论文部分内容阅读
摘要：随着宁西铁路部分电气设备投运，对南阳电网产生一定的谐波，将电能计量准确性产生一定的影响。
关键词：谐波 电能表 计量
中图分类号：F407文献标识码： A
0 引言
宁西铁路建成完工，南阳段（南阳至西坪）之间共5个牵引站，列车通过时，将产生大量的谐波。谐波对计量的影响有多大，通过设计方案， 在蒲山变电站至肖营电铁站蒲营线上（蒲山侧）装两套电能表，一套为普通电能表，另一套为W=∫u(t) .i(t)dt=∫UIcosØdt谐波电能表。定时对两套电能表同时抄表，计算电量，比较结果。并做了理论分析。
1 谐波的理路分析
电网供电电压正弦50HZ状态下，表达式为,当设备为线形元件时，负荷电流的表达式为i(t)=Isin(wt +a)。这样，可得出电量的计算公式为：
W=∫u(t) .i(t)dt=∫UIcosФcosØdt（1）式中
U-----电压有效值，幅值为U；
I-----电流有效值，幅值为I；
W-----角频率；
a-----出相角。
当电网供电电源频率为基波频率，负荷又满足线性元件要求时，电量的计算全波计算的结果与基波计算的结果一致。而当电源为非正弦波形或负荷又为非线形元件时，供电电压和负荷电流就会有可能含有谐波分量。
u(t)=∑Unsin(Πwt +an), (2)
i(t)=∑Insin(Πwt +βn) (3)
W=∫u(t) .i(t)dt=∫UIcosφdt(4)
Un---n次谐波电压有效值
In——n次谐波电流有效值
W——基波角频率
an——n次谐波电压的初相角
βn——n次谐波电流的初相角
由式（1）至式（4）可知，并非所有的谐波分量都产生谐波电量。只有当同次谐波电压和同次谐波电流合成后，才能产生谐波电量。也就是说，如果电网供电质量在满足要求的情况下，如若设备为非线形负荷，电量的计算采用全波计算的结果，也能与基波计量的结果一致，但大量非线形负荷的接入，致使向电网注入大量谐波电流。同样，反过来会使电网供电电压产生谐波分量，这样一来，当供电电压质量不能满足要求，含有较多谐波分量的时候，不管负荷是否为线形，电量计算都会是全波计算的结果与基波计量的结果不一致。
2谐波对系统的影响
电能计量装置一般由电能表，互感器等部分组成，其中电流互感器（TA）由于一般采用电磁式，在2500Hz以下其计量特性可近似地认为全波计量；电压互感器（TV）在35KV及以下时也通常采用电磁式，也可视为全波计量；而110KV及以上采用的电容式电压互感器则频率很窄，基本上可视为基波计量。机械式电能表和普通电子式电能表一般在350Hz以下都可近似地认为采用全波计量。
另外，采用数字信号处理器（DSP），通过傅里叶级数分析进行基波计量的基波全电子式电能表，目前在电网内也有所应用。在此，针对蒲营线，进行一下电能计量装置的谐波影响量的计算分析。
肖营电铁站采用的计量互感器为电磁式互感器，互感器二次侧测得的列车经过时的高次谐波电流含量的主要成分是3次 、5次和7次，以3次为主。含量分别为3次3.12%、5次0.42% 、7次0.22%，而肖营电铁站110KV母线电压主要含有3次、5次谐波分量其值分别为2.0%、1.2%，假定各次谐波的cosφ=—1，谐波电流方向都为从电铁站注入电网，则谐波分量对计量表的影响量为：△=-3.12%*2.0%*100%-0.42%*1.2%*100%=-0.067%，即采用全波计量将比基波计量少计0.067%电量。
肖营电铁站月平均用电量为100万KW.h，则计量表计的月电量为少计670KW.h。
若假定肖营电铁站采用线性设备进行工作可视为线性用户，则在相同母线电压质量情况下，其3次、5次谐波电流分量就分别为2.0%、1.2%，cosφ =1。谐波电流方向为电网流入用户，可得谐波分量对计量表的影响量为：△=2.0%*2.0%*100%+1.2%*1.2%*100%=0.054%，即采用全波计量将比基波计量多计0.054%电量。同样肖营电铁站月平均用电量为100万KW．h，则计量表计的月电量为多計540KW．h。
3 总结
总上所述，虽然谐波污染对计量表计的影响量较小，但其明显造成计量表计的计量不正确和不合理。
实际上在蒲山变电站对两套表进行月电量比较时，相差不超过300kw.h。和理论分析相一致。电量的结算，原则上应按基波电量进行结算。在当前电网内供电电压质量基本满足要求的情况下，全波计量和基波计量结果基本一致。
作者简介：
郑建华（1974-），男，高级工程师，主要从事电能计量技术工作
赵岩（1982—）， 男，工程师，主要从事电能计量技术工作
石岱（1972-）， 男，工程师，主要从事电能计量技术工作
关键词：谐波 电能表 计量
中图分类号：F407文献标识码： A
0 引言
宁西铁路建成完工，南阳段（南阳至西坪）之间共5个牵引站，列车通过时，将产生大量的谐波。谐波对计量的影响有多大，通过设计方案， 在蒲山变电站至肖营电铁站蒲营线上（蒲山侧）装两套电能表，一套为普通电能表，另一套为W=∫u(t) .i(t)dt=∫UIcosØdt谐波电能表。定时对两套电能表同时抄表，计算电量，比较结果。并做了理论分析。
1 谐波的理路分析
电网供电电压正弦50HZ状态下，表达式为,当设备为线形元件时，负荷电流的表达式为i(t)=Isin(wt +a)。这样，可得出电量的计算公式为：
W=∫u(t) .i(t)dt=∫UIcosФcosØdt（1）式中
U-----电压有效值，幅值为U；
I-----电流有效值，幅值为I；
W-----角频率；
a-----出相角。
当电网供电电源频率为基波频率，负荷又满足线性元件要求时，电量的计算全波计算的结果与基波计算的结果一致。而当电源为非正弦波形或负荷又为非线形元件时，供电电压和负荷电流就会有可能含有谐波分量。
u(t)=∑Unsin(Πwt +an), (2)
i(t)=∑Insin(Πwt +βn) (3)
W=∫u(t) .i(t)dt=∫UIcosφdt(4)
Un---n次谐波电压有效值
In——n次谐波电流有效值
W——基波角频率
an——n次谐波电压的初相角
βn——n次谐波电流的初相角
由式（1）至式（4）可知，并非所有的谐波分量都产生谐波电量。只有当同次谐波电压和同次谐波电流合成后，才能产生谐波电量。也就是说，如果电网供电质量在满足要求的情况下，如若设备为非线形负荷，电量的计算采用全波计算的结果，也能与基波计量的结果一致，但大量非线形负荷的接入，致使向电网注入大量谐波电流。同样，反过来会使电网供电电压产生谐波分量，这样一来，当供电电压质量不能满足要求，含有较多谐波分量的时候，不管负荷是否为线形，电量计算都会是全波计算的结果与基波计量的结果不一致。
2谐波对系统的影响
电能计量装置一般由电能表，互感器等部分组成，其中电流互感器（TA）由于一般采用电磁式，在2500Hz以下其计量特性可近似地认为全波计量；电压互感器（TV）在35KV及以下时也通常采用电磁式，也可视为全波计量；而110KV及以上采用的电容式电压互感器则频率很窄，基本上可视为基波计量。机械式电能表和普通电子式电能表一般在350Hz以下都可近似地认为采用全波计量。
另外，采用数字信号处理器（DSP），通过傅里叶级数分析进行基波计量的基波全电子式电能表，目前在电网内也有所应用。在此，针对蒲营线，进行一下电能计量装置的谐波影响量的计算分析。
肖营电铁站采用的计量互感器为电磁式互感器，互感器二次侧测得的列车经过时的高次谐波电流含量的主要成分是3次 、5次和7次，以3次为主。含量分别为3次3.12%、5次0.42% 、7次0.22%，而肖营电铁站110KV母线电压主要含有3次、5次谐波分量其值分别为2.0%、1.2%，假定各次谐波的cosφ=—1，谐波电流方向都为从电铁站注入电网，则谐波分量对计量表的影响量为：△=-3.12%*2.0%*100%-0.42%*1.2%*100%=-0.067%，即采用全波计量将比基波计量少计0.067%电量。
肖营电铁站月平均用电量为100万KW.h，则计量表计的月电量为少计670KW.h。
若假定肖营电铁站采用线性设备进行工作可视为线性用户，则在相同母线电压质量情况下，其3次、5次谐波电流分量就分别为2.0%、1.2%，cosφ =1。谐波电流方向为电网流入用户，可得谐波分量对计量表的影响量为：△=2.0%*2.0%*100%+1.2%*1.2%*100%=0.054%，即采用全波计量将比基波计量多计0.054%电量。同样肖营电铁站月平均用电量为100万KW．h，则计量表计的月电量为多計540KW．h。
3 总结
总上所述，虽然谐波污染对计量表计的影响量较小，但其明显造成计量表计的计量不正确和不合理。
实际上在蒲山变电站对两套表进行月电量比较时，相差不超过300kw.h。和理论分析相一致。电量的结算，原则上应按基波电量进行结算。在当前电网内供电电压质量基本满足要求的情况下，全波计量和基波计量结果基本一致。
作者简介：
郑建华（1974-），男，高级工程师，主要从事电能计量技术工作
赵岩（1982—）， 男，工程师，主要从事电能计量技术工作
石岱（1972-）， 男，工程师，主要从事电能计量技术工作