电网谐波对电能计量的影响

： 式 中
×Ｉ ｎ×ＣＳ ） Ｏ（
（） １
— — 谐 波 电压 ； Ｌ—— 谐波 电流 ；
ＣＳ ‰） Ｏ（ —— 谐波功率因数 ；
谐波次数 。ຫໍສະໝຸດ Baidu 基波有功功率 Ｐ 可由式 （） ｌ ２ 计算出：
— —
Ｐｌ＝ ＵＩ １ Ｏ（ ） １ ＸＣｓ Ｘ １
（） ２
表。
按平均估计值 ０ ５ ． ％计算 ， 初步估算全 国每年将 少 计量电量 １２ ｗ ・ ， ．５ １ ｈ 相当于人民币 ３７ 亿元。 ．５ ”
刘 南 平
ＬＩ Ｎａ — ｉｇ Ｕ ｎ ｐｎ
（ 广西电力试验研究 院有限公司 ， 广西 南宁 ５０２ ） ３０ ３
摘要 ： 比分析 了全 电子式与电磁感应式 电能表在谐 波情况下 的计 量差异 ； 出使用 电磁式电能表是造成 电网电量损失 对 指
的主要原因； 提出了针对谐波源用户的计量方法。
Ｗ ＝ ［ “ ｔ ｉ ｔ ｄ １ （） （） ｔ
一０
（） ９
全电子式 的电能表就是根据（ ） 的原理来生 ９式 产的， 由此可 见 ， 电子 式 电能表 它可 较为 准确地 计 全 量出包含有各次谐波功率的电能。
４ 结 论
①电磁感应式 电能表是按基波考虑设计的， 由 于其铁心导磁率的非线性 等原 因， 使得 电磁感应式 电能表计量时， 一般情况 下它不能 汁量 ５次以上的 谐波功率， 因此用它来计量 电能将产生误差 ， 从而造 成较大的经济损失 。 ②全 电子式电能表则可较为准确地计量 出包含 有各次谐波功率的电能， 用它来计 量将使 电网的电 量损失减少 ， 因此 ， 前广泛推广使用全 电子式电能 目
∞
电磁感应式电能表 （ 包括机 电一体 电磁感应式 电能表） 是通过电磁感应组件来驱动机械记数装置，
把电能量记录下来 。它产生误差 的原 因很多 ， 电 与 力高次谐波相关的体现为两个方面。 ① 电磁感应式 电能表 的设计是按基波考虑的。 在负载上当基波电压 电流不 变而 又含有谐波时 ， 电 能表电压线 圈阻抗 和转 盘阻抗都会 变化 ， 导致 电压 工作磁通和对应的电流磁通 变化 ， 从而影响电能表 的计量精度。 ② 当存在谐波 电压与电流时 ， 由谐波和基波叠 加而成 的电压 电流波形 发生畸变 ， 由于对应 铁心 但 导磁率 的非线性 ， 磁通并 不能相 应地成 线性变化。 根据电路原理 ， 只有 同频率 的电压和 电流相互作用
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广西 电力
２０ ０ ６年 第 ２期
电网谐波对 电能计量 的影 响
Ｉ ｌ ｅ ｃ ｆＰｏ ｒ Ｇｒｄ Ｈａ ｍｏ ｃ ｎ Ｅｌｃ ｒｃ Ｅｎｅ ｇ ｅ ｅ ｉ ｎｆｕ ｎ ｅ ｏ ｗｅ ｉ ｒ ｎｉｓｏ ｅ ｔｉ ｒ ｙ Ｍ ｔｒｎｇ
正负 区别 的， 当用户产生谐波时 ， 它对电网来说表现 为负值 ， 也就是输入到电网中去 ， 而对于一般正常用
户来说 其 表现为 正值 ， 示用 户 吸收这部 分谐 波 表 功率。 谐波功率对 于任何 电气设备都是有害的， 它不
会产生任何效益只会危及设备的安全和使用寿命 。 能计量数据是发电企业 、 电企业、 供 电力用户之间进 行贸易结算的依据 ， 的准确与否直接影响到三者 ３ 电能表的工作原理 它 的利益以及交易的合 理性 ， 因此研究 电网谐波对 电 在电能计量方面 ， 目前普遍采用电磁感应式 电 能计量的影响是很有必要的。 能表 和 全 电子式 电能 表 。
关键 词 ：电能计 量 ； 电量 损失 ； 网谐波 电
中图分类号 ： ＴＭ９ ０ １４ 文献标识码 ： 文章编 号 ：６ １ ３ ０ ２ ０ ）１ ０ ２ ２ ３ ．１ Ｂ １７ —８ ８ （ ０６ ０ —０ ７ —０
１ 引言
近年来 ， 各行业以及家用电器 、 电铁牵引中许多 非线性负荷 日渐增 多， 特别是一些大功率整流设备 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
式中 己 —— 基波电压 ； 厂 ，—— 基波电流 。 １
谐波有功功率 由式（ ） ３ 计算出 ：
Ｐ ＝ Ｘ ＸＣＳ‰ ） Ｏ（ （） ３
才产生平均功率 ； 根据 电磁感应式 电能表工作原理 ， 只有同频率的电压和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 与电流波形对应变 化， 导致转矩 不能与平均功率
成 正 比而产 生 附加误 差 。
谐波功率根据用户的性质不同对电网来说是有
收 稿 日期 ：０ ５ ０ ０ ： 订 日期 ：０ ５—１ —１ ２ ０ ７ ７ 修 ２０ ０ ｏ
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有资料指出电磁感应式电能表最高 只能计量 ５ 次谐波功率 ； 虽然谐波功率对用户来说是无用和有 害的， 但它也是发 电单位用成本发出， 供电企业用成 本供给 ， 只不过被谐波源用户把它变成 了有害的谐 波功率 ， 因此无论如何在电能计量 时应计及这部分 电能。根 据 兰 州供 电局 和 中 国 电力科 学 研 究 院 ２ ０ 年共 同完成 的“ ０２ 兰州 电网谐 波对 电能计量影 响” 科技成果来看 ， 他们得 出结论指出“ 目前使用的 感应 式电能表少计量电能约在 ０ ３ ． ％～１０ ． ％左右 ，
２ 什么是谐 波功 率
由于谐 波 源用 户 的影 响 ， 网 电压 和 电流 会 由 电
３ １ 电磁 感应式 电能表 的工 作方 式 和误 差特性 ．
于受影响的程度不 同产生程度不同的谐波电压和 电 流， 同时产生相应 的谐 波功 率 ， 其平均有 功功率 芦
可由式（） １计算 出：