请教电源问题 点击：414 | 回复：14
发表于：2008-12-22 17:02:30
12楼
通过对感应型电能表和电子型电能表计量准确度的频率响应进行测试和分析，谐波对电能计量的准确度存在着一定的影响。
1.对感应型电能表计量准确度的影响
感应型电能表对2次以上的谐波有逐渐增大的衰减特性，达到9次时已衰减掉80％以上。因此，谐波的影响具有下降频率特性，即对于同样大小的功率，电能表反应谐波功率的转速随谐波次数的增大而减小。主要原因时感应式电能表的圆盘涡流路径的等效圆盘阻抗角随频率的增高而增大，如当基波功率P1和谐波功率Pn通过感应型电能表时，电能表的转速为：
wn=K1P1+KnPn
式中 wn——电能表转速；
P1——基波功率；
Pn——谐波功率；
K1——基波系数；
Kn——谐波系数。
当谐波电压和电流达到基波量的20％时，K1基本不变，Kn的实测结果见表2－7。
表2－7 谐波系数Kn在不同谐波次数下的实测值
谐波次数n 3次 5次 7次
谐波系数Kn 0.6 0.4 0.28
表2－7中，Kn为电能表反映谐波功率的转速与反映基波功率的转速之比。谐波次数越高，Kn越小，而且Kn总小于1，这是因为谐波功率产生的转矩比等量基波功率产生的转矩要小。
2.对电子型电能表呈宽带响应的特性，电子表带宽主要受其互感器频带和乘法器时钟频率的限制。电子式电能表的误差主要源自其输入模块。在结构设计上，由于电能表输入模块的信号变送仅考虑基波，当电压、电流波形发生畸变时，磁通不能相应地发生线性变化而产生误差，影响了电能表地整体计量精度。
如下式所示地系统供电电压，其3次谐波电压含有率为3％（基波有效值已作归一化处理）。
某用户接在此供电系统上，其负载电流如下式所示：
负载谐波功率随着谐波电压、电流相位差θ变化的关系及对负载电能计量的影响见表2－8（基波有功为0.866；基波无功为0.5）。
表2－8 负载谐波功率随谐波电压电流相位差θ变化的关系及对负载电能计量的影响
相位差 谐波功率 负载电能计量影响（与基波电度比较）
θ（rad） P Q
0
π/4
3π/4
-3π/4
-π/4 0.006
0.00424
-0.00424
-0.00424
0.00424 0
0.00424
0.00424
-0.00424
-0.00424 +0.69%
+0.49%
-0.49%
-0.49%
+0.49%
从电能计量的角度来看，正弦波电源供非线性负荷，负荷污染电网、向系统注入谐波功率，少交电费，电力系统不公平；谐波电源供线性负荷，用户设备性能变坏，吸收谐波功率，多交电费、对电力用户不公平。而对于谐波电源供非线性负荷，则应根据谐波电压电流的相位差具体分析，以判断用户是吸收谐波功率还是污染电网而向系统注入谐波功率
1.对感应型电能表计量准确度的影响
感应型电能表对2次以上的谐波有逐渐增大的衰减特性，达到9次时已衰减掉80％以上。因此，谐波的影响具有下降频率特性，即对于同样大小的功率，电能表反应谐波功率的转速随谐波次数的增大而减小。主要原因时感应式电能表的圆盘涡流路径的等效圆盘阻抗角随频率的增高而增大，如当基波功率P1和谐波功率Pn通过感应型电能表时，电能表的转速为：
wn=K1P1+KnPn
式中 wn——电能表转速；
P1——基波功率；
Pn——谐波功率；
K1——基波系数；
Kn——谐波系数。
当谐波电压和电流达到基波量的20％时，K1基本不变，Kn的实测结果见表2－7。
表2－7 谐波系数Kn在不同谐波次数下的实测值
谐波次数n 3次 5次 7次
谐波系数Kn 0.6 0.4 0.28
表2－7中，Kn为电能表反映谐波功率的转速与反映基波功率的转速之比。谐波次数越高，Kn越小，而且Kn总小于1，这是因为谐波功率产生的转矩比等量基波功率产生的转矩要小。
2.对电子型电能表呈宽带响应的特性，电子表带宽主要受其互感器频带和乘法器时钟频率的限制。电子式电能表的误差主要源自其输入模块。在结构设计上，由于电能表输入模块的信号变送仅考虑基波，当电压、电流波形发生畸变时，磁通不能相应地发生线性变化而产生误差，影响了电能表地整体计量精度。
如下式所示地系统供电电压，其3次谐波电压含有率为3％（基波有效值已作归一化处理）。
某用户接在此供电系统上，其负载电流如下式所示：
负载谐波功率随着谐波电压、电流相位差θ变化的关系及对负载电能计量的影响见表2－8（基波有功为0.866；基波无功为0.5）。
表2－8 负载谐波功率随谐波电压电流相位差θ变化的关系及对负载电能计量的影响
相位差 谐波功率 负载电能计量影响（与基波电度比较）
θ（rad） P Q
0
π/4
3π/4
-3π/4
-π/4 0.006
0.00424
-0.00424
-0.00424
0.00424 0
0.00424
0.00424
-0.00424
-0.00424 +0.69%
+0.49%
-0.49%
-0.49%
+0.49%
从电能计量的角度来看，正弦波电源供非线性负荷，负荷污染电网、向系统注入谐波功率，少交电费，电力系统不公平；谐波电源供线性负荷，用户设备性能变坏，吸收谐波功率，多交电费、对电力用户不公平。而对于谐波电源供非线性负荷，则应根据谐波电压电流的相位差具体分析，以判断用户是吸收谐波功率还是污染电网而向系统注入谐波功率
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