諧波對電能計(jì)量影響

諧波對電能計(jì)量的影響隨著非線性用電負(fù)荷的日益增多,供電系統(tǒng)中諧波電壓和電流成分不斷增加。諧波不僅對供電系統(tǒng)造成污染,對電力設(shè)備構(gòu)成危害,而且產(chǎn)生諧波的非線性用戶將其吸收的一部分基波電能轉(zhuǎn)化為諧波電能,造成供電企業(yè)線損增加,電力營運(yùn)企業(yè)非經(jīng)營性成本增加。為此有必要研究在諧波影響下的電能計(jì)量方式,以確保電能計(jì)量準(zhǔn)確,保障電力營運(yùn)企業(yè)的經(jīng)營效益。概述電網(wǎng)常見的諧波源鐵磁飽和型主要是各種鐵心設(shè)備,如變壓器、電抗器等。其鐵心飽和特性呈非線性。電子開關(guān)型主要是各種交直流換流設(shè)備(如整流器、逆變器等)、雙向晶閘管及可控開關(guān)設(shè)備等。電弧型主要是各種煉鋼爐以河南電網(wǎng)為例,諧波源主要是電氣化鐵路和大型煉鋼廠等企業(yè)諧波對電能計(jì)量的影響電網(wǎng)中基波功率由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生,而負(fù)荷又分為線性負(fù)荷與非線性負(fù)荷：非線性負(fù)荷吸收電網(wǎng)的基波功率,并將基波功率的一部分轉(zhuǎn)化為諧波功率反送回電網(wǎng)線性負(fù)荷不僅吸收電網(wǎng)的基波功率,也吸收諧波功率諧波對電能計(jì)量的影響電能表反映的電能為:式中:E———通過電能表的電能（全波電能）E1———通過電能表的基波電能;Eh———通過電能表的第h次諧波電能;Kh———第h次諧波下電能計(jì)量衰減的頻率響應(yīng)系數(shù)。諧波對電能計(jì)量的影響對非線性用戶：計(jì)量的全波電能等于基波與各次諧波電能之差,小于基波電能。對線性用戶：計(jì)量的全波電能等于基波與各次諧波電能之和,大于基波電能諧波對電能計(jì)量的影響非線性用戶向電網(wǎng)注入的諧波功率無論是對用電戶還是對電力系統(tǒng)都是有害而無利的。對用戶的電動(dòng)機(jī)來說,它并不增加有效的軸功率,相反會(huì)明顯增大其附加損耗、附加溫升和脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩,這將嚴(yán)重縮短電機(jī)的壽命;對電力系統(tǒng)而言則將是增大線損,增加非經(jīng)營性成本。諧波對電能計(jì)量的影響基波電能為有益的電能,應(yīng)根據(jù)基波電能值合理地確定用戶的電費(fèi),而不致讓諧波的“制造者”———非線性用戶不僅未受到處罰,還少計(jì)了電量,諧波的“受害者”———線性用戶不僅得不到補(bǔ)償,還多計(jì)了電量。諧波電能為有害的電能,可根據(jù)諧波電能值確定諧波源向電網(wǎng)輸送多少諧波能量,據(jù)此可制定相應(yīng)的措施對非線性用戶進(jìn)行處罰,以經(jīng)濟(jì)為杠桿促使其治理諧波污染計(jì)量方式的選擇綜上所述,在諧波影響下應(yīng)選擇的計(jì)量方式:對基波、諧波電能進(jìn)行分別計(jì)量,并指示諧波電能的方向。電鐵牽引站關(guān)口計(jì)量應(yīng)選用能分別計(jì)量基波、諧波電能的電能表。（如儀斯卡公司W(wǎng)Q.MT860關(guān)口電能表具備基波、諧波電能分別計(jì)量）計(jì)量方式的選擇國家電網(wǎng)公司認(rèn)識(shí)到全波計(jì)量在電鐵關(guān)口計(jì)量上的不合理性在2009年9月下發(fā)了《電氣化鐵路牽引站接入電網(wǎng)導(dǎo)則》文件文件中第8.5條對計(jì)量系統(tǒng)的要求明確提出了“牽引站供電關(guān)口電能計(jì)量裝置應(yīng)采用全電子式多功能電能表，計(jì)量表計(jì)要求能分別計(jì)量基波電能、諧波電能、四象限無功電量?！庇?jì)量方式的選擇案例一：信陽電鐵供電段2010年9月信陽供電公司在電氣化鐵路牽引站對側(cè)的供電公司變電站內(nèi)試掛了一只的WQ.MT860關(guān)口電能表，與現(xiàn)場初裝的國產(chǎn)表做數(shù)據(jù)對比。案例一：信陽電鐵供電段電能表廠家型號等級表編號規(guī)格原計(jì)量用表三星DTSD1880.5SS014MS0003851.5/6A,3*57.7/100V被試表上?；莅瞁Q.MT8600.2S415074095(1-6)A,3*57.7/100V現(xiàn)場數(shù)據(jù)對比：案例一：信陽電鐵供電段現(xiàn)場數(shù)據(jù)對比：電表型號底碼值/增量值正向有功總電量反向有功總電量正向有功基波電量反向有功基波電量正向有功諧波電量反向有功諧波電量DTSD188初始表底值2770.382.03DTSD188電表無基波、諧波計(jì)量功能結(jié)束表底值2861.112.3起止電量差（增量）90.730.27WQ.MT860初始表底值0.585483.5960.585483.29300.304結(jié)束表底值92.123484.792.133484.3970.0040.318起止電量差（增量）91.5381.10491.5481.1040.0040.014與原電能表差值（Δ）0.8080.834有功電量相對誤差：δ=Δ/被試表有功總電量X100%=0.808/91.538X100%=0.88%案例一：信陽電鐵供電段WQ.MT860關(guān)口電能表在消除諧波對計(jì)量的負(fù)面影響比普通電能表好：普通電能表受諧波影響較大，少計(jì)量0.88%電量試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析案例一：信陽電鐵供電段普通電表由于所有的計(jì)算都是基于時(shí)域的，因此無法從全波信號中分離出各次諧波的含量，不能對各次諧波做校正，更不能計(jì)算出基波及諧波的電量。而WQ.MT860關(guān)口表特別采用對源數(shù)據(jù)做頻譜分析的方法對得出各個(gè)頻率成分所含有的量的大小以及相位關(guān)系，根據(jù)這一關(guān)系再計(jì)算得到每一個(gè)頻率成分的電量數(shù)據(jù)?？梢苑奖阈Ｕ恳活l率成分的物理信號，從而如實(shí)反應(yīng)源信號的電量信息。電表測量原理比較案例一：信陽電鐵供電段通過現(xiàn)場試驗(yàn)說明WQ.MT860關(guān)口表在電鐵等非線性負(fù)荷用戶的電能計(jì)量中比普通計(jì)量表更準(zhǔn)確，受電鐵諧波影響更小。同時(shí)有效保護(hù)供電公司經(jīng)濟(jì)利益。試驗(yàn)結(jié)論案例一：信陽電鐵供電段如果仍按照目前全波電量收費(fèi)，以掛網(wǎng)數(shù)據(jù)更換WQ.MT860關(guān)口表后將挽回0.88%電量計(jì)算，如果一個(gè)牽引站年用電為100GWh，一年可挽回?fù)p失電量880MWh，按電氣化牽引機(jī)車電價(jià)0.5元/kWh計(jì)算，僅對一個(gè)電氣化牽引站進(jìn)行計(jì)量裝置改造，可為供電企業(yè)挽回經(jīng)濟(jì)損失達(dá)44萬元。經(jīng)濟(jì)效益分析案例一：信陽電鐵供電段按照國家節(jié)能減排、建設(shè)綠色電網(wǎng)的總方針，今后國家將出臺(tái)相應(yīng)的基波結(jié)算法規(guī)，屆時(shí)用戶還將省去一大筆改造資金，避免人力、財(cái)力的重復(fù)投入經(jīng)濟(jì)效益分析案例二：粵北電鐵供電段以廣東省粵北某電氣化鐵路牽引站為例,其牽引變壓器容量為31.5MVA,原來安裝的是全波電子電能表。對該牽引站測定的奇次諧波電流、電壓、有功功率見表3(偶次諧波數(shù)值很小,在此忽略不計(jì))。案例二：粵北電鐵供電段從表1可知,在牽引站中,3次、5次、7次、9次諧波電流超標(biāo),其中L3相3次諧波電流最大。

案例二：粵北電鐵供電段案例二：粵北電鐵供電段現(xiàn)對該牽引站電能計(jì)量裝置進(jìn)行技術(shù)改造,采用基波電能和諧波電能分開計(jì)量的方式,加裝基波諧波電能表。根據(jù)表3可計(jì)算出諧波負(fù)荷總和為0.088MW,基波負(fù)荷為11.481MW,諧波負(fù)荷總和與基波負(fù)荷的比值為0.768%。按該牽引站年用電量96GWh計(jì)算,1年可挽回?fù)p失電量737MWh。

案例二：粵北電鐵供電段按廣東省電價(jià)目錄中衡廣電氣化牽引機(jī)車電價(jià)為0.448元/kWh(含三峽基金和電力建設(shè)費(fèi))計(jì)算,僅對一個(gè)氣化機(jī)車牽引站進(jìn)行計(jì)量裝置改造,可為供電企業(yè)挽回經(jīng)濟(jì)損失30.02萬元。

總結(jié)

諧波對電能計(jì)量的準(zhǔn)確性和合理性有極大的影響。采用分別計(jì)量基波電能和諧波電能,記錄諧波電能方向的計(jì)量方式是比較合理的。按照電力成本合理分?jǐn)偟碾妰r(jià)體系,對吸收諧波電能的客戶在電力價(jià)格或用電量上適當(dāng)給予諧波分量補(bǔ)償;對向電網(wǎng)注入諧波電能的客戶要給予電力成本合理分擔(dān),按諧波分量的比例對其用電價(jià)格進(jìn)行調(diào)整或處罰,是非常有必要的。參考文獻(xiàn)：廣東廣電集團(tuán)公司《對諧波影響下的電能計(jì)量方式的探討》上?；莅蚕到y(tǒng)控制有限公司上?；莅蚕到y(tǒng)控制有限公司是專門從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化的公司，是美國WESCON集團(tuán)的主要成員之一，為中國和亞太地區(qū)提供國外一流、技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠電力自動(dòng)化、電量計(jì)費(fèi)、電能表產(chǎn)品。上?；莅蚕到y(tǒng)控制有限公司儀斯卡關(guān)口電能表上?；莅补臼荌SKRA在中國的唯一合作伙伴WQ.MT860電能表電鐵項(xiàng)目應(yīng)用：鄭西電鐵牽引站--滎陽站鄭西電鐵牽引站--鞏義站河南三門峽閿鄉(xiāng)牽引站河南三門峽西寨牽引站河南三門峽高巖牽引站河南洛陽洛陽南牽引站河南洛陽鹽鎮(zhèn)牽引站儀斯卡關(guān)口電能表WQ.MT860需量疊加功能介紹需量疊加功能特別適用于采用需量結(jié)算的工業(yè)用戶：如鋼鐵、化工等重工業(yè)用戶，這些用戶一般會(huì)有超過一條線路的結(jié)算點(diǎn)。為了方便介紹，我以某化工廠兩條線路為例介紹電力公司如何向該化工廠收費(fèi)：儀斯卡關(guān)口電能表WQ.MT860需量疊加功能介紹采用需量結(jié)算的目的是鼓勵(lì)用戶在用電低谷用電、在用電高峰限電（用戶超過供電局規(guī)定的最大需量值，就要按高價(jià)付費(fèi)）如果不具備需量疊加功能的電表分別裝在化工廠的兩條線路，在用電高峰期間，由于兩條線路發(fā)生的最大需量時(shí)間（即用電高峰時(shí)間）不同，導(dǎo)致每條線路的需量結(jié)算都不超標(biāo)，但這并不意味著此時(shí)兩條線路疊加后的需量不超標(biāo)，因此電力公司不能真正考核到該用戶的最大需量。儀斯卡關(guān)口電能表WQ.MT860需量疊加功能介紹電力公司實(shí)際是按照用戶所有線路總的最大需量和用戶簽訂的用電合同，不是針對每條線路與用戶簽合同。因此，不具備需量疊加功能的電表反應(yīng)不出該用戶真正的用電需量，只有將用戶所用線路的需量實(shí)時(shí)疊加計(jì)算出的最大需量，才能反映電力公司與用戶簽合同的需量電價(jià)。

儀斯卡關(guān)口電能表WQ.MT860需量疊加功能介紹MT860電表具備需量實(shí)時(shí)疊加功能，滿足電力公司對多條線路用戶采用需量收費(fèi)的要求

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儀斯卡關(guān)口電能表儀斯卡關(guān)口表在國網(wǎng)公司2008年、2009年連續(xù)兩年特高壓輸變電項(xiàng)目中全部中標(biāo)，成為中國特高壓輸變工程高端關(guān)口表的典型代表。在關(guān)口表領(lǐng)域創(chuàng)造了多項(xiàng)世界及全國第一：

應(yīng)用業(yè)績介紹儀斯卡關(guān)口電能表(1).世界（中國）第一個(gè)交流1000kV特高壓示范工程項(xiàng)目：國網(wǎng)公司1000kV特高壓交流示范工程晉東南-南陽-荊門變電站；(2).中國第一個(gè)直流±800kV特高壓示范工程項(xiàng)目：國網(wǎng)公司向家壩～上?！?00kV特高壓示范工程復(fù)龍、奉賢換流站；(3).中國第一個(gè)交流750kV特高壓示范工程項(xiàng)目：西北750kV輸變電示范工程官亭變電站計(jì)量項(xiàng)目；(4).世界（中國）第一條±500kV雙回路直流輸電線路工程：葛（洲壩）滬直流綜合改造工程；(6).世界（中國）第一個(gè)±660kV電壓等級的直流輸電工程：寧東-山東±660kV直流輸電示范工程；(6).中國（國網(wǎng)、南網(wǎng)）特高壓輸變工程市場占有率第一。

ISKRA關(guān)口表、采集器應(yīng)用業(yè)績國家電網(wǎng)公司：國網(wǎng)公司1000kV特高壓交流示范工程晉東南-南陽-荊門變電站國網(wǎng)向家壩～上?！?00kV特高壓示范工程復(fù)龍、奉賢換流站國網(wǎng)公司呼遼±500kV高壓木家換流站、伊敏換流站國網(wǎng)公司西北與華中聯(lián)網(wǎng)±500kV寶雞換流站、德陽換流站國網(wǎng)公司西北與華中聯(lián)網(wǎng)500kV靈寶換流站國網(wǎng)公司三峽荊州±500kV換流站計(jì)量項(xiàng)目(接華中/湖北)國網(wǎng)公司三峽惠州±500kV換流站計(jì)量項(xiàng)目(接華中/南網(wǎng))國網(wǎng)公司三峽昌西500kV開關(guān)站計(jì)量項(xiàng)目(接華中/江西)國網(wǎng)公司三峽新余500kV變電站計(jì)量項(xiàng)目(接華中/江西)國網(wǎng)公司三峽潛江500kV變電站計(jì)量項(xiàng)目(接華中)國網(wǎng)公司神木送出工程忻州500kV開關(guān)站(接華北)ISKRA關(guān)口表、采集器應(yīng)用業(yè)績南方電網(wǎng)公司貴州至廣東第二回直流輸電工程深圳500kV換流站(接廣東省調(diào)/南方總調(diào))興仁500kV換流站(接貴州省調(diào)/南方總調(diào))南方電網(wǎng)公司廣東花都500kV變電站(接廣東/南方)南方電網(wǎng)公司廣東硯都500kV變電站(接廣東/南方)南方電網(wǎng)公司廣東博羅500kV變電站(接廣東/南方)南方電網(wǎng)公司廣東賢令山500kV變電站(接廣東/南方)南方電網(wǎng)公司貴州至廣東交流輸電工程廣西賀州500kV變電站南方電網(wǎng)公司龍灘水電站送出工程直流輸電工程廣西桂林500kV變、柳東500kV變、賀州500kV變ISKRA關(guān)口表、采集器應(yīng)用業(yè)績廣東平海電廠（2×1000MW機(jī)組）廣東中山橫門燃機(jī)電廠（2×350MW機(jī)組）廣東韶關(guān)坪石B電廠（2×300MW機(jī)組）廣東南海A電廠（2×200MW機(jī)組）廣東南海電廠擴(kuò)建（2×300MW機(jī)組）廣東黃埔電廠（2×300MW機(jī)組+2×125MW機(jī)組）廣東沙角A電廠（3×200MW機(jī)組+2×300MW機(jī)組）廣東湛江奧里油電廠（2×600MW機(jī)組）廣東飛來峽電廠（4×35MW機(jī)組）廣東大亞灣電站……ISKRA關(guān)口表、采集器應(yīng)用業(yè)績海南?？陔姀S（2×330MW機(jī)組）海南清瀾電廠（2×150MW機(jī)組）貴州三板溪水電站(接湖南卡斯特)云南國電陽宗海電廠（2×300MW機(jī)組）(接云南)云南滇東電廠（4×600MW機(jī)組）(接云南)廣西紅水河龍灘水電站(接廣西)廣西華銀鋁業(yè)氧化鋁一期工程220kV進(jìn)線(接廣西)廣西長洲水利樞紐工程(接廣西)廣西南塘變電站(接廣西)ISKRA關(guān)口表、采集器應(yīng)用業(yè)績西北電網(wǎng)公司：西北750kV輸變電示范工程官亭變電站計(jì)量項(xiàng)目西北750kV輸變電工程寶雞變電站計(jì)量項(xiàng)目

華中電網(wǎng)公司：華中電網(wǎng)公司黃石500kV變電站(接華中)華中電網(wǎng)公司漯河500kV變電站(接華中)華中電網(wǎng)公司襄樊500kV變電站(接華中)華中電網(wǎng)公司駐馬店500kV變電站(接河南/華中)華中電網(wǎng)公司懷化500kV變電站(接湖南/華中)ISKRA關(guān)口表、采集器應(yīng)用業(yè)績?nèi)A中電網(wǎng)水布埡500kV變電站(接湖北/華中)華中電網(wǎng)鳳凰山500kV變電站(接湖北/華中)華中電網(wǎng)玉賢500kV變電站(接湖北/華中)華中電網(wǎng)雙河500kV變電站(接湖北/華中)華中電網(wǎng)孝感500kV變電站(接湖北/華中)華中電網(wǎng)崗市500kV變電站(接湖北/華中)華中電網(wǎng)白河500kV變電站(接河南/華中)華中電網(wǎng)復(fù)興500kV變電站(接河南/華中)華中電網(wǎng)沙坪500kV變電站(接河南/華中)華中電網(wǎng)鄭州500kV變電站(接河南/華中)華中電網(wǎng)嵩山500kV變電站(接河南/華中)ISKRA關(guān)口表、采集器應(yīng)用業(yè)績河南大唐三門峽發(fā)電廠（2×600MW）(接河南)河南登封電廠計(jì)費(fèi)系統(tǒng)（2×300MW）(接河南)河南焦作金冠電廠計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(接河南)河南焦作華福熱電廠計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(接河南)河南鶴壁煤電廠（2×135MW機(jī)組）(接河南)河南伊川電廠（2×300MW機(jī)組）(接河南)

ISKRA關(guān)口表、采集器應(yīng)用業(yè)績河南新鄉(xiāng)、衛(wèi)輝、梁廟等220kV變電站(接河南)河南南陽回龍抽水蓄能電站(接河南)河南姚孟第二發(fā)電廠（2×600MW機(jī)組）(接河南/)河南中孚實(shí)業(yè)火電廠（2×300MW機(jī)組）(接