沈明炎, 肖娜丽

（福建省计量科学研究院，福建 福州 350003）

1 引言

随着国家对“中国制造2025”的大力推进，工业高新技术蓬勃发展，电力电子技术不断突破提升，如电弧炉、整流器、变频调速装置、荧光灯及各类电力电子设备等诸多非线性负荷得以广泛使用，从而致使电力系统中因这类负荷产生的谐波在迅速增加，使得电力系统电压、电流波形发生严重的畸变，对电力系统安全和经济运行以及用户端产生严重的影响[1]。电力系统中，非线性负荷所产生的电力谐波会影响电能表对电量的准确计量，由于电能计量是电网公司进行经济核算的依据，电能的计量精度直接关系到电力供需双方的社会效益和经济效益[2]，从而影响发电企业、输配电企业和用户之间交易的公平性和合理性。因此为确保电能计量精确可靠，研究非线性负荷下电能表的计量性能具有重要的理论和实际意义。

2 非线性负荷的特性简析

非线性负荷是指电流波形与其电压波形不具备线性表示关系，具有非线性伏安特性的负荷，其电流波形因负荷的特性而发生畸变，不呈正弦波形形态，可以从中分解出一系列高次谐波[3]。工作在深度饱和状态的铁芯设备、电子开关电源、电弧炉等都是非线性负荷。

根据傅里叶级数公式展开，可以得到非线性负荷的电量由三部分分量相互叠加组成，分别为直流分量、基波分量和n个k倍于基波分量的谐波分量。根据电工学理论，k倍于基波的分量，称为谐波，表达式如式1所示，其中k表示谐波次数。……