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諧波條件下感應(yīng)式和電子式電能表計(jì)量分析
添加時(shí)間：2018-11-21 16:59:09
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隨著電子設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用
，許多大量的電子與智能化設(shè)備進(jìn)入到人們的生活中
，這些電子設(shè)備在工作中都會(huì)產(chǎn)生一定的諧波，這是不可避免的情況。而諧波的積累與爆發(fā)對(duì)電網(wǎng)工作環(huán)境影響較大
，使得從而降低了電能質(zhì)量。這樣的用電環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響十分明顯
，對(duì)電氣設(shè)備本身與電子設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生危害
，在此電氣設(shè)備的故障或者損失。同時(shí)大量的諧波對(duì)配電系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響
，因?yàn)橹C波的出現(xiàn)對(duì)電能的計(jì)量產(chǎn)生了大量的誤差
，影響到電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。
目前應(yīng)用的電能表精度要求較高
，如果在諧波環(huán)境中沒(méi)有應(yīng)對(duì)措施
，其對(duì)電能計(jì)量會(huì)產(chǎn)生巨大的影響，而電能計(jì)量關(guān)系到用戶與供電企業(yè)的利益
，所以保證諧波下的電能計(jì)量準(zhǔn)確是十分重要的
。電能質(zhì)量分析儀就很對(duì)感應(yīng)式與電子式電能表在諧波中的工況與預(yù)防措施進(jìn)行分析。
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、感應(yīng)式電表在諧波中的工況分析
按照正常的電學(xué)功率計(jì)算的方式
按照正常的電學(xué)功率計(jì)算的方式
，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的諧波如果為同此諧波，其對(duì)電壓與電流都會(huì)產(chǎn)生負(fù)面的影響
，如果電壓是標(biāo)準(zhǔn)電壓器正弦特征明顯
，而在諧波的干擾下其就會(huì)產(chǎn)生與諧波相似的分量，這樣就造成了對(duì)電流的干擾，而電能表是對(duì)電壓與電流進(jìn)行計(jì)量的工具，這在情況就會(huì)導(dǎo)致其對(duì)電能計(jì)量的誤差，其根本原因就是諧波造成的電流的非線性改變。電壓的正弦型電流在電流出現(xiàn)畸變的時(shí)候，因?yàn)殡姶诺姆蔷€性，電壓磁通會(huì)出現(xiàn)非正弦的改變，這就給電磁通路中附加了諧波磁通也就增加的諧波電壓。并與同次諧波電流的干擾下，產(chǎn)生一個(gè)附加的驅(qū)動(dòng)力矩，這就影響了電表的計(jì)量。感應(yīng)式電表只能在工頻附近才能保證工作的效果，這就要求電壓和電流的波動(dòng)相對(duì)理想，及都在理想的正弦波條件。
對(duì)諧波影響的研究中說(shuō)明
，在實(shí)際的電網(wǎng)供電中，電壓與電流會(huì)不可避免的出現(xiàn)非線性的情況，這樣就會(huì)造成波形的改變
，而這個(gè)改變就會(huì)導(dǎo)致原有的頻率發(fā)生波動(dòng)，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)式電表的計(jì)量精度受到影響
，數(shù)據(jù)顯示
，感應(yīng)式計(jì)量方式在頻率增加時(shí)會(huì)少計(jì)量電能，如果情況嚴(yán)重其測(cè)量的值只有實(shí)際耗電的10%左右
。這是因?yàn)樵陔姳碇械霓D(zhuǎn)盤(pán)并不是純電阻材料
，其中含有雜質(zhì)，這對(duì)頻率升高影響較大
，此時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)的阻抗會(huì)隨著頻率而增加
，使得電表的計(jì)量轉(zhuǎn)速降低，所以頻率增加就導(dǎo)致了磁路上的阻礙增加
，進(jìn)而電流線圈的磁通量降低
，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電表的力矩變小，使得電表整體變慢
，而導(dǎo)致了誤差
。在實(shí)際的工作中諧波還會(huì)導(dǎo)致鐵心中的感應(yīng)出現(xiàn)混亂的情況，鐵心的磁通會(huì)減?div id="jfovm50" class="index-wrap">?div id="jfovm50" class="index-wrap">；電壓線圈也并非是純電感，所以電壓線圈滯后于電壓的角度會(huì)小于90°
，在基波的情況下
，通過(guò)調(diào)制然后才能達(dá)到之后度90°的工況，而在諧波的影響下因?yàn)殡娏鞯墓逃蓄l率會(huì)出現(xiàn)異常
，線圈的阻抗也會(huì)隨之上升
，電壓磁通的角度會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的改變，如果正常對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償則會(huì)出現(xiàn)人為的影響磁通的情況
，一旦磁通力矩變化就會(huì)導(dǎo)計(jì)量誤差
。
在諧波干擾中不能區(qū)別常規(guī)用戶和非線性用戶。對(duì)于常態(tài)化用戶而言，基波與諧波的方向是一致的情況下
，感應(yīng)式電表的計(jì)量會(huì)將諧波和基波同時(shí)計(jì)入到電量?jī)?nèi)
，所
以線性用戶就會(huì)多交電費(fèi)。而產(chǎn)生諧波的源頭在諧波發(fā)出的時(shí)候
，對(duì)電網(wǎng)造成了一定的干擾
，同時(shí)其諧波與基波相反，這就會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)式電表少計(jì)量電能
，這樣就會(huì)
導(dǎo)致電網(wǎng)計(jì)量的不公正
。
安裝特征曲線的分析方式，還不能全面的說(shuō)明頻率造成的誤差的具體數(shù)據(jù)
，因?yàn)樵陔娋W(wǎng)中諧波的頻次是多樣的
，其對(duì)電流的作用也是十分復(fù)雜的
，因?yàn)闀r(shí)間或者空間的改變其會(huì)形成不同的工況
。試驗(yàn)中在疊加多次諧波的情況下，電表會(huì)出現(xiàn)較為復(fù)雜的計(jì)量誤差
。但是從研究中歸納了兩種普遍形式
，一種是電流與諧波的方向是一致的，即順潮流的諧波
；一直是逆向的諧波作用
，即逆潮流的諧波利用這樣的思路研究獲得以下結(jié)論：順潮流諧波造成的結(jié)果是電流的疊加效果，電表計(jì)量將大于標(biāo)準(zhǔn)值
；而逆潮流的諧波會(huì)導(dǎo)致電能計(jì)量小于標(biāo)準(zhǔn)值
，在這樣的結(jié)論支持下，如果對(duì)此諧波同時(shí)影響電能表的時(shí)候
，存在諧波功率干擾
，電表所反映出現(xiàn)的電能值。
2
、電子式電能表在諧波下的工況分析
電子式的電表是在數(shù)字是電子功率電表的技術(shù)上延伸而來(lái)
電子式的電表是在數(shù)字是電子功率電表的技術(shù)上延伸而來(lái)
，在計(jì)量原理上看，其利用乘法器進(jìn)行電能的計(jì)算
，在標(biāo)準(zhǔn)電量定價(jià)的基礎(chǔ)上利用乘法器在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)電流量進(jìn)行計(jì)算
，這樣就可以獲得相應(yīng)的電量，然而在諧波的干擾其對(duì)電信號(hào)的采集就會(huì)出現(xiàn)誤差
，同時(shí)電流與電壓的瞬時(shí)改變電氣元件的工作情況
，如果電子元件出現(xiàn)性能改變就必然會(huì)影響到電子式電表的計(jì)量，這樣在傳感器采集信號(hào)的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致其精度的改變
，從而影響乘法器的計(jì)算
。此時(shí)如果諧波的出現(xiàn)被感應(yīng)器記錄，而互感器對(duì)諧波的轉(zhuǎn)換比例也是不統(tǒng)一的，這就導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)畸變
。
要在這個(gè)工況下進(jìn)行測(cè)量顯然是會(huì)出現(xiàn)較大誤差的
。在波形畸變時(shí)，互感器的波形變換誤差會(huì)隨著諧波次數(shù)的增加而增加
，偶此諧波的波形改變要大于奇次諧波
。電子式電能表在試驗(yàn)中所體現(xiàn)的頻率誤差特性也說(shuō)明了這一點(diǎn)，電子電表頻率曲線相對(duì)平坦
，可以說(shuō)明其沒(méi)有衰減
，這說(shuō)明電子電表的相應(yīng)所能適應(yīng)的頻率波動(dòng)時(shí)較寬的，當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)電壓或者電流的突變的時(shí)候
，二者不會(huì)輕易同時(shí)畸變此時(shí)諧波引發(fā)的誤差會(huì)變小
。如果電網(wǎng)中的電流與電壓都出現(xiàn)畸變而電子式電表的工作頻率足夠?qū)捯彩强梢越档陀?jì)量誤差的，如果配置合理仍可在干擾中準(zhǔn)確計(jì)量
。在具體的計(jì)量中電子式電表對(duì)諧波與基波的干擾的響應(yīng)時(shí)相同的
，就會(huì)將里二者統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行計(jì)量。形式上看電子式電表計(jì)量基波電量與諧波有功電量是相同的
。
可見(jiàn)
，電子式的電能表是將總的畸變波形作為計(jì)量的基礎(chǔ)，沒(méi)有將基波與諧波進(jìn)行劃分
，對(duì)線性用戶而言其計(jì)量的電能是各種電流的總和
，諧波產(chǎn)生的功率在計(jì)算中被多計(jì)量，這樣的情況對(duì)非諧波源頭的用戶是不利的
，他們被多計(jì)量了電量
。而對(duì)諧波源而言，其產(chǎn)生的干擾進(jìn)入電網(wǎng)
，同時(shí)也干擾了電子式電表的正確計(jì)量
，他們的電量是基波電能去掉諧波的電能，這個(gè)計(jì)量方式顯然對(duì)計(jì)量工作影響較大
。
3
、控制諧波干擾的措施
綜合上述的分析，在針對(duì)諧波控制上可以采用以下措施進(jìn)行防范
綜合上述的分析，在針對(duì)諧波控制上可以采用以下措施進(jìn)行防范
，其思路就是在計(jì)量前對(duì)電壓和電流進(jìn)行全處理
，即利用濾波的思路對(duì)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，就是對(duì)諧波的畸變進(jìn)行校正
，使之在被計(jì)入到乘法器之前的信號(hào)進(jìn)行整理
，并計(jì)算總體功率電量；然后利用數(shù)字化的方式對(duì)電壓和電流的畸變進(jìn)行提出與抑制
，使之形成一個(gè)只有畸變性質(zhì)的信號(hào)，最后利用乘法器進(jìn)行計(jì)算，從而形成一個(gè)諧波的總體功率。功率的總和和諧波功率的總相對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，就可得到電能和諧波的電能。
當(dāng)基波功率與諧波功率的方向是一致的，就相當(dāng)將整個(gè)載荷看作是線性的
，而基波電能對(duì)計(jì)量有計(jì)量?jī)r(jià)值，計(jì)量時(shí)僅僅計(jì)量諧波與基波的差就可準(zhǔn)確計(jì)量。如果基波與諧波方向不一致的時(shí)候，計(jì)量的結(jié)果是針對(duì)諧波進(jìn)行的，基波與諧波的絕對(duì)值的和將成為計(jì)量依據(jù)。利用上面的思路對(duì)電表的計(jì)量進(jìn)行改進(jìn)，就可避免線性用戶被多計(jì)量電能的情況，也可對(duì)非線性用戶而言也可避免少計(jì)量電能的情況，從而保證各方的利益。
相關(guān)設(shè)備:電能質(zhì)量分析儀 http://www.hz925.com/460/index.html