浅析谐波对电能计量的影响

浅析谐波对电能计量的影响

摘要：电能计量是电网经济核算的基础，电能的计量精度直接关系到电力供需

双方的经济效益和社会效益。确保电能计量的准确可靠具有十分重要的意义。电

能表是电能计量的核心部分和基本量具，其计量准确度直接关系到电能计量的精度。因此，系统地研究谐波对电能计量的影响具有十分必要的。本文将从谐波对

电能计量的影响进行分析，并结合工作实际提出削弱和消除谐波影响的方案措施。关键词：谐波电能计量方案措施

电力资源一直以来作为我国社会发展的主要能源动力，其电能计量的准确性和可靠性对

于电能用户的生活质量和经济效益起着重要影响，尤其在各行业各领域不断发展的现今，提

高电能计量的准确性和科学性才能保障电力行业的经济效益、保障各企事业单位的经济效益。电能计量是电力企业收取费用的重要依据，但在电力传输的过程中由于受到谐波的影响常常

导致电能计量出现误差，从而直接影响了电力企业的经济效益和电能用户的根本利用[1]。在

现阶段科学技术不断发展完善的时代背景下，电能计量的方法变得更加科学严谨，电力企业

通过对谐波所导致的电磁感应式电能表、全电子式电能表的电能计量进行误差原因分析，制

定出削弱和消除谐波影响的方案措施，提高了电能计量的准确性和可靠性。因此研究谐波影

响下如何采用准确科学的电能计量方法受到了电力企业的高度重视，具有研究价值和现实意义。

一、谐波影响导致电能计量产生误差

当前企业在大量使用电能的情况下导致大功率的感性负载，促使电力网在电力传输的过

程中出产生了大量高次谐波，从而对电能的计量产生了影响干扰，导致电能计量表数值出现

误差，从而增加了企业的生产成本，影响了企业的经济效益。目前我国各行业运用较为广泛

的两种电能表主要为电磁感应式电能表和全电子式电能表，其产生的谐波对两者都有一定的

影响。

（一）对电磁感应式电能表的影响

电磁感应式电能表的优点是动态连续、直观、且停电依然保持数据，其由于使用的器件

为铁磁线圈，会受到磁力和谐波的巨大影响。基于所接收的电流是以基波的形式来进行传导的，因此其产生谐波对其产生的电能计量误差原因为电力传输过程中一旦产生高次谐波，磁

路中便相当于附加了谐波磁通，电压线圈以及旋转圆盘的阻抗会受到谐波磁通的影响而产生

变化，从而影响电磁感应式电能表周围的电压和电流发生变化，最终导致电能计量出现误差[2]。此外，畸形波形的产生也将影响电流电压无法产生线性变化从而发生即便，这就导致电

磁器件的周围在基础电压上附加了谐波电压，谐波电压与谐波电流的相互作用也将导致电能

计量出现误差。

（二）对全电子式电能表的影响

全电子式电能表运用数字电路或模拟电路来得到电压和电流向量的乘积，然后通过数字

电路或模拟电路来实现电能计量，其工作的原理是通过特殊的电能表集成电路将处理过的实

时电压和电流转换成脉冲，继而实现输出。而这样转换生成的脉冲与电能本身之间便存在正

比关系，这也就促使电能数据在电能表上得以显示。谐波对于全电子式电能表的影响主要在

于全电子式电能表在工作过程中实施电路的瞬时值进行数据采用了科学理论进行计算，而计

算中包含了标准电路电能和谐波有功电能两个部分，实际计算与理论计算之间存在一定的差距。此外，由于在电路中产生的基波和谐波两者产生的电能是反方向流动的，而全电子式电

能表记录的电能数据是基波与谐波两者的代数和，这就导致了数据显示的误差，即计算的数

值中没有包含谐波有功电能，甚至会比基波有功电能还小。除此之外，影响全电子式电能表

出现误差的原因还有环境温度、计算方法、电子元件受损程度以及使用频率、加载的电压电

流条件变化等因素都会影响谐波的变化，从而影响干扰电能计量产生误差。

二、削弱或消除谐波影响的电能计量方法

由于当前我国社会经济正处于快速发展阶段，各行业各领域在生产发展的过程中大量使

用变压器、工业用电炉、电气化机车、整流设备等，这些设备在大量使用电能的过程中也会

给电压造成一定的负荷，从而导致高次谐波的产生，进而影响到电能表的计量准确性，因此

在当前未能找到其他能够消除高次谐波的替代设备及元件的情况下，运用科学计算方法来改

进电能计量方法是提高电能计量准确性和可靠性的唯一方法[3]。

（一）谐波环境下影响电能计量的原因

防止谐波电流的产生是消除电能计量误差的根本关键，现阶段可以通过安装调节谐波的

装置和补偿功率因素两种方法来削弱谐波对电能计量的影响，但要进一步降低电能计量的误差，就要对基波和谐波拥有较清楚的认识，明确基波的有功和谐波的无用功，以此作为计算

基础来计算有用功率的称量计算，从而制定出科学合理的电能计量方法。

（二）使用频率陡降的电能表

频率陡降的电能表是名副其实的基波电能表，因为谐波电压与电流产生的谐波功率为非

线性负荷，而其在计算过程中采用集线性电压和电流来计算出对应的功率，因此谐波对其的

影响程度相对较低，这也在很大程度上弥补了全电子式电能表的缺点。

（三）使用分频技术制作的电能表

分频技术制作的电能表通过划分三个部分（基波电费、谐波消耗电能的惩罚性电费、消

除谐波消耗电能的奖励性电费）的电能计算来分别收取费用，这就运用了电费杠杆来保障了

企业和用户的根本权益，改变了以往人们对谐波电压的错误认识，以惩罚性和鼓励性的政策

原则来对电能计量收费进行公平的制衡[4]。此外，在使用分频技术制作的电能表时其在实现

电能计量的过程中便能有效地将基波电能与谐波电能区分开来，并对不同传导方向谐波哦所

产生的电能进行分别计算，在技术层面上最大程度的降低了电能计算的误差，实现电力企业

对不同用户的区别收费，是未来电能计量可以依赖的重要技术措施。

（四）加强对电力技术的管理控制

除了上述中运用其他类型的电能表以外，要降低谐波对电能表的干扰影响还可以通过加

强对电力技术的控制和强化电力管理的方法来对谐波进行过滤，及在电力系统中运用相关技

术来加强对非线性负荷的拦截，从而降低电路中谐波的含量，削弱谐波对电能表的干扰影响，从而保整电能计量的准确度更加接近实际使用值[5]。而针对这方面的管理控制，我国相关部

门已经出台了一系列政策对其进行规范引导，比如对电网中谐波含量的允许范围标准进行了

规范，以此来削弱谐波对电能计量的干扰影响，从政策上、技术上、管理上为实施电能计量

方法提供了保障措施。

结束语：

综上所述，在当前尚未寻找到合适的消除谐波的电器元件的情况下，要削弱谐波对电能

计量的影响只能依靠科学有效的计算方法和采用频率陡降电能表、分频技术制作的电能表，

并结合电力技术干扰和电力技术管理方面的措施来最大程度降低谐波对电能计算的影响，才

能尽可能地保障企业和用电用户的用电安全和根本利益。

参考文献：

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[2]韩如成，赵旭，王畅，仇汴，尹瑞平.谐波对电能计量影响的分析及对策研究

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[3]张鹏，向铁元，余志华.谐波对感应式电能表计量影响的分析及控制对策的研究[J].仪器仪

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[4]向铁元，张鹏，陈红坤.谐波对感应式电能表计量影响的分析与仿真研究[J].全国高等学校

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[5]欧阳森，蔡桂锋，彭汉华，黄安平.谐波对电能计量装置影响的误差分析[J].电器与能效管

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