諧波條件下感應(yīng)式和電子式電能表的計(jì)量影響及處理措施

北極星智能電網(wǎng)在線訊:據(jù)《硅谷》雜志2012年第21期刊文稱，諧波是影響電表計(jì)量的重要干擾，在實(shí)際供電中諧波是不能避免的，為此從諧波對(duì)電表的影響入手，探究諧波對(duì)感應(yīng)式和電子式電表的負(fù)面影響，從而提出一種過濾式計(jì)量的模式，以此幫助準(zhǔn)確計(jì)量。

引言

隨著電子設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用，許多大量的電子與智能化設(shè)備進(jìn)入到人們的生活中，這些電子設(shè)備在工作中都會(huì)產(chǎn)生一定的諧波，這是不可避免的情況。而諧波的積累與爆發(fā)對(duì)電網(wǎng)工作環(huán)境影響較大，使得從而降低了電能質(zhì)量。這樣的用電環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響十分明顯，對(duì)電氣設(shè)備本身與電子設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生危害，在此電氣設(shè)備的故障或者損失。同時(shí)大量的諧波對(duì)配電系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，因?yàn)橹C波的出現(xiàn)對(duì)電能的計(jì)量產(chǎn)生了大量的誤差，影響到電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。目前應(yīng)用的電能表精度要求較高，如果在諧波環(huán)境中沒有應(yīng)對(duì)措施，其對(duì)電能的計(jì)量會(huì)產(chǎn)生巨大的影響，而電能計(jì)量關(guān)系到用戶與供電企業(yè)的利益，所以保證諧波下的電能計(jì)量準(zhǔn)確是十分重要的。下面就很對(duì)感應(yīng)式與電子式電能表在諧波中的工況與預(yù)防措施進(jìn)行分析。

1 感應(yīng)式電表在諧波中的工況分析

按照正常的電學(xué)功率計(jì)算的方式，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的諧波如果為同此諧波，其對(duì)電壓與電流都會(huì)產(chǎn)生負(fù)面的影響，如果電壓是標(biāo)準(zhǔn)電壓器正弦特征明顯，而在諧波的干擾下其就會(huì)產(chǎn)生與諧波相似的分量，這樣就造成了對(duì)電流的干擾，而電能表是對(duì)電壓與電流進(jìn)行計(jì)量的工具，這在情況就會(huì)導(dǎo)致其對(duì)電能計(jì)量的誤差，其根本原因就是諧波造成的電流的非線性改變。電壓的正弦型電流在電流出現(xiàn)畸變的時(shí)候，因?yàn)殡姶诺姆蔷�性，電壓磁通會(huì)出現(xiàn)非正弦的改變，這就給電磁通路中附加了諧波磁通也就增加的諧波電壓。并與同次諧波電流的干擾下，產(chǎn)生一個(gè)附加的驅(qū)動(dòng)力矩，這就影響了電表的計(jì)量。感應(yīng)式電表只能在工頻附近才能保證工作的效果，這就要求電壓和電流的波動(dòng)相對(duì)理想，及都在理想的正弦波條件。對(duì)諧波影響的研究中說明，在實(shí)際的電網(wǎng)供電中，電壓與電流會(huì)不可避免的出現(xiàn)非線性的情況，這樣就會(huì)造成波形的改變，而這個(gè)改變就會(huì)導(dǎo)致原有的頻率發(fā)生波動(dòng)，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)式電表的計(jì)量精度受到影響，數(shù)據(jù)顯示，感應(yīng)式計(jì)量方式在頻率增加時(shí)會(huì)少計(jì)量電能，如果情況嚴(yán)重其測(cè)量的值只有實(shí)際耗電的10%左右。這是因?yàn)樵陔姳碇械霓D(zhuǎn)盤并不是純電阻材料，其中含有雜質(zhì)，這對(duì)頻率升高影響較大，此時(shí)轉(zhuǎn)盤的阻抗會(huì)隨著頻率而增加，使得電表的計(jì)量轉(zhuǎn)速降低，所以頻率增加就導(dǎo)致了磁路上的阻礙增加，進(jìn)而電流線圈的磁通量降低，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電表的力矩變小，使得電表整體變慢，而導(dǎo)致了誤差。在實(shí)際的工作中諧波還會(huì)導(dǎo)致鐵心中的感應(yīng)出現(xiàn)混亂的情況，鐵心的磁通會(huì)減小；電壓線圈也并非是純電感，所以電壓線圈滯后于電壓的角度會(huì)小于90°，在基波的情況下，通過調(diào)制然后才能達(dá)到之后度90°的工況，而在諧波的影響下因?yàn)殡娏鞯墓逃蓄l率會(huì)出現(xiàn)異常，線圈的阻抗也會(huì)隨之上升，電壓磁通的角度會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的改變，如果正常對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償則會(huì)出現(xiàn)人為的影響磁通的情況，一旦磁通力矩變化就會(huì)導(dǎo)計(jì)量誤差。

安裝特征曲線的分析方式，還不能全面的說明頻率造成的誤差的具體數(shù)據(jù)，因?yàn)樵陔娋W(wǎng)中諧波的頻次是多樣的，其對(duì)電流的作用也是十分復(fù)雜的，因?yàn)闀r(shí)間或者空間的改變其會(huì)形成不同的工況。試驗(yàn)中在疊加多次諧波的情況下，電表會(huì)出現(xiàn)較為復(fù)雜的計(jì)量誤差。但是從研究中歸納了兩種普遍形式，一種是電流與諧波的方向是一致的，即順潮流的諧波；一直是逆向的諧波作用，即逆潮流的諧波利用這樣的思路研究獲得以下結(jié)論：順潮流諧波造成的結(jié)果是電流的疊加效果，電表計(jì)量將大于標(biāo)準(zhǔn)值；而逆潮流的諧波會(huì)導(dǎo)致電能計(jì)量小于標(biāo)準(zhǔn)值，在這樣的結(jié)論支持下，如果對(duì)此諧波同時(shí)影響電能表的時(shí)候，存在諧波功率干擾，電表所反映出現(xiàn)的電能值，可以利用公式表達(dá)：W=K1W1+KhWh，公式中的W1和Wh都是基波和h次諧波電能成比例的系數(shù)，因?yàn)橄陆档念l率特征可將Kh<1，所以對(duì)于感應(yīng)電表而言，K1可以用在理想的狀態(tài)下近似為1，所以可以將公式簡(jiǎn)化為W=W1+KhWh，這樣就可確定感應(yīng)式電表的計(jì)量原理決定其不能只計(jì)量基波電能也會(huì)計(jì)量諧波所產(chǎn)生的能量，在某種程度上看是一種全電能的計(jì)量模式。所以在諧波干擾中不能區(qū)別常規(guī)用戶和非線性用戶。對(duì)于常態(tài)化用戶而言，基波與諧波的方向是一致的情況下，感應(yīng)式電表的計(jì)量會(huì)將諧波和基波同時(shí)計(jì)入到電量?jī)?nèi)，所以線性用戶就會(huì)多交電費(fèi)。而產(chǎn)生諧波的源頭在諧波發(fā)出的時(shí)候，對(duì)電網(wǎng)造成了一定的干擾，同時(shí)其諧波與基波相反，這就會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)式電表少計(jì)量電能，這樣就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)計(jì)量的不公正。