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摘要：分析谐波对电子式电能表和感应式电能表计量的影响，并就提高电能计量测量精度的策略进行研究与探讨。
关键词：谐波；电能计量；影响
电能是国民经济和人民生活的主要能源，对国家的发展起着举足轻重的作用。电能计量数据关系到供电与用电等双方经济利益，同时也是许多技术指标计算的重要依据。谐波对于电能表电能计量以及电力系统的影响来说，都是深远的。随着谐波所造成的危害日趋严重，世界各国都对谐波问题予以充分的重视。但是，变频调速装置、电弧炉、电网中整流器以及各种电力电子装置都是非线性负荷，当存在正弦电压施加在这些非线性的负荷上时，其结果就是电流就变为非正弦波。本文主要对电力谐波对电能表电能计量的影响及其改进措施进行了探讨。
一、电力谐波对电能表电能计量的影响
(一)谐波对感应式电能表计量的影响
电能表频响曲线坦与否，会直接影响到谐波功率下计数误差。这是因为电能表的频率特性是研究波形畸变对电能表计量影响的重要依据。因此，要能够良好地研究感应式电能表在谐波下的行情况，首先必须要考虑其频响特性。
1 谐波功率对感应式电能表计量的影响
目前的研究结果表明，当系统中出现电流以及电压的波形因某种原因偏离正弦，并且发生畸变时，其结果就是感应式电能表的测量准确度将下降。这主要是因为感应式电能表要保证其最佳的工作性能，必须在电压、电流为正弦而且工频靠近在波附近很窄的频率范围条件下才能发生。
根据电磁感应式电能表的工作原理，只有同频率的电压和电流产生的磁通相互作用才能产生相应的转矩，而且根据电路原理，只有同频率的电压和电流相互作用才产生平均功率；与此同时，由于磁通不与波形对应变化，当畸变的波形通过电磁组件以后，就会导致转矩不能与平均功率成正比，而结果就会产生附加误差。这主要是因为在负载上含有谐波时而当基波电压、电流又不变，那么这样一来就会发现电能表转盘阻抗以及电压线圈阻抗都会变化，最终就会导致对应的电流磁通变化以及电压工作磁通和，最终就会影响电能表的计量精度。
通过以上分析，我们发现，从电能计量准确性这个角度来考虑，当系统中存在谐波功率，或者说电流波形中含有谐波时，电网中国感应式电能表的计量就会存在较大的误差，最终就不能够准确地反映流入电能表的总能量。
2 单一谐波电流对感应式电能表计量的影响
当只有电流波形发生畸变时，这种情况下感应式电能表的计量也存在着误差，这是由于此时不能构成谐波功率。当电流波形发生畸变时，电压为正弦波，由于电压磁通中出现与谐波电流磁通同阶次的分量，磁路的非线性就会产生附加的驱动力矩。同时当电流畸变率增大时，我们就会发现感应式电能表的误差也随之增大且偏正。研究其原因，其原因就是电流磁通分路收到电流谐波磁通的影响，最终就会使基波电流工作磁通增大所致。特别注意的是：当电流畸变率小于10％时，电能表的误差就会在准确度范围内。
(二)谐波对电子式电能表的影响
目前大量的研究结果表明，随着随畸变程度的不同，当构成功率的电流信号产生一定的畸变时，电子式电能表出现可以忽略不计的测量误差。从理论上讲，电子式电能表对不同的被测信号的波形响应也不同，相应产生的误差也有差别。同感应式电能表的运行条件相似。也就是当电压、电流两信号波形都偏离正弦有畸变时，对基于时分割乘法器构成以及基于数字乘法器构成的和具有计量谐波功率功能的测量误差在其精度范围内。应当指出，在测量电能量时，电网电流以及电压都要经测量，并且用互感器转换成弱电的信号后才送入电能表，因此测量用的互感器准确度就会直接影响着测量结果的准确程度。当畸变信号经过互感器时，如果存在测量用互感器存在着一定的非线性，那么互感器就会出现各次谐波成分的转换比例不一致现象，这种现象的本身就会使被测信号发生变形，其结果就是在这种情况下，测量误差就会很大。在实际中我们就会发现，在波形畸变情况下，互感器的波形变换误差会直接随着i谐波次数的增加而出现非线性的增大，而且是偶次谐波的波形变换误差比奇次谐波更大。
二、提高电能计量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用户作为谐波源向电网注入谐波，以及非线性负载的使用对线性用户和电力系统构成一定的危害，同时也影响了电能计量的精度。为了更好地提高电能计量的精度，可采用以下方案：第一种方案是可以使电能表完全不反映谐波功率，而只准确反映基波功率。第二种方案是区分功率潮流的方向，并分别计量基波和谐波功率。
(一)用工频基波电能表以及宽频带功率电能表配合一起使用
这样一来，就会不仅可测量出基波功率值，同时还可测量出谐波潮流的方向和大小。这样一来，我们就会发现，不仅可以准确的计量谐波电能和基波电能，而且由于测出了谐波潮流的方向，这样一来，就可以按用户所产生的谐波功率，对非线性负载的用户在经济上给与额外的惩罚，以便来以补偿线性用户以及电力部门的损失。此方案计费合理，但在实施中成本较高，而且较困难。
(二)采用一些技术来解决，使电能表仅反映基波电能
比如利用高阶低通滤波器滤除掉进入电能表的高次谐波。对于感应式电能表，可以利用如高通滤波以及单频调谐滤波、双频滤波等交流滤波线路进行相互交叉滤波；对于电子式电能表，可以加装一些集成的低通滤波器来进行解决。此方案在电能计量上合理，也较容易实施。因为对线性负载用户以及电力部门来说，虽然受了谐波的影响，但在付费上却避免了因谐波功率而引起的额外损失。
综合以上两方案，对于一些大、中型非线性用户，可以采取第一种方案，用惩罚性措施来保证电网的可靠运行及电力部门的利益。而对一般用户，由于其反送或接受的谐波功率的量很少，可以采取第二种方案，以降低成本。
参考文献：
[1]赵旭，谐波对电能计量影响的分析及对策研究[J]，太原重型机械学院学报，2008，(23)
[2]李科谐波对电能计量影响研究[J]，现代商贸工业，2010，(3)
[3]张皖春，谈电力系统的谐波及其抑制措施[J]，安徽电气工程职业技术学院学报，2008,(3)
关键词：谐波；电能计量；影响
电能是国民经济和人民生活的主要能源，对国家的发展起着举足轻重的作用。电能计量数据关系到供电与用电等双方经济利益，同时也是许多技术指标计算的重要依据。谐波对于电能表电能计量以及电力系统的影响来说，都是深远的。随着谐波所造成的危害日趋严重，世界各国都对谐波问题予以充分的重视。但是，变频调速装置、电弧炉、电网中整流器以及各种电力电子装置都是非线性负荷，当存在正弦电压施加在这些非线性的负荷上时，其结果就是电流就变为非正弦波。本文主要对电力谐波对电能表电能计量的影响及其改进措施进行了探讨。
一、电力谐波对电能表电能计量的影响
(一)谐波对感应式电能表计量的影响
电能表频响曲线坦与否，会直接影响到谐波功率下计数误差。这是因为电能表的频率特性是研究波形畸变对电能表计量影响的重要依据。因此，要能够良好地研究感应式电能表在谐波下的行情况，首先必须要考虑其频响特性。
1 谐波功率对感应式电能表计量的影响
目前的研究结果表明，当系统中出现电流以及电压的波形因某种原因偏离正弦，并且发生畸变时，其结果就是感应式电能表的测量准确度将下降。这主要是因为感应式电能表要保证其最佳的工作性能，必须在电压、电流为正弦而且工频靠近在波附近很窄的频率范围条件下才能发生。
根据电磁感应式电能表的工作原理，只有同频率的电压和电流产生的磁通相互作用才能产生相应的转矩，而且根据电路原理，只有同频率的电压和电流相互作用才产生平均功率；与此同时，由于磁通不与波形对应变化，当畸变的波形通过电磁组件以后，就会导致转矩不能与平均功率成正比，而结果就会产生附加误差。这主要是因为在负载上含有谐波时而当基波电压、电流又不变，那么这样一来就会发现电能表转盘阻抗以及电压线圈阻抗都会变化，最终就会导致对应的电流磁通变化以及电压工作磁通和，最终就会影响电能表的计量精度。
通过以上分析，我们发现，从电能计量准确性这个角度来考虑，当系统中存在谐波功率，或者说电流波形中含有谐波时，电网中国感应式电能表的计量就会存在较大的误差，最终就不能够准确地反映流入电能表的总能量。
2 单一谐波电流对感应式电能表计量的影响
当只有电流波形发生畸变时，这种情况下感应式电能表的计量也存在着误差，这是由于此时不能构成谐波功率。当电流波形发生畸变时，电压为正弦波，由于电压磁通中出现与谐波电流磁通同阶次的分量，磁路的非线性就会产生附加的驱动力矩。同时当电流畸变率增大时，我们就会发现感应式电能表的误差也随之增大且偏正。研究其原因，其原因就是电流磁通分路收到电流谐波磁通的影响，最终就会使基波电流工作磁通增大所致。特别注意的是：当电流畸变率小于10％时，电能表的误差就会在准确度范围内。
(二)谐波对电子式电能表的影响
目前大量的研究结果表明，随着随畸变程度的不同，当构成功率的电流信号产生一定的畸变时，电子式电能表出现可以忽略不计的测量误差。从理论上讲，电子式电能表对不同的被测信号的波形响应也不同，相应产生的误差也有差别。同感应式电能表的运行条件相似。也就是当电压、电流两信号波形都偏离正弦有畸变时，对基于时分割乘法器构成以及基于数字乘法器构成的和具有计量谐波功率功能的测量误差在其精度范围内。应当指出，在测量电能量时，电网电流以及电压都要经测量，并且用互感器转换成弱电的信号后才送入电能表，因此测量用的互感器准确度就会直接影响着测量结果的准确程度。当畸变信号经过互感器时，如果存在测量用互感器存在着一定的非线性，那么互感器就会出现各次谐波成分的转换比例不一致现象，这种现象的本身就会使被测信号发生变形，其结果就是在这种情况下，测量误差就会很大。在实际中我们就会发现，在波形畸变情况下，互感器的波形变换误差会直接随着i谐波次数的增加而出现非线性的增大，而且是偶次谐波的波形变换误差比奇次谐波更大。
二、提高电能计量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用户作为谐波源向电网注入谐波，以及非线性负载的使用对线性用户和电力系统构成一定的危害，同时也影响了电能计量的精度。为了更好地提高电能计量的精度，可采用以下方案：第一种方案是可以使电能表完全不反映谐波功率，而只准确反映基波功率。第二种方案是区分功率潮流的方向，并分别计量基波和谐波功率。
(一)用工频基波电能表以及宽频带功率电能表配合一起使用
这样一来，就会不仅可测量出基波功率值，同时还可测量出谐波潮流的方向和大小。这样一来，我们就会发现，不仅可以准确的计量谐波电能和基波电能，而且由于测出了谐波潮流的方向，这样一来，就可以按用户所产生的谐波功率，对非线性负载的用户在经济上给与额外的惩罚，以便来以补偿线性用户以及电力部门的损失。此方案计费合理，但在实施中成本较高，而且较困难。
(二)采用一些技术来解决，使电能表仅反映基波电能
比如利用高阶低通滤波器滤除掉进入电能表的高次谐波。对于感应式电能表，可以利用如高通滤波以及单频调谐滤波、双频滤波等交流滤波线路进行相互交叉滤波；对于电子式电能表，可以加装一些集成的低通滤波器来进行解决。此方案在电能计量上合理，也较容易实施。因为对线性负载用户以及电力部门来说，虽然受了谐波的影响，但在付费上却避免了因谐波功率而引起的额外损失。
综合以上两方案，对于一些大、中型非线性用户，可以采取第一种方案，用惩罚性措施来保证电网的可靠运行及电力部门的利益。而对一般用户，由于其反送或接受的谐波功率的量很少，可以采取第二种方案，以降低成本。
参考文献：
[1]赵旭，谐波对电能计量影响的分析及对策研究[J]，太原重型机械学院学报，2008，(23)
[2]李科谐波对电能计量影响研究[J]，现代商贸工业，2010，(3)
[3]张皖春，谈电力系统的谐波及其抑制措施[J]，安徽电气工程职业技术学院学报，2008,(3)