滕召勝電能計量與諧波影響

1、 電能電能計量計量 諧波影響諧波影響 滕召勝滕召勝 電氣與信息工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 儀器科學(xué)系儀器科學(xué)系 2007年年11月月28日日15:00 電氣院電氣院219 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容 電能計量的背景知識電能計量的背景知識 機(jī)械式電能計量機(jī)械式電能計量 電子式電能計量電子式電能計量 諧波對電能計量的影響諧波對電能計量的影響 諧波電能計量方法諧波電能計量方法 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 背景知識背景知識 借助各種電工儀器儀表對電流、電壓、電阻、電借助各種電工儀器儀表對電流、電壓、電阻、電 能、電功率等進(jìn)行測量，稱

2、之為能、電功率等進(jìn)行測量，稱之為電工測量電工測量（電測電測）。 電工儀表的種類繁多，分類方法也各有不同。按電工儀表的種類繁多，分類方法也各有不同。按 照電工儀表的結(jié)構(gòu)和用途，大體上可以分為以下五類照電工儀表的結(jié)構(gòu)和用途，大體上可以分為以下五類： （1）指示儀表類：直接從儀表指示的讀數(shù)來確定）指示儀表類：直接從儀表指示的讀數(shù)來確定 被測量的大小。被測量的大小。 （2）比較儀器類：需在測量過程中將被測量與某）比較儀器類：需在測量過程中將被測量與某 一標(biāo)準(zhǔn)量比較后才能確定其大小。一標(biāo)準(zhǔn)量比較后才能確定其大小。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 （3）數(shù)字式儀表類：直接以數(shù)字形式顯

3、示測量結(jié)）數(shù)字式儀表類：直接以數(shù)字形式顯示測量結(jié) 果，如數(shù)字萬用表、數(shù)字頻率計。果，如數(shù)字萬用表、數(shù)字頻率計。 （4）記錄儀表和示波器類：如）記錄儀表和示波器類：如x-y記錄儀、光線記錄儀、光線 示波器。示波器。 （5）擴(kuò)大量程裝置和變換器：如分流器、附加電）擴(kuò)大量程裝置和變換器：如分流器、附加電 阻、電流互感器、電壓互感器。阻、電流互感器、電壓互感器。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 常用的指示儀表可按以下方法分類：常用的指示儀表可按以下方法分類： （1）按儀表的工作原理分類，主要有電磁式、電）按儀表的工作原理分類，主要有電磁式、電 動式和磁電式指示儀表，其他還有感應(yīng)式

4、、振動式、動式和磁電式指示儀表，其他還有感應(yīng)式、振動式、 熱電式、熱線式、靜電式、整流式、光電式和電解式熱電式、熱線式、靜電式、整流式、光電式和電解式 等類型的指示儀表。等類型的指示儀表。 （2）按測量對象的種類分類，主要有電流表（又）按測量對象的種類分類，主要有電流表（又 分安培表、毫安表、微安表）、電壓表（又分為伏特分安培表、毫安表、微安表）、電壓表（又分為伏特 表、毫伏表等）、功率表、頻率表、歐姆表、電度表表、毫伏表等）、功率表、頻率表、歐姆表、電度表 等。等。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 （3）按被測電流種類分類，有直流儀表、交流儀）按被測電流種類分類，有直流

5、儀表、交流儀 表、交直流兩用儀表。表、交直流兩用儀表。 （4）按使用方式分類，有安裝式儀表和可攜式儀）按使用方式分類，有安裝式儀表和可攜式儀 表。表。 （5）按儀表的準(zhǔn)確度分類，指示儀表的準(zhǔn)確度可）按儀表的準(zhǔn)確度分類，指示儀表的準(zhǔn)確度可 分為分為 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七個等級。儀七個等級。儀 表的級別即儀表準(zhǔn)確度的等級。表的級別即儀表準(zhǔn)確度的等級。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 （6）按使用環(huán)境條件分類，指示儀表可分為）按使用環(huán)境條件分類，指示儀表可分為 a、 b、c三組。三組。 a組：工作環(huán)境為組：工作環(huán)境為0+40，相對濕度在，相對

6、濕度在85%以下。以下。 b組：工作環(huán)境為組：工作環(huán)境為-20+50，相對濕度在，相對濕度在85%以以 下。下。 c組：工作環(huán)境為組：工作環(huán)境為-40+60，相對濕度在，相對濕度在98%以以 下。下。 （7）按對外界磁場的防御能力分類，指示儀表有按對外界磁場的防御能力分類，指示儀表有 、 4個等級。個等級。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 磁電式、電磁式、電動式、感應(yīng)式、整流式 按作用原理分 靜電式、熱電式、電子式等 電流表、電壓表、瓦時計、功率表、歐姆表 按測量對象分 高阻表、相位表、頻率表、萬用表、電橋 按測量電流種類 直流電表、交流電表、交直流電表 按使用方法分 固

7、定（版式）儀表、手?jǐn)y式（實驗室用）儀表 電測儀表的分類 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 機(jī)械式電能計量機(jī)械式電能計量 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電流測量電流測量 電流表是用來測量電路中的電流值的。按所測電電流表是用來測量電路中的電流值的。按所測電 流性質(zhì)，電流表可分為直流電流表、交流電流表和交流性質(zhì)，電流表可分為直流電流表、交流電流表和交 直流兩用電流表。就其測量范圍而言，電流表又分為直流兩用電流表。就其測量范圍而言，電流表又分為 微安表、毫安表和安培表。微安表、毫安表和安培表。 電流表串接在被測電路中使用。電流表串接在被測電路中使用。 利用電

8、阻并聯(lián)分流，可以擴(kuò)大電流表的測量量程。利用電阻并聯(lián)分流，可以擴(kuò)大電流表的測量量程。 并聯(lián)的電阻稱為分流電阻或分流器并聯(lián)的電阻稱為分流電阻或分流器。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電流表擴(kuò)大量程電路 r l i a r fi e 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電流表的使用電流表的使用 在測量電路電流時，一定要將電流表串聯(lián)在被測在測量電路電流時，一定要將電流表串聯(lián)在被測 電路中。電路中。 磁電式儀表一般只用于測量直流電流，測量時要磁電式儀表一般只用于測量直流電流，測量時要 注意電流接線端的注意電流接線端的“+”、“-”極性標(biāo)記，不可接錯，以極性標(biāo)記，

9、不可接錯，以 免指針反打，損壞儀表。免指針反打，損壞儀表。 對于有兩個量程的電流表，它具有三個接線端，對于有兩個量程的電流表，它具有三個接線端， 使用時要看清楚接線端量程標(biāo)記，根據(jù)被測電流大小使用時要看清楚接線端量程標(biāo)記，根據(jù)被測電流大小 選擇合適的量程，將公共接線端一個量程接線端串聯(lián)選擇合適的量程，將公共接線端一個量程接線端串聯(lián) 在被測電路中。在被測電路中。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 鉗形電流表鉗形電流表 通常，當(dāng)用電流通常，當(dāng)用電流 表測量負(fù)載電流時，表測量負(fù)載電流時， 必須把電流表串聯(lián)在必須把電流表串聯(lián)在 電路中。電路中。 但當(dāng)在施工現(xiàn)場但當(dāng)在施工現(xiàn)場 需要臨

10、時檢查電氣設(shè)需要臨時檢查電氣設(shè) 備的負(fù)載情況或線路備的負(fù)載情況或線路 流過的電流時，線路流過的電流時，線路 斷開不便。此時應(yīng)采斷開不便。此時應(yīng)采 用鉗形電流表測量電用鉗形電流表測量電 流。流。 1 2 3 4 5 6 7 1被測導(dǎo)線； 2鐵心； 3二次繞組； 4表頭； 5量程調(diào)節(jié)開關(guān)； 6膠木手柄； 7鐵心開關(guān) 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電壓的測量電壓的測量 電壓表是用來測量電路中的電壓值的電壓表是用來測量電路中的電壓值的。 按所測電壓的性質(zhì)按所測電壓的性質(zhì)，電壓表分為直流電壓表、交電壓表分為直流電壓表、交 流電壓表和交直兩用電壓表。流電壓表和交直兩用電壓表。 就其

11、測量范圍而言，電壓表又分為毫伏表、伏特就其測量范圍而言，電壓表又分為毫伏表、伏特 表。表。 1）電壓表的工作原理）電壓表的工作原理 磁電式、電磁式、電動式儀表是指針式電壓表的磁電式、電磁式、電動式儀表是指針式電壓表的 主要形式。主要形式。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 2）電壓表的選擇）電壓表的選擇 電壓表的選擇原則和方法與電流表的選擇相同，電壓表的選擇原則和方法與電流表的選擇相同， 主要從測量對象、測量范圍、測量準(zhǔn)確度要求和儀表主要從測量對象、測量范圍、測量準(zhǔn)確度要求和儀表 價格等方面考慮。價格等方面考慮。 3）電壓表的使用）電壓表的使用 用電壓表測量電路電壓時，一定

12、要使電壓表與被用電壓表測量電路電壓時，一定要使電壓表與被 測電壓的兩端并聯(lián)，電壓表指針?biāo)緸楸粶y電路兩點測電壓的兩端并聯(lián)，電壓表指針?biāo)緸楸粶y電路兩點 間的電壓。間的電壓。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 ）電壓表的選擇和使用注意事項）電壓表的選擇和使用注意事項 電壓表及其量程的選擇方法與電流表相同，量程電壓表及其量程的選擇方法與電流表相同，量程 和儀表的等級要合適。和儀表的等級要合適。 電壓表必須與被測電路并聯(lián)。直流電壓表還要注電壓表必須與被測電路并聯(lián)。直流電壓表還要注 意儀表的極性，表頭的意儀表的極性，表頭的“+”端接高電位，端接高電位，“-”端接端接 低電位。低電位

13、。 高電壓必須利用電壓互感器將高壓按比例變成低高電壓必須利用電壓互感器將高壓按比例變成低 壓后進(jìn)行測量。電壓互感器的二次側(cè)絕對不允許短路；壓后進(jìn)行測量。電壓互感器的二次側(cè)絕對不允許短路； 二次側(cè)必須接地。二次側(cè)必須接地。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 功率的測量功率的測量 電路功率使用功率表進(jìn)行測量。電路功率使用功率表進(jìn)行測量。 1）功率表的工作原理）功率表的工作原理 多數(shù)機(jī)械式功率表是根據(jù)電動式儀表的工作原理多數(shù)機(jī)械式功率表是根據(jù)電動式儀表的工作原理 來測量電路功率的。來測量電路功率的。 2）功率表的選擇）功率表的選擇 在選擇功率表時，首先要考慮的是功率表的量程在選擇

14、功率表時，首先要考慮的是功率表的量程, 必須使其電流量程能允許通過負(fù)載電流必須使其電流量程能允許通過負(fù)載電流, 電壓量程能電壓量程能 承受負(fù)載電壓。承受負(fù)載電壓。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 3）功率表的使用）功率表的使用 (1) 功率表的正確接線。功率表的正確接線。 電動式功率表指針的偏轉(zhuǎn)方向是由通過電流線圈的電動式功率表指針的偏轉(zhuǎn)方向是由通過電流線圈的 電流方向決定的，如果改變其中一個線圈中電流的方電流方向決定的，如果改變其中一個線圈中電流的方 向，指針就將反轉(zhuǎn)。向，指針就將反轉(zhuǎn)。 l l (a) r w l l (b) r w 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：

15、電能計量與諧波影響 (2) 三相平衡負(fù)載電路總功率的測量。三相平衡負(fù)載電路總功率的測量。 三相平衡負(fù)載的每相負(fù)載所消耗的功率相同，只三相平衡負(fù)載的每相負(fù)載所消耗的功率相同，只 需用一只功率表測量一相負(fù)載的功率，然后乘以需用一只功率表測量一相負(fù)載的功率，然后乘以3即可即可 得三相總功率。得三相總功率。 (3) 三相四線制電路總功率的測量。三相四線制電路總功率的測量。 在三相四線制電路中，三相負(fù)載不平衡，要測量在三相四線制電路中，三相負(fù)載不平衡，要測量 其總功率需使用三只功率表。其總功率需使用三只功率表。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電能計量電能計量 電度表是計量電能的儀

16、表，即能測量某一段時間電度表是計量電能的儀表，即能測量某一段時間 內(nèi)所消耗的電能。內(nèi)所消耗的電能。 電度表按用途分為有功電度表和無功電度表兩種，電度表按用途分為有功電度表和無功電度表兩種， 它們分別計量有功功率和無功功率；按結(jié)構(gòu)分為單相它們分別計量有功功率和無功功率；按結(jié)構(gòu)分為單相 表和三相表兩種。表和三相表兩種。 1）電度表的結(jié)構(gòu)）電度表的結(jié)構(gòu) 電度表的種類雖不同，但其結(jié)構(gòu)是一樣的。它由電度表的種類雖不同，但其結(jié)構(gòu)是一樣的。它由 兩部分組成：一部分是固定的電磁鐵，另一部分是活兩部分組成：一部分是固定的電磁鐵，另一部分是活 動的鋁盤。電度表都有驅(qū)動元件、轉(zhuǎn)動元件、制動元動的鋁盤。電度表都有驅(qū)動

17、元件、轉(zhuǎn)動元件、制動元 件、計數(shù)機(jī)構(gòu)等部件。單相電度表的結(jié)構(gòu)如圖所示。件、計數(shù)機(jī)構(gòu)等部件。單相電度表的結(jié)構(gòu)如圖所示。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 單相電度表的結(jié)構(gòu)示意圖 2 1 3 4 5 負(fù)載 電源 6 1電流元件； 2電壓元件； 3蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)； 4轉(zhuǎn)軸； 5鋁盤； 6永久磁鐵 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 (1) 驅(qū)動元件。驅(qū)動元件由電驅(qū)動元件。驅(qū)動元件由電 壓元件壓元件(電壓線圈及其鐵心電壓線圈及其鐵心)和電和電 流元件流元件(電流線圈及其鐵心電流線圈及其鐵心)組成。組成。 (2) 轉(zhuǎn)動元件。轉(zhuǎn)動元件由可轉(zhuǎn)動元件。轉(zhuǎn)動元件由可 動鋁

18、盤和轉(zhuǎn)軸組成。動鋁盤和轉(zhuǎn)軸組成。 (3) 制動元件。制動元件是一制動元件。制動元件是一 塊永久磁鐵，在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生塊永久磁鐵，在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生 制動力矩，使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速與制動力矩，使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速與 用電器的功率大小成正比。用電器的功率大小成正比。 (4) 計算機(jī)構(gòu)。計算機(jī)構(gòu)又叫計算機(jī)構(gòu)。計算機(jī)構(gòu)又叫 計算器，它由蝸桿、蝸輪、齒輪計算器，它由蝸桿、蝸輪、齒輪 和字輪組成。和字輪組成。 2 1 3 4 5 負(fù)載 電源 6 1電流元件； 2電壓元件； 3蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)； 4轉(zhuǎn)軸； 5鋁盤； 6永久磁鐵 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 2）電度表的工作原理）電度表的工作原

19、理 當(dāng)通入交流電，電壓當(dāng)通入交流電，電壓 元件和電流元件兩種交變元件和電流元件兩種交變 的磁通穿過鋁盤時，在鋁的磁通穿過鋁盤時，在鋁 盤內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生渦流，渦流盤內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生渦流，渦流 與電磁鐵的磁通相互作用，與電磁鐵的磁通相互作用， 產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)動力矩，使鋁產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)動力矩，使鋁 盤轉(zhuǎn)動。盤轉(zhuǎn)動。 2 1 3 4 5 負(fù)載 電源 6 1電流元件； 2電壓元件； 3蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)； 4轉(zhuǎn)軸； 5鋁盤； 6永久磁鐵 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 3）電度表的安裝和使用要求）電度表的安裝和使用要求 (1) 電度表應(yīng)按設(shè)計裝配圖規(guī)定的位置進(jìn)行安裝，電度表應(yīng)按設(shè)計裝配圖規(guī)定的位置進(jìn)行

20、安裝， 應(yīng)注意不能安裝在高溫、潮濕、多塵及有腐蝕氣體的應(yīng)注意不能安裝在高溫、潮濕、多塵及有腐蝕氣體的 地方。地方。 (2) 電度表應(yīng)安裝在不易受震動的墻上或開關(guān)板上，電度表應(yīng)安裝在不易受震動的墻上或開關(guān)板上， 墻面上的安裝位置以不低于墻面上的安裝位置以不低于1.8 m為宜。為宜。 (3) 為了保證電度表工作的準(zhǔn)確性，必須嚴(yán)格垂直為了保證電度表工作的準(zhǔn)確性，必須嚴(yán)格垂直 裝設(shè)。裝設(shè)。 (4) 電度表的導(dǎo)線中間不應(yīng)有接頭。電度表的導(dǎo)線中間不應(yīng)有接頭。 (5) 電度表在額定電壓下，當(dāng)電流線圈無電流通過電度表在額定電壓下，當(dāng)電流線圈無電流通過 時，鋁盤的轉(zhuǎn)動不超過時，鋁盤的轉(zhuǎn)動不超過1轉(zhuǎn)，功率消耗不超

21、過轉(zhuǎn)，功率消耗不超過1.5 w。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 (6) 電度表裝好后，開亮電燈，電度表的鋁盤應(yīng)從電度表裝好后，開亮電燈，電度表的鋁盤應(yīng)從 左向右轉(zhuǎn)動。左向右轉(zhuǎn)動。 (7) 單相電度表的選用必須與用電器總瓦數(shù)相適應(yīng)。單相電度表的選用必須與用電器總瓦數(shù)相適應(yīng)。 (8) 電度表在使用時，電路不容許短路及用電器超電度表在使用時，電路不容許短路及用電器超 過額定值的過額定值的125%。 (9) 電度表不允許安裝在電度表不允許安裝在10%額定負(fù)載以下的電路額定負(fù)載以下的電路 中使用。中使用。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 單相電能表 50hz

22、，有功電能 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 感應(yīng)式電能表的不足感應(yīng)式電能表的不足 隨著電能開發(fā)及利用的加速，用戶對電能表性能隨著電能開發(fā)及利用的加速，用戶對電能表性能 提出了更高的要求。感應(yīng)式電能表受其原理和結(jié)構(gòu)等提出了更高的要求。感應(yīng)式電能表受其原理和結(jié)構(gòu)等 因素的制約，逐漸暴露出準(zhǔn)確度低、適用頻率范圍窄、因素的制約，逐漸暴露出準(zhǔn)確度低、適用頻率范圍窄、 功能單一和無法功能單一和無法進(jìn)進(jìn)一步拓展功能等缺點，很難滿足用一步拓展功能等缺點，很難滿足用 戶的需求，于是人們開始研究并試驗采用電子電路來戶的需求，于是人們開始研究并試驗采用電子電路來 測量交流電能。測量交流電能。

23、基于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們基于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們 相繼開發(fā)出了多種多樣的電子式電能表。相繼開發(fā)出了多種多樣的電子式電能表。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電子式電能計量電子式電能計量 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電子式電能表的發(fā)展電子式電能表的發(fā)展 早期的電子式電能表，仍采用感應(yīng)式電能表的測早期的電子式電能表，仍采用感應(yīng)式電能表的測 量機(jī)構(gòu)作為工作元件，由光電傳感器完成電能量機(jī)構(gòu)作為工作元件，由光電傳感器完成電能-脈沖的脈沖的 轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)電子電路對脈沖進(jìn)行適當(dāng)處理，從而實轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)電子電路對脈沖進(jìn)行適當(dāng)處

24、理，從而實 現(xiàn)對電能的測量。這種電能表的顯著特點是感應(yīng)式測現(xiàn)對電能的測量。這種電能表的顯著特點是感應(yīng)式測 量機(jī)構(gòu)配以脈沖發(fā)生裝置，因此也被稱為感應(yīng)式脈沖量機(jī)構(gòu)配以脈沖發(fā)生裝置，因此也被稱為感應(yīng)式脈沖 電能表或機(jī)電脈沖式電能表。電能表或機(jī)電脈沖式電能表。 機(jī)電脈沖式電能表自機(jī)電脈沖式電能表自20世紀(jì)世紀(jì)70年代初就在國外一年代初就在國外一 些工業(yè)化國家逐漸大面積采用。這種電能表和機(jī)械式些工業(yè)化國家逐漸大面積采用。這種電能表和機(jī)械式 多費(fèi)率電能表都是感應(yīng)式電能表向全電子式電能表過多費(fèi)率電能表都是感應(yīng)式電能表向全電子式電能表過 渡發(fā)展過程中的電能計量品種，它們對分時電價、需渡發(fā)展過程中的電能計量品種

25、，它們對分時電價、需 量電價制度的實施起了積極的推動作用。量電價制度的實施起了積極的推動作用。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 以感應(yīng)式測量機(jī)構(gòu)作為測量主回路的原理性缺陷，以感應(yīng)式測量機(jī)構(gòu)作為測量主回路的原理性缺陷， 決定了它同感應(yīng)式電能表一樣準(zhǔn)確度低、適用頻率范決定了它同感應(yīng)式電能表一樣準(zhǔn)確度低、適用頻率范 圍低。圍低。 電子式電能計量方案使用乘法器實現(xiàn)功率和電能電子式電能計量方案使用乘法器實現(xiàn)功率和電能 的測量，功率是電流與電壓的乘積，電能是功率對時的測量，功率是電流與電壓的乘積，電能是功率對時 間的積分。間的積分。 20世紀(jì)世紀(jì)80年代末年代末90年代初，國外大公司

26、相繼推出年代初，國外大公司相繼推出 了 全 電 子 式 多 功 能 電 能 表 ， 如 瑞 士 蘭 地 斯 公 司了 全 電 子 式 多 功 能 電 能 表 ， 如 瑞 士 蘭 地 斯 公 司 (landis & gyr)、法國斯倫貝謝公司法國斯倫貝謝公司(schlumberger) 和美國通用電氣公司和美國通用電氣公司(ge)等。等。 我國從我國從20世紀(jì)世紀(jì)90年代初開始研制全電子式電能表，年代初開始研制全電子式電能表， 1994年威勝集團(tuán)、恒通公司等相繼推出了全電子式多年威勝集團(tuán)、恒通公司等相繼推出了全電子式多 功能電能表，隨后有多家公司開始小批量生產(chǎn)。功能電能表，隨后有多家公司開始小批

27、量生產(chǎn)。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電子式電能表與感應(yīng)式電能表相比，除了具有測電子式電能表與感應(yīng)式電能表相比，除了具有測 量精度高、性能穩(wěn)定、功耗低、體積小、重量輕等優(yōu)量精度高、性能穩(wěn)定、功耗低、體積小、重量輕等優(yōu) 點外，表計功能和通信接口具有良好的擴(kuò)展性，易于點外，表計功能和通信接口具有良好的擴(kuò)展性，易于 實現(xiàn)多功能計量和通信，可實現(xiàn)現(xiàn)場校驗和調(diào)整，便實現(xiàn)多功能計量和通信，可實現(xiàn)現(xiàn)場校驗和調(diào)整，便 于數(shù)據(jù)采集和電力管理。于數(shù)據(jù)采集和電力管理。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電子式電能表的工作框圖電子式電能表的工作框圖 電子式電能表也稱靜止式

28、電能表。與傳統(tǒng)的機(jī)械電子式電能表也稱靜止式電能表。與傳統(tǒng)的機(jī)械 表相比，采用電子計量原理的三相電能表，具有高精表相比，采用電子計量原理的三相電能表，具有高精 度、多參數(shù)測量、諧波功率電能計量等優(yōu)勢。度、多參數(shù)測量、諧波功率電能計量等優(yōu)勢。 三相電子式電能表一般包括計量模塊、電源模塊、三相電子式電能表一般包括計量模塊、電源模塊、 電能表管理模塊、人機(jī)接口模塊和通信模塊。電能表管理模塊、人機(jī)接口模塊和通信模塊。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 計量模塊包括電壓電流采樣電路和計量單元。計量模塊包括電壓電流采樣電路和計量單元。 被測三相電壓、三相電流經(jīng)電壓電流采樣電路和被測三相電

29、壓、三相電流經(jīng)電壓電流采樣電路和 a/d轉(zhuǎn)換器變換后，數(shù)字量輸入至計量單元。轉(zhuǎn)換器變換后，數(shù)字量輸入至計量單元。 計量單元是電子式電能表計量部分的核心，可采計量單元是電子式電能表計量部分的核心，可采 用模擬乘法器、數(shù)字乘法器、專用電能計量芯片或數(shù)用模擬乘法器、數(shù)字乘法器、專用電能計量芯片或數(shù) 字信號處理器（字信號處理器（dsp）等。等。 計量單元輸出電壓電流有效值、功率、及電量等計量單元輸出電壓電流有效值、功率、及電量等 信息。信息。 管理模塊讀取計量模塊輸出的測量參數(shù)和電量數(shù)管理模塊讀取計量模塊輸出的測量參數(shù)和電量數(shù) 據(jù)，完成顯示、人機(jī)接口、電能表通信等功能。據(jù)，完成顯示、人機(jī)接口、電能表通

30、信等功能。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電能計量原理電能計量原理 電能測量的有功電能測量可簡單描述如下。電能測量的有功電能測量可簡單描述如下。 若電壓若電壓u(t)和電流和電流i(t)均為正弦波，表達(dá)式為均為正弦波，表達(dá)式為 tututu m sin2sin)( )sin(2)sin()(tititi m 式中，式中，u(t)為為t時刻電壓瞬時值；時刻電壓瞬時值；i(t)為為t時刻電流瞬時值；時刻電流瞬時值； um為電壓峰值；為電壓峰值；im為電流峰值；為電流峰值；u為電壓有效值；為電壓有效值；i為為 電流有效值；

31、電流有效值；為電壓與電流相位差；為電壓與電流相位差；為角頻率。為角頻率。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 則則瞬時功率瞬時功率p(t)為為 )sin(*sin*2 )sin(2*sin2 )(*)()( titu titu titutp u(t) i(t) 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 關(guān)于瞬時功率，需注意以下幾個概念：關(guān)于瞬時功率，需注意以下幾個概念： （a）瞬時功率瞬時功率p(t)可正可負(fù)。當(dāng)可正可負(fù)。當(dāng)u(t)或或i(t)為零時，為零時， p(t)=0。當(dāng)。當(dāng)u(t)、i(t)同時為正或負(fù)時，同時為正或負(fù)時，p(t)0，表示電，表示電 源向負(fù)

32、載輸出功率源向負(fù)載輸出功率(負(fù)載吸收功率負(fù)載吸收功率)。當(dāng)。當(dāng)u(t)、i(t)瞬時極瞬時極 性相反時，性相反時，p(t)0，表示該瞬時負(fù)載將能量回送給電源。，表示該瞬時負(fù)載將能量回送給電源。 （b）若在一周內(nèi)平均起來看，瞬時功率的平均值若在一周內(nèi)平均起來看，瞬時功率的平均值 總是正，表示負(fù)載中有電阻元件。電阻元件總是消耗總是正，表示負(fù)載中有電阻元件。電阻元件總是消耗 功率的。功率的。 （c）瞬時功率可以分為兩大部分：一部分是恒定瞬時功率可以分為兩大部分：一部分是恒定 分量，相當(dāng)于一周內(nèi)電阻上瞬時功率的平均值；另一分量，相當(dāng)于一周內(nèi)電阻上瞬時功率的平均值；另一 部分是變化分量，由波形可見，它的

33、變化頻率是電源部分是變化分量，由波形可見，它的變化頻率是電源 頻率的二倍頻率的二倍( )cos(2)p tuiuit 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 （d）還可以從另一個角度把瞬時功率分作電阻上還可以從另一個角度把瞬時功率分作電阻上 的瞬時功率和電抗上的瞬時功率的瞬時功率和電抗上的瞬時功率, p(t)= pr-px 。其中，其中， pr代表電阻上所消耗功率的瞬時功率（圖代表電阻上所消耗功率的瞬時功率（圖a），），其值可其值可 大可小，但其平均值總為正，即電阻始終在消耗功率。大可小，但其平均值總為正，即電阻始終在消耗功率。 px代表電抗上的瞬時功率（圖代表電抗上的瞬時功率（

34、圖b），），它是以頻率在零軸它是以頻率在零軸 上下波動，波動的幅度為，其平均值為零。上下波動，波動的幅度為，其平均值為零。 圖圖a 圖圖b 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 平均功率平均功率（有功功率）（有功功率）p為為 0 0 1 ( )* ( ) 1 cos(2)cos cos t t pu ti t dt t uitdt t ui 有功功率不僅與電壓、電流有效值的乘積有關(guān)，有功功率不僅與電壓、電流有效值的乘積有關(guān)， 還和它們之間的相位差有關(guān)。純電抗時，電路不消耗還和它們之間的相位差有關(guān)。純電抗時，電路不消耗 功率（如電機(jī)空載時，近似純電抗負(fù)載，基本上不消功率（如電機(jī)空

35、載時，近似純電抗負(fù)載，基本上不消 耗功率）。純電阻時，耗功率）。純電阻時，p=ui，即直流電路功率表達(dá)式。即直流電路功率表達(dá)式。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 有功功率的單位為瓦、千瓦，記為有功功率的單位為瓦、千瓦，記為w、kw。 有功功率的正負(fù)受負(fù)載角有功功率的正負(fù)受負(fù)載角coscos的影響嗎？電壓超的影響嗎？電壓超 前電流（前電流（為正）或落后于電流（為正）或落后于電流（為負(fù)），結(jié)果如何？為負(fù)），結(jié)果如何？ 無功功率無功功率 希望電源供給負(fù)載的功率都變成為有功功率，但不希望電源供給負(fù)載的功率都變成為有功功率，但不 可能的。因為負(fù)載總有電感或電容等儲能元件（電感可能的

36、。因為負(fù)載總有電感或電容等儲能元件（電感 儲存磁能，電容儲存電能），它們不消耗電能，只和儲存磁能，電容儲存電能），它們不消耗電能，只和 電能交換能量。例如電機(jī)空載時只和電源交換能量，電能交換能量。例如電機(jī)空載時只和電源交換能量， 不消耗功率，有功功率基本為零。不消耗功率，有功功率基本為零。 在電能計量中，不僅要測量有功功率，還要測量無在電能計量中，不僅要測量有功功率，還要測量無 功功率。在電力系統(tǒng)中要設(shè)法減少無功功率。功功率。在電力系統(tǒng)中要設(shè)法減少無功功率。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電抗上的瞬時功率有正有負(fù)，其平均值為零，表示電抗上的瞬時功率有正有負(fù)，其平均值為零

37、，表示 動態(tài)交換能量為零，不消耗能量。其振幅大小反映了動態(tài)交換能量為零，不消耗能量。其振幅大小反映了 與電源交換能量的程度。工程上把它定義為無功功率，與電源交換能量的程度。工程上把它定義為無功功率， 用用q 表示。表示。 sinqui 無功功率的單位為乏，表示不作功的意思，記為無功功率的單位為乏，表示不作功的意思，記為 var、kvar。 無功功率的正負(fù)受負(fù)載角無功功率的正負(fù)受負(fù)載角sin的影響的影響,所以無功功所以無功功 率分感性無功和容性無功。率分感性無功和容性無功。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 視在功率視在功率 電壓和電流的有效值直接相乘時，表示電路里可吸電壓和

38、電流的有效值直接相乘時，表示電路里可吸 收（消耗）的最大功率，也是電源（如發(fā)電機(jī)）可供收（消耗）的最大功率，也是電源（如發(fā)電機(jī)）可供 給的最大功率。給的最大功率。 各種、電器設(shè)備的容量就是由它們的額定電壓和額各種、電器設(shè)備的容量就是由它們的額定電壓和額 定電流（均指有效值）的乘積來決定的。為此引進(jìn)了定電流（均指有效值）的乘積來決定的。為此引進(jìn)了 視在功率的概念，用大寫字母視在功率的概念，用大寫字母s 來表示，其定義為來表示，其定義為 sui 視在功率的單位為伏安、千伏安，記為視在功率的單位為伏安、千伏安，記為va、kva 。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 視在功率、有功

39、功率和無功功率可組成功率三角形，視在功率、有功功率和無功功率可組成功率三角形， 如圖所示。如圖所示。 sui coscospsui sinsinqsui 22 spq arctg q p 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 功率因數(shù)功率因數(shù) 視在功率雖然是最大功率，但電源可供出的或電視在功率雖然是最大功率，但電源可供出的或電 路可吸收的功率總比視在功率小，就是說要打個折扣，路可吸收的功率總比視在功率小，就是說要打個折扣， 這個折扣就是功率因為，以這個折扣就是功率因為，以pf表示表示 cos f p p s 純電阻時，電壓電流同相，純電阻時，電壓電流同相，=0，cos=1，負(fù)載

40、得到最，負(fù)載得到最 大有功功率。純電感時，電流落后電壓；純電容時，電大有功功率。純電感時，電流落后電壓；純電容時，電 流超前電壓，流超前電壓，=90，cos=0，負(fù)載的有功功率為零。，負(fù)載的有功功率為零。 不論不論為正為負(fù)，為正為負(fù)，cos1，有功功率小于視在功率。，有功功率小于視在功率。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電能數(shù)字化計量方法電能數(shù)字化計量方法 電能量數(shù)字化計量量框圖電能量數(shù)字化計量量框圖 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 sincos() 2 quiui 可見，無功功率可見，無功功率q 等于滯后等于滯后 /2時刻的電壓值與該時刻的電壓值

41、與該 時刻電流值的乘積，因此，可以對電壓或電流進(jìn)行移時刻電流值的乘積，因此，可以對電壓或電流進(jìn)行移 相后采用有功功率測量方法來測量無功功率。相后采用有功功率測量方法來測量無功功率。 對電壓采樣信號進(jìn)行對電壓采樣信號進(jìn)行hilbert變換，使其產(chǎn)生相移，變換，使其產(chǎn)生相移， 然后按有功電能計量原理即可實現(xiàn)無功電能的計量。然后按有功電能計量原理即可實現(xiàn)無功電能的計量。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 無功電能計量框圖無功電能計量框圖 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 諧波與諧波電能計量諧波與諧波電能計量 諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為諧波是一個

42、周期電氣量的正弦波分量，其頻率為 基波頻率的整數(shù)倍。基波頻率的整數(shù)倍。 間諧波間諧波 在一定的供電條件下，有些用電負(fù)荷會在一定的供電條件下，有些用電負(fù)荷會 出現(xiàn)非工業(yè)頻率整數(shù)倍的周期性電流波動。為了延續(xù)出現(xiàn)非工業(yè)頻率整數(shù)倍的周期性電流波動。為了延續(xù) 諧波概念，又不失其一般性，根據(jù)該電流周期分解出諧波概念，又不失其一般性，根據(jù)該電流周期分解出 的傅立葉級數(shù)得出的不是基波整數(shù)倍頻率的分量，稱的傅立葉級數(shù)得出的不是基波整數(shù)倍頻率的分量，稱 為分?jǐn)?shù)諧波（為分?jǐn)?shù)諧波（fraction-harmonics），），或稱為間諧波或稱為間諧波 （inter-harmonics）。）。 次諧波次諧波 頻率低于工頻

43、的間諧波又稱為次諧波頻率低于工頻的間諧波又稱為次諧波 （sub-harmonics）。）。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 諧波與暫態(tài)現(xiàn)象諧波與暫態(tài)現(xiàn)象 暫態(tài)過程的實測波形是一個帶暫態(tài)過程的實測波形是一個帶 有明顯高頻分量的畸變波形。盡管暫態(tài)過程含有高頻有明顯高頻分量的畸變波形。盡管暫態(tài)過程含有高頻 分量，暫態(tài)和諧波卻是兩個完全不同的現(xiàn)象，它們的分量，暫態(tài)和諧波卻是兩個完全不同的現(xiàn)象，它們的 分析方法也是不同的。分析方法也是不同的。 在許多電能質(zhì)量問題中，常把暫態(tài)現(xiàn)象誤認(rèn)為是在許多電能質(zhì)量問題中，常把暫態(tài)現(xiàn)象誤認(rèn)為是 波形畸變。波形畸變。 電力系統(tǒng)僅在受到突然擾動之后，其

44、暫態(tài)波形才電力系統(tǒng)僅在受到突然擾動之后，其暫態(tài)波形才 呈現(xiàn)出高頻特性，但這些高頻分量并不是諧波，與系呈現(xiàn)出高頻特性，但這些高頻分量并不是諧波，與系 統(tǒng)的基波頻率無關(guān)。統(tǒng)的基波頻率無關(guān)。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 諧波按其定義是在穩(wěn)態(tài)情況下出現(xiàn)的，并且其頻諧波按其定義是在穩(wěn)態(tài)情況下出現(xiàn)的，并且其頻 率是基波頻率的整數(shù)倍。率是基波頻率的整數(shù)倍。 產(chǎn)生諧波的畸變波形是連續(xù)的，或至少持續(xù)幾秒產(chǎn)生諧波的畸變波形是連續(xù)的，或至少持續(xù)幾秒 鐘，而暫態(tài)現(xiàn)象通常在幾個周期后就消失了。鐘，而暫態(tài)現(xiàn)象通常在幾個周期后就消失了。 暫態(tài)常伴隨著系統(tǒng)的變化，例如投切電容器組等，暫態(tài)常伴隨著系統(tǒng)

45、的變化，例如投切電容器組等， 而諧波則與負(fù)荷的連續(xù)運(yùn)行有關(guān)。而諧波則與負(fù)荷的連續(xù)運(yùn)行有關(guān)。 某些情況下也存在兩者難以區(qū)分的情形，例如變某些情況下也存在兩者難以區(qū)分的情形，例如變 壓器投入時的情形，這種投入引起的暫態(tài)現(xiàn)象，波形壓器投入時的情形，這種投入引起的暫態(tài)現(xiàn)象，波形 畸變可持續(xù)數(shù)秒，并可能引起系統(tǒng)振蕩?；兛沙掷m(xù)數(shù)秒，并可能引起系統(tǒng)振蕩。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 短時間諧波短時間諧波 對于短時間的沖擊電流，例如變壓對于短時間的沖擊電流，例如變壓 器空載合閘的勵磁涌流，按周期函數(shù)分解將包含短時器空載合閘的勵磁涌流，按周期函數(shù)分解將包含短時 間的諧波和間諧波電流，

46、稱為短時間的諧波電流或快間的諧波和間諧波電流，稱為短時間的諧波電流或快 速變化諧波電流，應(yīng)將其與電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧速變化諧波電流，應(yīng)將其與電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧 波區(qū)分開來。波區(qū)分開來。 陷陷 波波 換流裝置在換相時，會導(dǎo)致電壓波形出換流裝置在換相時，會導(dǎo)致電壓波形出 現(xiàn)陷波或稱換相缺口。這種畸變雖然也是周期性的，現(xiàn)陷波或稱換相缺口。這種畸變雖然也是周期性的， 但不屬于諧波范疇。但不屬于諧波范疇。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 電力系統(tǒng)主要諧波源電力系統(tǒng)主要諧波源 （1）鐵磁飽和型鐵磁飽和型。如變壓器、電抗器等鐵磁飽和。如變壓器、電抗器等鐵磁飽和 特性呈現(xiàn)非線性的各

47、種鐵心設(shè)備。特性呈現(xiàn)非線性的各種鐵心設(shè)備。 （2）電子開關(guān)型電子開關(guān)型。各種交直流換流裝置（如整流。各種交直流換流裝置（如整流 器，逆變器等）、雙向晶閘可控開關(guān)、整流閥、逆變器，逆變器等）、雙向晶閘可控開關(guān)、整流閥、逆變 閥等設(shè)備在化工、冶金、電氣鐵道以及家用電器中的閥等設(shè)備在化工、冶金、電氣鐵道以及家用電器中的 廣泛使用，其開關(guān)切合和換向特性具有非線性。廣泛使用，其開關(guān)切合和換向特性具有非線性。 （3）電弧型電弧型。各種煉鋼電弧爐在高溫熔化期間，。各種煉鋼電弧爐在高溫熔化期間， 交流電弧焊機(jī)在高溫焊接期間，電弧的點燃和劇烈變交流電弧焊機(jī)在高溫焊接期間，電弧的點燃和劇烈變 動形成的高度非線性，

48、將導(dǎo)致電流不規(guī)則地波動。這動形成的高度非線性，將導(dǎo)致電流不規(guī)則地波動。這 種非線性導(dǎo)致電弧電壓與電弧電流之間產(chǎn)生不規(guī)則的種非線性導(dǎo)致電弧電壓與電弧電流之間產(chǎn)生不規(guī)則的 隨機(jī)變化。隨機(jī)變化。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 諧波的危害諧波的危害 （1）諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損）諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損 耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。 （2）大量的三次諧波流過中性線時將使線路過熱）大量的三次諧波流過中性線時將使線路過熱 甚至發(fā)生火災(zāi)。甚至發(fā)生火災(zāi)。 （3）諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。諧波對）諧波影響各種

49、電氣設(shè)備的正常工作。諧波對 電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會產(chǎn)生機(jī)械振動、電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會產(chǎn)生機(jī)械振動、 噪聲和過電壓。諧波使變壓器局部過熱，使電容器、噪聲和過電壓。諧波使變壓器局部過熱，使電容器、 電纜等設(shè)備產(chǎn)生過熱和絕緣老化，壽命縮短，加速損電纜等設(shè)備產(chǎn)生過熱和絕緣老化，壽命縮短，加速損 壞。壞。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 諧波的危害諧波的危害 （4）諧波會引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串）諧波會引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串 聯(lián)諧振，從而使諧波放大，引發(fā)嚴(yán)重事故。聯(lián)諧振，從而使諧波放大，引發(fā)嚴(yán)重事故。 （5）諧波會導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動裝置誤動作

50、。）諧波會導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動裝置誤動作。 （7）諧波對臨近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕則產(chǎn)生）諧波對臨近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕則產(chǎn)生 噪聲，降低通信質(zhì)量；重則導(dǎo)致信息丟失，使通信系噪聲，降低通信質(zhì)量；重則導(dǎo)致信息丟失，使通信系 統(tǒng)無法正常工作。統(tǒng)無法正常工作。 （6）諧波造成電氣測量儀表計量不準(zhǔn)確。）諧波造成電氣測量儀表計量不準(zhǔn)確。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 諧波對電能計量的影響諧波對電能計量的影響 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 諧波對感應(yīng)式電能表的影響機(jī)理諧波對感應(yīng)式電能表的影響機(jī)理 感應(yīng)式電能表只在工頻附近很窄的頻率范圍且電感應(yīng)式電能表只在工頻

51、附近很窄的頻率范圍且電 壓、電流為正弦波條件下才能保證最佳的工作性能。壓、電流為正弦波條件下才能保證最佳的工作性能。 當(dāng)系統(tǒng)中電壓、電流波形因各種原因偏離正弦產(chǎn)生畸當(dāng)系統(tǒng)中電壓、電流波形因各種原因偏離正弦產(chǎn)生畸 變時，感應(yīng)式電能表的測量準(zhǔn)確度將下降。主要原因變時，感應(yīng)式電能表的測量準(zhǔn)確度將下降。主要原因 如下：如下： (1)轉(zhuǎn)盤并非一個純電阻，其中有感抗分量轉(zhuǎn)盤并非一個純電阻，其中有感抗分量, 當(dāng)頻率當(dāng)頻率 升高時，轉(zhuǎn)盤的等效阻抗及其阻抗角隨頻率的升高而升高時，轉(zhuǎn)盤的等效阻抗及其阻抗角隨頻率的升高而 增大，使電能表的轉(zhuǎn)速變慢，從而使得有高次諧波時增大，使電能表的轉(zhuǎn)速變慢，從而使得有高次諧波時

52、電能計量結(jié)果不準(zhǔn)確。電能計量結(jié)果不準(zhǔn)確。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 諧波對感應(yīng)式電能表的影響機(jī)理諧波對感應(yīng)式電能表的影響機(jī)理 (2)有高次諧波時，電流線圈磁通量隨著頻率的增有高次諧波時，電流線圈磁通量隨著頻率的增 加而減小，導(dǎo)致驅(qū)動力矩減小，使電能表轉(zhuǎn)速變慢，加而減小，導(dǎo)致驅(qū)動力矩減小，使電能表轉(zhuǎn)速變慢， 產(chǎn)生負(fù)誤差；電壓線圈磁通量隨著頻率的增加而減小產(chǎn)生負(fù)誤差；電壓線圈磁通量隨著頻率的增加而減小, 使驅(qū)動力矩減小，電能表的誤差向負(fù)方向變化。使驅(qū)動力矩減小，電能表的誤差向負(fù)方向變化。 (3)負(fù)荷的補(bǔ)償力矩與頻率成反比，當(dāng)頻率升高時負(fù)荷的補(bǔ)償力矩與頻率成反比，當(dāng)頻率升

53、高時, 補(bǔ)償力矩減小，使電能表產(chǎn)生誤差，并且這種影響的補(bǔ)償力矩減小，使電能表產(chǎn)生誤差，并且這種影響的 大小隨著負(fù)載大小的不同而不同，負(fù)載電流越小影響大小隨著負(fù)載大小的不同而不同，負(fù)載電流越小影響 越大。越大。 (4)當(dāng)存在諧波電壓與諧波電流時，由諧波和基波當(dāng)存在諧波電壓與諧波電流時，由諧波和基波 疊加而成的電壓、電流波形發(fā)生畸變，但由于對應(yīng)鐵疊加而成的電壓、電流波形發(fā)生畸變，但由于對應(yīng)鐵 芯導(dǎo)磁率的非線性，磁通并不能相應(yīng)的成線性變化。芯導(dǎo)磁率的非線性，磁通并不能相應(yīng)的成線性變化。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 諧波對感應(yīng)式電能表計量性能的影響諧波對感應(yīng)式電能表計量性能的

54、影響 (1)諧波對感應(yīng)式電能表的影響較大諧波對感應(yīng)式電能表的影響較大，但但3次及其倍次及其倍 數(shù)次諧波對三相三線式表是基本沒有影響的數(shù)次諧波對三相三線式表是基本沒有影響的，對三相對三相 四線式表的影響仍然存在四線式表的影響仍然存在，這是由于此種諧波具有零這是由于此種諧波具有零 序特性所造成的。序特性所造成的。 (2)感應(yīng)式電能表會將諧波電量計入總電量感應(yīng)式電能表會將諧波電量計入總電量，但它但它 計入的只是部分諧波電量計入的只是部分諧波電量，也就是說當(dāng)有諧波存在時也就是說當(dāng)有諧波存在時， 諧波會使得計量結(jié)果產(chǎn)生誤差諧波會使得計量結(jié)果產(chǎn)生誤差，而不是此種電能表完而不是此種電能表完 全計量出基波和諧

55、波電量。全計量出基波和諧波電量。 (3)諧波的頻率不同諧波的頻率不同，以及各頻率諧波的功率方向以及各頻率諧波的功率方向 的不同都會對電能計造成不同的影響。尤其對于感應(yīng)的不同都會對電能計造成不同的影響。尤其對于感應(yīng) 式電能表式電能表，諧波頻率越高諧波頻率越高，使得電能計量誤差就越大。使得電能計量誤差就越大。 滕召勝：電能計量與諧波影響滕召勝：電能計量與諧波影響 諧波對感應(yīng)式電能表計量性能的影響諧波對感應(yīng)式電能表計量性能的影響 (4)針對實際電力系統(tǒng)針對實際電力系統(tǒng)，在電能計量中還存在如下在電能計量中還存在如下 的問題的問題： 當(dāng)負(fù)載為線性時當(dāng)負(fù)載為線性時，諧波與基波潮流主要是由系統(tǒng)諧波與基波潮流主要是由系統(tǒng) 注入線性負(fù)載注入線性負(fù)載，電能表計量的是基波電能和部分諧波電能表計量的是基波電能和部分諧波 電能電能，計量值大于基波電能計量值大于基波電能，使得用戶不但多交電費(fèi)使得用戶不但多交電費(fèi) 而且受到諧波的損害。而且受到諧波的損害。 當(dāng)用戶為非線性負(fù)載時當(dāng)用戶為非線性負(fù)載時，用戶向系統(tǒng)輸入諧波電用戶向系統(tǒng)輸入諧波電 量量，電能表測得的是基波電量扣除部分諧波電量電能表測得的