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淺談電力諧波在電力計(jì)量中的應(yīng)用及發(fā)展
諧波是電力系統(tǒng)中不能*杜絕的干擾現(xiàn)象，諧波的產(chǎn)生是電力系統(tǒng)中主要設(shè)備的硬件因素引起的,，在不能避免的情況下只能通過技術(shù)改進(jìn)對其進(jìn)行有限的控制,。因此諧波對電力計(jì)量也會產(chǎn)生實(shí)時(shí)的影響,，各種電器設(shè)備都會產(chǎn)生諧波并干擾計(jì)量電表,。
1 電力諧波的產(chǎn)生和測量
1.1 電力諧波的產(chǎn)生,。電力系統(tǒng)中的諧波產(chǎn)生主要有以下幾個(gè)方面的原因：1）產(chǎn)生電力電源質(zhì)量較差就容易產(chǎn)生諧波,。發(fā)電機(jī)本身的三相繞組在生產(chǎn)過程中不能做到*的對稱,，因此鐵芯也就不能*的均勻而一致，再加上發(fā)電過程中的干擾因素,，發(fā)電源多少都會產(chǎn)生部分諧波,，但總體來看,，發(fā)電機(jī)諧波占有比例較小,；2）輸電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波,，輸配電系統(tǒng)中所產(chǎn)生的諧波主要是因?yàn)樽儔浩鞫l(fā)的諧波。因?yàn)樽儔浩鞯蔫F芯出現(xiàn)飽和,，磁化曲線的非線性,，再加上設(shè)備變壓器時(shí)的經(jīng)濟(jì)性考慮，導(dǎo)致變壓器工作磁密選擇在磁化曲線飽和段上,，這樣就使得磁化電流出現(xiàn)非平滑線性特征,，所以含有奇次諧波。工作中鐵芯的飽和程度越大,，變壓器的工作點(diǎn)就越發(fā)偏離線性規(guī)律,，諧波電流也就越強(qiáng)；3）用電設(shè)備引發(fā)諧波,，此種諧波的產(chǎn)生主要是因?yàn)榫w閘管整流設(shè)備引起,。因?yàn)榫w閘管在電力機(jī)車、鋁電解槽,、充電設(shè)備,、開關(guān)設(shè)備等方面有廣泛的應(yīng)用，這就給電力網(wǎng)絡(luò)的諧波產(chǎn)生制造了大量的隱蔽源頭,。如果整流裝置為單相電流電路,，在接感性負(fù)載的時(shí)候，就會含有奇次諧波電流,，而第三次諧波的含量更是高達(dá)基波的30%,；接容性負(fù)載的時(shí)候則會出現(xiàn)諧波電壓，其中諧波含量則隨著電容的增加而增大,。實(shí)際測算,，因整流裝置而產(chǎn)生的諧波占電力諧波的40%，是大的諧波源,。
1.2 諧波的測量,。要研究諧波就要對進(jìn)行測量，在研究諧波問題的時(shí)候這時(shí)不可回避的要點(diǎn),，也是控制諧波的基礎(chǔ),。通過對諧波的測量，可對電力網(wǎng)絡(luò)中的諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測和控制,，對其含量和方向進(jìn)行掌握，以此分析諧波的流向,，并對其進(jìn)行計(jì)量正反電量,、各次諧波含量,、電壓電流幅值、相位等主要參數(shù),，為電力網(wǎng)絡(luò)的諧波治理和控制提供依據(jù),。因?yàn)橹C波本身具有非線性、隨機(jī)性,、不穩(wěn)定,、成因復(fù)雜等特性，對諧波的測量很難達(dá)到準(zhǔn)確無誤,。目前電力諧波的測量方式有：模擬帶通或者帶阻濾波器測量,、傅里葉變換測量、瞬時(shí)無功測量,、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測量,、小波法測量等。這些方法都有其有點(diǎn)和缺陷,，目前使用為廣泛的是傅里葉變換頻域分析測量法,。
2 諧波對電力計(jì)量的影響
2.1 對電感電表的影響。電感式的電表工作主要是依靠磁感應(yīng)來產(chǎn)生推動器件轉(zhuǎn)動的力矩,，從而完成計(jì)量的,。工作中電壓線圈所產(chǎn)生的電流的磁通分兩個(gè)部分，一則穿過鋁盤而通過回磁板而形成工作磁通,，一側(cè)是不穿過鋁盤而是左右的鐵軛形成分工作磁通,。而電流線圈所產(chǎn)生的磁通則會兩次穿過鋁盤，并通過電流組件而形成回路,。因?yàn)殡妷壕€圈和電流線圈產(chǎn)生的是交變磁通,，在不同的位置穿過鋁盤，這就在鋁盤上不同的位置產(chǎn)生感應(yīng)電流,，此種電流與磁場產(chǎn)生相互作用就推動了鋁盤的轉(zhuǎn)動,，鋁盤轉(zhuǎn)動與負(fù)載有功功率是正比關(guān)系。電磁感應(yīng)式的電表設(shè)計(jì)是以基波為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的,，因諧波和基波疊加所產(chǎn)生的電壓和電流是一種畸變狀態(tài),，其可以導(dǎo)致電感式電表的誤差率特性曲線出現(xiàn)迅速的下降，因此在電量計(jì)量中會對電表的準(zhǔn)確性產(chǎn)生較大的影響,。
2.2 對電子式電表的影響,。與感應(yīng)式電表的相比，電子式的電表計(jì)量誤差已經(jīng)相對于頻率變化有所減小,。而以基波計(jì)量為標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候,，電子式電表計(jì)量的誤差要比感應(yīng)式電表的誤差還大，這時(shí)因?yàn)槠渲谱鞯脑韥頉Q定的，電表進(jìn)行采用的方式是：A/D采用-乘法器-處理器-顯示輸出,，設(shè)備是按照正弦50Hz在不超過國家標(biāo)準(zhǔn)的情況下進(jìn)行工作的,。按照電子式電表的檢定規(guī)則，電子式電表的電流,、電壓所允許的失真的正弦波是在一定的范圍內(nèi)的,，而多次諧波將導(dǎo)致整個(gè)波形計(jì)量的超限，產(chǎn)生失真引發(fā)乘法器誤差,。
3 諧波在計(jì)量中的應(yīng)用和發(fā)展
3.1 諧波對計(jì)量的應(yīng)用,。在諧波存在的情況下，諧波作用下的電能計(jì)量有三種方式：1）促進(jìn)了電表功率反應(yīng)性能的提高,，實(shí)際上就是讓電表盡量的反應(yīng)出實(shí)際的功率,，即基波和諧波所形成的綜合功率，就是一種量的計(jì)量方式,；2）對諧波進(jìn)行過濾和忽視,，即增加電表的抗干擾能力，只對基波進(jìn)行功率測量,，也就是一種純基波的計(jì)量方式,；3）利用電表對基波和諧波的功率進(jìn)行分辨和區(qū)別計(jì)量，此種方式也可以看做是諧波電能計(jì)量的方式,。此種方式隨著技術(shù)手段和計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)將成為電能計(jì)量的一個(gè)趨勢,。
3.2 諧波計(jì)量的發(fā)展。在我國的電力計(jì)量中使用的是量的計(jì)量,，這種計(jì)量方式中當(dāng)基波電流穩(wěn)定的時(shí)候,，計(jì)量較為準(zhǔn)確可靠，但是系統(tǒng)中一旦出現(xiàn)諧波干擾,，且超過了計(jì)量設(shè)備允許的范圍時(shí),，量的計(jì)量表就會失去作用，誤差增加,。因此,，將諧波和基波隔離開，并實(shí)現(xiàn)分別計(jì)量將成為未來電力計(jì)量的發(fā)展趨勢,。也就是在研制中建立簡化的電力系統(tǒng),，將諧波影響下德爾計(jì)量誤差進(jìn)行模型化的處理，并以此確定基波線性模型和諧波作用下的非線性模型,，這樣就可以將二者區(qū)別開來,，以此對諧波作用下的有效電流值進(jìn)行計(jì)量，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對有效諧波計(jì)量的目標(biāo),。
3.3 諧波電表的發(fā)展,。目前針對諧波的干擾,，技術(shù)人員已經(jīng)研制出了諧波電表，專門對諧波用戶進(jìn)行計(jì)量,。但是因?yàn)橹C波電量的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)沒有形成,，所以此種諧波電表的應(yīng)用還需要時(shí)間,。但是此種諧波電表在試驗(yàn)中卻現(xiàn)實(shí)了突出的優(yōu)點(diǎn),。
諧波電表*可以消除感應(yīng)式電表中因?yàn)闄C(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)、器件失靈,、傾斜度增加等造成的計(jì)量失真,。此種全電子是電能表的研發(fā)，是在原有單片機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,，采用大容量芯片,，漢字點(diǎn)陣字庫、A/D結(jié)合DSP結(jié)合CPU的形式,，不斷完善獨(dú)立計(jì)算和計(jì)量的芯片,，從而拓展了大量程、寬量限的電表,，由此實(shí)現(xiàn)了對諧波和基波的進(jìn)行分別測量而區(qū)別計(jì)量的能力,，這樣電表就具備了計(jì)量基波有功電能、基波無功電能,、實(shí)際消耗電能,、總電能等。全新的改進(jìn)電子式電表具有更加寬的頻率響應(yīng),，誤差頻率特性曲線將更加的平直,，所以在諧波存在的情況下，新型的電子電表的誤差即將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于感應(yīng)式電子電表,，并可以實(shí)現(xiàn)基波和諧波分別計(jì)量的目的,。
4 結(jié)束語
總之，任何事物都有其存在的價(jià)值,，電力諧波的產(chǎn)生是不可避免的,，也給電力計(jì)量帶來了發(fā)展的動力。目前投入到電力網(wǎng)絡(luò)中的非線性載荷日益增加,，其產(chǎn)生的諧波總量也越來越大,，由諧波引起的電壓電流畸變則直接對電力計(jì)量產(chǎn)生的負(fù)面的影響，導(dǎo)致計(jì)量失真或者損失,。因此研制更加而靈敏的諧波計(jì)量電表就成為來了電力計(jì)量技術(shù)的發(fā)展方向,，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對有效諧波和基波共同計(jì)量的目標(biāo)。