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摘要：由于目前非线性电力设备的大量使用，致使电网受到了极大的谐波污染，谐波污染不仅严重影响了供电企业的供电安全性和可靠性，也对电能计量表的准确性和合理性带来了较大的影响。本文首先分析了电网中谐波的主要来源，其次分析了谐波对于两种常用电能计量表的影响特征，希望能对同仁起到一定的帮助作用。
关键词；感应式电能表 电子式电能表
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-295-01
随着科技的快速发展，新型用电设备的日益增多，电能成为企业和居民生活中不可缺少的重要能源，电能在整个国民经济发展过程中起到的作用也越来越重要。但是电和其它生活日用品一样，都属于商品，用电必须要购买，而用户耗电多少是通过电表来计量的。电表计量的准确与否和用户、供配电企业及发电企业都存在着密切的关系。因此，准确对用户使用电量的多少进行计量是具有十分重要意义的。随着科技的快速发展，新型的非线性电力设备层出不穷，非线性设备在使用时会产生许多谐波，这些谐波反馈到电网中会对电网造成极大的污染，不仅影响了供电系统的供电安全性和可靠性，也影响了电能计量表的准确量度。笔者依据多年的经验，对谐波对于电能计量表的影响特征进行了分析，希望能对同仁起到一定的帮助作用。
1、电网中的谐波来源
电网中的谐波来源主要有以下几种情况：
1.1、电网本身产生的谐波
由于发电机的制作工艺存在着以下的一些缺点：其一，三相绕组的制作不可能达到绝对的对称；其二，发电组的铁芯材料及其他相关材料很难绝对均匀，因此导致发电网中存在一定的谐波，但是一般这种谐波数量很少。
1.2、供配电过程中产生的谐波
供配电过程中，为了减少电能输送的损耗，常常采用高压输送，输送到目的地后在进行降压，因此整个的供配电过程需要用到较多的电力变压器。电力变压器在制作时候除了考虑自身的功能外，还要考虑制作的成本，因此进行设计时一般选择工作区域接近磁化曲线的饱和处，这样导致被磁化的电流是一种尖顶的波形，出现谐波电流。
1.3、非线性电力设备产生的谐波
随着电力电子技术的快速发展，许多新型的电气设备得到了非常广泛的应用，例如：变频空调、逆变器、电力晶闸管等新型设备，这些设备都具有非线性的特性，这就使得电网中出现了较多成分的谐波。
2、电力谐波对电能计量的影响探究
目前，计量我国用户用电量的多少，常采用两种电能表来计量：感应式电能计量表和电子式电能计量表。
2.1、感应式电能表的工作原理及谐波的影响分析
2.1.1、感应式电能表的组成及工作原理
感应式电能表的组成主要包括三部分：驱动装置、制动装置和计数装置。
工作原理：驱动装置主要作用是产生驱动力矩；制动装置主要作用是利用圆盘转动时产生制动力矩；计数装置主要作用是通过记录铝盘的转数来计量电能的消耗量（如下图1所示）。
图1 感应式电能表工作原理示意图
2.1.2、谐波对感应式电能表的影响特征
感应式电能计量表的主要工作原理是通过电磁感应组件来驱动铝盘转动从而记录下电能量。谐波对这种感应式电能计量表的影响特性主要有以下两种情况：
（1），这种计量表是完全按照标准正弦波设计的，依据电磁感应原理来计量电能。如果电路中存在着非线性电气设备，就会导致电网中存在着谐波，谐波对电能表的影响有如下两种情况：其一，引起电能表的电压线圈出现变化；其二，引起电能表转盘的阻抗发生变化。这两种情况都能导致电能表的电压磁通和流过电能表的电流磁通出现变化，对电能表的计量准确度受到影响。
（2），如果电网中出现谐波，则流过电网的电流和电压的波形会出现畸变，当畸变的电流通过电能表时，由于铁芯导磁率是非线性的，致使磁通和波形不能同步变化，因此电能表的转矩和平均功率也并非是正比关系，最终导致电能表在计量时出现附加误差。
2.2电子式电能表的工作原理及谐波的影响分析
2.2.1、电子式电能计量表的组成及工作原理
电子式电能表的组成主要包括以下四个部分：输入部分、乘法器、积分部分、输出部分。工作原理：通过将电压或者电流采样，将采样信号输入到乘法器中得到功率，然后再通过积分回路进行V/F转换，得到对应的频率，通过对频率的计数来测量使用的电能（如下图2所示）。
图2 电子式电能表工作原理示意图
2.2.2、谐波对电子式电能表的影响特征
电子式电能表在计算电能时，主要采取的计算方法是A/D采样数值计算法。假设流过电网中电信号的瞬时电压和电流值分别为u（t），i（t），则任意时刻的瞬时功率p（t）为：
（1）
在一个周期内电信号的平均功率P为：
（2）
如果将一个周期评分为n份，可将上述的（2）式变形为：
（3）
则一个周期内的总能量为：
（4）
有上述计算公式可知，电子式电能表对于电能的计量是根据整体来计算的，如果电路中存在谐波，在计算时则会将谐波计算在内，这样就导致在计算线性用户的用电量时计算的值比用户的实际使用值要多，而对于非线性的用户，由于其使用非线性的用电设备，产生的谐波被反馈到了电网中，但是计算时并没有计算反馈回来的谐波，因此计算的理论值反而比较小。
3、结束语
目前，越来越多的非线性设备在居民生活中得到了广泛的使用，致使电网受到谐波污染的程度越来越严重。谐波的污染不仅影响对用户供电的安全性和稳定性，也对电力部门的电能用量统计造成了很大的影响，本文对两种常用的电能表受到谐波影响的特征进行了分析，建议电力和供电部分对电网中的谐波进行有效的治理，并对计量电能的电表进行一定的改造，使用户和供配电部门都能得到更好的服务，减少损失。
参考文献：
[1]杨学昌，邓春.新型基波和谐波电能同时计量电能表[J].电工电能新技术，2007，（3）：34—36
[2]李长宇，舒乃秋，彭辉，等.基于RTDS的谐波对电能计量影响的仿真分析[J].继电器， 2004， 32（16）： 25-27.
[3] 唐福顺，禹仲明.基于电力谐波的电能计量分析[J].湖南电力，2007（ 12）：10-11.
[4]韓如成，赵旭，王畅等.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，2007（ 3） ：216-220
关键词；感应式电能表 电子式电能表
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-295-01
随着科技的快速发展，新型用电设备的日益增多，电能成为企业和居民生活中不可缺少的重要能源，电能在整个国民经济发展过程中起到的作用也越来越重要。但是电和其它生活日用品一样，都属于商品，用电必须要购买，而用户耗电多少是通过电表来计量的。电表计量的准确与否和用户、供配电企业及发电企业都存在着密切的关系。因此，准确对用户使用电量的多少进行计量是具有十分重要意义的。随着科技的快速发展，新型的非线性电力设备层出不穷，非线性设备在使用时会产生许多谐波，这些谐波反馈到电网中会对电网造成极大的污染，不仅影响了供电系统的供电安全性和可靠性，也影响了电能计量表的准确量度。笔者依据多年的经验，对谐波对于电能计量表的影响特征进行了分析，希望能对同仁起到一定的帮助作用。
1、电网中的谐波来源
电网中的谐波来源主要有以下几种情况：
1.1、电网本身产生的谐波
由于发电机的制作工艺存在着以下的一些缺点：其一，三相绕组的制作不可能达到绝对的对称；其二，发电组的铁芯材料及其他相关材料很难绝对均匀，因此导致发电网中存在一定的谐波，但是一般这种谐波数量很少。
1.2、供配电过程中产生的谐波
供配电过程中，为了减少电能输送的损耗，常常采用高压输送，输送到目的地后在进行降压，因此整个的供配电过程需要用到较多的电力变压器。电力变压器在制作时候除了考虑自身的功能外，还要考虑制作的成本，因此进行设计时一般选择工作区域接近磁化曲线的饱和处，这样导致被磁化的电流是一种尖顶的波形，出现谐波电流。
1.3、非线性电力设备产生的谐波
随着电力电子技术的快速发展，许多新型的电气设备得到了非常广泛的应用，例如：变频空调、逆变器、电力晶闸管等新型设备，这些设备都具有非线性的特性，这就使得电网中出现了较多成分的谐波。
2、电力谐波对电能计量的影响探究
目前，计量我国用户用电量的多少，常采用两种电能表来计量：感应式电能计量表和电子式电能计量表。
2.1、感应式电能表的工作原理及谐波的影响分析
2.1.1、感应式电能表的组成及工作原理
感应式电能表的组成主要包括三部分：驱动装置、制动装置和计数装置。
工作原理：驱动装置主要作用是产生驱动力矩；制动装置主要作用是利用圆盘转动时产生制动力矩；计数装置主要作用是通过记录铝盘的转数来计量电能的消耗量（如下图1所示）。
图1 感应式电能表工作原理示意图
2.1.2、谐波对感应式电能表的影响特征
感应式电能计量表的主要工作原理是通过电磁感应组件来驱动铝盘转动从而记录下电能量。谐波对这种感应式电能计量表的影响特性主要有以下两种情况：
（1），这种计量表是完全按照标准正弦波设计的，依据电磁感应原理来计量电能。如果电路中存在着非线性电气设备，就会导致电网中存在着谐波，谐波对电能表的影响有如下两种情况：其一，引起电能表的电压线圈出现变化；其二，引起电能表转盘的阻抗发生变化。这两种情况都能导致电能表的电压磁通和流过电能表的电流磁通出现变化，对电能表的计量准确度受到影响。
（2），如果电网中出现谐波，则流过电网的电流和电压的波形会出现畸变，当畸变的电流通过电能表时，由于铁芯导磁率是非线性的，致使磁通和波形不能同步变化，因此电能表的转矩和平均功率也并非是正比关系，最终导致电能表在计量时出现附加误差。
2.2电子式电能表的工作原理及谐波的影响分析
2.2.1、电子式电能计量表的组成及工作原理
电子式电能表的组成主要包括以下四个部分：输入部分、乘法器、积分部分、输出部分。工作原理：通过将电压或者电流采样，将采样信号输入到乘法器中得到功率，然后再通过积分回路进行V/F转换，得到对应的频率，通过对频率的计数来测量使用的电能（如下图2所示）。
图2 电子式电能表工作原理示意图
2.2.2、谐波对电子式电能表的影响特征
电子式电能表在计算电能时，主要采取的计算方法是A/D采样数值计算法。假设流过电网中电信号的瞬时电压和电流值分别为u（t），i（t），则任意时刻的瞬时功率p（t）为：
（1）
在一个周期内电信号的平均功率P为：
（2）
如果将一个周期评分为n份，可将上述的（2）式变形为：
（3）
则一个周期内的总能量为：
（4）
有上述计算公式可知，电子式电能表对于电能的计量是根据整体来计算的，如果电路中存在谐波，在计算时则会将谐波计算在内，这样就导致在计算线性用户的用电量时计算的值比用户的实际使用值要多，而对于非线性的用户，由于其使用非线性的用电设备，产生的谐波被反馈到了电网中，但是计算时并没有计算反馈回来的谐波，因此计算的理论值反而比较小。
3、结束语
目前，越来越多的非线性设备在居民生活中得到了广泛的使用，致使电网受到谐波污染的程度越来越严重。谐波的污染不仅影响对用户供电的安全性和稳定性，也对电力部门的电能用量统计造成了很大的影响，本文对两种常用的电能表受到谐波影响的特征进行了分析，建议电力和供电部分对电网中的谐波进行有效的治理，并对计量电能的电表进行一定的改造，使用户和供配电部门都能得到更好的服务，减少损失。
参考文献：
[1]杨学昌，邓春.新型基波和谐波电能同时计量电能表[J].电工电能新技术，2007，（3）：34—36
[2]李长宇，舒乃秋，彭辉，等.基于RTDS的谐波对电能计量影响的仿真分析[J].继电器， 2004， 32（16）： 25-27.
[3] 唐福顺，禹仲明.基于电力谐波的电能计量分析[J].湖南电力，2007（ 12）：10-11.
[4]韓如成，赵旭，王畅等.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，2007（ 3） ：216-220