1、淺談基波電能表在諧波源用戶(hù)計(jì)量中的應(yīng)用第31卷增刊2008年08月四川電力技術(shù)sichuanelectricpowertechnologyvol.31,supplementsep.,2008淺談基波電能表在諧波源用戶(hù)計(jì)量中的應(yīng)用蒙媛（廣安電業(yè)局，四川廣安638000）摘要:供電系統(tǒng)中的諧波問(wèn)題己引起各界的廣泛關(guān)注,為保證供電系統(tǒng)中所有的電 氣設(shè)備能進(jìn)行正常，和諧的工作,必須采取有力的措施，抑制并防止電網(wǎng)中因諧波所造成的危害.在分析諧波以 及它對(duì)計(jì)量的影響的基礎(chǔ)上，通過(guò)基波電能表原理的分析,闡明它在諧波源用戶(hù)計(jì)量屮應(yīng)用的意義.關(guān)鍵詞:諧波源用戶(hù);基波電能表;應(yīng)用abstract:theharmo

2、nicproblemofpowersupplysystemhascausedwidespreadpublicconce rn.toensurethepowersupply systeminallelectricalequipmenttocarrythroughnormalandharmoniouswork.wemustado pteffectivemeasurestocontrol andpreventthenetworkfromharmcausedbytheharmonic.thedisquisitionbasedontheanal ysistoharmonicwaveandthe impa

3、ctofitsmeasures?andtheprincipleoffundamentalwaveammeter,theauthorclarifyitssi gnificanceofapplicationatthe harmonicwavesourcecustome r.keywords:basewavekilowatt一hourmeters;application中圖分類(lèi)號(hào):tm933.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b文章編號(hào):10036954(2008)增一 002003 隨著電力生產(chǎn)的發(fā)展，特別是電力電子技術(shù)的發(fā) 展,一些大功率變流設(shè)備和電弧爐的大量應(yīng)用，有力 地提高了勞動(dòng)牛產(chǎn)率，促進(jìn)了牛產(chǎn)力的發(fā)展,創(chuàng)造

4、了巨大的經(jīng)濟(jì)效益,但同時(shí)也導(dǎo)致電網(wǎng)中產(chǎn)生大量的高 次諧波電流，進(jìn)而引起電壓波形發(fā)生較大的畸變.正確計(jì)量諧波源用戶(hù)電能是直接影響到發(fā)電企 業(yè)，輸配電企業(yè)，電力用戶(hù)之間的利益以及交易的合 理性下面談?wù)劵娔鼙碓谥C波源用戶(hù)計(jì)量中的 應(yīng)用，以供同行參考.1諧波以及它對(duì)計(jì)量的影響1.1諧波供電系統(tǒng)諧波的定義是對(duì)周期性非正弦電量進(jìn) 行傅立葉級(jí)數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的 分量,還得到一系列大于電網(wǎng):基波頻率的分量，這部 分電量稱(chēng)為諧波向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公 用電網(wǎng)上產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備稱(chēng)為諧波源具 有非線(xiàn)性特性的電氣設(shè)備是主要的諧波源，例如帶有 功率電子器件的變流設(shè)備，交:流控制器和電弧

5、爐，感 應(yīng)爐,熒光燈，變壓器等.電網(wǎng)常見(jiàn)的諧波源主要有三類(lèi)：(1) 鐵磁飽和型主要是各種鐵芯設(shè)備,如變壓20.器，電抗器等其鐵芯飽和特性呈非線(xiàn)性.(2) 電子開(kāi)關(guān)型.主要是各種交直流換流設(shè)備(如整流器，逆變器等)，雙向晶閘管及可控開(kāi)關(guān)設(shè)備 等冶金，化工，電氣化鐵路等企業(yè)以及家庭用電中 和電力系統(tǒng)直流輸電中也會(huì)產(chǎn)牛諧波.(3) 電弧型.主要是各種煉鋼爐.1.2諧波的危害理想的公用電網(wǎng)所提供的電壓應(yīng)該是單一而固定的頻率以及規(guī)定的電壓幅值諧波電流和諧波電 壓的出現(xiàn)，對(duì)公用電網(wǎng)是一種污染，它使用電設(shè)備所 處的環(huán)境惡化，由諧波引起的各種故障和事故也不斷 發(fā)生，諧波危害的嚴(yán)重性引起了人們高度的關(guān)注. 諧波

6、對(duì)公用電網(wǎng)和其他系統(tǒng)的危害大致有以下 幾個(gè)方面.(1)諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧 波損耗，降低了發(fā)電，輸電及用電設(shè)備的效率,大量的 3次諧波流過(guò)屮性線(xiàn)時(shí)會(huì)使線(xiàn)路過(guò)熱英至發(fā)生火災(zāi). 諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作諧波對(duì) 電機(jī)的影響除引起附加損耗外,還會(huì)產(chǎn)牛機(jī)械振動(dòng)， 噪聲和過(guò)電壓，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱.諧波使電容 器，電纜等設(shè)備過(guò)熱，絕緣老化，壽命縮短，以至損壞.(3) 諧波會(huì)引起公用電網(wǎng)屮局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述(1)和(2)的第31卷增刊2008年08月四川電力技術(shù)sichuanelectricpowertechnologyvo 1.31,supplem

7、entsep.,2008*危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故.(4) 諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作， 并會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確.(5) 諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)牛干擾，輕者產(chǎn) 生噪聲，降低通信質(zhì)量;重者導(dǎo)致住處丟失，使通信系 統(tǒng)無(wú)法正常工作.為了便于說(shuō)明諧波對(duì)電能計(jì)量的影響，在圖1簡(jiǎn) 化電網(wǎng)中給出了有功功率的分布情況，包括基波功率 源（發(fā)電機(jī)），非諧波源用戶(hù)以及諧波源用戶(hù)的基波 功率和諧波功率.圖1簡(jiǎn)化電網(wǎng)屮的基波和諧波有功潮流分布 發(fā)電機(jī)發(fā)出的基波功率p.被其兩個(gè)用戶(hù)（非諧 波源用戶(hù)和諧波源用戶(hù)）分別消耗掉基波功率p和 p,諧波源（諧波源用戶(hù)）送岀的諧波功率p同時(shí) 送給發(fā)電機(jī)和非諧波

8、源用戶(hù)，它們分別消耗的諧波功 率為p.和p.如果在非諧波源用戶(hù)和諧波源用戶(hù) 側(cè)安裝電能表進(jìn)行計(jì)量,那么非諧波源用戶(hù)側(cè)實(shí)際指 示的消耗電功率為pii1+p,而諧波源用戶(hù)側(cè)實(shí)際 指示的消耗電功率為p 一 p;這就導(dǎo)致止常使用電 能的非諧波源用戶(hù)不但吸收了由諧波源用戶(hù)產(chǎn)生的, 對(duì)自身運(yùn)行毫無(wú)用處，甚至有危害的諧波功率，而且 還得為這一部分電能支付一定的費(fèi)用;相反,諧波源 用戶(hù)不但將吸收的一部分基波電能轉(zhuǎn)化為諧波電能 污染了電網(wǎng)，而且還因此不支付這一部分的費(fèi)用;同 時(shí)，當(dāng)發(fā)電機(jī)消耗較多諧波功率時(shí)，不僅會(huì)降低電力 系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，還影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行，很顯然 這樣是不合理的.電2基波表工作原理 基波電

9、能表在電流電壓輸入回路與ad轉(zhuǎn)換間 裝有低通濾波器，只反映基波電能，如圖2所示. 基波表與普通表相比，只增加了有源低通濾波器和線(xiàn) 性放大的電路在具體實(shí)施時(shí),原電能表內(nèi)電源板上 電壓通道的電阻分壓電路參數(shù)以及電流放大通道的 放大倍數(shù)需作相應(yīng)調(diào)整在此可以很清楚地看到，在 原有電能表硬件,軟件幾乎沒(méi)有改動(dòng)的基礎(chǔ)上，增加塊附加的低通濾波器，線(xiàn)性放大的小電路板即可完 成基波表的計(jì)量功能.3基波表在計(jì)量中的應(yīng)用當(dāng)諧波存在時(shí)，作為貿(mào)易依據(jù)的有功電能計(jì)量應(yīng) 該是將負(fù)載上消耗的基波和諧波有功能量（即負(fù)載 消耗的實(shí)際能量）都準(zhǔn)確地記錄下來(lái)因此，在諧波 影響下應(yīng)選擇這樣的計(jì)量方式:對(duì)基波，諧波電能進(jìn) 行分別計(jì)量，并

10、指示諧波電能的方向諧波電能可這 樣得到:用寬頻帶的電子表測(cè)得的電能減去基波電 能,若結(jié)果為正值，表明該負(fù)荷為線(xiàn)性負(fù)荷，吸收諧波 電能;若結(jié)果為負(fù)值，表明該負(fù)荷為非線(xiàn)性負(fù)荷，向電 網(wǎng)注入諧波電能.可在計(jì)量回路中同時(shí)安裝2個(gè)電能表，即寬頻帶 的普通電子電能表和基波電子電能表現(xiàn)場(chǎng)安裝示 意圖如圖3所不.寬頻帶電基波電子寬頻帶電基波電子子電能表電能表子電能表電能表 _.i3o_.v63o_w630u44v44w44:h.ilml._j,!il-lllwhlwui!l_jilji日：日?qǐng)霭惭b示意圖i電壓變匕二二:=f繕油匕二:換元件每足v有源線(xiàn)原 三相1廣一一 i廠(chǎng)一一低通性電子式廣r_1濾波放電能表電

11、流變緩沖器大換元件放大圖2基波電能表示意框圖第31卷增刊2008年08月四川電力技術(shù)sichuanelectricpowertechnologyvo 1.31,supplementsep.,20084結(jié)束語(yǔ)根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量的改造即加裝基波電能表，就能 夠?qū)τ脩?hù)實(shí)際電能進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的測(cè)量，從而合理地 確定用戶(hù)的電費(fèi),而不致讓諧波的”制造者”非線(xiàn)性用戶(hù)不僅未受到處罰，還少計(jì)了電量,諧波的”受害者”_線(xiàn)性用戶(hù)不僅得不到補(bǔ)償,還多計(jì)r,i 一 qj 丘(.,.min 0o2 w(qi.)=l,2,，qi, o2g(.+°°)5.3.4決策變量約束補(bǔ)償電容器容量輸出范圍和帶負(fù)荷調(diào)壓變壓

12、器分接頭調(diào)節(jié)范圍的限制：qiwqcj<qdiww.并聯(lián)變壓器組運(yùn)行臺(tái)數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)影響：g 肘=(g 肘 2 g 肘 1)k1+g 肘 11 = 1,2,-,mkd 式中:g肘g分別為變壓器單獨(dú)運(yùn)行和并聯(lián)運(yùn) 行時(shí)支路的導(dǎo)納值；整數(shù)約束變量，取值為：fo,l臺(tái)變壓器運(yùn)行a,【1,2臺(tái)變壓器運(yùn)行若有多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行,可類(lèi)似處理.5.3.5求解因此，根據(jù)口標(biāo)函數(shù)的矢量形式，可推算出最優(yōu)無(wú)功潮流可寫(xiě)成：minz=aacjsacaacwacwack=(1,o)了電量基波電能作為有益的電能，諧波電能為有害的電能，可根據(jù)諧波電能值確定諧波源向電網(wǎng)輸送多 少諧波能量，據(jù)此可制定相應(yīng)的措施對(duì)非線(xiàn)性用戶(hù)進(jìn) 行處罰，迫使電力客戶(hù)主動(dòng)采取無(wú)功補(bǔ)償措施，達(dá)到 無(wú)功就地平衡治理諧波污染的目的.參考文獻(xiàn)1陳向群.電能計(jì)量技能考核培訓(xùn)教材m.中國(guó)電力出版社. （收稿日期:20080415）?+一+”+”一卜”一卜”一卜”一卜-卜”+?a 二 oplo aplcgpl盼這是一個(gè)混合整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，具體計(jì)算可參照有6作好無(wú)功規(guī)劃的指導(dǎo)意義在編制城市的電網(wǎng)規(guī)劃時(shí),應(yīng)將無(wú)功電源規(guī)