非线性用户谐波对计量装置量化分析研究_唐志鹏.pdf

探讨交流 Research&Discussion442023.1路上出现时，电流同样属于非正弦波。而周期是T=2的非正弦电压u（t），与狄里赫利条件相符，故而分解为如下公式：（2）公式里：（3）以上式中：公式（2）（3）傅立叶级数里，频率是的分量为基波，频率在1以上整数倍基波频率分量为谐波，谐波次数是谐波频率与基波频率的整数比，上述公式与定义都在非正弦电压环境下适用，而非正弦电流同样完全适用，但是需要将公式里直接转化为。2 非线性负荷出现谐波的关键原因由于非线性负荷很容易诱发谐波，为电网环境带来污染，并对电能计量设备计量准确性造成干扰3，从而导致供电企业在运营发展中出现严重经济损失，面对这种情况则应深层次分析和探索非线性负荷引起谐波出现的关键原因。根据前面的总结也已经得出，谐波实质即一个周期性电气量的正弦波分量，通常情况下谐波频率属于基波频率的整数倍。和普通电波间的区别即：谐波涵盖了奇次与偶次两大类型，且二者间无论是频率或幅值均差异显著。故而谐波主要在用电规模大、高电力系统负载的电力系统中出现，包括工业聚集区，大功率换流与变频电力系统中。而之所以会产生该现象，核心之处仍为非线性负载相关问题，即在电流途径负载之际，电压降无法灵活并正常的展示出对线状模式，诱发非正弦电流形成且导致谐波产生。典型的即电弧炉冶炼时，因交流电流过零后电弧重燃与具备的福安特性为非线性电弧，从而让电流波形发生改变丧失规律性，让电流波形不规则变化越来越明显，并形成大量谐波电流。下述电器设备极易出现谐波电流：即具备铁磁饱和特征的铁芯电气设备，典型的即电抗器，主要是通过非线性特征电弧来充当工作介质的电气设备（交流弧电气设备）以及进行电力电子元件安装的开关电源电气设备等。3 如何有效应对非线性用户谐波对计量装置量化带来的影响3.1 依靠有效措施进行谐波抑制通过可行举措来抑制谐波源，让存在谐波源的用电负荷朝电网注入的谐波电流低于电力系统谐波暂行规定条件，特别是新加至电网运行的大容量非线性用电负荷，应基于审查、涉及投运、验收等多层面做好把关工作，只要发现和规定不相符的情况，应通过合理措施给予抑制，对于不满足要求的应禁止接入电网运行。3.2 强化谐波的监控监测进行谐波监测点设置，且做好谐波电压表、电流表以及谐波功率流向计等设备安装，加强谐波大小、反向等的全方位测量，结合具体情况对所安装于谐波位置的电能计量装置定出最适宜的补偿系数，达到电量盈亏补偿之效。3.3 选择适宜的计量方式（1）采取全能量计量形式此法需电能表对基波电能以及全部谐波电能给予精准反映，也就是对线性用户，电能表可给出读数w1+wh，而非线性用户电能表需给出读数w1-wh。具体情况即：线性用户应用感应式电能表的计量结果记作w1+Khwh，误差记作=Khwh-wh0，多计量一些谐波电能，电子式电能表计量结果大致是w1-wh，误差记作0。全能量计量形式下电子式电能表基本上不存在计量误差，属于有功电能表的最佳选择，然而该计量形式自身所存在的合理性有待分析。而出现了谐波源的用电户在接收了自电网传送的有功电能后，将其转化为谐波电能并经电网馈送出去，不但会为电网带来极大污染，同时因现阶段安装式电能表计量的为总电能，从而让此类用户不会因电网污染而获得对应的惩处，甚至能够因支付更少的电费而获利。不过针对非污染源用电户而言，除了需被迫接受因谐波源带来的会为其造成不良影响的谐波电能外，甚至会因电能表上计算的总电能是有功电能和谐波电能的总和，反而导致电费支出升高，此类不合理情况让供电部门以及用户间时常出现争执，故而此形式只可在电力系统谐波含量小，影响不大的条件下使用。（2）基波电能计量形式此形式仅需电能表对基波有功功率以及有功电能进行反映但不计谐波有功功率，也就是无论是线性用户或非线性用户，电能表均只对基波有功电能w1给予反映。在具体电网运行工作中，线性用户所用的感应式探讨交流 452023.1电能表计量结果记作w1+Khwh，误差记作=Khwh0，将所有谐波电能均计入电表。当谐波源（非线性用户）所用的电子式电能表计量结果大致记作w1-wh，误差记作=-Khwh0，当电子式电能表计量结果大致记作w1-wh，误差记作=-wh0，同时误差绝对值最大。在使用了该计量方式后，虽然能够规避线性用户承担额外电力谐波有功电能电费的现象，非线性用户所致的谐波污染仍仅能对基波有功电费予以支付却无任何惩处的约束，因而此法不适宜应用到电网谐波污染较严重之处；不过针对谐波源没有对系统以及其它用户带来严重干扰的IV类与以上低压用户电能表尚且适用，仅进行基波电能计量，同样属于可采取的较好方法。（3）带加权系数的谐波有功电能计量形式这属于一类分别计量基波电能以及谐波电能的改进化计量形式，可采取的计算公式为：（4）式中：w1基波电能；whpos正向谐波电能；whopp反向谐波电能；chpos、chopp正、反向谐波电能加权系数，其中0chpos1。该新型计量收费形式能够对受到谐波干扰的线性用户予以相关补偿，惩处非线性用户所引起的谐波电能，进而依靠经济手段来让电网谐波污染得到控制，做到准确公平计量，故而在出现了严重谐波污染的系统更适用。由此可见，谐波环境下电能表需对基波电能进行计量，做好谐波与影响程度的分析，从而赋予基波电能计费的折扣，这样使得处于谐波环境里的大用户与用电企业均会积极主动的通过有效方法进行谐波治理，并且可达到对线性用户的补偿。4 小结电网里非线性谐波会对电能计量装置造成多方面影响，干扰计量准确性，可能会导致部分电力用户出现多交电费等现象，这种不公平现象对用户而言是权益受到侵害的表现，也是当前计量技术形式改进以及谐波监测等范畴需要大力探索以及解决的问题，在后续有必要进一步展开深入研究，总结出更多有效的应对之措。参考文献1 常潇，张世锋，王金浩.多元非线性用户交互影响下谐波责任量化方法J.中国测试，2022（04）：95-1012 严静，林锐，张嫣.一种基于协议容量分配的工业园区用户谐波电流限值分摊方法J.电力系统及其自动化学报：1-73 李许军，姜毅龙，杨龙，刘艳，王春霞.电网谐波对线性用户电能计量的影响分析及改善措施J.工业计量，2018（03）：97-100，112（上接第32页）表2 各校准点不确定度汇总表序号校准点/MPa标准不确定度u扩展不确定度U（k=2）10.040.12%FS0.24%FS20.080.14%FS0.28%FS30.120.15%FS0.30%FS40.160.17%FS0.34%FS50.200.19%FS0.38%FS60.240.20%FS0.40%FS70.280.22%FS0.44%FS80.320.24%FS0.48%FS90.360.26%FS0.52%FS100.400.28%FS0.56%FS结果的扩展不确定度为（0.240.56）%FS（k=2），其最大值不超过0.6%FS，该扩展不确定度的评定结果在理想的范围内，说明了评定过程和方法的正确性，对振弦类传感器不确定度评定具有借鉴和指导意义。参考文献1 JJF 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示S.北京：中国计量出版社，20122 JJG（交通）029-2017 钢弦式孔隙水压力计检定规程S.北京：人民交通出版社，20183 赵晖，窦春晖.钢弦式孔隙水压力计计量检定装置研究J.水道港口，2018，39（3）：377-3824 GB/T 13606-2007 土工试验仪器 岩土工程仪器 振弦式传感器通用技术条件S.北京：中国标准出版社，20075 JT/T 580-2017 钢弦式孔隙水压力计S.北京：人民交通出版社，20186 曾麟，周四清，陈岳飞，丁涛.基于最小二乘法的振弦式土压力计校准研究J.计量技术，2020（6）：53-577 刘茹，李昕，李均胜.最小二乘法中的不确定评估及应用J.汽车科技，2020（3）：63-658 张国华.最小二乘法线性回归分析及其测量不确定度探讨J.检验检测，2020（15）：72-73