电力谐波对电能表电能计量的影响研究

2021-11-23谭量斯旻

商品与质量 2021年39期

谭量斯旻

华立科技股份有限公司浙江杭州 310023

电力谐波在一定程度上对企业的安全和经济影响越来越重，同时电力谐波对继电保护装置和其它零件及设施都会带来不利的影响。因其多方面的影响性，所以电力谐波的存在，使得电能表计量工作受到极大的制约，双方经济效益都因电力谐波而受损。所以工作单位必须有针对性地解决这一危害，以便于更好的服务群众，服务社会。

1 研究意义

电能计量工作是当前电力企业进行经济核算的主要参考依据，其整体计量的准确性密切关系到整个电力系统中电力生产企业、电网企业和用电方等多方之间的经济及社会效益。所以电力系统在整个电力输送、供应过程中，电能计量工作尤其是针对高电压的电能系统而言都是非常重要的一项工作内容，因其不仅会直接关系着电力企业生产部门的运行，能否确保安全性和稳定性，同时也直接与社会发展和国民经济增长相挂钩，其重要性可见一斑。而电能表设备作为电力系统中最常见的基础硬件设施之一，其本身便是电能供应的计量设备，是电力企业和电力生产企业、用电方等多方之间相互联系的重要渠道，同时也是电网进行经济结算和后续效益考核的重点参考依据。由此可见，电能表作为电能贸易结算时重要的桥梁手段，其应用范围十分的广泛，而且电能表无论其计量的数据准确与否，都会直接关系到日常居民的生活和厂矿企事业单位的运行成本，也就关乎着社会群众的切身利益。虽说电能表系统，其整体工艺较为简单，并且较为小巧，但其作用是不可忽略的，企业数据的准确与否直接和客户利益紧密相关，同时也关乎着电力系统发电量线损情况，能源消耗情况，电力消耗情况等数据计量准确度，所以其影响不仅仅是自身，而且更多层面的涉及到了国家和用户的实际切身效益和社会效益。并且随着当前工作性质的不断转变，其工作模式也从传统的计划经济体制逐渐向商业化市场经济模式发生潜移默化的转变，并且其经济增长方式也由粗放型向集约型、精细化转变，这就意味着现如今的工作，不仅要求为了自身计量数据准确，更是要确保企业发展稳定，实现工作模式的不断优化和工作压力的不断减轻，为社会经济发展提供必要的支撑。基于当前现状，相关单位必须要对自身工作体系提出更高的要求，适应当前社会发展对电力计量需求的深层次变化和发展。并且工作人员要明确在电网输出位置，其电量精确的重要性（大比率），哪怕只有一点点，造成的电量数额损失也是巨大的，所以提升计量准确性，确保持续的工作稳定性是至关重要的，这些直接决定了当前电力系统运行的稳定性和可靠性。当前电力企业各大电网不断发展，各类零件机组和高压设备都在向着自动化方向不断推进，随着全国联网的不断深化，电力系统每日输送的电能数越来越庞大，因为其实现如今的商业化运营体系，必须要具备完善的工作体系，才能确保电力计量准确，进而才能保障行业稳定发展。而且电能表是负责对电能进行准确计量，是对数据进行合理收纳的平台，但由于谐波的存在，会使得电能表更容易出现误差，其读数和实际情况不符合会严重影响电能的正常计量和结算。谐波是额定周期内电气量的正弦波分量，本身也具有自己专门的计算公式，现如今的计量系统已经颇为成熟。电网中的谐波来源广泛存在，有的是系统本身所携带的，有的是客户的用电设备引入的。绝大部分系统所携带的谐波就是从输变电过程中，由于当前技术能力和材料、设备性能等原因，必然会存在和产生的。客户方面的谐波来源，主要包括各种用电设备，包括电机类、中大型工业生产用加热、动力类设备等等。当然也还有部分民用范围的，例如日光灯等等，小型电子设备也会存在一定量的谐波。现阶段科学技术飞速发展，很多新型的电力设备层出不穷，提升了当前社会生产的工作效率，但也带来了很多新型的用电设备和场景，直接对电网的稳定可靠运行带来了巨大的工作压力，对电网工作提出了更高、更复杂的要求。而且电力谐波的存在，会使得电网可能发生谐振现象，这会导致和其直接相连的电气设备出现运行问题，对设备产生明显的损伤和损耗，大幅影响其运行的稳定性和寿命，会给企业带来诸多的额外成本。而且出现谐振现象后，也会使得设备容易出现温度过高等现象，容易带来安全性方面的隐患；另一方面也会加速设备及其安全防护装置的老化，也增加了生产过程中出现安全事故的概率。而且电力谐波还会引发过电压，过电压事故是非常严重的事故，会大面积损坏生产设施和居民用电设施，其不仅会影响工作效率，降低电能计量的准确性，更主要的是会损害设备并造成非常严重的安全隐患堆积。随着社会和科技的不断进步，现如今，很多电子技术和电子设备都在各行各业中，不断地被应用提升工作效率的同时，也需要注重设备的安全，确保工作人员生命财产安全。

2 现状

现如今国际上很多地区的电力系统都饱受电力谐波污染，对整个电力供应体系造成了极大的影响和损害。所以在20世纪末，我国很多相关单位成立了高次谐波分会、专业委员会等对电网谐波现象进行全面调查，并分析其谐波来源，针对性的治理污染问题。这项政策的实施，也是因为工作单位明确了电力谐波的重要危害，为了避免电能计量工作失去准确性，为国家发展带来制约。现如今的工作单位，都在努力的制定和执行相关政策。据不完全统计，我国目前部分铁路其供电负荷大幅上涨，每年因为负荷问题所损失的电量不计其数，设备损耗量仅占损耗的两成不到，其绝大部分损耗都是因为电力谐波现象导致的设备能源损耗[1]。因此，相关电力部门要根据现行的工作体系进行不断的实地调查，根据用户的实际耗电情况来计算谐波的损耗总能，要通过实验明确在没有谐波条件下的实际电能损耗量，二者相互对比，判断其重要性，并针对性的制定解决方案和策略，减少电力谐波导致的能源损害。现阶段电网中存在着诸多谐波污染事件，影响着电力公司的发展，所以今后在电价制定方面，必须要将谐波问题考虑进去，通过对自身营收情况以及谐波危害性的详细分析，合理的制定电价，并具备优化改良的性质。随着市场经济的不断发展，根据实际情况，再有针对性的进行体系改良。而且随着当前电力技术的不断发展，电力谐波带来的污染问题越来越严重，所以电能表能否在这样的环境下继续稳定可靠的正常工作，用户的用电量成为了主要研究的话题。

3 电力谐波产生的原因

电力谐波都是因为当前电力设备越来越多样化，越来越复杂，且使用量不断增加，其内部的电子零件和设备都按照自己所需的工作频率进行工作。比如：大功率整流器、中频炉、变频器、劣质节能灯，等等，这类设备的工作电流与电压不成正比，它们称为非线性负载。非线性负载在工作时，就会产生谐波（50Hz基波以外的成分，比如100Hz、150Hz、200Hz……）。电力谐波的来源：电力谐波所携带的电压都会在非线性设备中，一旦其内部的工作电流与电压不成正比，就会产生谐波，随着电网上非线性设备的增多，产生的谐波也越来越多，在电力线上传输，逐渐累积汇聚，进而产生谐波现象[2]。

4 电力谐波的危害

电力谐波所造成的危害有很多种，首先它会对设备中的电机设备造成影响，电气设备是不断转动的，但是在磁力的影响下，其流动会存在阻碍，而且还会产生涡流和集中等现象，使其能源损耗率不断提升，甚至会造成设备磨损。其次，出现谐波信号后，整个变压器的工作会受到非常严重的影响，当其额定电流限度超过一定水平时，其电流便会出现异常流动，进而受到异常放大现象，这就会直接影响到变压器的寿命。最后对于整个电容器的影响，电力谐波一旦出现，会使得电容器无法正常安全运行，这就会对周围的员工造成威胁，极有可能损伤其生命财产安全，是非常不可取的。最后电力谐波一旦出现，还会影响工作现场的通信线路，通常会造成通话质量不佳，双方无法有效传递信息，也有可能会使得通讯设备内部出现信号紊乱，进而导致线路受损等问题[3]。

5 对电能表计量工作的影响

5.1 影响准确性

电子式电能表在使用过程中会根据不同的测量信号形成不一样的信号，响应这样的信号，响应会直接为工作人员反馈相应的数据信息，进而达到精准计量的目标，所以电能表在进行电能计量时会存在某些不可控的偏差。因为整个电流谐波具有相交的特点，一旦多种电流信号或异常功率电压发生特殊波动，就会在相交处形成诸多不同的谐波，影响设备使用情况，同样也会使得电能表计量出现极大的误差。所以在日常工作过程中，如果电子谐波较小，所产生的计量误差较小的，可以忽略不计。但如果达到额定值，就会使得整体结果偏差过大，后续工作无法再正常借助其参考价值，需要被重视。而且电子式电能表在实际应用过程中，其内部的电流和电压都需要进行及时测量，并通过传感器将相应的信号反馈到电子式电能表中，所以传感器的运行情况也确保了后续数据的准确与否，也应该被认真对待。而且现如今的电子式电能表及计量数据的准确性会受到直接的影响，而且信号发生器便后电力谐波也会转化为不同的比例，使得电能表计量数据发生大量异常波动，造成极大的误差[4]。

5.2 影响合理性

通过电能表设备进行实时计量的电能都是基础电能，其等同于电力谐波所损耗，电能总和其中波段不同的电力谐波器电能因为符合情况不同会使谐波产生不同方向。目前我国电力企业希望用户可以使用基波电流，这样电网系统可以采取相对成熟的电压管控体系，有效的降低线路的负荷，确保电力供应的稳定。但我国现如今大部分电力用户所使用的都是非线性电力负荷供应体系，这就会使得谐波电流会顺着电网的方向不断流动，造成大量的工作压力[5]。

6 优化措施

6.1 实施全能量电能计量法

电力系统中电能表进行电能计量室功率是较大的，采取全能量电能计量法，可以有效的配合电子式电能表，极大的降低电能表计量误差。但是在使用过程中需要注意电子式电能表，同时也会引发诸多电流谐波，这也会对其精确度造成一定影响。所以需要按照规章制度进行合理使用，并要尽可能使用非线性电力，确保电能计量数据减少，避免出现电力谐波时，由于系统信息处理能力不足，导数据偏差。

6.2 基波电能计量

根据以上对基波电能的不断研究，主要的技能用户都是线性符合用户，并且他们的电能计量方式都具有自身独特的体系，彼此之间大不相同，但是可以有效的避免线性符合用户缴纳电费失误的现象。同时部分受电力谐波影响较大的工作系统和客户，其本身安装的电能表对电子式电能表的感应数据敏感，并且其内部的电流回路经常会产谐波现象，在这种情况下，有效的进行功率调整，并使用基波电能计量，可以避免电力谐波对计量数据造成影响。

6.3 选用合适的电能表

在利用电能表进行电能计量工作时，对于电力系统某一数据收集考量点而言，如果电力谐波总值超过了我国电网所规定的额定数值变造成非常严重的影响，因此也可以采用全新的准确度相同的电磁感应式电能表或者是新型的全电子式电能表，除此之外，还可以根据实际情况来进行判断，是否可以采用多功能电能表，其本身都有自身独特的特点，可以应用在不同的场景中来弥补当前工作系统的短板，实现计量准确。现如今的系统可以有效的帮助电力谐波进行分量，当功率较大的设备向电力系统进行连接时，会产生大量的电力谐波，因此这种状态下可以使用感应式电能表精准的记录电力波消耗的电能所做的功，也就是所损耗的电量。如果在实际工作中，其本身设备出现了大量电力谐波时，就不适用感应式电能表，而要使用全电子式电能表真实准确的进行电能计量工作，这样才能确保各种状态下都有合适的工作体系与之匹配，确保计量稳定。