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摘要：随着国家和社会对于电力系统的需求的不断扩大，电力系统逐渐成为人们生活和生产中的重要内容，而我国电力系统运行过程中具有的高耗能的特点又成为影响生态环保和自然资源的重要原因，所以必须不断研究制定相应的节能减耗技术和措施降低电力系统运行过程中的电能的损耗和线损等，从而有效的提高资源的利用率和节能减耗的效果，另外电力系统节能减耗目的的实现还可以有效的提高电力企业的经济效益。
关键词：谐波；电能计量；影响
引言：
随着社会的发展和科技的进步，越来越多的电力电子设备等非线性负荷被运用到电力系统中，导致供电系统中谐波成分的增加，严重影响到电网环境并导致电网运营成本增加，因此谐波对电能计量影响的研究愈来愈受到人们的关注。此外，电能计量的基本工具是电能表，其计量精度直接影响电能计量精度。因此，本文以谐波对电能计量的影响为研究背景，深入系统地介绍了电能表的计量原理，并从理论层面分析谐波对电能计量准确性影响和合理性影响，进一步提出相应的改善谐波对电能计量影响的措施，以便提高供电质量、维护电网运行安全，获得良好的经济效益。
1谐波概念和对电能计量影响的作用原理
谐波是指一个周期电气量的正弦波分量，通常情况下，其频率是基波的整数倍，人们通常也称谐波为高次谐波。电网中的非线性负荷设备产生的谐波会影响电网系统的电能质量，使得电力系统中的电流、电压发生严重的畸变。这种畸变的作用原理是正弦基波电压施加在非线性负荷时，负荷吸收的电流与实际施加的电压波形不匹配，于是发生畸变。畸变的电流将会对电流回路中的电子设备和负荷产生影响，设备和负荷在吸收畸变电流后会分解成基波和一系列谐波电流分量。电流回路系统中的高次谐波对电流互感器和仪用电压互感器进行二次侧变换产生影响，即使得二次侧的波形无法完成与一次侧输出的波形相关匹配，进而形成误差。与此同时，我国常用的电能表大多数使电磁感应式电能表，该种电能表是在基波的计算条件下设计的。但是由于电网中谐波的存在，使得电压电流波形发生畸变，而该种电能表的铁磁组件是非线性的，其磁通无法进行线性变换。在这种情况下，电磁感应式电能表在电压和电流的磁通情况下产生机械的转矩，但是畸变波形在通过电磁组件后，磁通无法随着波形而相应变换，形成了计量误差，严重影响电能表的计量精度。
2谐波对电能计量的影响
2谐波对电能计量的影响
2.1谐波对电磁式电能表计量的影响
电磁式电能表是通过电流、电压和相位三者之间相互的共同作用而产生电磁转矩，从而促使圆盘转动。在实际工作中，电磁电能表是在50Hz的频率下工作的，也就是说，电磁式电能表只能计量一定频率和一定基波的电能，当电力系统中的谐波发生严重失真时，电磁式电能表不能计量高谐波产生的电能，会对电能计量结果产生一定的误差。
2.2谐波对电子式电能表计量的影响
电子式电能表与电磁式电能表的结构和原理均不相同，电子式电能表是通过对用户供电电压和电流进行采样，并对采样电压和电流信号进行处理，最终通过数字显示的形式显示出来。电子式电能表对谐波频率、元器件质量和运行环境比较敏感，当不满足设定的要求时也会产生附加的误差。
2.3电网中的谐波对互感器的影响
根据电能与电流幅值、谐波电压幅值以及相位差的关系，可以得出以下结论：
（1）如果需要计量的系统中安装的是电磁式互感器，并且此电磁式互感装置产生的谐波频率小于2kHz，则电压互感器二次侧电压降低，相位滞后；如果需要计量的系统中安装的是感应式互感器，则电网中的谐波次数一旦超过25次，则点能表在计量过程中基本不计量。
（2）如果需要计量的系统中安装的是电子式互感器，则谐波对电能计量结果的影响是通过影响电能表的工作来体现的，如果需要计量的系统中安装的是电容式互感器，则装置二次侧谐波电压可以达到谐波电压的3倍，对电能计量结果产生了较大的影响。
2.4仪用互感器精度的相关标准
国家规定电网系统如存在高次谐波时，相关的谐波测量仪器需具备一定的测量精度，并且该精度需满足相关的标准。同时我国还出台了相关的最大误差标准，在相关的标准提出谐波测量时其仪用互感器需具有较稳定的频率特性，并且引入幅值误差不得大于6%，相关的相角误差不得大于6%。如无法确定频率的误差特性时，电压互感器和电流互感器可根据2000Hz以下的频率谐波进行测量；10~120kV的电磁式电压互感器可根据1500Hz以下的频率进行谐波测量，需注意的是电容式互感器不得用于谐波测量。
3谐波环境下准确合理的电能计量方法
3.1采用频率陡降的电能表
频率陡降的电能表又称基波电能表，这种电能表只对由基波产生的功率进行计量，而不会对谐波功率有计量。它只对线性负荷有效，不会对非线性负荷产生计量。采用这种频率陡降的电能表就能从根本上排除谐波对电能计量的影响。
3.2采用分频技术制作的电能表
采用分频技术可以对基波电能与谐波电能及其方向分别进行计量，并且可以利用电费杠杆来进行调节。电用户的电费就会由三部分所组成，第一部分为基波电费，第二部分为产生或者发出谐波电能所应该承担的惩罚性的电费，第三部分为能吸收或者消耗谐波电能所获得的奖励性电费。之前传统的定义当中，把谐波电压与基波电压共同构成了有效电压，把谐波电流与基波电流共同构成了有效电流，这样谐波产生的功率与基波产生的功率一起构成了有效的功率。因此，对通常用到的电压表或者电流表以及有功功率表的频率特性以固定不变为理想，但是这样的情况，实际上将谐波量与基波量等同对待了，也就是说传统的计量电流、电压、功率的仪表所测量出来的数据里仍然含有谐波量，而不能准确反映基波的电气量。在日渐复杂的电子电气环境中，传统观念中的电能计量仪器对电能进行计量就会出现比较大的出入。传统的电能仪器表因把谐波与基波混为一谈，计量准确性越高，所计量的数据越不合理，但是我们现在采用分频技术而制成的电能表就能够比较有效地解决这个问题。利用分频技术制作的电能表不但能对负荷所消耗的基波电能进行计量，还能计量负荷所消耗谐波电能的传递方向与大小，这样可以对电力系统中产生谐波污染的具有非线性负荷的用户进行惩罚，对只产生线性负荷的用户进行奖励。因此，采用分频技术制作的电能表计量就能有有效地避免谐波对电能计量的影响。
3.3采取技术与管理两个方面的措施
在电子电力技术当中，为减少谐波对电能计量的影响，可以加强采取技术与管理两个方面相结合的措施来抑制。对于非线性负荷进入电力系统的准入制度需要严格加强对待，充分落实谐波的低含量，将其控制在国家规定的标准范围内。只有当谐波占有的含量在允许的范围之内的时候，所计量的电能的准确性才能得到一定程度的保证。
结束语：
谐波对电磁式电能计量表、电子式电能计量表以及互感器的影响各不相同。谐波的存在降低了电能计量的准确性和精确性，为了保证供电企业和电能用户的共同利益，应该尽量降低电力系统中谐波的含量，采取有针对性的计量对策，加强计量方式管理，抑制电源谐波的产生，并加强技术管理，减少谐波对电能计量的干扰，提高计量的精度和电力收费的合理性，从根本上保障电路安全，降低国民经济损失。
参考文献：
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