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摘要：电网中的谐波对电能的计量影响很大，线性负载用户不但遭受谐波的危害，而且多交电费。文章针对线性用户在谐波环境下的电能计量问题，通过分析谐波对电能表计量的影响，指出在现行电能计量方式下电能计量中存在的不合理之处，并提出了改善线性用户电能计量的措施。
关键词：谐波；电能计量；线性负载；低通滤波
电能计量管理对于电力企业来说是非常重要的一项工作，其不但对于电力市场的交易结算有着一定的影响，同时，也对企业的经营效益有着很大的影响。电能计量管理主要是为了确保电力计量量值是准确的，属于其主要目标。在我国社会经济的快速发展下，电能计量也越来越重要。在此背景下，只有重视电能计量工作的实施，采取标准化的管理方法，才可以有效防止电量损失。本文则基于此，提出了加强电能计量管理防止电量损失的相关建议，以期能提升电能计量管理的水平和效率。
1谐波对电能表电能计量的影响分析
线性用户大多数是低压小电量用户，电能计量主要使用感应式电能表和电子式电能表，这两种表的电能计量原理完全不同，谐波对他们电能计量的影响机制也不同。在谐波的影响下，这两种电能表都不能准确的反映线性负载用户所实际消耗的电能，电能计量结果往往大于实际消耗电能，造成了线性用户的经济损失。
1.1谐波对感应式电能表计量的影响
感应式电能表是利用电磁感应原理把电压、电流、相位转变为磁力矩，推动铝制圆盘旋转，从而驱动计度器进行时间量累计的工作过程。其结构示意图如图1所示。
感应式电能表由于结构简单，价格便宜，目前仍然广泛使用。关于谐波影响下的感应式电能表数学模型已较为完善[2]，这种表能否准确计量电能，取决于其频率响应特性，由于感应式电能表的出现时间较早，它的设计对谐波影响考虑较少，它的频率响应在工频附近比较理想，但频率响应范围很小。
研究了感应式电能表的频率特性，并给出了如图2所示频率特性曲线，图中功率因数自左至右分别是为0.25（滞后）、0.5（滞后）、1（超前）、0.5（超前）、0.25（超前），研究表明感应式电能表计量误差随着谐波频率的增大而增大，功率因数不同，其计量误差也不同。由于感应式电能表的这种电磁驱动机械结构的测量方式，导致其工作频率范围很窄，仅在工频附近且电压、电流波形无畸变情况下才能准确计量。当受到谐波影响时，电网中电压和电流波形会发生畸变，其测量结果将受到很大的影响。
1.2谐波对电子式电能表的影响
1.2.1电子式电能表计量原理
电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，经电路处理后对采样的电压和电流信号进行向量相乘并转换成与电能成正比的脉冲输出，实现电能计量[9]。图3为电子式电能表电能计量结构示意图，根据电子式电能表的工作原理可知，在时间t内所计量的电能值，是通过采样电压、电流值计算瞬时功率值，以采样周期为单位时间计算的平均电能。
1.2.2电子式电能表的频率响应
与感应式电能表相同，电子式电能表的频率响应特性是影响计量的重要因素。图4为电子式电能表的频率响应曲线[10]，其频率特性较为平坦，基本上能够准确的计量谐波功率。大量的文献表明，当电网中含有谐波时，会影响电子式电能表计量结果，但基本上在允许范围之内。
但应当指出的是，电子式电能表计量的准确性，还受到电流、电压采样电路的影响，尤其是互感器，电能表的计量值是以互感器的的测量数据为依据的，因此互感器的测量准确度直接影响计量结果。由于互感器都有频率响应范围[11]，当存在谐波时，互感器对各次谐波的转换后的结果误差各不相同，使得测量误差增大。所以电子式电能表中应该尽量采用精度较高、频率响应特性较好的电流（或电压）互感器。
2谐波对线性用户电能计量影响的改善措施
2.1基波电能计量方式
对于线性负载用户来说，采用基波电能计量方式，从易实现性来说是比较合理的。但通过前面的分析，感应式电能表在计量基波电能的基础上会多计入部分谐波电能；而电子式电能表计量基波电能和全部谐波电能，这都对线性负载用户来说是不准确的。
2.2考虑谐波流向带加权系数的电能计量方式
这里提出一种考虑谐波流向带加权系數的电能计量方式，电能计量如下：W=W1-Cfh∑Wfh+Crh∑Wrh（3）式中，W1为基波电能；Wfh为正向谐波电能（负载吸收谐波电能）；Wrh为反向谐波电能（负载发出谐波电能）；Cfh、Crh为正、反向谐波电能加权系数，且01。这种电能计量方式，对线性用户的电能计量是准确合理的，吸收谐波功率后，得到了一定的补偿。
3结语
随着电网运行中大量非线性负载的大量增加，直接影响了电能表的电能计量。现有感应式电能表和电子式电能表都不能满足合理、准确反映负载用户的电能消耗，这对电能计量仪表的计量方式、互感器采样电路、计量芯片等提出了新要求。
参考文献：
[1]宁志毫，罗隆福，李勇，等.大功率整流系统谐波功率特性及其对电能计量的影响和节能分析[J].电工技术学报，2012，27（11）：248-255.
[2]戚良娣，郭嘉琳，陈根永.感应型电能表在畸变波形下的数学模型[J].中国电机工程学报，1993，13（15）：65-72.
（作者单位：国网辽宁省电力有限公司铁岭供电公司）
关键词：谐波；电能计量；线性负载；低通滤波
电能计量管理对于电力企业来说是非常重要的一项工作，其不但对于电力市场的交易结算有着一定的影响，同时，也对企业的经营效益有着很大的影响。电能计量管理主要是为了确保电力计量量值是准确的，属于其主要目标。在我国社会经济的快速发展下，电能计量也越来越重要。在此背景下，只有重视电能计量工作的实施，采取标准化的管理方法，才可以有效防止电量损失。本文则基于此，提出了加强电能计量管理防止电量损失的相关建议，以期能提升电能计量管理的水平和效率。
1谐波对电能表电能计量的影响分析
线性用户大多数是低压小电量用户，电能计量主要使用感应式电能表和电子式电能表，这两种表的电能计量原理完全不同，谐波对他们电能计量的影响机制也不同。在谐波的影响下，这两种电能表都不能准确的反映线性负载用户所实际消耗的电能，电能计量结果往往大于实际消耗电能，造成了线性用户的经济损失。
1.1谐波对感应式电能表计量的影响
感应式电能表是利用电磁感应原理把电压、电流、相位转变为磁力矩，推动铝制圆盘旋转，从而驱动计度器进行时间量累计的工作过程。其结构示意图如图1所示。
感应式电能表由于结构简单，价格便宜，目前仍然广泛使用。关于谐波影响下的感应式电能表数学模型已较为完善[2]，这种表能否准确计量电能，取决于其频率响应特性，由于感应式电能表的出现时间较早，它的设计对谐波影响考虑较少，它的频率响应在工频附近比较理想，但频率响应范围很小。
研究了感应式电能表的频率特性，并给出了如图2所示频率特性曲线，图中功率因数自左至右分别是为0.25（滞后）、0.5（滞后）、1（超前）、0.5（超前）、0.25（超前），研究表明感应式电能表计量误差随着谐波频率的增大而增大，功率因数不同，其计量误差也不同。由于感应式电能表的这种电磁驱动机械结构的测量方式，导致其工作频率范围很窄，仅在工频附近且电压、电流波形无畸变情况下才能准确计量。当受到谐波影响时，电网中电压和电流波形会发生畸变，其测量结果将受到很大的影响。
1.2谐波对电子式电能表的影响
1.2.1电子式电能表计量原理
电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，经电路处理后对采样的电压和电流信号进行向量相乘并转换成与电能成正比的脉冲输出，实现电能计量[9]。图3为电子式电能表电能计量结构示意图，根据电子式电能表的工作原理可知，在时间t内所计量的电能值，是通过采样电压、电流值计算瞬时功率值，以采样周期为单位时间计算的平均电能。
1.2.2电子式电能表的频率响应
与感应式电能表相同，电子式电能表的频率响应特性是影响计量的重要因素。图4为电子式电能表的频率响应曲线[10]，其频率特性较为平坦，基本上能够准确的计量谐波功率。大量的文献表明，当电网中含有谐波时，会影响电子式电能表计量结果，但基本上在允许范围之内。
但应当指出的是，电子式电能表计量的准确性，还受到电流、电压采样电路的影响，尤其是互感器，电能表的计量值是以互感器的的测量数据为依据的，因此互感器的测量准确度直接影响计量结果。由于互感器都有频率响应范围[11]，当存在谐波时，互感器对各次谐波的转换后的结果误差各不相同，使得测量误差增大。所以电子式电能表中应该尽量采用精度较高、频率响应特性较好的电流（或电压）互感器。
2谐波对线性用户电能计量影响的改善措施
2.1基波电能计量方式
对于线性负载用户来说，采用基波电能计量方式，从易实现性来说是比较合理的。但通过前面的分析，感应式电能表在计量基波电能的基础上会多计入部分谐波电能；而电子式电能表计量基波电能和全部谐波电能，这都对线性负载用户来说是不准确的。
2.2考虑谐波流向带加权系数的电能计量方式
这里提出一种考虑谐波流向带加权系數的电能计量方式，电能计量如下：W=W1-Cfh∑Wfh+Crh∑Wrh（3）式中，W1为基波电能；Wfh为正向谐波电能（负载吸收谐波电能）；Wrh为反向谐波电能（负载发出谐波电能）；Cfh、Crh为正、反向谐波电能加权系数，且0
3结语
随着电网运行中大量非线性负载的大量增加，直接影响了电能表的电能计量。现有感应式电能表和电子式电能表都不能满足合理、准确反映负载用户的电能消耗，这对电能计量仪表的计量方式、互感器采样电路、计量芯片等提出了新要求。
参考文献：
[1]宁志毫，罗隆福，李勇，等.大功率整流系统谐波功率特性及其对电能计量的影响和节能分析[J].电工技术学报，2012，27（11）：248-255.
[2]戚良娣，郭嘉琳，陈根永.感应型电能表在畸变波形下的数学模型[J].中国电机工程学报，1993，13（15）：65-72.
（作者单位：国网辽宁省电力有限公司铁岭供电公司）