9999999%。（3）开放式、高速率通信技术应用。（4）三相电能计量专用芯片。采用低频滤波法计量谐波无功功率的三相计量芯片，高位∑-△A/D，负荷动态范围1000：1，线性度0.1%，具有温度测量功能，片上接口可直接与微分电流互感器连接；精度优于0.1%的三相 SOC单芯片，21位2阶∑-△A/D，32位可编程的电能量计算引擎，负荷动态范围2000：1，片内集成：高速8051单片机、硬实时钟、LCD 驱动电路、看门狗电路、定时器、多种存储器、多种通信接口等。 2 我国电能表技术现状 国产电子式三相多功能表技术开发起步较晚，近几年，注重吸收国际计量技术与管理经验，强化自主开发，取得了许多新的技术成果： 2.1 三相多功能表
谐波对电网危害
谐波污染对电网有哪些具体影响？ 谐波污染对电网的影响主要表现在： （1）造成电网的功率损耗增加、设备寿命缩短、接地保护功能失常、遥控功能失常、线路和设备过热灯，特别是三次谐波会产生非常打的中性线电流，使得配电变压器的零线电流甚至超过相线电流值，造成设备的不安全运行。谐波对电网的安全性、稳定性、可靠性的影响还表现在可能引起电网发生谐振、使正常的供电中断、事故扩大、电网解裂灯。 （2）引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电压互感器灯设备损坏；造成变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，引起电力变压器、电力电缆、电动机等设备发热，电容器损坏，并加速绝缘材料的老化；造成断路器电弧熄灭时间的延长，影响断路器的开断容器；造成电子元器件的继电保护或自动装置误动作；影响电子仪表和通信系统的正常工作，降低通信质量；增大附加磁场的干扰等。 谐波对电力电容器有哪些影响？ 当配电系统非线性用电负荷比重较大，并联电容器组投入时，一方面由于电容器组的谐波阻抗小，注入电容器组的谐波电流打，使电容器过负荷而严重影响其使用寿命，另一方面当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感相等而发生谐振时，引起电容器谐波电流严重放大使电容器过热而导致损坏。因此，电压谐波和电流谐波超标，都会使电容器的工作电流增大和出现异常，例如，对于常用自愈式并联电容器，其允许过电流倍数是1.3倍额定电流，当电容器的电流超过这一限制时，将会造成电容器的损坏增加、发热异常、绝缘加速老化而导致使用寿命降低，甚至造成损坏事故。同时，谐波使工频正弦波形发生畸变，产生锯齿状尖顶波，易在绝缘介质中引发局部放电，长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化、自愈性能下降，而容易导致电容器损坏。 按照电力系统谐波管理规定，电网中任何一点电压正弦波的畸变率（歌词谐波电压有效值的均方根与基波电压有效值的百分比），均不得超过表2－5规定。 表2－5 电网电压正弦波形畸变极限值 用户供电电压（kV）总电压正弦波形畸变率极限值各奇、偶次谐波电压正弦波形畸变率极限之（％） 0.38 5 4 2 6或10 4 3 1.75 35或63 3 2 1 110 1.5 1 0.5 谐波对电力变压器有哪些影响？ （1）谐波电流使变压器的铜耗增加，引起局部过热，振动，噪声增大，绕组附加发热等。（2）谐波电压引起的附加损耗使变压器的磁滞及涡流损耗增加，当系统运行电压偏高或三相不对称时，励磁电流中的谐波分量增加，绝缘材料承受的电气应力
试分析谐波对电能计量的影响
试分析谐波对电能计量的影响 发表时间：2016-04-29T10:52:33.803Z 来源：《电力设备》2015年第11期供稿作者：王颖[导读] 安顺供电局计量中心本文将从谐波对电能计量的影响进行分析，并结合工作实际提出削弱和消除谐波影响的方案措施。 （安顺供电局计量中心贵州安顺）摘要：电能作为社会生产生活的主要能源，是保障社会发展稳定的重要能源基础，在现阶段我国电力行业发展快速的背景下，电力公司进一步加强对对电能计量的控制和管理，以分析谐波对电能计量的影响并提出解决方案来减小电能计量的误差，从而保障市场经济下各行业各领域的经济效益，便利人们的日常生活。本文将从谐波对电能计量的影响进行分析，并结合工作实际提出削弱和消除谐波影响的方案措施。 关键词：谐波电能计量方案措施 电力资源一直以来作为我国社会发展的主要能源动力，其电能计量的准确性和可靠性对于电能用户的生活质量和经济效益起着重要影响，尤其在各行业各领域不断发展的现今，提高电能计量的准确性和科学性才能保障电力行业的经济效益、保障各企事业单位的经济效益。电能计量是电力企业收取费用的重要依据，但在电力传输的过程中由于受到谐波的影响常常导致电能计量出现误差，从而直接影响了电力企业的经济效益和电能用户的根本利用[1]。在现阶段科学技术不断发展完善的时代背景下，电能计量的方法变得更加科学严谨，电力企业通过对谐波所导致的电磁感应式电能表、全电子式电能表的电能计量进行误差原因分析，制定出削弱和消除谐波影响的方案措施，提高了电能计量的准确性和可靠性。因此研究谐波影响下如何采用准确科学的电能计量方法受到了电力企业的高度重视，具有研究价值和现实意义。 一、谐波影响导致电能计量产生误差当前企业在大量使用电能的情况下导致大功率的感性负载，促使电力网在电力传输的过程中出产生了大量高次谐波，从而对电能的计量产生了影响干扰，导致电能计量表数值出现误差，从而增加了企业的生产成本，影响了企业的经济效益。目前我国各行业运用较为广泛的两种电能表主要为电磁感应式电能表和全电子式电能表，其产生的谐波对两者都有一定的影响。（一）对电磁感应式电能表的影响电磁感应式电能表的优点是动态连续、直观、且停电依然保持数据，其由于使用的器件为铁磁线圈，会受到磁力和谐波的巨大影响。基于所接收的电流是以基波的形式来进行传导的，因此其产生谐波对其产生的电能计量误差原因为电力传输过程中一旦产生高次谐波，磁路中便相当于附加了谐波磁通，电压线圈以及旋转圆盘的阻抗会受到谐波磁通的影响而产生变化，从而影响电磁感应式电能表周围的电压和电流发生变化，最终导致电能计量出现误差[2]。此外，畸形波形的产生也将影响电流电压无法产生线性变化从而发生即便，这就导致电磁器件的周围在基础电压上附加了谐波电压，谐波电压与谐波电流的相互作用也将导致电能计量出现误差。（二）对全电子式电能表的影响全电子式电能表运用数字电路或模拟电路来得到电压和电流向量的乘积，然后通过数字电路或模拟电路来实现电能计量，其工作的原理是通过特殊的电能表集成电路将处理过的实时电压和电流转换成脉冲，继而实现输出。而这样转换生成的脉冲与电能本身之间便存在正比关系，这也就促使电能数据在电能表上得以显示。谐波对于全电子式电能表的影响主要在于全电子式电能表在工作过程中实施电路的瞬时值进行数据采用了科学理论进行计算，而计算中包含了标准电路电能和谐波有功电能两个部分，实际计算与理论计算之间存在一定的差距。此外，由于在电路中产生的基波和谐波两者产生的电能是反方向流动的，而全电子式电能表记录的电能数据是基波与谐波两者的代数和，这就导致了数据显示的误差，即计算的数值中没有包含谐波有功电能，甚至会比基波有功电能还小。除此之外，影响全电子式电能表出现误差的原因还有环境温度、计算方法、电子元件受损程度以及使用频率、加载的电压电流条件变化等因素都会影响谐波的变化，从而影响干扰电能计量产生误差。 二、削弱或消除谐波影响的电能计量方法由于当前我国社会经济正处于快速发展阶段，各行业各领域在生产发展的过程中大量使用变压器、工业用电炉、电气化机车、整流设备等，这些设备在大量使用电能的过程中也会给电压造成一定的负荷，从而导致高次谐波的产生，进而影响到电能表的计量准确性，因此在当前未能找到其他能够消除高次谐波的替代设备及元件的情况下，运用科学计算方法来改进电能计量方法是提高电能计量准确性和可靠性的唯一方法[3]。 （一）谐波环境下影响电能计量的原因防止谐波电流的产生是消除电能计量误差的根本关键，现阶段可以通过安装调节谐波的装置和补偿功率因素两种方法来削弱谐波对电能计量的影响，但要进一步降低电能计量的误差，就要对基波和谐波拥有较清楚的认识，明确基波的有功和谐波的无用功，以此作为计算基础来计算有用功率的称量计算，从而制定出科学合理的电能计量方法。（二）使用频率陡降的电能表 频率陡降的电能表是名副其实的基波电能表，因为谐波电压与电流产生的谐波功率为非线性负荷，而其在计算过程中采用集线性电压和电流来计算出对应的功率，因此谐波对其的影响程度相对较低，这也在很大程度上弥补了全电子式电能表的缺点。（三）使用分频技术制作的电能表分频技术制作的电能表通过划分三个部分（基波电费、谐波消耗电能的惩罚性电费、消除谐波消耗电能的奖励性电费）的电能计算来分别收取费用，这就运用了电费杠杆来保障了企业和用户的根本权益，改变了以往人们对谐波电压的错误认识，以惩罚性和鼓励性的政策原则来对电能计量收费进行公平的制衡[4]。此外，在使用分频技术制作的电能表时其在实现电能计量的过程中便能有效地将基波电能与谐波电能区分开来，并对不同传导方向谐波哦所产生的电能进行分别计算，在技术层面上最大程度的降低了电能计算的误差，实现电力企业对不同用户的区别收费，是未来电能计量可以依赖的重要技术措施。（四）加强对电力技术的管理控制
电力系统谐波对电气设备的影响
电力系统谐波对电气设备的影响 发表时间：2018-10-11T17:17:37.547Z 来源：《防护工程》2018年第11期作者：李华志[导读] 它能够破坏电力质量，影响电气设备的的正常运转，特别是对变压器、电容器和电机造成重要影响。对谐波的产生及其对电气设备的影响进行分析，并且探讨相应的应对方法。李华志 山东省德州市夏津县夏津县热电有限公司山东德州 253200摘要：谐波是在非线性阻抗特性的电力设备供电过程中产生的，它能够破坏电力质量，影响电气设备的的正常运转，特别是对变压器、电容器和电机造成重要影响。对谐波的产生及其对电气设备的影响进行分析，并且探讨相应的应对方法。关键词：电力系统；谐波；电气设备；影响引言 谐波主要是指频率为基波频率整数倍的正弦波分量，或者说电力系统的波形发生了不同程度的畸变，这种变异的波形就是谐波。电气设备本身具有非线性阻抗特性，这种特性使得电流与加载电压不成线性关系，电流波形在受到高次谐波反馈作用下发生畸变，使得电力质量受到影响，同时危害到了电气设备的运行，这种特性的存在是谐波产生的根本原因。 1 谐波对电气设备的影响与危害 谐波对电力系统的危害是一种谐波污染,对各种电气设备都有不同程度的影响和危害,主要表现为:引起过负荷和发热,增加介质应力和过电压,干扰和危害保护控制设备的性能和正常工作。 1.1对同步发电机的影响 流入电机定子绕组的谐波电流所产生的旋转磁场在转子绕组、转子极靴、槽楔等部位感应出谐波电流,集肤效应使这些部位易受到损害。定子绕组中的谐波电流同样也有集肤效应,使定子绕组出现很大的谐波涡流和漏磁,从而严重发热。此外当发电机中谐波电流的频率接近定子零部件的故有振荡频率时,可能引发发电机的剧烈振动。 1.2对感应电动机的影响 由于转子都是用硅钢片叠装成的,并有鼠笼绕组来承载感应电流,故承受谐波能力较强,只有定子绕组绝缘易受谐波影响。在额定负荷下,当存在较大谐波电流时,电动机磁饱和使电机的漏抗、励磁阻抗和负序阻抗下降。此外,励磁电流的铜损和负序电流损耗也将上升。这使得谐波所引起的感应电动机附加损耗和发热增加,要比单纯由谐波本身引起的损耗和发热更大。 1.3对变压器的影响 正常情况下,很小的励磁电流谐波分量和历时很短的合闸励磁涌流中的谐波电流不会对变压器本身构成危害,但在谐振条件下则会对变压器造成损害。当直流电流、低频电流或地磁感应电流流入变压器绕组时,变压器发生严重磁饱和,使励磁电流及其中的谐波电流大增,危害设备本身和电网的安全运行。谐波电流除引起变压器绕组附加损耗外,还会引起变压器外壳、外层硅钢片和某些紧固件发热,并有可能引起局部的严重过热。谐波还能使变压器噪声增大。 1.4电气设备在谐波作用下不正常升温，附加损耗过大 虽然谐波电流量与基波电流相比具有较大的差距，但是谐波的存在会使得设备集肤效应加剧，有效电阻在感知集肤效应的过程中，电阻值也会增长。对于一些特殊设备，还会产生较大的涡流损耗和磁滞损耗，比如带有铁心的电气设备。波形畸变到一定程度形成较大幅度的尖顶波时会使得局部放电强度加剧，在这种高消耗的情况下，很容易降低电气设备的使用寿命。 1.5继电保护装置拒动、误动 继电保护装置是保证电网安全运行的重要设备，其工作时的电压电流是以正弦工频的特性设计的，而其安装位置又非常接近谐波源，使继电器的动作特性，极易受到谐波干扰而影响其灵敏性，造成拒动或误动，引发中断生产及安全事故。其影响大小与继电器类型及工作原理相关。 当供电线路出现接地短路时，短路电流中较大的谐波分量，使整流型继电器因取样值偏小发生拒动现象。而整流型距离保护装置的振荡闭锁发生误动作，是因系统电流中的三相不对称谐波，使负序滤波器产生较大的谐波输出，造成整流后的直流脉动很大，使继电保护装置发生误动。当采用电磁型电流继电器进行短路保护时，流入继电器的谐波电流使电磁转矩增加而发生误动作。谐波电压对电磁型电压继电器的总阻抗影响较大，谐波电压使过压继电器误动，欠压继电器拒动。 1.6 谐波对通讯系统的影响 通讯线路与供电线路平行或间距较小时，使电网中的谐波在电磁感应的作用下，耦合到通讯线路内造成干扰，使信息失真甚至丢失，严重时将威胁通讯设备的正常工作及人身安全。 2 谐波的治理方法 2.1 在谐波源处吸收谐波电流。 （1）无源滤波器 无源滤波器是采用R、L、C元件构成的谐振电路，安装在电气设备的交流侧，利用LC串并联谐振的特点，对某次谐波形成低阻抗通路，达到抑制谐波的作用，其滤波效果受系统参数影响大，并有放大某一次数谐波的缺点。 （2）有源滤波器。 采用电子振荡电路，向电网注入与谐波大小相等相位相反的电流，使电网中的总谐波电流为零。这种补偿方法易控制响应快，能实现对多次谐波的补偿抑制，不受系统参数影响，能自动跟踪谐波变化，具有极强的自适应功能。 （3）加装静止无功补偿装置 谐波源产生的谐波会使供电系统的电压出现不平衡现象，影响供电的质量。采用静止无功补偿装置，能有效稳定供电电压。静止型动态无功补偿装置与无源滤波器并联，既能满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。 2.2降低非线性设备的谐波含量
谐波含量等计算公式
谐拨含量： 借助傅立叶级数分解法求出每周波内各次谐拨含量。 ．．．．．．．． 按公式（ 2），计算每周波电压有效值u j。 u j 1 n u i2 n i1 a) 总谐波含量： (u j )2(u j (1) )2 总谐波含量的百分数 =100% ，u j (1)——波形 u j (1) 中的基波含量。 u b)单次谐波含量 = u j ( k)100%,(k 2 ~ 50) j (1) 偏离系数： 求出每周波的基波电压u j (1)，并在其周波各采样点上将采样点上，将采样点上采样电压与 其对应点的基波电压进行比较，取其最大偏差值，则偏差系数=u j 100% 。 u j (1) uj ——每周波各采样点上采样电压与其对应点的基波电压之间的最大偏差值 u jp (1)——每周波基波电压的峰值 对数个周波的偏离系数进行比较，取其最大值。 电压调制： 测取稳态时各周波的正负半波连续最大的三点电压采样值，按抛物线插值法求出其峰值，至少采集一秒钟，共采集N 个周波。 按下述规定求取调制参数值： 电压调制参数的测试，应在电压波形的正负半波中进行，取其最大值。 电压调制量为至少一秒钟（N 个周波）同向峰值的最大与最小之差。 电压调制量 = [u jp]max[u jp ] min [ u jp ]max——N周波中同向峰值电压最大值 [ u jp ]min——N周波中同向峰值电压最小值
波峰系数： 每波电压有效值 u ，以同一周波内连续最大的三个电压采样值，按抛物线插值法求出其 ．．．．．． 峰值电压 u jp，按公式（6）计算其波峰系数： F u jp ， u jp——每周波的峰值电压。u j u 1 m u j2 m j 1 u j 1n u2 n i1i u——平均电压有效值 j ——采样周波数（j 1 ~ m, m100 ）u j——每周波电压有效值 i ——每周波采样点数（i 1 ~ n,n50 ）u i——每点电压瞬时值
谐波对电能计量的影响分析 苏浩
谐波对电能计量的影响分析苏浩 发表时间：2018-12-05T21:05:00.953Z 来源：《电力设备》2018年第21期作者：苏浩 [导读] 摘要：近几年，伴随智能建筑快速发展和进步，作为建筑中典型的非线性负荷，电子设备会产生大量无功功率与谐波，严重污染了配电系统，导致电能质量大幅下降。 （内蒙古超高压供电局计量中心内蒙古呼和浩特 010080） 摘要：近几年，伴随智能建筑快速发展和进步，作为建筑中典型的非线性负荷，电子设备会产生大量无功功率与谐波，严重污染了配电系统，导致电能质量大幅下降。因此，重点分析谐波产生与影响，探讨有效的电能计量改进方法是具有重要现实意义的。 关键词：电能计量；谐波影响；改进措施 1 电力系统中的主要谐波源 对于交流电网而言，其有效分量是单一的工频频率，任何与该频率不同的成分，实际上都能够算是电力谐波，一般情况下，谐波是正弦电压加压于非线性负载，导致基波电流的畸变而产生的。谐波的存在，会对电力系统产生污染，不仅降低了电能的质量，而且会在一定程度上增加附加损耗，给电力系统的安全稳定运行带来巨大威胁。因此，做好谐波源的分析，对于谐波的控制和治理而言是非常关键的。在传统电网中，由于网络架构简单，谐波源一般只有变压器，而且谐波电流极小，基本上不会对电力系统产生很大的影响。而伴随着电力系统的飞速发展，电力电子设备取代变压器成为了主要的谐波源，在其运行过程中，通常都会利用二极管，将交流电转化为直流电，或者利用桥式整流器将直流电转化为交流电，而在电子开关、工业整流设备中，存在着一些容量较大的滤波电容器，会导致二极管导通角变小，必须在交流电压正弦波最大值附近才可以实现导通，使得交流输入的电流波出现了严重畸形的情况，三次谐波甚至会在基波上形成窄尖峰脉冲，降低线路的功率因数。在现代电网中，变压器、电抗器、整流器等都是谐波的主要来源。 2 谐波对电能计量的影响 2.1 谐波对互感器产生误差 互感器的类型有很多，本文主要分析的是谐波对电磁式互感器产生的误差。一方面是谐波对电压互感器的影响。在发电站或者变电站中，电压互感器一般安装在距离计量表安装点较远的地方，两者之间还存在着许多电缆、隔离开关以及接线端子等元件。这些元件的存在会产生二次回路阻抗，包括接触电阻、导线阻抗以及元件内阻。这些二次回路阻抗会对电压互感器造成影响，主要是两端的电压不一致，从而引起计量的误差。另一方面是对电流互感器的影响。电流互感器在工作的时候，可能会产生励磁电流，电流的损耗量较大，加上电磁式电流互感器中的铁心磁化曲线是非线性的，铁心饱和度越高，使得产生的电流和额定电流之间的差值变大，主磁通差距变大了以后就会对计量产生影响，使得误差变大。 2.2 谐波对电能表产生误差 电能表是重要的电能计量仪表，包括电磁感应电能表、全电子电能表等。对于电磁感应电能表来说，其内部存在基波和谐波电压和电流，导致电压线阻抗、旋转圆盘以及电流电压的磁通等发生变化，然后使得电能计量产生误差。尤其是在基波和谐波发生波形畸变的时候，电压和电流又不是线性的铁芯，所以会无法和电磁矩阵相叠，使得电能计量的误差更大。对于全电子电能表来说，主要是和其计算方法有关。全电子电能表在进行计量的时候先对不同频率下产生的电压电流的数值进行记录，然后选取一部分数据进行采样计算。但是这种计量方法在计算功率的时候是将各个波次功率相加，并没有将谐波的方向考虑在内。所以对于非线性用户来说，他们在电能计量时，非线性负荷的误差为负，也就是会少计量了电能，而对于线性用户来说，他们在电能计量的时候，线性负荷的误差为正，也就是会多计量了电能。总之，电能表计量时的计算方法会对电能计量的准确性产生很大的影响，尤其是在谐波功率变大的情况下，误差会更大。另外，外界的温度、频率以及电压电路的交换组件等都会对电能计量的准确性造成影响。 3 应对谐波影响的有效措施 3.1 技术措施 一方面，应该在现有的技术条件下，对电能计量方式进行改进，尽可能实现波电能与谐波电能的分别计量，消除谐波所带来的不良影响；另一方面，应该对计量装置进行优化和改进，提升计量结果的准确性和可靠性。例如，可以结合分频技术，针对电子式电能表进行相应的改进和优化处理，强化其对于谐波的辨识能力，使得其可以在电能计量中，准确分辨谐波带能和基波电能，甚至对谐波电能的大小以及传递方向进行计量，减少乃至消除谐波对于电能计量准确性的干扰和影响。 3.2 互感器改进 3.2.1 电压互感器改进 在改进电压互感器的时候，首先可以从内部结构来优化，因为内部结构中铁芯是产生电能计量误差的重要因素，所以在安装铁芯的时候要注意材质的选择，最好选用高导磁率的材质，然后铁芯的磁密要均匀而且尽量要降低磁密，铁芯的长度也要适度地减短。另外，可以通过减少绕组的匝数和改进绕组的耦合状态来降低电能计量的误差。其次是要减少二次回路的电流。比如选择专用的电线路和计量线路，在电能表和互感器之间应用专用路线。比如经常要检查和维修导线和元件的接头，减去不必要的接触电阻。另外，还可以采用多绕组的电压互感器，或者采用补偿性仪器来补偿在二次回路中产生的误差。 3.2.2 电流互感器改进 电流互感器产生电能计量的误差，主要是因为励磁磁动势造成的，所以在改进电流互感器来减少误差的过程中，可以采用补偿法来补偿励磁磁动势。补偿法有无源补偿法和有源补偿法。无源补偿法是在二次侧设置固定电容，不过这种方法对于提高电能计量的精确度比较缓慢，所以还可以采用有源补偿法进行自动跟踪补偿。 3.3 电能表改进 电子式电能表的缺陷是其计量计算方法，所以在改进的时候主要针对计量方法进行方案的优化。在原先的计算方法上，因为谐波的存在，线性用户多计量了电能，而非线性用户少计量了电能，这对于线性用户来说自然是非常不公平的，所以在优化计算方案的时候，首先要采取惩戒措施对那些谐波源用户进行惩罚，补偿给受他们谐波影响的其他用户和供电网络系统。在计量方案方面，可以以基波电能计量为基础，然后把谐波电能作为奖惩的依据，也就是说以基波电能产生的费用作为基础费用，然后再对那些产生谐波的用户收取补偿费，不仅降低了对其他用户的影响，而且也督促这些产生谐波的用户自觉处理谐波，减少谐波带来的误差影响。
谐波对电力系统的影响分析
谐波对电力系统的影响分析 【摘要】谐波电流在供电系统中已经出现多年了，但是随着科技的日益发展，谐波对电力系统的影响也越来越大。虽然各种家用电器和电力设备给人们的日常生活以及工、农业生产带来了便利，但是同时也导致了电网的大量谐波电流的注入，造成了严重的电能质量下降，也严重威胁到电力系统中的一些主要供电设备的安全运行。本文将对谐波对电力系统的影响进行详细论述，并讨论谐波的产生情况，进而提出了谐波的治理方法，以此提高电源的品质，铸就一个良好的电力系统环境。 【关键词】谐波；电力系统；影响 一、前言 谐波，是电力系统由于无法提供给用户一个理想的恒定工频的正弦波形电压，所以分解周期性电流或电压傅立叶而得到的基波整数倍分量含有量的频率。 电能在理想的电力系统中为用户提供的热是恒定的幅值和频率的三相平衡正序正弦电压，但是由于负荷，电力系统在实际的运行中是随机变化的，三相电压的相位差、频率、幅值没有办法保持恒定不变。谐波电流在供电系统中已经出现多年，电子行业中普遍应用的高频电源、电子镇流器、开关电源等电源设备，日常生活中大量使用的日光灯、家用电器等电器设备，以及矿山、化工、冶金企业中使用的大功率负荷的运行整流设备、炉、变频调速设备等，都导致了大量的谐波电流注入电网，造成严重的电能质量下降，正弦波畸变。这样不仅严重危害到广大用户，也严重威胁到电力系统中的一些主要供电设备的安全运行。 本文将对谐波对电力系统的影响进行详细论述，并讨论谐波的产生情况，进而提出了谐波的治理方法，以此提高电源的品质。 二、谐波的影响 谐波对各种电力系统都会产生不同程度的影响，主要有： （一）谐波对电力设备的影响 1.谐波对电容器组的影响 在电容器中，电压畸变会产生额外电力的损耗。过电压和过电流会因为电容器和系统的其它部分之间的串联和并联谐振而引起，从而导致电容器过热或者巨大的损耗，甚至会损坏电容器。 2.谐波对电力电缆的影响
谐波电流计算公式是什么
谐波电流计算公式是什么？ 谐波含量计算： 测试时最好测出设备较长时期运行时最大的谐波电流，其和产生谐波电流的负载投入有关，若产生谐波电流的负载全部投入，测试的数据是比较准的。 A、咨询现场工程人员，此时产生谐波的负载是否全部满负荷运行，产生谐波的负载就是非线性负载，变频器，整流设备，中频炉等。测试时现场工程人员应该知道同类的非线性负载投入了多少，所以一定问清楚，自己也可以通过配电盘看一下同类的设备投入了多少，最终目的就是能够知道我们此次测试的谐波电流含量是否为其真正的谐波含量，否则按比例推算。譬如我们测试时同类设备只有一半运行，毫无疑问我们的测试报告要对其进行说明，并且推算出其真实的谐波含量应该乘以2。 B、数据测试完后，若测试数据已经完全反映了实际现场可能出现的最大谐波含量，如下图： 将测试的0min----30min的数据计算出来，如上图是0min----2min，其THDA （平均畸变率）为9.4%，Arms为1.119KA，那么其计算的谐波含量为105.186A，0min----30min的数据全部计算完后，取出最大值既是我们需要的最大谐波含量，那么选取1台100A的设备即可满足谐波补偿要求。 无功功率补偿计算： A、咨询现场工程人员，或者调用其原始功率因数数据，因为功率因数是考核指标，主要咨询两个问题，一是功率因数长期基本上是多少，二是在此功率因数时长期负载电流I多大，通过公式计算出P的值，然后计算出需要补偿的无功功率，无功功率计算公式为，——对应cosφ前的正切值，——对应cosφ后的正切值。 B、数据测试完后，若测试数据已经完全反映了实际现场可能出现的最大无功补偿量，如下图所示： 将测试的0min----30min的数据计算出来，如上图是0min----2min，其平均功率为P=140KW，补偿前功率因数cosφ前=0.554，若补偿后要求功率因数不低于cosφ后=0.90，那么根据公式其计算的无功补偿容量为142.66KVAR，0min----30min的数据全部计算完后，取出最大值既是我们需要的最大无功补偿容量，那么选取3台100A的设备即可满足谐波补偿要求。
浅谈电能计量装置的结构及原理
浅谈电能计量装置的结构及原理 【摘要】作为电力经营和生产的重要组成部分，电能计量表在电力方面发挥着重要的作用。针对电能计量装置的特点，本文首先介绍了其分类以及结构原理，其次分析并对各个电能计量装置的特点和结构进行了对比，最后，根据其发展趋势，对介绍了TDM系列0.5级的电能表稳定性指标和未来电能表的实现技术方案。 【关键词】电能计量装置；结构原理；稳定性 引言 电能计量是通过二次电路、互感器以及电能表按一定的结构组合从而实现在线电能计量功能。在竞争愈发激烈的今天，在现代电力市场条件下为了能够保证公平、公正、公开的电能生产者和使用提供优越的服务，建立现代化的电能计量、交易以及电力系统是非常必要的。作为提供电能计量的源头，对于电能的管理和计量是非常至关重要的作用。 1 电能计量表的分类 电能计量装置用于对用电量的计量，其准确与否对供电双方的经济利益具有直接影响。因此提高用电量计量的准确性，最大限度的减少计量装置的综合误差，才能够真正的做到公平合理收费。目前的电能计量主要可以是分为两种，电子式和感应式。 1.1 机械感应式 机械式电能表组成部分包括一个活动的转盘和带有两个固定铁芯线圈。机械式电能表是利用电磁感应原理制造而成，当交变的电流通过线圈时，在转盘上产生涡流，这些涡流通过交变磁场的相互作用而产生电磁力，从而导致活动部分的转动，产生扭矩。基本原理是也就是止动力矩和驱动力矩实现平衡到转动平衡最终到再平衡和恒速转动的过程。 由公式可以看出，当当或者时，驱动力矩等于0，也就说表明此时的电能表停止转动，并且由于止动力矩的值与转盘的转速是成正比关系的，因此，此时止动力矩的电表不会发生回转现象。当感应到电流时，驱动力矩而止动力矩也会随转盘发生转动现象，并且转速越大，止动力矩也会越大，最终实现相等，电能表处于稳定的状态。 机械感应式电表具有使用寿命长、价格低廉、经久耐用、电磁兼容性好、维护方便等优点，但是由于驱动线圈具有的低频窄带的点此特性，因此，对于高频功率信号，很难较为准确真实的将其等比例的转换成驱动力矩。但是由于机械磨损、机械阻力、或者温度等外在因素的影响，机械感应式电表同时也具有精度低、
浅谈配电网分布式谐波治理研究
浅谈配电网分布式谐波治理研究 发表时间：2019-03-29T15:46:30.637Z 来源：《电力设备》2018年第30期作者：林兵 [导读] 摘要：针对大型变电站以及厂矿企业配电网等在滤除谐波的同时进行无功功率补偿的工程要求，开发应用大功率混合有源滤波器进行谐波治理，动态地补偿无功和谐波抑制以提高电能质量成为配电网谐波治理方面研究的重要课题。 （连云港碱业有限公司江苏连云港 222042） 摘要：针对大型变电站以及厂矿企业配电网等在滤除谐波的同时进行无功功率补偿的工程要求，开发应用大功率混合有源滤波器进行谐波治理，动态地补偿无功和谐波抑制以提高电能质量成为配电网谐波治理方面研究的重要课题。 关键词：配电网；谐波；分析；危害；治理 1 前言 随着工业技术的发展，电力系统中非线性负荷大量增加，相应的各种非线性和时变性电子装置得以广泛应用，带来了配电网中电流和电压波形的严重失真，从而取代了传统的变压器等铁磁材料的非线性引起的谐波，成为最主要的谐波源，其负面效应是电能质量的下降，同时严重影响着供、用电设备的安全经济运行，使供电和用电企业造成了巨大的经济损失，应用现代技术对谐波进行经济、有效地补偿是目前急待解决的重要问题之一。消除谐波的方法是加装滤波装置，而有源电力滤波器由于具有高度可控性和快速响应性，能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，因而受到广泛的重视，成为目前国内外供电系统谐波抑制研究的热点，有源电力滤波器作为抑制电网谐波、补偿供电系统无功功率的新型电力电子装置得到快速发展，其中并联型有源电力滤波器的使用最为广泛。本课题通过开发应用大功率混合有源滤波器在大型铝型材厂的配电网谐波治理中的应用，动态的补偿无功和谐波抑制来提高电能质量。 2 谐波具有的特征及其测度 一个周期电气量的正弦波分量被称作为谐波，这种波的频率为基波频率的整数倍。在经过理论分析后发现配电网的谐波主要是由非线性负荷引起的，非线性负荷所吸收的电流值与加载的端电压值呈现非线性的特征。这种形式的负荷产生的电流为非正弦波，同时还会造成电压出现波形畸变的现象。这种具有周期性的畸变波由傅立叶级数分解后会产生一些大量基频的分量，这些分量就被命名为谐波。 非线性负荷在产生基频整次谐波的同时还能够有比基频更低的次谐波，以及比基波高的非整数倍数的谐波。要对供电质量进行完善就必须对存在的谐波展开治理，在此之前，必须对谐波的类型有清楚的认识，较为常见的谐波有准稳态、波动、快速变化和间谐波等4种类型。由于波在变化过程中其随机性较大，想做到对其进行精准的变化量值分析较为困难，在通常情况下是通过运用数理统计的方式来对其实施测度的。 对某一区域或是全网的谐波进行测度较单点的测度更为复杂和困难，主要是要能够准确定位出谐波源以及采用何种测度模型进行测量。在定位谐波源时通常运用功率方向技术与瞬时负荷参数分割技术。分析谐波的模型包括非线性时域仿真模型、线性与非线性频率分析模型等3种。它们都是对配网电路进行线性化修正，而在具体的修正模拟中采取了不同的技术手段。 3 配电网中的谐波源 3.1 发电机产生的谐波 严格意义上讲，电力网络的每个环节，包括发电、输电、配电、用电都可能产生谐波，其中产生谐波最多位于用电环节上。发电机是由三相绕组组成的，理论上讲，发电机三相绕组必须完全对称，发电机内的铁心也必须完全均匀一致，才不致造成谐波的产生，但受工艺、环境以及制作技术等方面的限制，发电机总会产生少量的谐波。输电和配电系统中存在大量的电力变压器。因变压器内铁心饱和，磁化曲线的非线特性以及额定工作磁密位于磁化曲线近饱和段上等诸多因素，致使磁化电流呈尖顶形，内含大量奇次谐波。变压器铁心饱和度越高，其工作点偏离线性就越远，产生的谐波电流就越大，严重时三次谐波电流可达额定电流的5%。 3.2 整流设备产生的谐波 用电环节谐波源更多，晶闸管式整流设备、变频装置、充气电光源以及家用电器，都能产生一定量的谐波。晶闸管整流技术在电力机车、充电装置、开关电源等很多方面被普遍采用。它采用移相原理，从电网吸收的是半周正弦波，而留给电网剩下的半周正弦波，这种半周正弦波分解后能产生大量的谐波。有统计表明，整流设备所产生的谐波占整个谐波的近 40%，是最大的谐波源。 3.3 变频器产生的谐波 变频原理常用于水泵、风机等设备中，变频一般分为两类：交―直―交变频器和交―交变频器。前者将 380V 50Hz 工频电源经三相桥式可控硅整流，变成直流电压信号，滤波后由大功率晶体开关元件逆变成可变频率的交流信号。后者将固定频率的交流电直接转换成相数一致但频率可调的交流电。两者均采用相位控制技术，所以在变换后会产生含复杂成分（整次或分次）的谐波。因变频装置一般具有较大功率，所以也会对电网造成严重的谐波污染。充气电光源和家用电器更是常见的谐波源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯应用气体放电原理发光，其伏安特性具有明显的非线性特征。计算机、电视机、录像机、调光灯具、调温炊具、微波炉等家用电器，因内置调压整流元件，会对电网产生高次奇谐波；电风扇、洗衣机、空调器含小功率电动机，也会产生一定量的谐波。这类设备功率虽小，但数量多，也是电网谐波源中不可忽视的因素。 4 谐波在配网中的危害 谐波对于配电系统的影响，表现在对线路上所配置的保护及测量设备的影响。因这些设备一般采用电磁式继电器、感应继电器元件，容易接受谐波干扰而误动和拒动，系统中存在的不明原因的误动和拒动，与谐波不无关系。所以谐波超标，会严重威胁配电系统的安全稳定运行。 此外，谐波会通过静电感应、电磁感应以及传导等多种方式耦合进通讯系统，影响它们的正常运行。对于人体，谐波会刺激人体细胞，使正常的细胞膜电位发生快速波动或可逆的翻转，当这种波动或翻转频率接近谐波频率时，会影响人体大脑与心脏。 5 谐波的治理措施 5.1 加强标准和相应规范的宣传贯彻。IEC 6100以及国标GB/T 14549-1993，对于谐波定义、测量等进行了宣传，明确谐波治理是一项互惠互利、节能增效，是保证电网和设备安全稳定运行的举措。 5.2 主管部门对所辖电网进行系统分析，正确测量，以确定谐波源位置和产生的原因，为谐波治理准备充分的原始材料；在谐波产生
浅析谐波对电能计量的影响
浅析谐波对电能计量的影响 摘要：电能计量是电网经济核算的基础，电能的计量精度直接关系到电力供需 双方的经济效益和社会效益。确保电能计量的准确可靠具有十分重要的意义。电 能表是电能计量的核心部分和基本量具，其计量准确度直接关系到电能计量的精度。因此，系统地研究谐波对电能计量的影响具有十分必要的。本文将从谐波对 电能计量的影响进行分析，并结合工作实际提出削弱和消除谐波影响的方案措施。关键词：谐波电能计量方案措施 电力资源一直以来作为我国社会发展的主要能源动力，其电能计量的准确性和可靠性对 于电能用户的生活质量和经济效益起着重要影响，尤其在各行业各领域不断发展的现今，提 高电能计量的准确性和科学性才能保障电力行业的经济效益、保障各企事业单位的经济效益。电能计量是电力企业收取费用的重要依据，但在电力传输的过程中由于受到谐波的影响常常 导致电能计量出现误差，从而直接影响了电力企业的经济效益和电能用户的根本利用[1]。在 现阶段科学技术不断发展完善的时代背景下，电能计量的方法变得更加科学严谨，电力企业 通过对谐波所导致的电磁感应式电能表、全电子式电能表的电能计量进行误差原因分析，制 定出削弱和消除谐波影响的方案措施，提高了电能计量的准确性和可靠性。因此研究谐波影 响下如何采用准确科学的电能计量方法受到了电力企业的高度重视，具有研究价值和现实意义。 一、谐波影响导致电能计量产生误差 当前企业在大量使用电能的情况下导致大功率的感性负载，促使电力网在电力传输的过 程中出产生了大量高次谐波，从而对电能的计量产生了影响干扰，导致电能计量表数值出现 误差，从而增加了企业的生产成本，影响了企业的经济效益。目前我国各行业运用较为广泛 的两种电能表主要为电磁感应式电能表和全电子式电能表，其产生的谐波对两者都有一定的 影响。 （一）对电磁感应式电能表的影响 电磁感应式电能表的优点是动态连续、直观、且停电依然保持数据，其由于使用的器件 为铁磁线圈，会受到磁力和谐波的巨大影响。基于所接收的电流是以基波的形式来进行传导的，因此其产生谐波对其产生的电能计量误差原因为电力传输过程中一旦产生高次谐波，磁 路中便相当于附加了谐波磁通，电压线圈以及旋转圆盘的阻抗会受到谐波磁通的影响而产生 变化，从而影响电磁感应式电能表周围的电压和电流发生变化，最终导致电能计量出现误差[2]。此外，畸形波形的产生也将影响电流电压无法产生线性变化从而发生即便，这就导致电 磁器件的周围在基础电压上附加了谐波电压，谐波电压与谐波电流的相互作用也将导致电能 计量出现误差。 （二）对全电子式电能表的影响 全电子式电能表运用数字电路或模拟电路来得到电压和电流向量的乘积，然后通过数字 电路或模拟电路来实现电能计量，其工作的原理是通过特殊的电能表集成电路将处理过的实 时电压和电流转换成脉冲，继而实现输出。而这样转换生成的脉冲与电能本身之间便存在正 比关系，这也就促使电能数据在电能表上得以显示。谐波对于全电子式电能表的影响主要在 于全电子式电能表在工作过程中实施电路的瞬时值进行数据采用了科学理论进行计算，而计 算中包含了标准电路电能和谐波有功电能两个部分，实际计算与理论计算之间存在一定的差距。此外，由于在电路中产生的基波和谐波两者产生的电能是反方向流动的，而全电子式电 能表记录的电能数据是基波与谐波两者的代数和，这就导致了数据显示的误差，即计算的数 值中没有包含谐波有功电能，甚至会比基波有功电能还小。除此之外，影响全电子式电能表 出现误差的原因还有环境温度、计算方法、电子元件受损程度以及使用频率、加载的电压电 流条件变化等因素都会影响谐波的变化，从而影响干扰电能计量产生误差。 二、削弱或消除谐波影响的电能计量方法 由于当前我国社会经济正处于快速发展阶段，各行业各领域在生产发展的过程中大量使 用变压器、工业用电炉、电气化机车、整流设备等，这些设备在大量使用电能的过程中也会 给电压造成一定的负荷，从而导致高次谐波的产生，进而影响到电能表的计量准确性，因此
电网中高次谐波的危害及抑制措施(正式)
编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 电网中高次谐波的危害及抑制措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-1002-24 电网中高次谐波的危害及抑制措施 (正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 引言 随着电力电子器件及微电子技术的迅速发展，大量的非线性用电设备广泛应用于冶金、钢铁、能源、交通、化工等工业领域，如电解装置、电气机车、轧钢机械和高频设备等接入电力网，是电网的谐波污染状况日益严重，降低了系统的电能质量。 1. 谐波产生的原因 电力网中的谐波有多种来源，在电力的生产，传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。 在其它几个环节中，谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、
交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压、电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真，此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。 接入低压电力系统的非线性设备产生的谐波电流可分为稳定的谐波和变化的谐波两大类。稳定的谐波电流是指由这种谐波的幅度不随时间变化，如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波，这类设备对电网来说表现为恒定的负载。由激光打印机、复印机、微波