導(dǎo)語(yǔ)：電能計(jì)量的影響及防范一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

隨諧波對(duì)電能計(jì)量結(jié)果的影響分析

筆者通過(guò)對(duì)包括大型鋼鐵廠、軋鋼廠及電力機(jī)車(chē)牽引變電站等在內(nèi)的各種諧波污染較為嚴(yán)重的用戶進(jìn)行實(shí)地調(diào)研和收集資料。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的資料，建立非線性負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)和觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)際情況，在實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)（RTDS）上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)，模擬觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)際諧波情況，經(jīng)放大器將實(shí)際使用的感應(yīng)式電能表和電子式電能表接入模擬系統(tǒng)進(jìn)行電能計(jì)量，分析計(jì)量誤差，驗(yàn)證相關(guān)的理論分析結(jié)果。在完成上述研究和試驗(yàn)后，根據(jù)理論分析、仿真實(shí)驗(yàn)和RTDS模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，得出如下結(jié)論：第一，研究諧波對(duì)電能表計(jì)量影響的重要依據(jù)是電能表的頻率特性，因此，電能表的頻率特性曲線的穩(wěn)定與否，在很大程度上決定它在諧波功率下對(duì)電能計(jì)量誤差影響的大小。[3]研究感應(yīng)式電能表在諧波下的運(yùn)行情況時(shí)發(fā)現(xiàn)感應(yīng)式電能表接入電路后，電能表的頻率一旦發(fā)生變化，電能計(jì)量結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)誤差。在相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)以上問(wèn)題主要是由如下幾方面的原因所造成的：一是電能表的頻率發(fā)生改變時(shí)，非純電阻的轉(zhuǎn)盤(pán)就會(huì)產(chǎn)生感抗分量，這樣就會(huì)引起轉(zhuǎn)盤(pán)的阻抗角和等效阻抗的改變，從而最終致使電能表的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，以至于電能計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生誤差；二是電能表頻率的改變會(huì)引發(fā)電流線圈磁通量的改變，而電流線圈磁通量的變化會(huì)導(dǎo)致電流線圈驅(qū)動(dòng)力矩的變化，從而也最終導(dǎo)致電能表轉(zhuǎn)速的改變，進(jìn)而產(chǎn)生電能計(jì)量誤差；三是隨著頻率的改變，電壓線圈磁通量也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使驅(qū)動(dòng)力矩發(fā)生改變，電能表誤差也就會(huì)產(chǎn)生。第二，研究感應(yīng)式電能表在諧波下的運(yùn)行情況時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)檢測(cè)信號(hào)的電流產(chǎn)生畸變時(shí)，隨檢測(cè)信號(hào)電流畸變程度的不同，電子式電能表在電能計(jì)量中會(huì)產(chǎn)生不同程度的測(cè)量誤差，但這些誤差相對(duì)較小，一般可以忽略不計(jì)；[4]當(dāng)電流和電壓兩個(gè)信號(hào)的波形都偏離正弦波形而出現(xiàn)畸變時(shí)，對(duì)具有計(jì)量諧波功率功能的基于數(shù)字乘法器和時(shí)分割乘法器所構(gòu)成的電子式電能表的測(cè)量結(jié)果而言，其測(cè)量誤差在其允許的精度范圍內(nèi)。第三、兩種電能表誤差頻率特性的比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著高次諧波的改變，感應(yīng)式電能表誤差頻率特性曲線會(huì)發(fā)生明顯的變化，而且二者呈正相關(guān)的變化關(guān)系。而電子式電能表的誤差頻率曲線則隨著高次諧波的變化所發(fā)生的改變不明顯，即電子式電能表在電能計(jì)量中對(duì)諧波的影響具有較寬的頻率響應(yīng)，而感應(yīng)式電能表則達(dá)不到。

防范措施

從實(shí)驗(yàn)的分析結(jié)果來(lái)看，采用計(jì)量基波的計(jì)量方式下電子式電能表的計(jì)量誤差和感應(yīng)式電能表的計(jì)量誤差都比較大，[5]綜合各種因素，在計(jì)量基波的計(jì)量方式的基礎(chǔ)上提出了一種帶加權(quán)系數(shù)的、對(duì)基波電能及諧波電能分別計(jì)量的改進(jìn)的電能計(jì)量方式，該計(jì)量方式能有效防范諧波對(duì)電能計(jì)量結(jié)果的影響。具體的計(jì)量公式如下：WCWCWCWFinFinFoutFout=−+11公式中，CFin為負(fù)載（線性或非線性兩種）吸收的諧波電能，CFout為負(fù)載產(chǎn)生的諧波電能，C1為基波電能。WFin、WFout、W1則分別為以上三個(gè)參數(shù)相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)。為了能有效防范諧波對(duì)電能計(jì)量結(jié)果的影響，以上三個(gè)參數(shù)相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下條件：設(shè)W1為1；當(dāng)0<WFin<1時(shí)等式右端第二項(xiàng)取負(fù)，是對(duì)線性負(fù)載被迫吸收諧波電能所給予的相應(yīng)補(bǔ)償；當(dāng)WFout＞1時(shí)，是對(duì)發(fā)出諧波電能的非線性負(fù)載用戶所進(jìn)行的懲罰，有效保證電能計(jì)量結(jié)果的合理性。基于上述計(jì)量公式，可以在電能計(jì)量結(jié)果的計(jì)算上有效避免線性負(fù)載因計(jì)量諧波電能造成的額外損失，而對(duì)于非線性負(fù)載，也不會(huì)因?yàn)橛?jì)量負(fù)諧波而產(chǎn)生較大的電能計(jì)量誤差，而且基于該計(jì)量公式可以有效地通過(guò)經(jīng)濟(jì)手段采取相應(yīng)的補(bǔ)償和懲罰，從而迫使用戶采取措施減小注入電網(wǎng)的諧波量，從根源上避免諧波對(duì)電能計(jì)量結(jié)果的影響。從對(duì)上述計(jì)量公式的分析來(lái)看，有效防范諧波對(duì)電能計(jì)量結(jié)果影響的改進(jìn)辦法就是對(duì)基波能量和諧波能量分別進(jìn)行計(jì)量。然而，在實(shí)際的操作中，由于對(duì)諧波能量和基波能量分別計(jì)量的成本較高，因此，本文所提出的這種新的電能計(jì)量方式不適用于一般用戶，比較適合于諧波污染較嚴(yán)重的供電系統(tǒng)，如大中型電力用戶等。雖然這種新的電能計(jì)量方式的原理相對(duì)復(fù)雜，而且實(shí)際操作所花費(fèi)的成本較高，但從理論上看，設(shè)計(jì)具體的計(jì)量方法時(shí)要突破所設(shè)計(jì)的方法是否可能測(cè)量或便于測(cè)量的束縛，首先要考慮它是否具有科學(xué)的根據(jù)，要力求使計(jì)量方法準(zhǔn)確合理。相信隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，本文提出的這種新的計(jì)量方式會(huì)越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。

本文研究諧波對(duì)電能計(jì)量的影響，得出在諧波情況下現(xiàn)有電能計(jì)量是否準(zhǔn)確、合理的結(jié)論后，對(duì)目前電能計(jì)量中存在的問(wèn)題提出合理的改進(jìn)措施，將解決諧波對(duì)電能計(jì)量的影響，使電能計(jì)量的準(zhǔn)確性問(wèn)題，為發(fā)、供、用電三方的經(jīng)濟(jì)利益及交易的公平性提供技術(shù)依據(jù)，有利于電力市場(chǎng)化。同時(shí)文中所提出的有效防范諧波對(duì)電能計(jì)量結(jié)果影響的改進(jìn)的電能計(jì)量方式將為諧波條件下電能計(jì)量的合理性提供技術(shù)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)生諧波的用戶進(jìn)行懲罰，有利于改善電網(wǎng)的環(huán)境污染，具有很好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

本文作者：何珊珊工作單位：冀北電力有限公司唐山供電公司營(yíng)銷(xiāo)部綜合室