摘要：随着人民生活水平的提高，人们对用电的质量要求越来越高，但是在电荷以及电容量超载的情况下，谐波的产生必然会对电能计量产生极大的影响。本文主要分析了产生谐波的原因，然后简要概述在谐波背景下电能计量的误差，以及解决这些误差的措施。
关键词：谐波；电能计量；电能质量
1、前言
对于电力工作人员而言，对电能计量方法进行改进和创新，消除电能计量误差，是当前需要重点研究的课题。本文首先分析了产生谐波的原因，然后阐述了谐波下电能计量系统存在的误差，最后探讨了谐波存在时电能计量的有效方法。
2、产生谐波的原因
电能计量的精确与否直接关系着电力企业以及用电用户的利益，所以对电能计量进行研究十分必要。电能计量在工作的时候产生误差很大程度上和谐波电流有关，因为当今社会对用电的需求量很大，所以很多电流装置超负荷运载，加上装置内部是非线性的负荷应用，很容易产生谐波，从而对电能计量造成影响。
谐波产生的原因各异，但主要有以下3种。第一，发电机产生谐波。因为发电机中的绕组在安装的时候既不是对称的也不均匀，发电机在发电运作的时候便会产生不稳定的电源质量，形成谐波。第二，输配电系统的影响。在输配电系统中，变压器的铁心越是呈现饱和状态，产生谐波的几率就越大，加上变压器的磁化曲线是非线性的，变压器的磁化电流便会变得不稳定，从而产生谐波。第三，是因为用电时候的影响。现在很多电力设备比如电源开关或者各种充电设备都应用了晶闸管材质，这种材质非常容易产生谐波，尤其是用晶闸管材质制作的整流设备，产生的谐波更多。
3、谐波下电能计量系统存在的误差
电能计量系统存在的计量误差，属全部计量装置方面的误差，主要可分电能表、电压互感设备及 TA 误差，电能计量系统误差应从下述几方面加以合理分析。
3.1电子类型的电能表
包括：机电类型的电能表和电子类型的电能表。前者主要通过测量、电子方面的部件组成，因此类电能表波形信号装置多通过脉冲信号，也可叫感应类型的脉冲电能表。电子类型的电能表，可叫固态类型多功能电能表/精致类型电能表，主要通过大规模的继承芯片所组成，通过电子电路实现。电子类型的电能表同时又可分为模拟乘法式及数字型电能表两种。
3.1.1模拟乘法设备式电能表
这类型的电能表的构成部分为：输入、乘法设备、电压、转化器、频率转换器、输出部分等。模拟乘法设备电能表，其工作的基本原理为：将电压信号U及电流信号I输入，将其转换为乘法器的时候，可充分的接受信号，通过其获取一段时间内的功率。其二，把平均功劳的信号转化成频率脉冲信号，通过频率信号技术的方式获取这一段时间的具体电量。电子类型的电能表的乘法设备，主要的作用为将输入的电压和电流信号，通过比例转换成功率设备。而模拟乘法设备的种类非常多。通过原理进行划分，主要可分为分割乘法设备、霍尔乘法设备。现当今，我国电子类型的电能表一般会应用分割乘法设备。模拟乘法设备电能表的误差，一般会来源于模拟乘法器。输入分割乘法设备的信号，其具有较高的谐波，这时应结合分割乘法设备计量的基本原理输入信号，禁止通过简便的直流信号。
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3.1.2数字类型电能表
数字类型的电能表的误差，一般多来源于数字乘法设备，其通过采样的方式保持、模拟的方式保持或数字转换组成。所以，对上述工作原理及谐波条件引入误差，进而获得数字型电能表计量的误差。
3.2CVT谐波测量的误差
谐波情况下，能够有效的补偿电抗设备、中间变压设备、阻尼设备等，其均有可能于饱和的范围内，所以应充分的考虑到其特征和性能，如非线性。我国110kV和发电厂升压站、变电站母线和出现等均通过CVT。然而，相关的研究显示CVT不能应用到谐波的测量中。国际电工IEC的标准中，具有明确的标准，CVT进行测量绕组需确保在既定频率的基础上98%～100%左右，满足精度方面的标准。保护绕组与既定的频率95%～101%左右，达成精度方面的要求。CTV于基波电压的基础上、系统保护、自动装置基波信号变换的情况下，能够达成系统方面的要求。然而，测电压频率出现一定变化的时候，存在谐波的时候，CVT通过电容分压设备等值电容、补偿电抗设备电感方面所构成，这时LC串联谐振的回路就会出现偏离的现象，致使其测量存在较大的误差。所以，谐波系统CVT不能够有效的反应真实的状况。实行谐波测量的过程，以CVT变换装置获得二次测信号，所以存在一定误差。
4、感应式电能表工作原理
从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波。感应式电能表是依靠交流磁场以及导体之间的相对运动所产生电流的相互作用力来工作的。包括机械式及脉冲式两种。
机械式电能表利用电磁感应力矩来启动，通过磁铁的制动力矩停止，除此之外还存在着摩擦力矩。电能表中一般会有由脉冲电路以及光电传感器构成的脉冲输出装置。光电传感器会将电能表圆盘产生的脉冲信号进行采集及处理并传递给控制电路。脉冲信号的输出装置一般安装在电能表接线端，该装置能够轻易实现脉冲信号的传递。
脉冲式电能表可以分为两个单元，即电能测量以及数据处理单元。电能测量单元的组成原件均是利用感应式原理，数据处理单元则是通过微处理器来实现的。该电能表的计数及显示均以电子元件为基础
5、结束语
随着电子电力装置的广泛使用，非线性负荷所导致的谐波污染便开始变得越来越严重。本文重点研究分析了感应式电能表和子式电能表的工作原理以及谐波对其电能的计量误差所产生的影响，对于今后电能表的改进具有一定的参考意义。
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论文作者:阮晓茗,张留赟,周瑞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
标签：谐波论文; 电能论文; 电能表论文; 误差论文; 乘法论文; 设备论文; 信号论文; 《电力设备》2017年第26期论文;