基于电力谐波的电能计量分析

摘要：近年来，各行业以及家用电器、电铁牵引中许多非线性负荷的日渐增多，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。电能计量数据是发电企业、输配电企业、电力用户之间进行贸易结算的依据，它的准确与否直接影响到三者的利益以及交易的合理性。研究在电网中存在高次谐波时合理的电能计量方法、开发和选用适宜的计量装置是非常必要的。

关键词：谐波电流；电能计量；计量方法；计量装置

按3种方法计算瞬时功率及1 h的有功电能量。方法1：同时考虑基波和谐波的作用。将周期T＝20 ms等分为100份，即Δt＝0．2 ms，按照式（3）、式

（4）和式（5）计算各点瞬时功率、平均功率以及有功电能，即仿真全电子式电能表计量。方法2：仅考虑基波作用。将一个周期T＝20 ms等分为100份，即Δt＝0．2 ms，按照式（3）、式（4）和式（5）计算各点瞬时功率、平均功率及有功电能，即仿真电磁式电能表计量。方法3：同时考虑基波和谐波作用。从理论上计算平均功率、电能量。以上各例的计算均采用计算机C语言（TURBOC2．0）编程完成，其中积分采用梯形求积公式计算〔3〕，部分结果见表2、表3。

3．2仿真结果分析由于计量原理的差别，对同一负载在谐波存在时，全电子式电能表和电磁感应式电能表同时刻记录的瞬时功率有差别，1个周期内平均功率和消耗的有功电能量记录也有差别。 4结论4．1当电网存在高次谐波时，对电能计量的准确性有影响，谐波含量愈高电能计量误差愈大；当谐波含量满足国标规定时，误差影响微小，当谐波含量超过国标规定时，无论是电磁感应式电能表还是全电子式电能表，误差影响均较大。4．2在电网中，无论谐波流向如何，负载本身不产生电能量。当谐波从负载流向电网时实际上是负载将电网中的基波经过滤波和整流后形成的谐波电流反送回电网，这是一种电能污染。全电子式电能表将负载（谐波源）消耗的基波有功电能和谐波源（负载）向电网返送的谐波有功电能（被污染的电能）进行了代数相加，使得记录的能量比负载消耗的基波有功电能量还要小，这是全电子式电能表计量原理上的不足之处。4．3在谐波超过国标规定时，对同一计量点，采用相同准确级别的全电子式电能表和电磁感应式电能表计量电能量是有较大差别的；当谐波源是电网时，前者数值较大；当谐波源是用户时，则情况相反，均属正常现象。4．4对大功率变流设备、电弧炉，特别是电铁牵引等产生高次谐波的电力负载，为了只记录负荷消耗的基波有功电能，用电磁感应式电能表比用同准确级别的全电子式电能表更合理。4．5对于谐波超标的电网和电力用户，为了合理计量用户消耗的有功电能，宜采用谐波电能表，或者要求用户进行谐波治理，符合国标GT／14549－93的要求后，

采用全电子式电能表计量。