国网新疆电力公司电力科学研究院新疆乌鲁木齐830000
摘要：伴随着中国电力领域的长足发展，对于电能计量的相关工作也有了全新要求，保障电能计量的精准、可靠具有非常长远的意义。然而，随着非线性负荷日渐增多，特别是一些大功率变流设备和电弧炉的大量应用，导致电网中产生大量的高次谐波电流，进而引起电压波形发生较大的畸变。为此，本文首先对谐波对电能计量装置的影响进行了概述，详细探讨了降低谐波对电能计量装置影响的有效途径，旨在推动了我国电网的快速发展。
关键词：谐波；电能计量；影响；措施
电能是国民经济和人民生活的主要能源，对国家的发展起着举足轻重的作用。电能计量数据涉及到发电、供电与用电多方经济利益，同时也是许多技术指标计算的重要依据。目前，随着电力电子装置等非线性负荷的大量应用，电网中电压、电流波形往往偏离正弦波形而发生畴变，因此谐波对电能计量影响的研究受到各方的普遍关注。因此，分析现阶段广泛运用的计量模型的科学性和计度形式的合理性，从而实现在电网存在大量谐波时，有能力精准计度的最终目标。这不仅仅牵涉到电网电能供、需双方的经济利益，而且牵涉到电网健康运行的多种技术指标，对电网的健康安全运行存在深远意义。
1谐波对电能计量装置的影响
1.1谐波对感应式电能表的影响
目前，我国大部分地区使用的电能计量装置都是感应式电能表，这种类型的电能表是按照基波频率设计出来的，其最为显著的特点是高灵敏度。然而，当电网中的电压和电流正弦波产生畸变时，便会对感应式电能表的准确度造成影响。相关文献记载，研究波形畸变对电能表计量准确度影响的主要依据是它的频率特性，由于感应式电能表产生误差的原因相对较多，为了便于本文的研究，在此只考虑频率偏移和谐波的影响。①对于感应式电能表而言，它的设计主要是按照基波情况考虑的，在电力系统中负荷电压和电流不变的前提下，当频率发生变化时，因为电压线圈阻抗会发生一定变化，所以会造成电压工作磁通发生改变，与此同时，由于转盘阻抗的变化也会引起电流磁通的变化，因此，会对电能表的测量精确度造成一定影响。②通常情况下，电力系统中存在谐波分量时，谐波与基波便会相迭加，这样一来便会导致波形出现畸变，同时因为电流和电压铁芯导磁率的非线性因素影响，当电流和电压波形产生畸变时，磁通无法相应地进行线性变化。根据电能表的工作原理可知，只有在频率相同的电压和电流互相作用时才能够产生出平均功率，换言之，电能表只有在频率相同的电压和电流产生的磁通之间互相作用时才能产生转矩。然而，发生畸变的波形通过电磁元器件时，因为磁通无法与波形对应变化，所以造成转矩无法与平均功率成正比，这样便会产生出附加偏差，进而影响电能表的计量准确度。
1.2谐波对电子式电能表的影响
电子式电能表具有功能全、准确等级高、使用简便等优点，这种电能表将有望在未来一段时期内取代感应式电能表。电子式电能表的基础是数字功率表，根据它的原理以及结构特点，大致可将其分为输入级、分频计数、乘法器以及、v/f四个部分。其中输入级的主要作用是将电网当中电流和电压经电压与电流互感器转换成为合适的小电压信号，并供给乘法器；乘法器是电子式电能表的核心部件，它能够将电压模拟量转换为它们的乘积，然后这部分模拟量会输送给v/f换电路，并转换成脉冲数字量，最后输入到计数和驱动电路当中，完成功率测量。与感应式电能表相比，电子式电能表的频率曲线更为平坦，几乎不存在衰减，这说明电子式电能表具有宽频带响应，它对高次谐波功率的响应与基波的响应是一致的。电子式电能表因其具备频带较宽的特性，能够较为准确地计量基波电能和谐波电能，但是因电子式电能表存在同等对待谐波功率和基波功率的情况，因此会增大计量误差。
2降低谐波对电能计量装置影响的有效途径
在谐波没有消除的前提下，电能计量的结果是无法达到理想状态的，因此我们需要准确的测算出其对电能计量的干涉程度。这不仅仅涉及到了供电方和用户的利益问题，还涉及了电力体系中许多的技术指标，对保障电力安全有效的运营有着十分重要的作用。
2.1计量方式的改进措施
在当前的电力系统中，必须对全能量计量方式进行改进，采取分别计量基波电能和用户吸收与发出谐波电能的计量方式。这种计量方武不仅充分考虑到负载所吸收和发出的谐波功率，而且还会消除全能星计量方式对用户和电力企业利益带来的不利影响，从而确保计量结果更加准确、合理、公平。
2.2电能计量装置的改进措施
目前，由于大部分用户属于非线性用户，所以电能准确计量的关铡在于测量出用户向电力系统发出的谐波功率和吸收的谐波功率，只有测量出这部分谐波功率，才可以准确计量用户的电能用量，客观评价谐波功率对电网造成的影响。为此，可将谐波源判断和识别技术应用到电献计量装置中，通过利用基于谐波阻抗和功率潮流的谐波源辨识和检测方法，如微分方程法、功率潮流法、最小二乘法、临界阻抗法以及全对定位系统等谐波源辨识方法，以达到准确计量用户吸收和发出谐波理率的目的，进而确保电能计量装置充分考虑谐波功率的影响因素，提高计量的准确性。对于冲击性负荷而言，由于数字式电能计量装置的FFT在时域内不具备局部变化能力，因此可在电能装置中应用具备时一濒局部变化能力的小波变换，结合使用这两种方法，以确保在冲击性负荷情况下准确计量出用户实际电能消耗。
3结束语
综上所述，随着我国经济的快速发展，传统概念中计量无功功率的方式已经逐渐不满足当前的客观条件——谐波源越来越多，我们必须考虑到崎变功率带来的影响，只有这样，对电网、客户才是认真负责的态度，才能确保电网电能质量合格可靠，确保对客户考核管理的公平公正。
参考文献：
[1]罗亚桥，胡翀.谐波对电能计量的影响分析[J].电力自动化设备，2009，v.29；No.18105：130-132.
[2]冯海清.关于谐波对电能计量的影响及解决措施的分析[D].山东大学，2015.
[3]张明莉，纪刚.谐波对电能计量的影响分析[J].科技与企业，2013，No.23914：323.
10.13751/j.cnki.kjyqy.2013.14.231.
[4]戴晓洪，史洪寅，续临生，靳海岗.电力谐波对电能计量的影响分析[J].电力学报，2006，01：98-99+103.10.13357/j.cnki.jep.001140