浅析在电力系统中谐波的产生对计量工作的影响
摘 要：对于电力公司而言，电能计量工作的开展是至关重要的一个环节，因为这一工作的结果接是收取用户用电费用的依据，对于电力系统以及用户的利益有着决定性的关系，更重要的是还会关系到电力系统多项技术指标计算的精确性，因此对于电力系统运作的安全性及稳定性具有极大的影响作用。但是如果是在电力系统中出现了谐波，就会导致电能计量精确度降低，从而让供电公司与用电客户之间的利益失衡。本文我们将就谐波导致电能计量精确度降低这一问题着手，运用理论分析结合仿真实验的途径，对在电力系统中谐波的产生给计量工作带来的影响问题展开深入的探讨。
关键词：电力系统；电力计量；系统谐波；影响
中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 18-0000-01
随着我国经济的不断发展壮大，科技水平逐步提高。在电力系统中，越来越多的非线性负荷电力设备得到了推广与普及，所以电力系统谐波的问题也开始日益频繁的产生。因为在电力系统中，谐波的出现很容易会造成电力计量的误差偏大，这严重阻碍了我国经济的稳定发展。所以电力管理部门将谐波造成的影响和危害充分了解并重视起来。
一、造成电力系统出现谐波问题的影响因素
在电力电子设备还没有的时候，谐波的形成一般是来自于变压器，这种谐波是奇次谐波的类型，是一种量值较小的有限的谐波源。目前由于变压器带来的谐波量值较小，所以当前随着电力电子设备慢慢的取代了变压器在电力系统中的位置，形成的谐波也慢慢的转变了形式，变成形式多样的多次谐波。所以电子电力技术一般情况下所体现出的电能形态都是整流二极管工频整流的AC/DC转换形式。一般来说首先选择的都是桥式整流器滤波和大电容器为AC/DC转换器，其中就包括直流电力机车、电化学工业整流、电源电子整流器和变频调速器等这些设备。受到大容量的滤波电容器的影响，一般二极管的导通角比较小，如果使它能够导通，就必须使交流电压增大为正弦波的最大值，所以造成交流输入电流中波形出现畸变的情况，甚至三次谐波在某些情况下超过基波。
在受到非线性整流的影响时，可以将交流线路中的电流（i）输入，这样波形就不再是正弦波了，转变周期畸变波形的频域，通常情况下是将交流进线电流 （is）表示为工频基波分量和工频为整数倍的谐波分量的综合。
在这里我们假定电源电压为纯正弦波，那就只能用基波电流传输平均功率。这是因为其相位不是90°并且具有相同频率，平均功率不为零。整流器的平均输出功率就是由电流电压均方根值与进线电流基波均方根值（I’）的乘积得出，然后再与I’相乘后在Us相位角φ1的余弦cosφ1，表现公式为P=Us（I’）cosφ1。
视在功率的计算公式是：P=UsIs，其中Us与Is都是有效值。功率因素的公式表示为：PF=（有功功率）（/视在功率）=P/S从上述公式中可以得知：PF=Us（I’）cosφ1/UsIs在进线电流I’产生畸变的时候，如果电流的比值（I’）/Is越小，那么整流器本身的功率就会越低。所以在AC/DC的转换电路中，可以将输入电流当作非正弦，输入电压为正弦，将谐波电流所场所的二次效应忽略不计。
二、电力系统中谐波的产生给电力计量精确程度带来的影响
在电力系统中，谐波的出现降低了电力计量精确程度，其实就是在出现谐波电流和电压的状况下，电能表是否可以将通过电能表的有供电能准确的计量，电能表计量出现的误差（e）是计量电能（Em）和被测电能（Et）之间的相对误差，用公式表示为：
e=（Em-Et）/Et*100%
（一）感应式电能表
电能表的频率特性是用来研究波形畸变对计量影响的。电能表的频响曲线是否平坦，对计量结果的误差存在一定的影响作用。对于感应式电能表而言，最强的工作性能体现为只有在电压和电流都是正弦波，并且在工频附近较窄的范围内的时候。一旦系统中的电流和电压波形产生畸变，偏离了正弦，那么就会导致感应式电能表不能准确计量。并且被测电压与电流的谐波频率越高，电能的负误差就会越大，难以对通过的电能准确测量。
（二）电子式电能表
随着被测信号波形的变化，电子式电能表能够出现的相应也有所差异，并最终形成程度各异的误差。如果是电压或电流出现畸变问题的时候，电子式电能表就会产生细小的误差，不过能够不加以考虑 ；当电流和电压的波形全都发生了畸变，与正弦偏离的时候，电子式电能表的误差则在它的精度范围之内。
在对电能量进行测量的时候，也要对电网电流和电压进行测量，然后用互感器将其转换成弱电信号以后，再输入电能表。所以测量结果是否准确直接受用互感器的影响。如果用互感器在测量中存在非线性的特征，那么当畸变信号通过互感器的时候，各次谐波的成分的转换比例就会不一样，这就导致被测信号发生变形，不能进行准确测量。
三、电力系统谐波对电力计量合理性的影响
电力系统更希望用基波电流，使电网的电压也成为基波电压，从而可以为线性负荷的用户降低影响。现在大部分用户也认为测量基波电能较为合理。但是在现阶段，很多用户都是非线性的负荷，例如逆变器、整流器、冶金等的负荷，这些谐波电流是流向电网的。
电力系统谐波对电力计量合理性的影响表现在：首先，当系统的电源表现为正弦波的时候，线性负荷的电流和电压的信号也都表现为正弦波，只是消耗基波的有功功率；第二，当非线性负荷的电流产生畸变的时候，电压表现为正弦波，又因为只有同样频率的电流和电压的积分才不等于零，因此电路消耗的有功功率就只是同样频率的电流和电压的积分，那么这个电路也就只消耗基波的有功功率；第三，当非线性负荷的电流和电压都发生畸变的时候，在消耗基波的有功功率的同时，也消耗了谐波的有功功率；第四，当系统的电压是正弦波的时候，线性负荷的电流和电压没有发生畸变，就仅仅消耗基波的有功功率，但是非线性负荷既向系统注入谐波的有功功率，也吸收基波的有功功率。
四、结束语
综上所述，在本篇文章中我们针对电力系统中出现谐波问题的进行了探讨，研究了在电力系统中，经常会用到的电子式电能表和感应式电能表在测量谐波时对电力计量的影响，得知不同的电力谐波能够给电力计量精确程度带来差异性的影响作用，因此必须针对性的去测量负荷消耗的谐波电能与基波电能，只有这样才能更加的合适。
参考文献：
[1]杨云娟.浅议电力系统谐波治理方法[A].云南电网公司、云南省电机工程学会，2010年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C].云南电网公司、云南省电机工程学会，2010：5.
[2]曹惠敏.电力系统谐波对电能计量影响的研究[D].华北电力大学（河北），2010.