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电力谐波对电能计量的影响及优化对策

添加时间:2021-06-09 13:56 来源:电子测试 作者:何建新
  摘要:本文对电力谐波产生的原因进行了探讨,结合电力谐波对电能计量产生的影响,分析了电力谐波影响下电能计量的优化对策。
 
  Abstract:In this paper,the causes of power harmonics are discussed,combined with the impact of power harmonics on power metering,the Optimization Countermeasures of power metering under the influence of power harmonics are analyzed.
 
  关键词:电力谐波;电能;计量;影响;
 
  0 前言
 
  随着我国经济水平的持续提高,电网建设发展也呈现出了良好的发展态势,非线性用户接入数量逐渐增多,形成了电力谐波对电能计量工作的影响,不仅降低了电能计量工作的准确性和综合效率,甚至可能引发计量泄露的问题,威胁着电力的稳定安全运行。针对谐波形成的影响,电力计量工作应不断地改进和优化方式方法,加强对电力计量准确性的深入研究,提高电力计量工作的综合水平与成效。
 
  1 电力谐波产生的原因
 
  电力设备中电力谐波的产生是无法百分之百完全避免的,之所以会发生电力谐波,很大一部分是由于电源部分出现了异常问题导致的。电源质量较差时会导致电力谐波的产生,除此之外,在电力设备晶体闸管整流设备中,也可能发生电力谐波。输电系统中变压器的实际运行和使用过程,也是电力谐波产生的一大环节。谐波的大小会在负载过程中随着电容的变化而发生改变,通常情况下,电容的大小改变会使谐波的大小按照正比关系发生一定程度的变化。针对电力谐波的研究,在传统的理论中认为电力谐波是变压器产生的,近些年来我国的社会条件不断改变,用电设备使用量增加,用电设备性能也发生了改变,因此和变压器产生的电力谐波量相比,电力设备产生的电力谐波量更高,提高了电力谐波的组合形式复杂性,导致电力谐波所带来的影响更加明显,增加了电力计量工作的难度,为了保证电能计量工作的准确性,必须要从多方面考虑优化电能计量工作,带来了对电能计量工作的严峻挑战[1]。
 
  2 电力谐波对电能计量产生的影响
 
  电力谐波的产生是不可避免的,影响着电能的计量准确性,体现在全电子式的电能表中,由于实际的电力使用过程中电力客户的用电负荷是动态变化的,会随时发生改变,因此针对每个周期的电压和电流以及电压电流之间的相位差值,利用电子式电能表无法进行准确和快速地测量。通常情况下,电子式电能表的测量元件是由乘法器和A、D采样器构成的,无法直接地计算出相关功率,但是可以通过对用电负荷电压的采样,结合电流的瞬间值采样结果进行计算,得出最后的结果,用采样周期乘以电压瞬间值和采样电流相乘相加后的数值,最终的平均电能就可以计算出来。发生在电子式电能表中的计量误差问题就是在这一过程中将模拟量转换成数字量形成的,A、D采样器的采样次数和转换精度均对计量结果有着直接的影响。并且电能计量装置中电压电流互感器自身存在的比差和角差问题,也会形成对计量结果的影响,这二者之间会形成幅值误差和相位误差,此类误差问题均可能导致电能表的电能计量发生错误。电力线路的具体运行中,电压和电流互感器中有电压和电流通过,在电磁感应原理作用下形成二次电压和电流的转换,再向电能表传入,借助二次导线的功能产生最终的结果,这一过程中计量用的配置是否准确对计量结果形成了一定程度的影响。电能计量装置在电力谐波的作用下可能发生误差问题,因为从理论研究的角度进行分析可以发现电力谐波会在电能计量仪表中形成电磁转矩,这样一来就为后续的电能计量工作埋下了隐患问题,导致计量装置发生误差,降低了电能计量的准确性。电磁感应式电能表装置中共同存在基波和谐波,在谐波作用下,电能表的旋转盘阻抗和电压线圈阻抗发生了变化,改变了磁通量,最终引起了电能计量误差问题,针对谐波有功电能的计量工作必然会面对这一误差因素[2]。
 
  3 电力谐波影响下电能计量的优化对策
 
  3.1 优化计量方式
 
  为了降低谐波对电能计量产生的影响,可通过优化计量方式、提高对计量方式的管理有效性,运用全能计量方式和基波电能计量方式两种不同方法展开深入研究。全能计量方式下,对于电能表的要求较高,需要电能表将基波电脑和所有的谐波电能准确、全面地反映出来,这样才能使电能计量受到的谐波影响降到最低,保证电能计量的准确性效果。针对线性用户电能表可以升级为电子式电能表,有效降低谐波对计量过程形成的影响,大大降低了电能计量可能发生的误差问题,甚至可以将误差降低到趋近于零。基波电能计量方式准确性较强,能够将基波有功功率和有功电能准确地表达出来,是一种高效的计量方式,利用基波电能计量方式展开电能计量工作的过程中,应保证该方式运用的准确性和合理性,将谐波有功功率剔除在外,进行电能计量,也就是说不管是非线性用户还是线性用户,利用基波电能计量方式进行电能计量工作时,电能表上只将W1反映了出来。由此可见两种电能表在有功电能的计量方面准确性均不足,因此必须要将专门的基波有功电能表配备其中,才能够采取这样的计量方式计量电能,抑制电源谐波,转换成有源滤波的方式,利用开关交换功能和PWM转换器的合理运用,能够达到有效的抑制谐波的作用,这样的方式能够使功率因数得到提高,强化了电能计量的准确性[3]。
 
  3.2 降低谐波使用量
 
  为了使电能计量的准确性得到提高、最大程度地降低谐波对电能计量形成的负面影响,应从源头着手,加强对谐波使用量的控制,减少谐波在电网中的使用总量。之所以使用谐波目的是保证充足的电能供应,但是大量使用谐波会损害正常的电能供应和运行,针对谐波可能带来的损害问题,为了加强对电力设备和线路的保护,强调电能计量工作的准确效率,可通过对电路的改进方式,使负载性质得到改善,电网中谐波的使用量也能够最大限度地减少,供电企业的输出成本有所减少,提高了电力企业的经济效益,推动电力部门未来更好的长足建设与发展[4]。
 
  3.3 强化技术管理
 
  电力谐波会影响电能计量的准确率,导致电能计量的结果发生改变,因此有必要加强对技术管理工作的有效探索,鼓励和引导用户在选择计量表的时候尽可能选用新型的数字电能计量表。结合实际的用户情况,选择合适的谐波滤波装置,使电网中可能存在的谐波含量被控制在合理范围内,并尽可能地减轻电力谐波给电能计量工作带来的影响,保证计量结果的准确性。
 
  3.4 增加换流装置相数
 
  通过抑制电力斜坡,能够为电能计量的准确性提供保障,控制电力谐波给电能计量带来的负面影响,保证电能计量的准确率得到提高。通过加大换流装置的相数,能够起到良好的抑制谐波的作用,达到抑制谐波产生量的目的。因为谐波主要就是来源于换流装置,导致供电系统中发生了电力谐波,增加电力谐波,导致电能计量工作在后续的实际开展和实施中准确性不足。增加换流装置脉动数,同样能够降低谐波电流的有效值,因为换流装置与其交流侧和直流侧形成的谐波次数能够清除掉幅值较大的低频项,这样一来,电流谐波得到了有效的抑制,从换流装置这一源头做好了谐波的管控,抑制谐波产生,保证后续电能计量工作的准确率。
 
  3.5 运用有源滤波法和无源滤波法
 
  为了加强对电力谐波源头的合理管控,降低谐波产生量,抑制谐波产生过程是有效的手段之一,可以利用有源滤波法和无源滤波法两种方式做好源头的谐波管控工作。在谐波源附近避免产生谐波电流,能够使供电系统在电力谐波的作用下受到的影响最小化,提高了对电气设备的保护效果,使谐波电压有所降低,降低了谐波电流形成的危害,提高谐波电流产生的预防效果,通过主动预防的方式,也就是有源滤波法,这是将谐波消除的有效方式之一,关断电力电子器件产生和负压电流中谐波电流相位相反,抑制和消除分量大小相等的电流,降低谐波产生量,这就是传统的无源滤波方式,是一种被动的防御方法,发挥出该装置的功能,使谐波对电气设备形成的影响和危害减轻,为电能计量工作做好基础保障,抑制谐波的产生[5]。
 
  4 结论
 
  现代化社会的电网运行中,电力设备发生电力谐波的问题是难以避免的,影响着电能的计量工作。此背景下的供电企业应加强对电力谐波分析和深入研究,结合电力谐波带来的影响,加强对电能计量工作的改进和优化,通过技术创新,降低电力谐波带来的影响,保证电力计量工作的准确性,推动电网产业更好的发展。
 
  参考文献
 
  [1]刘畅,刘军,等电力谐波对电能计量误差的影响[J]农村电气化, 2019(12):22-24.
 
  [2]黎庆辉电力谐波对电能计量影响的探究[J]中国标准化, 2019(22):201-202.
 
  [3]刘畅关于电力谐波对电能计量影响的分析[J]中外企业家,2019(33):105.
 
  [4]王丹阳.电网谐波分量对电能计量的影响[J].电世界, 2019,60(11):35-38.
 
  [5]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, 2018.20(14):235.
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