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[摘 要]伴随电力电子技术的发展，电力电子设备带来的谐波问题对电力系统安全、可靠运行构成潜在隐患，为电气环境造成了一定的影响。比如大功率整流在电气化铁路中得到普及，在炼钢中普遍使用电弧，上述技术的应用在深化生产力的同时为电造成了一定的负面效应，致使电网内有大量的谐波存在。谐波不仅对电力设备、电力用户以及通信线路构成了隐患，同时，还在一定程度上影响到正常的电力电能计量。所以，对谐波下电能计量模式的研究势在必行。
[关键词]谐波；电能计量；电能质量；分析
中图分类号：R897 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）26-0052-01
1.谐波的基本概念
从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
2.谐波对电能计量的影响
有功功率的分布情况涵盖了基波功率源、非谐波用户与谐波用户的基波功率和谐波功率。发电机发出的基波功率P1G。被非谐波源用户与谐波源用户分别消耗掉基波功率P1M及P1R，谐波源（谐波用户）送出的谐波功率只PHR，且送给发电机与非諧波用户，其分别消耗的谐波功率为PHR与PHM。若在谐波用户端与非谐波用户端装置常规电能表予以电能计量，则谐波用户端指示消耗电能为P1RI-PhRl，非谐波用户端指示消耗电能为PiM+PHM。
上述分析我们可以分得出，使用电能的非谐波用户被迫吸收通过谐波源用户产生的，且对自身运行有影响的谐波功率，还得为此类电能支付一定的费用；反之，谐波源用户将一部分基波电能改变成谐波电能，在一定程度上污染了电网，同时还不用付此部分的费用；而且，在发电机消耗一定的谐波电能的时候，不但会减少电力系统经济收益，同时还影响电网的稳定性。
谐波下电能计量模式分析的目的，即对谐波下的电能予以科学计量，经对用户用电研究，区分用户是谐波用户还是非谐波用户，对谐波源用户实施限制及处罚，因此实现用电的科学管理。
3.谐波下的电能计量及電能质量实例研究
3.1 DTSD341-9A电能表概述
DTSD341-9A电能表是威胜公司通过数字信号处理技术开发的一款具有谐波分析功能的多功能（0.25级）电能表。信号采集利用ADI公司的六路同步模数转换芯片，谐波分析以及电能计算体系的实现通过高性能DSP芯片完成。此表按照GB//T14549-93“电能质量公用电网谐波”指标，经基2FFT算法实时计算，给出六类谐波标准，在此基础上还可以给出各次谐波电压、电流的幅值与同次谐波电压以及电流间的相位参数。
此表依附于GB/T17883-1999"0.25级与O.55级静比式交流有功电能表”指标，通过实时积分算法（乘法器）计算有功电能；在此基础上利用FFT算法提供基波电能、谐波电能，通过谐波电能的方向能够区分用户是谐波源用户亦或非谐波源用户，所以此表是电力管理系统对用户用电管理的奖、罚凭证。
此表通过点阵式液晶显示，菜单式人机交互系统，显示内容全面。不仅具有普通表的计量、瞬时测量等参数显示，同时此表还可以提供各原件的谐波参数。
3.2 DTSD341-9A电能表的相关功能
第一，输入、输出有功，输入、输出无功，正向、反向无功，四象限无功计量；第二，有功、无功分类需量计算，需量方式：滑差式、区间式软件可设，记录最大需量、发生的时间及功率因数；第三，分时功能：第四，费率；第五，自动结算；十二月历史数据记录；第六，强大的防窃电功能，可记录事件发生的日期、时间、事件起因及当时用电情况，便于电能追补。第七，事件记录功能，可记录一百多类已发生事件（具有波形畸变事件记录；第八，多条负荷曲线记录功能，通过软件可以设定记录曲线类型、记录间隔；第九，谐波测量、计量功能，对电压、电流进行实时FFT处理，计算2一41次谐波参数及总谐波电能；第十，基波测量、计量功能，计算谐波电压、电流、功率因数和基波电能；第十一，能有予以外部CT及PT的误差补偿；第十二，显示内容简洁，便捷。
3.3 实验参数分析
在计量科学研究院的谐波台体（NST-3s00）以及指标表NST-3800上对DTSD341-9A电能表予以对比实验，实验参数显示DTSD341-9A表与NST-3s00，NST-3800具有很好的统一性，2～21次谐波电压涵盖率HRU、电流含量有率HRI的相对误差分别不超过两个百分点与三个百分点。
3.4 DTSD341-9A电能表典型参数显示
DTSD341-9A的测量、计量参数经按键选择予以实时显示，在此基础上可通过主站定时读取，构建统计报表。此表将谐波电能依附于+/一分为输入（非谐波源用户）/输出（谐波源用户），显示内容中很容易区分用户的用电情况；单个元件谐波含有率柱状图显示，实心为电流量，空心为电压量。
4.总结
综上所述，因交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。有功功率的分布情况涵盖了基波功率源、非谐波用户与谐波用户的基波功率和谐波功率。发电机发出的基波功率P1G。被非谐波源用户与谐波源用户分别消耗掉基波功率P1M及P1R，谐波源（谐波用户）送出的谐波功率只PHR，且送给发电机与非谐波用户，其分别消耗的谐波功率为PHR与PHM。若在谐波用户端与非谐波用户端装置常规电能表予以电能计量，则谐波用户端指示消耗电能为P1RI-PhRl，非谐波用户端指示消耗电能为PiM+PHM。
上述分析我们可以得出，使用电能的非谐波用户被迫吸收通过谐波源用户产生的，且对自身运行有影响的谐波功率，还得为此类电能支付一定的费用；反之，谐波源用户将一部分基波电能改变成谐波电能，在一定程度上污染了电网，同时还不用付此部分的费用；而且，在发电机消耗一定的谐波电能的时候，不但会减少电力系统经济收益，同时还影响电网的稳定性。
参考文献
[1] 陈传岭，杨宪，孟耕，左敏柱，王新亚，赵静涛.高精度（0.02级）标准电能表的设计[J].电测与仪表，2013年11期.
[2] 陶骏，刘正之.基于综合矢量的功率定义及在无功和谐波电流检测中的应用[J].电工电能新技术，2014年01期.
[3] 周厚奎，张昱，金心宇.基于傅里叶和小波变换的电网谐波分析[J].电力系统及其自动化学报，2015年06期.
[4] 严居斌，刘晓川，杨洪耕，张斌.基于小波变换模极大值原理和能量分布曲线的电力系统短期扰动分析[J].电网技术，2012年04期.
[5] 吕广明，唐余勇.以广义蜗牛曲线为凸轮型线的平面谐波传动设计的几何优化方法（英文）[J].哈尔滨工业大学学报，2013年06期.
[关键词]谐波；电能计量；电能质量；分析
中图分类号：R897 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）26-0052-01
1.谐波的基本概念
从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。
2.谐波对电能计量的影响
有功功率的分布情况涵盖了基波功率源、非谐波用户与谐波用户的基波功率和谐波功率。发电机发出的基波功率P1G。被非谐波源用户与谐波源用户分别消耗掉基波功率P1M及P1R，谐波源（谐波用户）送出的谐波功率只PHR，且送给发电机与非諧波用户，其分别消耗的谐波功率为PHR与PHM。若在谐波用户端与非谐波用户端装置常规电能表予以电能计量，则谐波用户端指示消耗电能为P1RI-PhRl，非谐波用户端指示消耗电能为PiM+PHM。
上述分析我们可以分得出，使用电能的非谐波用户被迫吸收通过谐波源用户产生的，且对自身运行有影响的谐波功率，还得为此类电能支付一定的费用；反之，谐波源用户将一部分基波电能改变成谐波电能，在一定程度上污染了电网，同时还不用付此部分的费用；而且，在发电机消耗一定的谐波电能的时候，不但会减少电力系统经济收益，同时还影响电网的稳定性。
谐波下电能计量模式分析的目的，即对谐波下的电能予以科学计量，经对用户用电研究，区分用户是谐波用户还是非谐波用户，对谐波源用户实施限制及处罚，因此实现用电的科学管理。
3.谐波下的电能计量及電能质量实例研究
3.1 DTSD341-9A电能表概述
DTSD341-9A电能表是威胜公司通过数字信号处理技术开发的一款具有谐波分析功能的多功能（0.25级）电能表。信号采集利用ADI公司的六路同步模数转换芯片，谐波分析以及电能计算体系的实现通过高性能DSP芯片完成。此表按照GB//T14549-93“电能质量公用电网谐波”指标，经基2FFT算法实时计算，给出六类谐波标准，在此基础上还可以给出各次谐波电压、电流的幅值与同次谐波电压以及电流间的相位参数。
此表依附于GB/T17883-1999"0.25级与O.55级静比式交流有功电能表”指标，通过实时积分算法（乘法器）计算有功电能；在此基础上利用FFT算法提供基波电能、谐波电能，通过谐波电能的方向能够区分用户是谐波源用户亦或非谐波源用户，所以此表是电力管理系统对用户用电管理的奖、罚凭证。
此表通过点阵式液晶显示，菜单式人机交互系统，显示内容全面。不仅具有普通表的计量、瞬时测量等参数显示，同时此表还可以提供各原件的谐波参数。
3.2 DTSD341-9A电能表的相关功能
第一，输入、输出有功，输入、输出无功，正向、反向无功，四象限无功计量；第二，有功、无功分类需量计算，需量方式：滑差式、区间式软件可设，记录最大需量、发生的时间及功率因数；第三，分时功能：第四，费率；第五，自动结算；十二月历史数据记录；第六，强大的防窃电功能，可记录事件发生的日期、时间、事件起因及当时用电情况，便于电能追补。第七，事件记录功能，可记录一百多类已发生事件（具有波形畸变事件记录；第八，多条负荷曲线记录功能，通过软件可以设定记录曲线类型、记录间隔；第九，谐波测量、计量功能，对电压、电流进行实时FFT处理，计算2一41次谐波参数及总谐波电能；第十，基波测量、计量功能，计算谐波电压、电流、功率因数和基波电能；第十一，能有予以外部CT及PT的误差补偿；第十二，显示内容简洁，便捷。
3.3 实验参数分析
在计量科学研究院的谐波台体（NST-3s00）以及指标表NST-3800上对DTSD341-9A电能表予以对比实验，实验参数显示DTSD341-9A表与NST-3s00，NST-3800具有很好的统一性，2～21次谐波电压涵盖率HRU、电流含量有率HRI的相对误差分别不超过两个百分点与三个百分点。
3.4 DTSD341-9A电能表典型参数显示
DTSD341-9A的测量、计量参数经按键选择予以实时显示，在此基础上可通过主站定时读取，构建统计报表。此表将谐波电能依附于+/一分为输入（非谐波源用户）/输出（谐波源用户），显示内容中很容易区分用户的用电情况；单个元件谐波含有率柱状图显示，实心为电流量，空心为电压量。
4.总结
综上所述，因交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。有功功率的分布情况涵盖了基波功率源、非谐波用户与谐波用户的基波功率和谐波功率。发电机发出的基波功率P1G。被非谐波源用户与谐波源用户分别消耗掉基波功率P1M及P1R，谐波源（谐波用户）送出的谐波功率只PHR，且送给发电机与非谐波用户，其分别消耗的谐波功率为PHR与PHM。若在谐波用户端与非谐波用户端装置常规电能表予以电能计量，则谐波用户端指示消耗电能为P1RI-PhRl，非谐波用户端指示消耗电能为PiM+PHM。
上述分析我们可以得出，使用电能的非谐波用户被迫吸收通过谐波源用户产生的，且对自身运行有影响的谐波功率，还得为此类电能支付一定的费用；反之，谐波源用户将一部分基波电能改变成谐波电能，在一定程度上污染了电网，同时还不用付此部分的费用；而且，在发电机消耗一定的谐波电能的时候，不但会减少电力系统经济收益，同时还影响电网的稳定性。
参考文献
[1] 陈传岭，杨宪，孟耕，左敏柱，王新亚，赵静涛.高精度（0.02级）标准电能表的设计[J].电测与仪表，2013年11期.
[2] 陶骏，刘正之.基于综合矢量的功率定义及在无功和谐波电流检测中的应用[J].电工电能新技术，2014年01期.
[3] 周厚奎，张昱，金心宇.基于傅里叶和小波变换的电网谐波分析[J].电力系统及其自动化学报，2015年06期.
[4] 严居斌，刘晓川，杨洪耕，张斌.基于小波变换模极大值原理和能量分布曲线的电力系统短期扰动分析[J].电网技术，2012年04期.
[5] 吕广明，唐余勇.以广义蜗牛曲线为凸轮型线的平面谐波传动设计的几何优化方法（英文）[J].哈尔滨工业大学学报，2013年06期.