電能計(jì)量是電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)核算的依據(jù),其精度關(guān)系到電力供需雙方的經(jīng)濟(jì)效益。而電力諧波的存在,使得電能計(jì)量失準(zhǔn),這給供用電雙方都帶來影響。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,電網(wǎng)中的諧波污染越來越嚴(yán)重,電能表是否準(zhǔn)確、真實(shí)地反映非線性用戶的用電量還是一個(gè)正在探討的問題。因此利用電能質(zhì)量分析儀分析研究諧波對(duì)電能計(jì)量的影響具有重要意義。

一、諧波對(duì)電磁式電能表的影響

傳統(tǒng)的電磁式電能表是利用處在交變磁場(chǎng)金屬中的感應(yīng)電流與有關(guān)磁場(chǎng)形成力的原理制成,由于這類電能表是按照工頻正弦波設(shè)計(jì)制造的,只能保證在工頻范圍很窄的頻帶內(nèi)具有最佳的工作性能。當(dāng)電力系統(tǒng)中的波形發(fā)生畸變,感應(yīng)式電能表不可避免地會(huì)產(chǎn)生計(jì)量誤差。

電磁式電能表的電能計(jì)量誤差頻率特性曲線呈迅速下降趨勢(shì);計(jì)量誤差隨頻率的增高而增大;諧波頻率為20倍頻(1000Hz)左右時(shí),誤差超過了-90%;不同功率因數(shù)下的誤差值有一定的差異。從計(jì)量原理上對(duì)電磁式電能表進(jìn)行分析,得出電磁式電能表在諧波條件下計(jì)量的電能一般不能正確反映用戶實(shí)際使用的電能。

當(dāng)用戶為線性用戶時(shí),諧波與基波潮流方向一致,電能表計(jì)量的是基波電能和部分諧波電能,計(jì)量值大于基波電能。線性用戶不但受到諧波損害,而且還要多交電費(fèi)。

當(dāng)用戶為非線性用戶(即諧波源)時(shí),用戶除自身消耗部分諧波外,還向電網(wǎng)輸送諧波分量,向電網(wǎng)輸送的這部分諧波潮流與基波潮流方向相反,電能表計(jì)量的電能是基波電能和扣除這部分諧波電能,計(jì)量值小于基波電能值。非線性用戶雖然污染了電網(wǎng),反倒少交了電費(fèi)。所以隨著電網(wǎng)諧波的增多,人們對(duì)電能質(zhì)量的要求越來越高,電磁式電能表逐步會(huì)被淘汰。

二、諧波對(duì)電子式電能表的影響

目前,電子式電能表在城市電網(wǎng)中已經(jīng)得到普遍使用,我國的電子式電能表主要采用模擬式分割乘法器實(shí)現(xiàn)測(cè)量電功率和電能。隨著電力系統(tǒng)諧波含量的不斷增加,電子式電能表在諧波下的計(jì)量不可避免地出現(xiàn)誤差。電子式電能表具有更寬的頻率響應(yīng)。

電子式電能表的計(jì)量誤差也是隨著諧波頻次的升高而增加,但電子式電能表計(jì)量誤差比電磁式電能表計(jì)量誤差小得多,20倍頻諧波的頻率特性誤差值不超過4%。通過對(duì)電子式電能表進(jìn)行誤差分析得出:電子式電能表由于頻帶較寬,對(duì)基波電能和諧波電能都能較準(zhǔn)確計(jì)量,但值得注意的是它把諧波功率和基波功率同等對(duì)待,這樣計(jì)量誤差會(huì)增大。

三、諧波對(duì)數(shù)字式電能表的影響

數(shù)字式電能表是在電子式電能表的基礎(chǔ)上提出的,它是使用數(shù)字乘法器,采用A/D轉(zhuǎn)換器將電壓和電流進(jìn)行數(shù)字化相乘,可以達(dá)到很高的測(cè)量準(zhǔn)確度。數(shù)字式電能表通常在一定周期內(nèi)對(duì)電壓、電流信號(hào)進(jìn)行采樣處理,當(dāng)系統(tǒng)頻率波動(dòng)時(shí),采樣周期很難達(dá)到與實(shí)際的信號(hào)頻率同步,就會(huì)出現(xiàn)頻譜泄漏和柵欄效應(yīng),使電能計(jì)算出現(xiàn)誤差。