何建新

（廣東省計量科學研究院，廣東廣州，510405）

0 前言

隨著我國經濟水平的持續(xù)提高，電網建設發(fā)展也呈現出了良好的發(fā)展態(tài)勢，非線性用戶接入數量逐漸增多，形成了電力諧波對電能計量工作的影響，不僅降低了電能計量工作的準確性和綜合效率，甚至可能引發(fā)計量泄露的問題，威脅著電力的穩(wěn)定安全運行。針對諧波形成的影響，電力計量工作應不斷地改進和優(yōu)化方式方法，加強對電力計量準確性的深入研究，提高電力計量工作的綜合水平與成效。

1 電力諧波產生的原因

電力設備中電力諧波的產生是無法百分之百完全避免的，之所以會發(fā)生電力諧波，很大一部分是由于電源部分出現了異常問題導致的。電源質量較差時會導致電力諧波的產生，除此之外，在電力設備晶體閘管整流設備中，也可能發(fā)生電力諧波。輸電系統(tǒng)中變壓器的實際運行和使用過程，也是電力諧波產生的一大環(huán)節(jié)。諧波的大小會在負載過程中隨著電容的變化而發(fā)生改變，通常情況下，電容的大小改變會使諧波的大小按照正比關系發(fā)生一定程度的變化。針對電力諧波的研究，在傳統(tǒng)的理論中認為電力諧波是變壓器產生的，近些年來我國的社會條件不斷改變，用電設備使用量增加，用電設備性能也發(fā)生了改變，因此和變壓器產生的電力諧波量相比，電力設備產生的電力諧波量更高，提高了電力諧波的組合形式復雜性，導致電力諧波所帶來的影響更加明顯，增加了電力計量工作的難度，為了保證電能計量工作的準確性，必須要從多方面考慮優(yōu)化電能計量工作，帶來了對電能計量工作的嚴峻挑戰(zhàn)[1]。

2 電力諧波對電能計量產生的影響

電力諧波的產生是不可避免的，影響著電能的計量準確性，體現在全電子式的電能表中，由于實際的電力使用過程中電力客戶的用電負荷是動態(tài)變化的，會隨時發(fā)生改變，因此針對每個周期的電壓和電流以及電壓電流之間的相位差值，利用電子式電能表無法進行準確和快速地測量。通常情況下，電子式電能表的測量元件是由乘法器和A、D采樣器構成的，無法直接地計算出相關功率，但是可以通過對用電負荷電壓的采樣，結合電流的瞬間值采樣結果進行計算，得出最后的結果，用采樣周期乘以電壓瞬間值和采樣電流相乘相加后的數值，最終的平均電能就可以計算出來。發(fā)生在電子式電能表中的計量誤差問題就是在這一過程中將模擬量轉換成數字量形成的，A、D采樣器的采樣次數和轉換精度均對計量結果有著直接的影響。并且電能計量裝置中電壓電流互感器自身存在的比差和角差問題，也會形成對計量結果的影響，這二者之間會形成幅值誤差和相位誤差，此類誤差問題均可能導致電能表的電能計量發(fā)生錯誤。電力線路的具體運行中，電壓和電流互感器中有電壓和電流通過，在電磁感應原理作用下形成二次電壓和電流的轉換，再向電能表傳入，借助二次導線的功能產生最終的結果，這一過程中計量用的配置是否準確對計量結果形成了一定程度的影響。電能計量裝置在電力諧波的作用下可能發(fā)生誤差問題，因為從理論研究的角度進行分析可以發(fā)現電力諧波會在電能計量儀表中形成電磁轉矩，這樣一來就為后續(xù)的電能計量工作埋下了隱患問題，導致計量裝置發(fā)生誤差，降低了電能計量的準確性。電磁感應式電能表裝置中共同存在基波和諧波，在諧波作用下，電能表的旋轉盤阻抗和電壓線圈阻抗發(fā)生了變化，改變了磁通量，最終引起了電能計量誤差問題，針對諧波有功電能的計量工作必然會面對這一誤差因素[2]。

3 電力諧波影響下電能計量的優(yōu)化對策

3.1 優(yōu)化計量方式

為了降低諧波對電能計量產生的影響，可通過優(yōu)化計量方式、提高對計量方式的管理有效性，運用全能計量方式和基波電能計量方式兩種不同方法展開深入研究。全能計量方式下，對于電能表的要求較高，需要電能表將基波電腦和所有的諧波電能準確、全面地反映出來，這樣才能使電能計量受到的諧波影響降到最低，保證電能計量的準確性效果。針對線性用戶電能表可以升級為電子式電能表，有效降低諧波對計量過程形成的影響，大大降低了電能計量可能發(fā)生的誤差問題，甚至可以將誤差降低到趨近于零?；娔苡嬃糠绞綔蚀_性較強，能夠將基波有功功率和有功電能準確地表達出來，是一種高效的計量方式，利用基波電能計量方式展開電能計量工作的過程中，應保證該方式運用的準確性和合理性，將諧波有功功率剔除在外，進行電能計量，也就是說不管是非線性用戶還是線性用戶，利用基波電能計量方式進行電能計量工作時，電能表上只將W1反映了出來。由此可見兩種電能表在有功電能的計量方面準確性均不足，因此必須要將專門的基波有功電能表配備其中，才能夠采取這樣的計量方式計量電能，抑制電源諧波，轉換成有源濾波的方式，利用開關交換功能和PWM轉換器的合理運用，能夠達到有效的抑制諧波的作用，這樣的方式能夠使功率因數得到提高，強化了電能計量的準確性[3]。

3.2 降低諧波使用量

為了使電能計量的準確性得到提高、最大程度地降低諧波對電能計量形成的負面影響，應從源頭著手，加強對諧波使用量的控制，減少諧波在電網中的使用總量。之所以使用諧波目的是保證充足的電能供應，但是大量使用諧波會損害正常的電能供應和運行，針對諧波可能帶來的損害問題，為了加強對電力設備和線路的保護，強調電能計量工作的準確效率，可通過對電路的改進方式，使負載性質得到改善，電網中諧波的使用量也能夠最大限度地減少，供電企業(yè)的輸出成本有所減少，提高了電力企業(yè)的經濟效益，推動電力部門未來更好的長足建設與發(fā)展[4]。

3.3 強化技術管理

電力諧波會影響電能計量的準確率，導致電能計量的結果發(fā)生改變，因此有必要加強對技術管理工作的有效探索，鼓勵和引導用戶在選擇計量表的時候盡可能選用新型的數字電能計量表。結合實際的用戶情況，選擇合適的諧波濾波裝置，使電網中可能存在的諧波含量被控制在合理范圍內，并盡可能地減輕電力諧波給電能計量工作帶來的影響，保證計量結果的準確性。

3.4 增加換流裝置相數

通過抑制電力斜坡，能夠為電能計量的準確性提供保障，控制電力諧波給電能計量帶來的負面影響，保證電能計量的準確率得到提高。通過加大換流裝置的相數，能夠起到良好的抑制諧波的作用，達到抑制諧波產生量的目的。因為諧波主要就是來源于換流裝置，導致供電系統(tǒng)中發(fā)生了電力諧波，增加電力諧波，導致電能計量工作在后續(xù)的實際開展和實施中準確性不足。增加換流裝置脈動數，同樣能夠降低諧波電流的有效值，因為換流裝置與其交流側和直流側形成的諧波次數能夠清除掉幅值較大的低頻項，這樣一來，電流諧波得到了有效的抑制，從換流裝置這一源頭做好了諧波的管控，抑制諧波產生，保證后續(xù)電能計量工作的準確率。

3.5 運用有源濾波法和無源濾波法

為了加強對電力諧波源頭的合理管控，降低諧波產生量，抑制諧波產生過程是有效的手段之一，可以利用有源濾波法和無源濾波法兩種方式做好源頭的諧波管控工作。在諧波源附近避免產生諧波電流，能夠使供電系統(tǒng)在電力諧波的作用下受到的影響最小化，提高了對電氣設備的保護效果，使諧波電壓有所降低，降低了諧波電流形成的危害，提高諧波電流產生的預防效果，通過主動預防的方式，也就是有源濾波法，這是將諧波消除的有效方式之一，關斷電力電子器件產生和負壓電流中諧波電流相位相反，抑制和消除分量大小相等的電流，降低諧波產生量，這就是傳統(tǒng)的無源濾波方式，是一種被動的防御方法，發(fā)揮出該裝置的功能，使諧波對電氣設備形成的影響和危害減輕，為電能計量工作做好基礎保障，抑制諧波的產生[5]。

4 結論

現代化社會的電網運行中，電力設備發(fā)生電力諧波的問題是難以避免的，影響著電能的計量工作。此背景下的供電企業(yè)應加強對電力諧波分析和深入研究，結合電力諧波帶來的影響，加強對電能計量工作的改進和優(yōu)化，通過技術創(chuàng)新，降低電力諧波帶來的影響，保證電力計量工作的準確性，推動電網產業(yè)更好的發(fā)展。