基于諧波對(duì)電子式電能表計(jì)量的影響分析

1、基于諧波對(duì)電子式電能表計(jì)量的影響分析【摘 要】諧波是電力系統(tǒng)運(yùn)行中不可防止的一種現(xiàn)象，其不僅對(duì)系統(tǒng)的危害較大，而且還會(huì)影響電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。由于諧波無(wú)法徹底消除，所以只可以通過(guò)采取有效的方法對(duì)電能計(jì)量進(jìn)展改進(jìn)，從而在確保電力用戶利益不受損害的同時(shí)，進(jìn)一步進(jìn)步供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益?！娟P(guān)鍵詞】諧波；電子式電能表；計(jì)量1 電力系統(tǒng)的諧波問(wèn)題1.1 諧波的定義基于狹義來(lái)講，諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對(duì)周期性的非正弦電量進(jìn)展傅里葉級(jí)數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。從廣義上講，供電交流電網(wǎng)有效分量為工頻單獨(dú)頻率，其余不同于基頻那么為諧波，諧波處于不同線性負(fù)載有UPS、

2、開(kāi)關(guān)電源、整流器、變頻器、逆變器等。發(fā)電機(jī)組設(shè)備沒(méi)有完全對(duì)稱的繞組的三相發(fā)電機(jī)，電機(jī)鐵心無(wú)法完全統(tǒng)一均勻和排除各種影響因素，以致以電能產(chǎn)生的同時(shí)也產(chǎn)生了諧波。電力傳輸和分配系統(tǒng)通過(guò)變壓器能大量產(chǎn)生諧波電流，由于變壓器鐵心飽和，非線性磁化曲線的存在，同時(shí)變壓器內(nèi)部設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)考慮，制定工作狀態(tài)的飽和期，附近的磁化曲線中的磁通密度選擇從而使磁化電流峰值波形，在非理想條件下的奇次諧波的存在飽和度、 鐵核心構(gòu)造形式和它的大小是相關(guān)上級(jí)的磁路構(gòu)造，鐵芯飽和，變壓器行動(dòng)點(diǎn)偏離線性越遠(yuǎn)，諧波電流變得越來(lái)越大。晶閘管整流在電力機(jī)車、 鋁電解槽、 充電裝置和其他方面大量應(yīng)用，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生了大量諧波電流。其通過(guò)對(duì)缺角的

3、正弦波的吸收，并因此留下另一個(gè)部分缺角的正弦波假設(shè)整流裝置為單相整流電路帶感性負(fù)載時(shí)的諧波電流 ；隨著容性負(fù)載諧波電壓、 諧波含量增加相對(duì)增加，假設(shè)整流裝置為三相全控的橋式整流電路與 6 脈沖電容值，變壓器和電源供電電路包含 5 個(gè)或更多奇次諧波電流 ；假設(shè)是12 脈沖整流器，有超過(guò) 11 倍以上奇次諧波電流。1.3 諧波的危害諧波對(duì)電力系統(tǒng)是有害的，其主要危害包括：2 電子式電能表的工作原理其工作原理框圖如圖1所示。被測(cè)量的高電壓u、大電流i經(jīng)電壓變換器和電流變換器轉(zhuǎn)換后送至乘法器M，乘法器M完成電壓和電流瞬時(shí)值相乘，輸出一個(gè)與一段時(shí)間內(nèi)的平均功率成正比的直流電壓U，然后再利用電壓/頻率轉(zhuǎn)換

4、器，U被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖頻率f，將該頻率分頻，并通過(guò)一段時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，顯示出相應(yīng)的電能。除了以上的幾個(gè)點(diǎn)，電子式電能表還包括直流穩(wěn)壓電源、 直流電壓提供適當(dāng)?shù)拿總€(gè)部分的電子線路，直流穩(wěn)壓電源采用降壓變壓器、 整流電路、 濾波電路的穩(wěn)壓電路等幾部分組成。3諧波對(duì)電子式電能表計(jì)量的影響分析3.1 電子式電能表的有功計(jì)量方法電子式電能表計(jì)量有功就是用A/D采樣數(shù)值計(jì)算的方法，實(shí)際上用戶負(fù)荷是不斷變化的，無(wú)法快速而準(zhǔn)確的測(cè)得4個(gè)周期的電壓有效值、電流有效值，以及電壓、電流向量之間的相位差所以無(wú)法直接計(jì)算功率，但功率可通過(guò)電壓、電流的瞬時(shí)值計(jì)算而得，所以可以通過(guò)對(duì)電壓、電流瞬時(shí)值采樣的方法計(jì)算功率

5、，將采樣點(diǎn)電流、電壓相乘相加再乘以采樣周期就是平均電能理論說(shuō)明引起這種電子式電能農(nóng)計(jì)量誤差的原因不僅是采樣次數(shù)和A/D轉(zhuǎn)換精度，主要是通過(guò)電壓、電流互感器及其后的放大線路元器件分散性造成的幅值誤差和相位誤差在測(cè)量電能量時(shí)，電網(wǎng)電壓、電流要經(jīng)測(cè)量用互感器轉(zhuǎn)換成弱電信號(hào)后才送入電能表，因此測(cè)量用互感器的準(zhǔn)確度直接影響著測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，假設(shè)測(cè)量用互感器存在非線性，當(dāng)崎變信號(hào)經(jīng)過(guò)互感器時(shí)，互感器對(duì)各次諧波成分的轉(zhuǎn)換比例就相差甚大，從而使被測(cè)信號(hào)發(fā)生變形在這種情況下，測(cè)量誤差會(huì)很大，在波形崎變情況下，互感器的波形變換誤差隨諧波次數(shù)的增加而非線性的增大，偶次諧波的波形變換誤差比奇次諧波更加大。3.2

6、電子式電能表的頻率特性電子電度表具有較寬的頻率效應(yīng)時(shí)的電網(wǎng)電壓和電流信號(hào)只有信號(hào)失真，和另一個(gè)信號(hào)是根據(jù)正弦函數(shù)正交性可用電子式電能表的正弦波，在這種情況下，誤差小。當(dāng)電網(wǎng)電壓和電流畸變會(huì)發(fā)生時(shí)，基于測(cè)量的諧波功率頻帶仍然可以準(zhǔn)確，該表能將基波功率和各次諧波功率同時(shí)作為測(cè)量值。3.3 諧波情況下對(duì)電子式電能表的影響相關(guān)研究結(jié)果顯示，在諧波存在的前提下，電子式電能表的計(jì)量值近似等于基波與所有諧波電能的總和，這個(gè)值一般在1kHz以內(nèi)。由于電子式電能表在計(jì)量時(shí)，未將基波與諧波進(jìn)展區(qū)分，諧波對(duì)線性用戶有害，但其電能也被計(jì)入，多計(jì)入電能而對(duì)非線性用戶來(lái)說(shuō)，他們產(chǎn)生諧波并將部分倒流入電網(wǎng)，此時(shí)電能表計(jì)量的是基波電能減去倒流入電網(wǎng)的諧波，雖然對(duì)電力電網(wǎng)諧波非線性諧波污染排放到整個(gè)電力用戶，但少計(jì)了電量，產(chǎn)生了鼓勵(lì)用戶向電網(wǎng)注入諧波的反作用，所以該測(cè)量方法是不合理的。例如過(guò)往改善方法是： 添加前低通濾波器，除了根本的諧波外過(guò)濾只有根本功率測(cè)量，對(duì)線性用戶來(lái)說(shuō) 無(wú)用的諧波電能不計(jì)量在內(nèi) ；非線性用戶，測(cè)量的基波的電量，而不是基波測(cè)量產(chǎn)生成的諧波，所以這項(xiàng)措施也是很不理想。4 建議措施針對(duì)上述情況我們提出幾種建議措施，詳細(xì)措施如下：5 結(jié)語(yǔ)總而言之，采用誤差小、準(zhǔn)確度高、起動(dòng)電流小、超載才能強(qiáng)、防竊電、可實(shí)現(xiàn)抄表