谐波对电能计量影响的研究

　　随着大量电力电子器件及其他非线性负荷的广泛使用，电力系统的谐波污染愈来愈严重。在非线性电气设备大量投入的地点，如冶金企业、电力机车站，电压、电流波形畸变更加明显。谐波对电网的安全运行产生很大的危害，使电能计量装置的计量产生较大的误差，给电力部门带来巨大的经济损失[1~3]。

　　理论研究表明，谐波对电能计量会产生负误差。本文为准确描述谐波电能误差与谐波电气量之间的关系，在电力系统实时数字仿真系统(RTDS)平台上对 2~30 次谐波的电能计量误差进行大量的仿真和实测实验。基于 RTDS 实验数据，建立谐波误差模型，并应用 BP 神经网络对该模型进行逼近。最后，利用 VC++6.0 开发“谐波电能误差计算软件”。

　　1 基于RTDS 的各次谐波对电能计量影响的仿真及实测

　　1.1 仿真模型与实验方法

　　RTDS(Real Time Digital Simulation，实时数字仿真系统), RTDS 能将仿真的电压、电流波形通过 A/D 转换，以实际电压、电流的形式给出。RTDS 模型图(见图1)。实验中，测得基波电流和基波电压的数值，按10%的比例求得谐波电压和谐波电流的值，以此来选定谐波电源。为方便调整不同的谐波相角，将两个模型的负荷设定为电阻负荷。

　　基波电压和电流分别为 5.89kV(相电压)，0.086kA( 相电流 )，基波功率因素维持 0.80 不变，谐波电压为基波的10%，谐波电流为基波的 10%。对 2~30 的每次谐波分别进行实验，通过改变谐波相角以改变谐波功率大小和方向，谐波相角分别取0°，30°，60°，90°，120°，150°，180°。在每次仿真实验时，将每相电压、电流的采样数据从RTDS 中取出，计算每相的功率

　　其中，m 谐波次数;n 某次的采样数据(电压、电流);k 总采样点数。由谐波功率可得到谐波功率含量即谐波功率误差理论值

　　其中，P_{1_yhr}谐波源不投入时基波功率理论值。为利用电能表测量仿真模型的有功功率，须将测量处的线电压和相电流引入实际电能表。将仿真模型交流电源侧的相电压U_A和U_B引入到R_TDS 的逻辑器可得线电压U_AB=U_A–U_A，同理可得线电压U_CB。将U_AB，U_CB，I_A，IC₄ 个电压、电流信号从R_TDS 中引出，通过放大器放大到 220V/2.5A，然后输入到实际的三线三相制电子电能表进行功率测量。测量在叠加第m 次谐波作用电能表所计量的功率P_{m_real}。在基波作用下的电能表计量的功率为 P_{1_real}，可得谐波功率误差实测值

　　1.2 各次谐波电能误差实验结果与分析