电源

G 本身不产生谐波,Z

�1 为线性负载,Z�N 为非线性负载,Z�L 为线路的等效阻抗;

电源提供的基波规律

P

�G,经过电路 Z�L。损耗掉一部分功率 P��Z�L�后,分配给线性

负载

Z

�1 和非线性负载 Z�N,用功率表示分别为 P��Z�1�和 P��Z�n�:谐波源(即

非线性负载

)向电网反馈的谐波功率为 P

��HN�,线性负载吸收谐波功率 P��HI�,发电

机吸收谐波功率

P

��HG�,线路吸收的谐波功率 P��HL�。可以得出以下功率平衡方程

式

:

� 

　　基波功率方程式

P

�G=P��Z�1�+P��Z�N�+P��Z�L�� 

　　谐波功率方程式

P

��HN�=P��HI�+P��HG�+P��HL�� 

　　

3 谐波对感应式电能表的影响

� 

　　

3.1 感应式电能表的频率特性

� 

　　我国目前在电能计量中应用最广的计量表为感应式

,这种仪表按基波频率设计,灵敏度高。

研究波形畸变对电能表影响的重要依据就是它的频率特性。

� 

　　图

1 感应式电能表频率误差曲线 

　　从图

1 的误差与频率关系曲线可以看出,误差为负,且随频率增大而增大,感应式电能表

有下降的频率特性。

� 

　　电网中谐波与基波相迭加

,使波形发生畸变,由于感应式电能表的电压和电流铁心导磁率

的非线性

,在电压、电流波形发生畸变时,磁通并不相应地发生线性变化。根据同频效应原理,

只有同频率的电压和电流相互作用才会产生平均功率

,电能表也只有在同频率的电压和电流

产生的磁通之间相互作用下产生转矩

,畸变的波形通过电磁元件后,由于磁通不与波形对应变

化

,使转矩不能与平均功率成正比而产生附加误差;而频率越高,误差越大的原因在于感应式

电能表的转盘涡流路径的等效转盘阻抗及其阻抗随频率增大而增大

,电压、电流形成的工作

磁通及补偿力矩则随频率增大而减小。

� 

　　

3.2 谐波影响下的电能计算

� 

　　根据以上对谐波功率特性的分析

,在实际应用中电能表反应的电能为:

� 

　　

P=k

�1P�1+∑∞n=2k�nP�n� 

　　其中

P

―电能表反映的电量;P�1―通过电能表的基波电能值; 

　　

P

�n ― 通过电能表的第 n 次谐波电能值; 

　　

k

�1、k�n 分别为对于基波功率和 n 次谐波功率的的比例系数 k�1≈1,k�n<1,且 n 次

数越大

,kn 越小。

� 

　　当感应式电能表计量非线性负载时

,基波功率方向与谐波功率方向相反,即谐波产生的是

负 功 率

,k

�n<0, 此 时 计 量 的 电 能 值 为 k�1P�1-∑∞n=2k�nP�n, 显 然 小 于 基 波 功 率

k

�1P�1;当感应式电能表计量线性负载时,基波功率方向与谐波功率方向相同,k�n>0,此时

计量的电能值为

k

�1P�1+∑∞n=2k�nP�n,大于基波功率 k�1P 这样计量的结果,使得非线

性负载用户

,不但发出谐波,对电网及系统设备造成危害,而且少计量了输入电能,使供电部门

受到损失

;线性负载用户,既吸收了谐波功率,又多计量了输入电能,增加了电费支出。显然这种

现象是不合理的。

� 

　　

4 谐波对电子式电能表的影响

� 

　　

 电子式电能表具有感应系电能表无法比拟的优点,如准确度等级高、功能多、使用方便等,

有日益广泛应用的趋势。

�

　　

4.1 电子式电能表的工作原理

� 

　　电子式电能表是在数字功率表的基础上发展起来的

,按其原理和结构的特点,分为四个基

本部分

,方框图如图 2 所示。

� 

　　电子式电能表的输入极是将电网中的电压和电流经电压互感器和电流互感器转换成合
适的小电压信号

,供给乘法器。乘法器是电子式电能表测量机构的核心部分,它把两个电压模