谐波对电能计量影响研究
谐波对电能计量的影响
化 ，从 而 影响 电 能表 的计 量精 度 。 电磁感 应 式 电能表 的工 作 原理 ，只 有 同
频 率 的 电压 、 电流产 生 的磁 通相 互作 用才 能 产生 转矩 ，畸变 的波 形通 过 电 磁 组件 以后 ， 由于磁通 不 与波 形对 应 变化 ，导致 转矩 不 能与 平均 功率 成 正 比而产 生 附加误 差 。存在谐 波 功率 时 ，电能表 反 映的 电能值可 以表 示为 ：
设 计的 ， 因而造 成指 示数 据 不 正确 。 电能计 量 是 电网经 济核 算 的依 据 ， 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 。 本文 基于 电能 表 的结构 及其 工作 原理 ，通 过 计算 和仿 真 ，分析 了谐 波 对 感应 式 电能表 和 电子式 电能表 的影 响 ，并 对计 量 标准 和计 量 方式 进行 了 初步 的探 讨 。基 于传 统 的计量 方 式具 有 不合 理性 ，提 出相应 的解 决 方法 和 对策 ，并 建议 了一种 新 的电能 计量方 式供 同行 研 究探讨 。 ＝、谐 波的 主要 来源
随 着 电力 电子技术 在 各工 业部 门和 用 电设 备上 的广 泛应 用 ，非线 性 负 荷 数 量越 来 越 多 ， 容量 也 越 来 越 大 ，谐 波 大 量 注 入 电 网 ，使 电 力系 统 电 压 、 电流波 形发 生 严重 的畸 变 。 由于大 多数 仪 器 、仪表 是针 对 工频 正 弦波
相 对误 差 ，即 ：
： —
Ｅ － ｅ， ｘｌ ０ Ｏ ％
—
巨
髑 捩
式中： 表示电能表计量误差； 朋 分别表示电能的实测值和理论计 ｅ Ｅ，
算值 。
ｌ ，若 电 能表计 数 误差 为正 ， 即表示 电能表 多计 数 了， 反之 则少 计 此
谐波对电能计量的影响
浅析谐波对电能计量的影响摘要：本文从电力谐波对电网的危害及其对电力企业经营效益的影响入手，通过电力谐波对普通电子式电能表和感应式电能表电能计量的对比，分析了电力谐波对电能计量的影响，推广电力谐波电能计量的必要性，并提出改造对策和展望。
关键词：谐波电能计量中图分类号：tm933.4随着非线性电力负荷的日益增多，特别是大功率交直流换流设备、电弧炉、感应炉等非线性负荷的大量应用，由于这些非线性负荷产生的大量谐波电流，使电网供电电压和电能计量处电流的正弦波形发生了严重的畸变，造成电能计量不准确。
另一方面，电力系统谐波不仅对供电系统造成污染，对电力设备构成危害，而且产生谐波的非线性用户将其吸收的一部分基波电能转化为谐波电能，并反送给电网，造成供电企业线损增加，电力营运企业非经营性成本增加。
为此有必要研究在谐波影响下的电能计量，使电能计量管理更加合理，保障电力营运企业的经营效益。
一、谐波的来源所谓谐波，就是由用户的设备所产生的频率在100hz及以上所形成的功率。
产生谐波的设备主要有铁磁饱和型、电子开关型和电弧型三类。
铁磁饱和型主要是各种铁芯设备，如变压器、电抗器等，铁芯饱和会呈现非线性功率；电子开关型主要是各种交直流设备，如整流器、逆变器、双向晶闸管和可控开关设备等，它们普遍用于冶金、化工、电气化铁路、计算机等；电弧型主要是各种炼钢炉、电焊机和弧焊机等设备。
二、谐波的危害谐波对电网的污染主要会影响电力系统的稳定运行、继电保护的误动作、增加电网线损，缩短电气设备寿命、降低发电、输电及用电设备的效率、引起公用电网中局部并联谐振和串联谐振而使谐波放大、对邻近的通信系统产生干扰等。
1.电压的变化范围过大电网供电不足，供电部门采取降压供电，或地处偏远地带，损耗过多，导致电压偏低。
电网用电太少，导致电压偏高。
电压低负载不能正常工作，电压太高，负载使用寿命缩短，或将负载烧毁。
2.波形失真（或称谐波waveform distortion）普遍的波形失真指标准电源波形的多种谐波。
电力谐波分量对电能计量的影响
提到的有功电能表的外部接线完全一样。在只有基波情况下， 这种无功电能表正确计量三相系统的无功电量。 2. 误差特性 电磁感应式电能表产生误差的原因很多，在这里只考虑系 统频率偏移和谐波的影响。 电磁感应式电能表的设计是按基波情况考虑的，在负荷电 压、电流不变的情况下，当频率变化时，由于电压线圈阻抗的 变化，导致电压工作磁通发生改变，同时由于转盘阻抗的变化 会使电流磁通也发生变化，从而影响电能表的测量精度。 二、傅立叶变换法用于电力系统的电能计量的提出 通过利用傅立叶变换法计算各次谐波分量，可以有效分析 电力系统中的谐波。 当电力系统的电压（或电流）d（t）中含有谐波分量时， d(t) 可以表示为各次谐波分量的迭加。 （5） 式中，Dn ─ n 次谐波电压（或电流）的有效值 ; ω ─基波角速度 ;φn ─ n 次谐波的初相角。 当 d(t) 满足“狄利克雷条件”时，根据傅立叶级数的收敛 定理，d(t) 可以表示为傅立叶级数形式 :
（10）
（11） 所以 , 对每个周期采样点数为 N 的离散采样系统 , 几次谐 波电压 ( 或电流 ) 的有效值、实部有效值、虚部有效值分别为 :
2 2 Dn = DRn + DIn
2 π DIn = ∫ d (t ) cos nωtd (ωt ) 2π −π
（12） （13）
DRn =
2 2 ∑ dk sin nk N N K =1
TECHNOLOGY APPLICATION|科技技术应用
电力谐波分量对电能计量的影响探讨
厦门电业局同翔客户服务分中心 朱小芳
摘 要：通过分析电力系统频率偏移和谐波对传统感应电能表误差特性的影响，提出应用傅立叶变换方法进行电力系统电能计量的必要性和 可行性，并对电网中存在高次谐波情况下的无功功率算法提出看法。 关键词：谐波；傅立叶变换；电能表
浅析谐波对电能计量影响
浅析谐波对电能计量影响一、引言随着电能计量技术的不断发展，计量精度和稳定性逐渐得到了提高。
但是，在实际应用中，电网中存在的谐波对电能计量的影响却不能忽视。
因此，深入研究和分析谐波对电能计量的影响，具有重要的理论和实际意义。
本文将从谐波的特点、谐波对电能计量的影响及其解决方法等方面，对谐波对电能计量的影响进行浅析。
二、谐波的特点谐波是指频率是基波的整数倍的交流电信号。
例如，在50Hz的交流电网中，2次谐波的频率为100Hz。
谐波信号与基波信号的频率之比称为谐波次数，用n表示。
谐波信号的重要特点是：其波形与基波波形不同，具有周期性，是高频成分，且谐波次数越高，波形越接近直线。
在电能计量中，谐波信号对计算和测量结果产生了严重影响，需要对其进行抑制和补偿。
三、谐波对电能计量的影响1.电能计量精度下降谐波会改变电网的电压和电流波形，导致电能计量中出现误差，影响计量精度。
尤其在非线性负载（如电力电子器件）工作时，其电流波形含有大量谐波。
这些谐波流会在电能计量中被视为有功功率，进而产生误差，影响计量精度。
因此，在进行电能计量时，需要对谐波进行补偿，以保证计量的精度和稳定性。
2.电表运行不稳定谐波信号具有高频成分，会产生电磁干扰，影响电能计量表的正常工作。
特别是在电力电子器件的非线性电路中，谐波干扰非常严重，会导致电表运行不稳定，运行故障增多。
3.啸叫现象在电力电子器件的非线性负载中，谐波电流会导致电力设备产生“啸叫”现象，如变压器鸣响，电容器振动等。
这不仅会给设备本身带来损坏，还会影响电网的供电质量和稳定性。
四、解决方法为了解决谐波对电能计量的影响，需要采取一系列措施，以降低电能计量误差和提高计量精度。
下面介绍几种常见的解决方法。
1.谐波滤波器谐波滤波器是一种有效的解决谐波干扰的方法。
其工作原理是在非线性负载上串联一个LC回路，滤除谐波信号。
通过谐波滤波器的作用，谐波信号的含量得到了显著降低，从而保证了电能计量的精度和稳定性。
浅谈电力谐波对电能计量影响
浅谈电力谐波对电能计量影响【摘要】文章首先介绍了电能计量受谐波的影响机理，详细分析估算谐波功率，最后探讨电能计量受电能计量装置的影响。
【关键词】谐波；电能计量；谐波功率；影响引言谐波对电能计量的准确性和合理性有极大的影响。
采用分别计量基波电能和谐波电能，记录谐波电能方向的计量方式是比较合理的。
研究谐波对电能计量的影响，检验在谐波情况下电能计量是否依然准确、合理以及找到一种对供、用双方都合理的计量方式具有重要的现实意义。
1.电能计量受谐波的影响机理电能计量受电力谐波的影响表现为：电力谐波有功功率不等于零与计量装置相应谐波功率。
电能计量也受到CVT（电容式电压互感器）频响性质影响。
因此，电能计量受谐波的影响研究可从电能设备的频率性质与评估谐波功率入手。
1.1 谐波源负荷功率在公用电网中，谐波源用户的谐波电能相对独立，和其他用户无太多关系，仅与供电网络、谐波源自身性质相关。
因此，本文以系统谐波源用户唯一为系统假定现实，在用户接入前，谐波源的供电母线电压应为标准正弦波，图1、图 2 为供电系统和其等值图。
图中，电网向谐波源用户供给的功率为P，实际的谐波源用户的有功功率消耗为，P1谐波有功功率的转化耗费的基波有功功率为P2 。
那么，P=P1+P2为电网向谐波源用户供给的基波总有功功率，另外，将P2转化为Ph 注入电网。
设定流入母线的功率为“﹣”，流出母线为“﹢”。
母线接受谐波源电流，电网等值阻抗为负载，流入母线的功率即为负。
P1+P2+Ph为总的谐波源负荷功率，值小于P1+P2。
因电网会受到Ph谐波功率损害，因此，在电网受到谐波源用户污染时，电量也可能被少计。
式中，电网受谐波源的h 次谐波电流注入为Ih，母线上的谐波源出现的h 次相电压（谐波电压）为Uh，公用电网与谐波源用户相连接位置的谐波等值电阻为Th，谐波电流与谐波电压的夹角为，取值为90° -180°。
用户1 用户n 谐波源用户用户1 用户n 谐波源用户图l典型供电系统图图2供电系统等值图表1h h2 17 30 5 9.0 123 16 20 6 3.0 104 6 15 7 4.5 81.2 非谐波源用户功率分析因为存在母线谐波电压，那么+为非谐波源用户功率，且。
关于谐波对电子式电能表计量的影响分析
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 界 Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
关于谐波对 电子式电能表计量的影响分析
王 丹
（ 国 网冀北 电力有 限公 司唐 山供 电公 司 ， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ０ ０ ０ ）
【 摘 要】 本文主要 对谐波对 电子式电能表 计量的影响进行 了分析 ， 不断提 高计量的准确性 。 【 关键词】 谐 波； 电子 式电能表 ； 计量
本
２ 电子 式 电能 表 的 工 作原 理
器原边及供 电线路含有 ５ 次及 以上奇次谐波 电流 ：如果是 １ ２ 脉 冲整 流器 ． 也还有 １ １ 次及 以上奇次谐波电流。
１ ＿ ３ 谐 波 的危 害
谐 波对电力系统是有害 的， 其 主要 危害包括 ： （ １ ） 增加 输 、 供和用 电设备 的额外 附加损耗 。（ ２ ） 影响继电保护 和 自 动装置 的动作和可靠 性。 （ ３ ） 干扰通 信系统工作 。 （ ４ ） 影响测量表计的准确计 量 ， 其实谐波 的 危害不仅 表现在工程上 ， 而且表现在经济上 ， 比如增加 电力 固定成本 ； 谐 波会造成 电能计量装置的误差 ． 影响电力公 司收人与其他公 司的成
量。
择在磁化曲线的近饱和段上 ． 这样 就使 得磁化 电流呈尖顶 波形 ． 因而
含有奇次谐波 。 它的大小与磁路的结构形式、 铁 心的饱 和程度有关 。 铁 心的饱 和程度越高 ． 变压器工作点偏离线性越远 ． 谐波 电流也就越 大。 １ ． ２ － ３ 用 电设备产生的谐波 晶闸管整流设备 。 由于晶闸管整流在 电力机车 、 铝电解槽 、 充 电装 置等许 多方面得到 了广泛的应用 ， 给电网造成大量谐波 。晶闸管整流 装 置从 电网吸收 的是缺角的正弦波 ． 从 而给电网留下的也是另一部分 缺角的正 弦波 。如果整流装置为单相整 流电路 。 在接感性负载时则含 有奇次谐波电流 ： 接容性负载时则含有 奇次谐波 电压 ． 其 谐波含量随 电容值 的增大而增大 。如果整流装置为三相全控桥 ６脉整流器 。 变压
谐波对电能计量的影响分析
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 这 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
力平 衡 。 所 以， 必 须对全能 量计 量方式进 行改 进 ， 采 取分别考虑 基波 电 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 能 和谐波 电能 的电能计 量方 式。 但 是， 以当前 电力系统 现有技 术难以实 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Ｆ Ｆ Ｔ
为 线性 ， 供 电为 非正 弦 的情 况下， 电能 表计 量 是的 部 分谐 波 和基 波 电 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 方式 能 的代数 和 ， 谐 波 的存在 既会损害用 电设 备， 又会导 致用 户多交电费， 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 全能量 从 而确 保计量 结果 致使该 计量 方式 欠缺 合理性 ； 其二 ， 在 用户为非 线性 的情况下， 非 线性 计 量方 式 对用户和 电力企业 利益带 来的不 利影 响 ， 负荷会产生谐 波功率 和电能 ， 同时会使一部 分 电能倒流 至电力系统中， 更加准确 、 合 理、 公平。 从 而导 致电能 表计 量的 是 基波 电能 与倒流 入 系统 中电能 的相 减数 ， 这 （ 二） 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 键 不 仅会对 电网造成 负面影 响 ， 还会 使得用户少交 电费 ， 损 害供 电企 业利
浅谈谐波对电子式电能表计量影响及研究对策
浅谈谐波对 电子式电能表计量影响及研究对策
彭国梅 国网重庆市 电力公司市 区供电分公司 ４ ０ ０ ０ １ ５
Ｉ 擒要】 本文介绍 了 谐波产生的原因、 电子式电能表的结构和工作 原
电网中的 电压 值和 电流值要 经过 电压 互感器和电流 互感器才能送
理、 谐 波对电 子式电 能表的影响， 分析了 由于谐 波的存在而引起的电能计量 到时分割 乘法器中相 乘 。 输入 乘法器的 电流 信号被转化 成相 应的 电压 仪表误 差的变化情况， 并提 出了减小电能计量误 差的方法和对 策。 信号 ， 与输入 的 电压信号 相乘 。 乘法器输 出的是 与功率 成正 比的电 压 【 关 键词】谐波； 误差； 电能计量； 电子式电能表 量， 将 电压量 送 ＾ Ｖ －Ｆ 型Ａ／ Ｄ 转换 器中， 则电压信号被转化 为频率信 号， 最后送到计数电路和显示 电路 ， 实现数字化的功率测量 。
电子式 电能表 是一种新型 的测 量仪表 ， 它以单片计为核心 ， 应 用了
粝率 ｒ Ｈｚ 、
’ 。 、 。
模数 转换技 术和脉 冲数字技 术。 由于其结 构简单 ， 调 整方便 ， 计量 准确 四． 提高测量精度的策略研究 电网中谐波 的产生主要 是大 量非线 性负载的 使用， 非 线性 用户作 度 高等优点 ， 被广泛 应用。目 前研制并 投入使用的电子式电能表主要 是 时分割乘法器式的 电子电能表， 时分割乘法器是用集成运算放大器按 时 为谐 波源 向电网注 入谐 波 ， 对 电力系统和 线性 用 户构成危 害， 同时也 分割 原理做成的 模拟乘法器 ， 用于计量 电网电压和 电流的乘积 ， 然后再 影响了电能计量 的精度 。 为了提高 电能 计量 的精 度， 可 采用以下 两个方 通 过Ｖ ／ Ｆ 转 换 器将 乘积（ 电压值 ） 转 化为频 率（ Ｕ ｐ 脉冲） ， 并计数 显示 ， 电 案 ： 子 式电能 表的结构框 图如下 图所示 ： １ ． 使 电能表只准 确反 映基波功率 。 而完全不反映谐波功率 我们可 以采用高 阶低通滤 波器滤 除掉进 入电能表的 高次谐 波， 使
谐波对电能计量精确性影响的分析与探讨
舔斌 。
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随着大容量变频调速等电力电子器件在工农业生产、交通、家庭 等领域得到广泛推广应用，特别是各种整流设备的应用，配电网中非线 性用电负荷容量日益增多，从而引起配电系统中谐波电压和电流分量不 断增加。由于配电系统谐波源分布较广，加上负荷使用时间的不确定 性，导致谐波情况各异，这绐配电网谐波管理带来了巨大的难题。配电 网谐波将会导致电能生产、传输和分配利用的综合效率降低。电能质量 下降导致用电设备处于发热、振动、噪声等憾蛄瞎行工况，使设备绝缘 老化下降、综合使用寿命降低、有的还可能造成设备发生烧毁等事故。 引起配电网络局部发生并联或串联谐振导致系统继电保护装置发生。拒 动” 或“误 动”等非 正常运 行工况 。
பைடு நூலகம்
J p=尽+最=五+3∑( ‘厶eosi f , ；, f’ 1
a - 2、‘’
从式( 2) 知，流入非谐波源用户的电能不仅有自身消耗的电能总
量P1 ，同时还有公网被污染后所产生的谐波分量值，这样计量装置所 采集到的电能消耗总量梅比用户实际消耗的总量要大，从而刚匠了电能 计量装置的计量可靠性祀供电公司综合服务水平。从E述分析，谐波用 户所产生的谐波分量主要是沿分支回路反注^公网中，从而选成公网污 染，造成计量装置发生计量误羞。因此，为了防I E谐波用户所产生的谐
3电能讨●黼正投难描髓￡分析
随着电力电子技术的不断发展，电子式电能表逐步取代7传统的 感应式机械电能表，从而实现了电能计量装置的数字化改造。如何在非
电力谐波对电能计量影响分析
4.1谐波对感应式电能表计量的影响
电能表计量常受波的畸变影响，这是电能表的频率特性决定的。电能表频响曲线是否平坦，对其在谐波功率下计数误差影响较大。所以，分析谐波对电能表计量的影响程度，应先进行频响的研究。感应电能表在应用中，如果电路中的电流的频率发生变化，出现谐波等现象它就会产生误差。产生误差的原因主要有以下几点：（1）转盘的影响。电能表的转盘并不是纯粹的电阻，在其内部有感抗存在，频率变化时，其等效阻抗及阻抗角会随频率的变化而变化，当频率增大时，阻抗或阻抗角增大，电能表转盘变慢，当频率减小时，阻抗或阻抗角减小，电能表转盘变快。（2）出现谐波后，频率增大，磁通量反而减小，随后导致转盘的力矩变小，从而使转盘转动减慢，导致计量的失准。（3）出现谐波，电流频率增大，电压线圈磁通量随之减小，减小后导致转盘的力矩变小，从而导致转盘转动减慢，电能表计量误差负向变化。电流和电压磁通量变化给转盘力矩带来影响，使电能表产生误差，但当频率发生的变化较大时，该影响就会增高，占据更多的作用，因此谐波出现将对电能表产生一定的计量影响。
5结语
随着我国电力系统不断地完善，非线性用户负荷数量也在不断地增加，使得电力谐波对于电能计量的影响变得越发明显，要想保证电能计量的准确性，就应该积极探究电力谐波对于电能计量造成的影响，在这样理论的引导下去保证电能计量工作的有效性。因此，文章从这个角度出发，积极探析电力谐波对于电能计量的影响，并且希望在这样的研究过程中找到规避电力谐波的解决办法，以保证电力运行的高效化。
2电力谐波的产生来源与危害
在电力系统中，产生谐波的设备、原因有很多，很难一一集中罗列概括出来，但是总结现场的经验来看，能够导致谐波产生的主要来源无外乎以下几个方面：①各种型号大小的逆变设备、整流设备、变频设备和交流调压设备；②较大的单相电力电子装置；③电网中的变压器群；④工业用电弧炉；⑤电气化机车；⑥高新技术产品中的元件，如敏感电子器件；⑦静止补偿装置中的可控电抗器和饱和电抗器等。
谐波对电子式电能表计量的影响试验研究
谐波对电子式电能表计量的影响试验研究摘要】谐波能够导致供电系统的电压、电流波形畸变，影响到电子式电能表的计量精准度。
本文对电子式电能表在谐波影响下的计量进行了分析，研究了谐波对电子式电能表计量的影响试验，并对试验结果进行了详细的分析和介绍，为有关需要提供参考借鉴。
【关键词】谐波；电子式电能表；计量；影响0 引言电能是我国国民经济的发展以及人们的日常生活中必须的能源。
随着我国经济的发展，电力行业取得了极大的进步，电力电子技术的应用也日益广泛。
当前，谐波大量注入电网，使电力系统电压、电流波形发生严重的畸变，并对电子式电能表的计量准确度造成了极大的影响。
电子式电能表是电能计量的重要计量工具，其准确度关系到发电、供电与用电三方的经济利益。
因此，研究谐波对电子式电能表计量的影响具有重要的现实意义。
1 电子式电能表在电力谐波下的计量分析电子式单相电能表的原理结构框图如图1所示，电流和电压作用于固态(电子)元件上，在一定时间内与产生的电能成正比，对于三相电子式电能表，各相电压、电流采样电流及其乘法器与电子式单相电能表相同，但在P/F变换前需加求和电路，将各相乘法器输出的信号相加后送到分频器变频。
电子式电能表的频率特性较为平坦，根据电子式电能表原理可知，在时间t 内，谐波存在的情况下电子式电能表计量的电能值为：W=[U1I1cosφ1+ΣUnIncos(φn+λn)]T n=2，3，Λ式中，λn为谐波功角偏移，由于电子式电能表的输入电路使不同频率的信号产生的相位偏移不同，导致在50Hz引入的相位补偿不能补偿其它频率的相位偏移，从而产生了λn，造成计量误差随着频率不同而不断变化，当系统中电压信号和电流信号仅有1个发生畸变，根据三角函数正交性可知电子式电能表出现测量误差，但误差变化应不大，当电压和电流信号都发生畸变时，电子式电能表测量误差仍然应不大，因此质量可靠的电子式电能表具有较宽的频率特性，能很好的反映出谐波影响下的总电能值。
浅析电力谐波对电能表电能计量的影响
浅析电力谐波对电能表电能计量的影响电力谐波是指在电力系统中，频率是基波频率的整数倍的正弦波。
在实际的电力系统运行中，电力谐波会对电能表的电能计量产生一定的影响。
本文将从电力谐波的产生机理、电能表的计量原理和电力谐波对电能表计量的影响等方面进行分析和探讨。
一、电力谐波的产生机理电力谐波是由非线性负载所引起的，这些非线性负载包括电子设备、变频调速设备、电弧炉等。
这些负载在工作时，会使得电流波形发生畸变，产生谐波成分。
由于电力系统中存在电感和电容等元件，这些元件会对谐波成分起到放大作用，造成谐波电压和谐波电流的增加。
电力谐波不仅会导致电网电压波形畸变，还会对电力设备和电能表的正常运行产生一定的影响。
二、电能表的计量原理电能表是用来对电能进行计量的仪表，其计量原理是基于电流和电压的积分来实现的。
电能表计量的基本原理包括磁场积分式和电容积分式两种。
电能表通过对电流和电压的测量，并将其积分后得到的结果作为电能的计量值，从而实现对电能的准确计量。
1. 误差增大由于电力谐波会导致电流和电压的波形畸变，这就会使得电能表的计量产生一定的误差。
特别是在非线性负载较多的电力系统中，谐波电流和谐波电压的存在会导致电能表计量误差增大，从而影响电能的准确计量。
2. 电能表寿命缩短3. 电能表失灵在电能表长期受到电力谐波的作用下，可能会导致电能表的失灵。
电能表失灵后，就无法对电能进行准确计量，从而影响用户的用电成本和电力系统的运行管理。
电能表的失灵也会给电力部门的用电管理带来一定的困难。
四、电能表对抗电力谐波的措施为了减小电力谐波对电能表计量的影响，需要采取一定的措施来对抗电力谐波。
1. 选择合适的电能表在电能表的选型上，可以选择具有一定抗谐波能力的电能表，如数字电能表、静止无功补偿装置等。
这些电能表在设计上具有一定的抗谐波能力，可以减小电力谐波对电能表计量的影响。
2. 谐波滤波器的应用在电力系统中加装谐波滤波器，可以有效地减小谐波电流和谐波电压的影响，从而减小电力谐波对电能表计量的影响。
谐波对电能计量影响的研究
— Ｐ
｝ ×０ １０ ％
（ ３ ）
在每 次仿 真 实验 时 ，将 每相 电压 、 电流 的采样
１２ 各 次谐 波 电能误 差 实验结 果与分 析 ．
２ ３
４ ５ ６ ７ ８ ９ ０ １ ２ ３ ４ ５
调整 不 同的谐 波相 角 ，将 两个 模型 的负荷设 定为 电 阻负荷 。
逻辑器可得线 电压 ＝ Ａ ，同理可得线 电压 Ｕ一
。
将
，
，Ｉ ，Ｉ４个 电压 、 电 流 信 号 从 Ａ Ｃ
Ｒ ＤＳ中引 出 ，通 过放大器放大 到 ２０ ２５ Ｔ ２Ｖ／．Ａ，然后
输入 到实 际的三 线三相制 电子 电能表进行功率 测量 。
关键词
谐波 电能
Ｒ ＤＳ仿真 实验 Ｔ
误 差 分析软 件
随着 大量 电力 电子器 件及 其 他非 线性 负荷 的广
泛使用 ，电力系统的谐波污染愈来愈严重。在非线 性 电气设 备大 量投 入 的地 点 ，如 冶金企 业 、 电力 机
车 站 ， 电压 、 电流 波形 畸变 更加 明显 。谐 波对 电网
现代仪 ■ （ ｗｗｗ． ｄ ｒ ｉｓｒ．ｒ ．ｎ ｍｏ ｅ ｎｎ ｔ ｏ ｇｃ ） ｓ
谐波 对电能计量影 响的研究
阳 龙 张 冯 硕 向 铁 元
（ ．湖 北省 宜 昌供 电公 司 １ （ ．武 汉大 学 电气工 程学 院 ２ 摘
宜昌 武汉
４ ３０ ） ４０ ０ ４ ０７ ） ３０２
Ｐ
＝
谐 波 电压 为基 波 的 １％ ，谐 波 电流 为基 波 的 １％。 ０ ０ 对 ２３ ～ ０的每 次谐 波 分 别 进行 实 验 ，通 过 改变 谐 波 相 角 以改变谐 波 功率大 小 和方 向 ，谐 波相 角分 别取
浅析电力谐波对电能表电能计量的影响
浅析电力谐波对电能表电能计量的影响
电力谐波是指在电力系统中的电压或电流中，频率是基波频率的整数倍的谐波成分。
电力谐波的产生主要源于非线性负载设备，如电热器、弧光灯、电子变频器等，这些负载设备会引入非线性电流，导致电流波形失真，出现谐波。
电力谐波会对电能表电能计量产生一定的影响。
电力谐波会使电能表电能计量的准确性降低。
电力谐波会改变电流波形，使其失真，不再是正弦波形。
而电能表通常采用电流互感器来感应电流，然后通过测量电流的方式计算电能。
当电流失真时，电能表无法准确地感应和测量电流，从而导致电能计量值的错误。
电力谐波还会使电能表显示的电能表盘转速不稳定。
电能表盘转速是用来表示电能消耗的，通常电能表盘的转速与电流波形的频率相同。
当电流中存在谐波成分时，电流波形的频率将变化，导致电能表盘转速不稳定，不能准确地反映电能的消耗情况。
电力谐波还会影响电能表的寿命。
电力谐波会导致电能表内部的电路受到谐波电流的冲击，使得电能表的电路元件过载工作，从而加速了电能表的老化速度。
如果长时间处于谐波电流的工作环境中，电能表可能会过早失效，从而影响电能计量的准确性和可靠性。
电力谐波对电能表电能计量会产生较大的影响，降低了电能计量的准确性和可靠性。
在电力系统中应该尽量减少电力谐波的产生，采取合适的滤波和抑制措施，以保证电能计量的准确性和可靠性。
用户谐波对电能计量的影响和抑制
用户谐波对电能计量的影响和抑制谐波是指在电力系统中频率是基波频率的整数倍的电压或电流波形。
谐波的存在对电能计量系统产生了一定的影响，因此需要采取一些措施进行抑制。
谐波对电能计量的影响主要表现在以下几个方面：1. 电能计量误差增大：电能计量系统通常是根据功率的积分来完成的，而谐波会导致电压和电流波形失真，使得功率计算存在误差。
谐波的存在会导致计量误差的增大，从而影响电能计量的准确性。
2. 计量系统的稳定性降低：谐波会引起电能计量系统中的传感器、放大器等电子元件的温度升高，增加了元器件的损耗，降低了系统的稳定性。
在谐波较严重的情况下，甚至可能导致计量系统的故障。
3. 能耗增加：谐波会导致电力系统中电流波形失真，增加了线路的传输损耗和电气设备的能耗。
这会导致实际的能耗比计量系统测量到的能耗要大，从而影响能耗的评估和管理。
针对谐波对电能计量的影响，需要采取一些抑制措施来提高计量系统的准确性和稳定性：1. 使用抑制谐波的设备：在电能计量系统中添加谐波过滤器等设备，可以有效地抑制谐波的传播，减少谐波对计量系统的影响。
2. 采用准确的测量仪表：选择准确度高、抗谐波能力强的电能计量仪表，可以减小谐波对计量误差的影响。
3. 优化电力系统设计：合理设计电力系统的供电方式、选择合适的设备，降低谐波的产生和传播。
4. 进行定期的谐波监测和测试：定期对电能计量系统进行谐波检测和测试，及时发现谐波问题并采取相应的措施进行调整和修复。
5. 加强谐波治理技术研究：加强谐波治理技术的研究和开发，提高谐波抑制的效果和方法，进一步提高电能计量系统的准确性和稳定性。
谐波对电能计量系统会产生一定的影响，但通过采取相应的抑制措施，可以有效地降低谐波对电能计量的影响。
电力系统的设计和维护人员应重视谐波问题，并进行相应的治理工作，以确保电能计量系统的准确性和可靠性。
浅析电力谐波对电能表电能计量的影响
浅析电力谐波对电能表电能计量的影响电力谐波是指电力系统中频率为基波整数倍的交流电波，它是由非线性负载所产生的。
随着电力系统中非线性负载的不断增加，电力谐波的问题越来越引人关注。
电能表是电力系统中用于计量电能的仪器，而电力谐波会对电能表的电能计量产生一定的影响，这就需要对电力谐波对电能表电能计量的影响进行深入研究。
1. 电力谐波对电压、电流波形的畸变电力谐波会导致电压、电流波形发生畸变，从而引起电能表电能计量误差。
由于电压、电流波形的畸变，电能表可能会出现误判相位、误判有效值等问题，导致计量误差增大。
电力谐波还会对电能表内部电路产生影响，引起电路失真，导致计量误差增大。
例如，所谓的“电磁式电能表”，它的电路中包含一定的电感和电容元件，在电力谐波的作用下，这些元件可能会改变运行状态，进而影响计量精度；而所谓的“电子式电能表”，它的电路中包含一定的滤波电路，用于削弱电力谐波的影响，但这些滤波电路的设定参数可能会影响电能表的计量精度。
3. 电力谐波对电能表的测量范围和精度造成影响电力谐波的存在，会让一些电能表的测量范围受到一定的限制。
例如，一些低档次的电能表可能无法满足测量高次谐波的要求，从而导致计量误差增大。
此外，由于电力谐波对电能表的影响，电能表精度也可能受到一定程度的影响。
因此，在设计和选择电能表时，需要考虑电力谐波对计量精度的影响。
1. 安装谐波滤波器安装谐波滤波器是降低电力谐波影响的重要措施。
谐波滤波器采用适当的滤波元件，通过消除电力谐波来保证电能表的计量精度。
2. 选择合适的电能表选择合适的电能表是降低电力谐波影响的重要手段。
选用电能表时需要考虑电能表的测量范围、精度以及所采用的计量方式，从而满足电力谐波对电能计量的要求。
3. 加强对非线性负载的控制由于电力谐波是由非线性负载所产生的，因此加强对非线性负载的控制也是防止谐波产生的重要手段。
对于电力系统中的非线性负载，可以采用高效稳定的电源、降低谐波电流、改善谐波波形等措施来降低其影响。
谐波对电能计量的影响
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图 ２ 电磁 式 电压 互 感 器
质量 下降 ． 并 且 谐 波 污 染 对 输 电设 备 、 通讯设备 、 测量仪器 、 计 量仪 器 等 装 置 都 会 产 生 不 同程 度 的影 响 。其 中谐 波对 电 能计 量 仪 器 的 影 响较 为显 著 ， 分 析 了谐 波 的相 关 概 念 ， 并 对 谐 波 对 不 同类 型 的 电能 表 的 影 响 进行 了 细致 的分 析 。 关键词 ： 谐波； 电 能计 量 ： 影 响
的电能计 量误 差会进 一 步影 响电力调 度 的科学 性和 准确性 。 因 此 加 强 对 谐 波 对 电 能 表 的影 响 分 析 成 为 我 国 电 力 研 究 的 重 要 内容 。
１ 谐波概念和对 电能计 量影响的作用原理
谐 波 是 指 一 个 周期 电 气 量 的 正 弦 波 分 量 ，通 常情 况 下 ， 其 频 率 是 基 波 的 整数 倍 ， 人 们 通 常 也 称谐 波 为 高次 谐 波 。 电 网 中 的 非 线 性 负荷 设 备 产 生 的 谐 波 会 影 响 电 网 系 统 的
谐 波对 电能计 量 的 影 响
薛 永
［ 陕 西 省 地 方 电力 （ 集 团） 有 限公 司 乾 县 供 电分 公 司 ， 陕西乾县 ７ １ ３ ３ ０ ０ ］
摘
要： 各种非线性负荷 （ 如 电视 机 、 计 算机 、 电炉 等 ） 在 运 行 时 都会 使 电 网 中 产 生 谐 波 电压 和谐 波 电 流 ， 造 成谐 波 污 染 ， 进 而 导 致 电 能
电感 之 间 的 谐振 ， 这 将 进 一 步 扩大 误 差 。
电力谐波对电能表电能计量的影响分析
电力谐波对电能表电能计量的影响分析摘要：电力谐波对电网影响较大，首先会导致变压器等电力设备出现温度异常，影响电力设备的安全稳定运行，其次会对电能计量产生很大影响，而电力计量关系到电网输出能量的统计与计算。
电能统计出现偏差，会对电力公司和用户产生影响。
电能表是电能计量的核心设备，给收费系统提供重要的用电数据。
谐波会使电能表计量产生偏差，准确度降低，因此解决谐波对电能计量的影响，成为当前亟需解决的问题。
关键词：电力谐波；电能表；电能计量；影响分析1电子谐波概述在电器领域的电子谐波定义是指一个周期电气量的正弦波分量，谐波的频率是基波频率的整数倍，同时其经常被称之为高次谐波。
据此其主要是三点定义的：其次数是正整数；其次数是频率与基波的比值；谐波的的波形是周期性的波形。
在电力系统比较稳定时，电子谐波的基本波形是标准的正弦波形，线路中线性无源元件的电压和电流之间是成比例关系的。
并且当进行微、积分运算时，正弦波形仍是符合相关特点的。
但是随着电网系统内部的电力设备的增加，并且其中有着大量的非线性电力设备，导致了在电网系统中流过非线性电力设备后其电流和电压之间的比例发生劈坏，这就是波形畸变，波形畸变现场出现后就会产生电子谐波。
因此在实际的电网系统运行中非线性电气设备是电网系统中产生谐波的重要来源，为了保证电子谐波在一定的范围内，我国采取了限制谐波源进入到电网系统的谐波电流量，基于电磁相容性的原则，制定了相关标准或者规定。
2电力谐波对电能表电能计量的影响分析2.1谐波对感应式电能表的影响原则上电能表的设计模型是参照工频条件设计的，获得最佳计量性能应满足两个条件：一个是要运行在工频频域范围，不能出现较大偏离；另一个是所处环境的相应电气量应满足正弦波要求。
施加于感应式电能表的电气量出现较大失真时，表计的计量精度会出现比较大的偏差，失真程度越严重，计量数值偏离标准值越大。
感应式电能表的工作磁通对其计量的准确度有较大的影响，在谐波含量占比较大的系统中，磁通变化给计量带来了影响。
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所谓 电网 中的谐 波 是指 电网正 弦 电压 波 形 畸变 后 ， 其 波 形 可 以用 傅 立 叶 级 数 进 行 分 解 ， 了 ５ 的 基 波 外 ， 存 除 Ｏ 还
罐 一 系 列 频 率 为 基 波 频 率 整 数 倍 和 幅 值 比基 波 幅 值 小 的 正 因 ， 产 生 的 谐 波 与 变 压 器 的 工 作 状 态 有 密 切 关 系 。变 压 其
和 非 线 性 负 载
， 功 率 表 示 分 别 为 Ｐ ． Ｐ ： 波 源 用 ｚ和 ｚ 谐
（ 非 线 性 负 载 ） 电 网 反 馈 的 谐 波 功 率 为 Ｐ ￣， 性 负 载 即 向 Ｈ 线
电 弧 炉 是 利 用 电极 与 熔 化 的 金 属 炉 料 之 间 的 电 弧 放 出 吸 收谐 波 功 率 Ｐ ， 电 机 吸 收 谐 波 功 率 Ｐｎ 线 路 吸 收 的 Ⅲ 发 ａ，
弦 波 ， 一 系 列 正 弦 波 称 为 谐 波 。 按 国 际 通 行 的 定 义 ， 波 器 的 励 磁 电流 中含 有 谐 波 电 流 ， 要 为 ３ ５ ７次 谐 波 。 这 谐 主 、、
，
是 一个 周 期 量 的 正 弦 波 分 量 。谐 波 大 量 注 入 电 网 将 对 电 力
Ｎｏ． ２ ０ ３， ０１
现 代 商 贸 工 业 Ｍｏ ｅｎＢ ｓ ｅｓ ｒｄ ｎ ｕｔ ｄｒ ｕｉ ｓ Ｔ ａ ｅＩｄ ｓ ｙ ｎ ｒ
２１ ０ ０年 第 ３期
谐波对 电能计量影响研究
李 科
（ 庆 市 南 岸 供 电局 ， 庆 ４ ０ ６ ） 重 重 ０ ０ ０
摘 要 ： 着 我 国经 济 的 迅 猛 发 展 ， 会 各 行 业 的 用 电 量越 来 越 大 ， 力 网络 也 随 之 不 断 扩 张 ， 时 引 进 了 大 量 非 线 性 随 社 电 同 负载 。 直 流 输 电 、 冶金 、 工 等 工 业 企 业 以 及 电 气机 车 乃 至 家 用 电 器 中 的换 流 设 备 和 电弧 炉 等 各 种 具 有 时 变性 或 非 线 ・ 化 电 力 电 子 设 备 接 入 电 网后 ， 使 电 网 电流 波 形 发 生畸 变 ， 向 电 网注 入 了谐 波 电 流 。 会 即
关键 词 ： 波 ； 谐 电能 计 量 ．
中图分类号 ： ＴＭ ９ （０ ０ ０ —３ ３０ １ ７— １８ ２ １ ） ３０ ０ —２ （ ） 压 器 和 换 流 引 起 的谐 波 。 ４变 变 压 器 磁 化 特 性 的 非 线 性 是 引 起 电 力 的 另 一 重 要 原
基 波功率方程式
Ｐ —Ｐ ． Ｐ Ｐ ， ｃ ｚ＋ ｚ ＋ ｚ
谐 波 功 率 方 程 式 Ｐ Ⅳ一 Ｐ Ｉ Ｐ Ｇ＋ＰＨ Ｈ Ｈ＋ Ｈ Ｌ 感 应 熔 炼 炉 采 用 相 控 方 式 ， 作 电 流 多 为 非 正 弦 周 期 ３ 谐 波对感应 式 电能表 的影 响 工 变 量 ， 有 大量 的 高 次 谐 波 。 含 ３ １ 感 应 式 电 能 表 的 频 率 特 性 ． 我 国 目前 在 电 能 计 量 中 应 用 最 广 的 计 量 表 为 感 应 式 ， 电气 化 铁 道 上 运 行 的 电 力 机 车 是 当 前 电 力 系 统 一 类 重 这种仪表按 基波 频率 设 计 ， 敏度 高 。研究 波 形 畸变 对 电 灵 要 的 不 对 称 非 线 性 负 载 ， 运 行 中 的 电力 机 车 对 于 某 个 固 能表影 响的重要依据就是 它 的频率特 性 。 而 定 的 牵 引变 电 所 又是 一 个 随 意 的 变 动 负 载 。 （） 气 化 铁 道 与 电 力 机 车 引起 的 谐 波 。 ２电
的热 量来炼钢 的 ， 间介质反 复不 规则 的开 路或 短路 ， 成 谐 波功率 ＰＨ 。可 以得 出以下功率平衡方程式 ： 极 造 Ｌ
电弧 极 不 稳 定 ， 此 电 弧 炉 熔 化 期 负 荷 很 不 稳 定 ， 生 很 大 因 产 的谐波 电流 ， 且存在 电压波动 和闪变 。 而
ｌ 谐 波 的主 要来 源
电 网 中 的 谐 波 主 要 来 源 于 三 个 方 面 ： 电 源 质 量 不 高 ①
产 生 的 谐 波 ； 输 变 电 网产 生 的 谐 波 ； 非 线 性 用 电 负 荷 产 ② ③
性 负 载 从 电 网 中 吸 收 的 基 波 功 率 的一 部 分 转 化 而 来 。 电源 Ｇ 本 身 不 产 生 谐 波 ， ｌ 线 性 负 载 ， Ｎ 为 非 线 性 Ｚ 为 Ｚ 负 载 ， 为 线 路 的 等 效 阻 抗 ； 源 提 供 的 基 波 规 律 Ｐ 经 电 ｃ，
加 附加 损 耗 ， 速 绝 缘 老 化 ， 低 使 用 寿命 。 加 降
中主 要 谐 波 源 。
电 能 计 量 是 电 力 系 统 收 费 的 依 据 ， 电 网 中 谐 波 的 存 ２ 谐 波 功 率 的 描 述 而 在 ， 工 业 及 日常 中仍 大 量 使 用 的 感 应 式 电 能 表 的 电 能 计 使 电力 系 统 中非 线 性 负 载 消 耗 的 功 率 可 分 为 两 部 分 ， 一 量 误 差 加 大 ， 响 电 网 的 经 济 运 行 。因 此 ， 分 分 析 谐 波 对 部 分 为 从 电 网 中 吸 取 的 基 波 功 率 ， 一 部 分 为 谐 波 功 率 。 影 充 另 电 能 计 量 的 影 响 ， 对 新 的 电 能 计 量 方 法 和 计 量 装 置 进 行 理 论 分 析 表 明 ， 波 功 率 是 负 的 ， 就 是 说 非 线 性 负 载 可 看 并 谐 也 研究有重 要意义 。 作 一 个 谐 波 源 ， 向 电 网 回馈 谐 波 功 率 ， 部 分 功 率 是 非 线 它 这
生 的 谐 波 。 非 线 性 负 载 的 大 量 使 用 ， 成 为 电 网 中 的 最 大 过 电 路 。损 耗 掉 一 部 分 功 率 Ｐ ． ， 配 给 线 性 负 载 Ｚ 已 ｚ后 分 ｌ
谐 波 源 ， 文 主 要 讨 论 以下 几 类 非 线 性 谐 波 源 。 本
（） 弧炉和熔 炼炉引起 的谐波源 。 １电
电力系统 中， 种 不 同类 型 ， 同容 量 ， 务 与不 同 目 各 不 服
系 统 造 成 严 重 危 害 ， 谐 波 使 电 网 发 生 谐 振 的 可 能 性 大 大 的 的 硅 换 流 设 备 被 广 泛 地 使 用 ， 进 行 交 流 一 直 流 变 换 过 如 在
增加 ， 电器 设备 、 使 电子设 备 、 电气 测量 仪表 运行 不正 常 ， 增 程 中 ， 将在交 流侧 产生大量 高次谐 波 ， 流装置是 电力 系统 换