您了解諧波對電能計量的影響嗎？

隨著電力電子技術(shù)在建筑、工業(yè)和數(shù)據(jù)中心以及各種用電設(shè)備上的廣泛應用，各行業(yè)使用的整流設(shè)備、交直流換流設(shè)備、非線性負荷以及家用電器和照明設(shè)備等數(shù)量越來越多，容量也越來越大，由于這此因素產(chǎn)生的大量諧波電流注入電網(wǎng)，使電力系統(tǒng)電壓、電流發(fā)生了嚴重的畸變，因而會造成測量儀器指示數(shù)值不正確。而在非正弦波狀態(tài)下的電能計量也因此成為國內(nèi)外計量研究的"熱點"之一。

在有諧波源的情況下，諧波源用戶處的電能表記錄了該用戶吸收的基波電能并扣除一部分諧波電能，從而諧波源雖然污染了電網(wǎng)，卻反而少交電費;而與此同時，在線性負荷用戶處，電能表記錄的是該用戶吸收的基波電能及部分的諧波電能，這部分諧波電能不但使線性負荷性能變壞，而且還要多交電費。

諧波對電能計量的影響

現(xiàn)行電能計量儀器(表)按其實現(xiàn)原理不同，主要有以下兩類：感應式電能表，電子式電能表。

感應電能表的計量

過去廣泛使用的感應式電能表是針對非常狹窄頻率范圍(工頻)的正弦波電流和電壓波形而設(shè)計的。當被測信號頻率與其額定頻率不同時，會引起電流、電壓磁通幅值以及它們間相位角的改變，使驅(qū)動力矩、抑制力矩、補償力矩以及鐵芯損耗的大小發(fā)生相對變化，從而引起電能計量誤差的變化。

我國國家標準GB3924中對工頻50Hz±5%的頻率范圍內(nèi)變化的計數(shù)誤差變化作了具體規(guī)定，保證了其在工頻范圍內(nèi)的準確性;但從較大的頻率范圍看電度表的頻率曲線不是平坦的，根據(jù)理論證明和實際測量所得出的典型電表的頻響特性均為下降式，如下圖所示：

感應式電能表反映的電能值為： E=E1+Σ(Cn·En)

其中Cn為諧波電能系數(shù)。Cn≤1，且隨諧波次數(shù)增加而減小。3次諧波約為0.7~0.95，5次諧波約為0.05~0.20。

電子式電能表的計量

熱電乘法器構(gòu)成的電子式電能表，理論頻響特性很優(yōu)良;而采用時分割乘法器構(gòu)成的電子式電能表理論上頻帶寬窄受時分割頻率的影響，有一定差異，但目前絕大部分在1KHz以內(nèi)的測量是可行的。

在1KHz范圍內(nèi)，電子式電能表所計量電能可近似認為： E=E1+ΣEn

諧波潮流對計量的影響

當用戶為線性用戶時，諧波與基波潮流一致，電能表計量的電能大于基波電能。

當用戶為非線性用戶時，用戶自身向電網(wǎng)輸送諧波分量，諧波潮流與基波潮流相反，電能表計量的電能小于用戶所消耗的基波電能。

線性用戶和非線性用戶的計量誤差受諧波潮流影響，電子式電能表與感應式電能表類似;兩者差異在于：在諧波功率存在情況下，感應式電能表所計量的電能值比電子式更接近基波電能;電子式電能表計量值約等于基波與各諧波的電能之和，亦即在對線性用戶和非線性用戶的計量中，在基波電能基礎(chǔ)上，分別更“準確”地增加或減去了諧波電能。