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摘要：近些年，在社会飞速发展影响下，我国的电力系统也得到发展，目前，在电力运行系统中，电能质量会在极大程度上受到电力谐波的影响，甚至在电力谐波的影响下还会存在电力部门电能计量表计漏计的情况发生。日益发展的社会经济下，非线性用户也逐渐将更多的电力谐波注入到电网中，电网受到的影响日益上升。对此，本文探究了电力谐波对电能计量的影响。
关键词：电力谐波；电能计量；影响的分析
随着我国经济水平的不断提升，电网建设规模也在不断扩大，同时接入的非线性用户也在不断增多，从而产生了大量的电力谐波。电力谐波的产生会对电能计量装置的正常计量产生较大的影响，也可能对电力安全带来重大威胁。谐波是一个周期性电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。由于频率是基波频率的整数倍数，我们也常称谐波为高次谐波，对谐波次数的定义为以谐波频率和基波频率之比表达的整数。习惯上，规定电力系统工频为基波频。因此，本文对相关的内容进行了探讨。
1 电力谐波的理论研究
1.1电力谐波概念
电力谐波主要就是指交流电网有效分量变为单一频率的情况。在正弦电压加压于非线性负载的情况下，基波电流容易出现畸变现象，进而生成电力谐波。
1.2电力谐波产生原因
在电力计量工作中，电力谐波产生的原因主要体现在以下几个方面：
（1）当发电机的电源质量不高时，就将会产生谐波，这是因为发电机是由三相绕组而成的，这在制作上是很难绝对对称的，因此，其发电机的铁心也难做到均匀一致，因此，其产生的电源多少也会带有少量的谐波。
（2）在用电设备中，大都会采用晶闸管整流，特别是在开关电源、电力机车、充电装置、铝电解槽上也得到了广泛的应用，这就会产生大量的电力谐波。对于电弧炉、电石炉等，会因为三相负荷的不平衡而产生电力谐波，经由变压器注入电网；而在气体放电类的电光源中，如荧光灯、高压钠灯、高压汞灯，也会给供电网络注入电力谐波；对于调光灯具、电视机、计算机、录像机等家用电器，也会因为调压整流装置而产生电力谐波，从而严重影响电能计量的准确性。
（3）在高低压供电网络中，输配电系统也会产生电力谐波，这是由于输配电系统的电力变压器里面，会因为变压器铁心的饱和，使得磁化电流呈现出尖顶波形，因此具有电力谐波。
2 电力谐波的产生来源与危害
在电力系统中，产生谐波的设备、原因有很多，很难一一集中罗列概括出来，但是总结现场的经验来看，能够导致谐波产生的主要来源无外乎以下几个方面：①各种型号大小的逆变设备、整流设备、变频设备和交流调压设备；②较大的单相电力电子装置；③电网中的变压器群；④工业用电弧炉；⑤电气化机车；⑥高新技术产品中的元件，如敏感电子器件；⑦静止补偿装置中的可控电抗器和饱和电抗器等。
2.1电力谐波是有害而无利的
①当非线性用户向我国电网注入谐波功率时，电力系统中的谐波和基波相迭加，其波形将会发生畸变；②对旋转电动机的影响。谐波的频率比基波要高，这就使得电动机在磁滞、涡流和集肤效应下，能量的消耗增加。此外，在谐波电流的作用下，电动机还会产生额外损耗、铁损等等；③对电力变压器的影响。一般来说，谐波也产生于变压器中，但该谐波电流通常较小，变压器一般不会因为该谐波而出现发热和铁损。但是，在起初接通电源的一瞬间，变压器中的谐波电流是巨大的，可能要超过额定电流数倍之多，虽然时间较短。正常情况下变压器不会造成危害，但谐波的谐振会放大电流影响变压器寿命；④对电力电容器的影响。电容器是比较常用的电子元器件。电容器的特殊性质，导致其比其他电子产品更容易受到谐波的毁坏。电容器安全运行的主要威胁就是谐波。
3 电力谐波对于电能计量影响的分析
3.1电力谐波对于全电子式电能表的影响
在实际运行中，电力客户的用电负荷是随时变化的，电子式电能表是无法快速而精确的测量每个周期时的电压、电流、以及它们之间的相位差值的。但一般的电子式电能表测量元件是由A/D采样器和乘法器组成的，功率既然无法直接计算得出，但可以通过对用电负荷的电压、电流的瞬时值采样计算得出，将采样的电流、电压瞬时值相乘相加再乘以采样周期得出平均电能。那么如何将A/D采集器所采集的模拟量准确的、无误的转换成为数字量就成为了关键问题。对于电子式电能表，所引起的计量误差除了是由于A/D采样器的采样次数和转换精度的问题，电能计量装置中的电压、电流互感器自身的比差及角差和其造成的幅值误差和相位误差也同样有很大的影响。在电能表在电能计量时，电力线路中电压和电流通过计量用的电压、电流互感器后，通过电磁感应原理转换成二次电压、电流通过二次导线传入电能表，因此计量用电压、电流互感器的配备的准确度是否合适，其比差、角差是否合格直接影响着计量结果的准确性，如果计量用电压、电流互感器存在非线性特性，当畸变信号经过电压、电流互感器时，那么互感器在各次谐波的影响下的转换二次电压、电流就发生了畸变。在这种情况下，计量误差就会加大，且与谐波次数呈正比。
3.2谐波对感应式电能表的影响
电能表按其工作原理可分为机械式电能表和电子式电能表，两者相比，电子式电能表因灵敏度高、精度高、防窃电、低功耗等优点，被广泛使用；机械式电能表中最常用的是感应型电能表，机械式电表主要由轴承、驱动元件、制动元件、转动元件和辅助部件等组成。机械式电表电量显示原理是交变电流和电压将电表转盘穿过时产生的驱动力使其转动并将计数器字轮转动带动，而在不同电流和不同影响因素下，即便在多种方式的实施下予以了调整，然而也无法对其精度进行有效的控制。
感应式电能表是以交流电基波为基础进行设计的，电能表计量过程中通过磁感应的驱动元件产生力矩，从而将计度器带动进行电能计量。一旦电力系统产生了谐波，电能表上电流、电压会因谐波的影响而得到谐波与基波相加后的畸变电流，不同于正常情况下的电流、电压。驱动元件引发的磁感应会在电流、电压的畸变之下而有一定变化产生，此时也会相应地改变驱动元件上产生的力矩，最终在较大程度上影响了电能表的计量。
3.3电子式电表
与电感电表相比，电力计量电子式电表的计量误差情况更少。在以基波为计量单位期间，电子式电表受电力谐波的影响程度更大，可直接影响到电表计量数据的精准性。电子式电表主要由乘法器、处理器及显示输出等构件组成，为确保电子式电表实际运行效率，相关工作人员需确保电表的电流及电压始终维持在相关检验标准内。而电力谐波的出现会极大程度影响到电表电流及电压数值，对电表精准高效运行造成一定不利影响。
4 降低谐波对电能计量影响的对策研究
4.1减少谐波在电网中的使用量
谐波的使用是为了保证电能能够得到充分的供应，但是，谐波的大量使用也会带来一定程度的损害。为了减少谐波对电力设备和线路的损害，提高电能计量的准确性，可以通过改进电路，改进负载的性质，从而减少谐波在电网中的使用量，减少供电企业的输出成本，促进电力部门更好地发展。
4.2加大谐波监测与治理力度
首先，将现有电网及主要谐波源作为重点检测项目，并对有关于谐波源的变电站实施质量检测装置，以此展开实时监测；其次，完善现有的检查、监测流程，及时了解监测机制获取信息，并以此为依据进行科学决策，以便电网污染得以及时处理；再次，科学规划，对谐波源接入要求进行严格控制；最后，用户谐波含量超标，不论其接入形式为何，都必须严厉禁止。同时，非线性用户谐波后续处理措施必须监督落实。
4.3促进电力计量工作智能化发展
社会经济及科技技术的快速发展，相关部门在应对电力谐波影响电力计量工作精准性问题上取得了诸多成果，并研发出了谐波电表。此计量电表能够最大化避免电力谐波对计量结果造成的不利影响，确保计量期间的谐波及基波功率均能够精准的划分出。同时，与普通计量电表相比，谐波电表具有更加完善的功能，可更好实现基波有功电能、实际消耗电能的合理利用。但也正因如此，谐波电表内部结构更加复杂，安装及运行成本更高，尚未实现大规模的推广及应用。因此为更好控制电力谐波对电力计量表运行效率及质量造成的不利影响，相关工作人员也应注重电力计量装置智能化改造，通过在装置内部增设抗谐波等系统，切实提升电力计量结果精准度。同时，对电力计量数值进行对比分析，找寻出谐波影响电力计量装置的位置及程度，不断完善及优化电力计量系统，充分发挥出电力计量工作在提升电力供应精准性及经济效益等方面的积极作用。
4.4合理电能计量方式的选择
电能计量的精度关系到我国电力的经济效益与社会效益，为了合理计量用户所消耗的电能，因此，应针对含高次谐波的线路用户，选用电量平衡统计以及贸易结算电能表，严格按照国标要求来进行谐波治理，选择合适的电能计量方式，可以有效降低电力谐波对电能计量的影响[3]。
（1）电力谐波大量注入电网中，会使电力系统的电压以及电流波形发生严重的变形，影响仪器、仪表的准确性，然而电力计量是关系到电力供需双方积极效益的关键，也是电网经济的核算依据，因此，降低电力谐波对电能计量的影响是十分必要的。
（2）在我国的电能计量中，对与同一计量点，当电力谐波以超过国标上的规定时，可以采用相同准确级的全电子式电能表或者是电磁感应式电能表，也可以使用具有计量谐波分量的多功能电能表。
（3）当电力谐波是大功率变流设备以及电弧炉等电力负载产生的时候，其电能表中会记录负荷消耗基波有功电能，此时采用电磁感應式电能表更合理；如果是电力谐波是由电网产生的时候，可以采用全电子式电能表，能反映出实际的电能计量。
电力谐波对电能计量的影响，可以采用合理的计量方式，按照电价体系中电力成本合理分摊的原则，对吸收电力谐波的用户，在其电力价格以及用电量上给予适当的谐波分量补偿，并按谐波分量比例调整用电价格，综合治理非线性负载用户谐波，用高精度电子式电能计费表计，降低谐波对电能计量的影响。
5 结语
随着我国电力系统不断地完善，非线性用户负荷数量也在不断地增加，使得电力谐波对于电能计量的影响变得越发明显，要想保证电能计量的准确性，就应该积极探究电力谐波对于电能计量造成的影响，在这样理论的引导下去保证电能计量工作的有效性。因此，文章从这个角度出发，积极探析电力谐波对于电能计量的影响，并且希望在这样的研究过程中找到规避电力谐波的解决办法，以保证电力运行的高效化。在进行电能计量时，要明确用户谐波点对电能计量造成的影响，找到谐波源，并采取针对性的措施，以便减少电能计量时出现的偏差。另外，还要创新现有的电能计量方式，以避免谐波对电网造成污染，对谐波进行实时监测，一旦谐波量超过规定的标准，就要及时采取措施对谐波进行过滤处理，以保障正常供电不会受到影响。
参考文献：
[1]许正华.浅谈用户谐波对电能计量的影响和抑制[J].城市建设理论研究（电子版），2012（27）
[2]马晨亮.浅议电力谐波对电能表电能计量的影响分析[J].中国新通信,2018(14)
[3]董宇，李欣宇.电力谐波对电能计量影响的分析[J].科技资讯，2015（35）
[4]刘永生，曹振华.电力谐波对电能计量影响分析[J].电子技术与软件工程，2014（03）