隨著電子設備的發(fā)展與應用，許多大量的電子與智能化設備進入到人們的生活中，這些電子設備在工作中都會產生一定的諧波，這是不可避免的情況。而諧波的積累與爆發(fā)對電網工作環(huán)境影響較大，使得從而降低了電能質量。這樣的用電環(huán)境帶來的負面影響十分明顯，對電氣設備本身與電子設備都會產生危害，在此電氣設備的故障或者損失。同時大量的諧波對配電系統(tǒng)也會產生負面影響，因為諧波的出現(xiàn)對電能的計量產生了大量的誤差，影響到電能計量的準確性。
目前應用的電能表精度要求較高，如果在諧波環(huán)境中沒有應對措施，其對電能計量會產生巨大的影響，而電能計量關系到用戶與供電企業(yè)的利益，所以保證諧波下的電能計量準確是十分重要的。電能質量分析儀就很對感應式與電子式電能表在諧波中的工況與預防措施進行分析。
1、感應式電表在諧波中的工況分析
按照正常的電學功率計算的方式，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的諧波如果為同此諧波，其對電壓與電流都會產生負面的影響，如果電壓是標準電壓器正弦特征明顯，而在諧波的干擾下其就會產生與諧波相似的分量，這樣就造成了對電流的干擾，而電能表是對電壓與電流進行計量的工具，這在情況就會導致其對電能計量的誤差，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)畸變的時候，因為電磁的非線性，電壓磁通會出現(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，產生一個附加的驅動力矩，這就影響了電表的計量。感應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相對理想，及都在理想的正弦波條件。
對諧波影響的研究中說明，在實際的電網供電中，電壓與電流會不可避免的出現(xiàn)非線性的情況，這樣就會造成波形的改變，而這個改變就會導致原有的頻率發(fā)生波動，此時就會導致感應式電表的計量精度受到影響，數(shù)據顯示，感應式計量方式在頻率增加時會少計量電能，如果情況嚴重其測量的值只有實際耗電的10%左右。這是因為在電表中的轉盤并不是純電阻材料，其中含有雜質，這對頻率升高影響較大，此時轉盤的阻抗會隨著頻率而增加，使得電表的計量轉速降低，所以頻率增加就導致了磁路上的阻礙增加，進而電流線圈的磁通量降低，導致驅動電表的力矩變小，使得電表整體變慢，而導致了誤差。在實際的工作中諧波還會導致鐵心中的感應出現(xiàn)混亂的情況，鐵心的磁通會減??；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小于90°，在基波的情況下，通過調制然后才能達到之后度90°的工況，而在諧波的影響下因為電流的固有頻率會出現(xiàn)異常，線圈的阻抗也會隨之上升，電壓磁通的角度會出現(xiàn)不規(guī)則的改變，如果正常對其進行補償則會出現(xiàn)人為的影響磁通的情況，一旦磁通力矩變化就會導計量誤差。
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，感應式電表的計量會將諧波和基波同時計入到電量內，所 以線性用戶就會多交電費。而產生諧波的源頭在諧波發(fā)出的時候，對電網造成了一定的干擾，同時其諧波與基波相反，這就會導致感應式電表少計量電能，這樣就會 導致電網計量的不公正。
安裝特征曲線的分析方式，還不能全面的說明頻率造成的誤差的具體數(shù)據，因為在電網中諧波的頻次是多樣的，其對電流的作用也是十分復雜的，因為時間或者空間的改變其會形成不同的工況。試驗中在疊加多次諧波的情況下，電表會出現(xiàn)較為復雜的計量誤差。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論：順潮流諧波造成的結果是電流的疊加效果，電表計量將大于標準值；而逆潮流的諧波會導致電能計量小于標準值，在這樣的結論支持下，如果對此諧波同時影響電能表的時候，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上延伸而來，在計量原理上看，其利用乘法器進行電能的計算，在標準電量定價的基礎上利用乘法器在極短的時間內對電流量進行計算，這樣就可以獲得相應的電量，然而在諧波的干擾其對電信號的采集就會出現(xiàn)誤差，同時電流與電壓的瞬時改變電氣元件的工作情況，如果電子元件出現(xiàn)性能改變就必然會影響到電子式電表的計量，這樣在傳感器采集信號的過程中會導致其精度的改變，從而影響乘法器的計算。此時如果諧波的出現(xiàn)被感應器記錄，而互感器對諧波的轉換比例也是不統(tǒng)一的，這就導致檢測信號畸變。
要在這個工況下進行測量顯然是會出現(xiàn)較大誤差的。在波形畸變時，互感器的波形變換誤差會隨著諧波次數(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中所體現(xiàn)的頻率誤差特性也說明了這一點，電子電表頻率曲線相對平坦，可以說明其沒有衰減，這說明電子電表的相應所能適應的頻率波動時較寬的，當電網中出現(xiàn)電壓或者電流的突變的時候，二者不會輕易同時畸變此時諧波引發(fā)的誤差會變小。如果電網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寬也是可以降低計量誤差的，如果配置合理仍可在干擾中準確計量。在具體的計量中電子式電表對諧波與基波的干擾的響應時相同的，就會將里二者統(tǒng)一起來進行計量。形式上看電子式電表計量基波電量與諧波有功電量是相同的。
可見，電子式的電能表是將總的畸變波形作為計量的基礎，沒有將基波與諧波進行劃分，對線性用戶而言其計量的電能是各種電流的總和，諧波產生的功率在計算中被多計量，這樣的情況對非諧波源頭的用戶是不利的，他們被多計量了電量。而對諧波源而言，其產生的干擾進入電網，同時也干擾了電子式電表的正確計量，他們的電量是基波電能去掉諧波的電能，這個計量方式顯然對計量工作影響較大。
3、控制諧波干擾的措施
綜合上述的分析，在針對諧波控制上可以采用以下措施進行防范，其思路就是在計量前對電壓和電流進行全處理，即利用濾波的思路對經過A/D轉換的數(shù)據信號進行預處理，就是對諧波的畸變進行校正，使之在被計入到乘法器之前的信號進行整理，并計算總體功率電量；然后利用數(shù)字化的方式對電壓和電流的畸變進行提出與抑制，使之形成一個只有畸變性質的信號，最后利用乘法器進行計算，從而形成一個諧波的總體功率。功率的總和和諧波功率的總相對時間進行積分，就可得到電能和諧波的電能。
當基波功率與諧波功率的方向是一致的，就相當將整個載荷看作是線性的，而基波電能對計量有計量價值，計量時僅僅計量諧波與基波的差就可準確計量。如果基波與諧波方向不一致的時候，計量的結果是針對諧波進行的，基波與諧波的絕對值的和將成為計量依據。利用上面的思路對電表的計量進行改進，就可避免線性用戶被多計量電能的情況，也可對非線性用戶而言也可避免少計量電能的情況，從而保證各方的利益。
相關設備:電能質量分析儀 http://028ps.cn/460/index.html
