电力系统电能质量的提高方法

张毅

摘要：电能是国民经济与人民生活的主要能源，电能计量涉及发电、供电与用电三方的经济利益。在市场经济条件下，提高电能计量的正确性尤为重要。文章分析了电力系统电能计量的重要性，介绍了相关电力系统中电能计量方法，并重点对谐波电能计量算法进行了研究。

关键词：电力系统;电能计量

近年来，随着经济的高速发展，社会用电需求量持续增加。这从而也导致了发电、供电及用电各方之间的电能交易量急速上升。电能作为一种商品，在其交易过程中，计量的准确与否不仅关系着各项电力经济指标计算以及营业计费的准确性、公正性，而且直接涉及到发、供、用电各方的利益关系。在电力系统的发、输、供过程中，电能计量，尤其是高电压大容量的电力系统的电能计量是非常重要的一环。因为它不仅紧紧系着电力生产部门的安全经济运行和直接经济效益，而且还直接、间接地联系着整个国计民生的经济效益和社会效益。因此，一整套综合性的准确电能计量是电力系统中电测计量的重要组成部分并历来为人们所注目。但是，全方位地考虑电能计量的综合效益的文章却很少见到。笔者想就这一点在文中叙述自己的看法，以供参考。

一、电力系统电能计量的重要性

电能是国民经济和人民生活极为重要的能源，电气化程度和管理现代化水平是衡量一个国家发达与否的重要标志。电力生产的特点是发电厂发电、供电部门供电、用户用电这三个部门连成一个系统，不间断地同时完成。发、供、用电三方如何销售与购买电能、如何进行经济计算，涉及许多技术、经济问题。营业性计费的公正合理，涉及电业部门与用户的经济利益。提高电能计量的正确性，对发、供、用电三方都是十分需要的。

随着我国电力系统的改革，对电能计量工作提出了更高的要求，特别是从传统的计划经济向市场经济的转变，电能测量技术更为重要，需要重视它的完整性和准确性。电能计量直接关系到电力系统发电量、线损、煤耗、厂用电、供电量、用电量等各项技术经济指标的计算。随着电力系统的发展，用电波动十分剧烈，峰谷差愈来愈大，计量系统在大幅度的工况变化中工作，使其计量误差增大，已成为电能计量不可忽视的问题。利用经济杠杆，实施分时计度并分时计价的电能计量方式，在一定程度上可以起到调控负荷、“削峰填谷”的作用，有利于电力系统的运行和发、输、配、用电设备的充分利用。

二、电力系统中电能计量方法

现行的电能计量方案是在发电机、网络交换关口处安装电能计量装置。电力系统中关口是指厂网之间、区域性电网之间电力设备资产和经营管理范围的分界处。关口电能计量装置是衡量关口分界处电能量的流向及其大小的装置，它记录的电能量作为技术经济指标统计、核算的基础数据，是保证电力市场能否正常运行的关键。

（一）确定电力系统关口的原则

目前，为考核地区线损率、网损率、上网电量、过网电量、购网电量、地区负荷及地区负荷率等指标，定义了产权关口、结算关口、协议关口、调度关口、线损关口和负荷关口等多种关口。这些关口的划分方法不一致，标准不统一，亦无审核机构。在管理上又各自为政，不能适应电网的发展。为了实施电网商业化运营，以经济核算替代指标考核，以表位法替代余量法管理线损，应统一标准，明确电量关口，划清网级电力市场的界面，规范管理。

规范电力系统关口的首要原则是：第一，以产权分界点为界限，建立网级电力市场界面，以达到统计电量、结算电费的目的，为商业化运营奠定基础;第二，以电量关口为基础，规范管理线损，消除“吃网损”的现象，公平分配网级电力市场公司的利益;第三，以适合于商业化运营的、规范化的经济方式核算。

（二）谐波电能计量算法

为了区分谐波和暂态现象，根据傅立叶级数的基本理论，被变换的波形必须是周期性的和不变的。但是由于电力系统负荷是变动的，负荷的变动会影响系统中的谐波含量。在实际的分析中只要被分析的现象或情况持续适当的时间或周期，就可应用傅立叶级数变换。目前在计算电压畸变频率时，采用谐波电压（或电流）的平均有效值或平均总畸变率，其时间区段△t取3s，即取3s中的测量或计算的平均有效值或平均值。谐波电能计量算法可以分离供电网络和用户各自产生的谐波，同时分别计量各自产生的电能，以便对谐波释放量超标者进行正确处罚，从而弥补了目前电子式和感应式电能表计量方法的缺陷，也是对目前已有的谐波电能让表计量方法的改进。

（三）传统手工型用户电能计量方法

这是最为古老的方式，采用的是“一家一表”模式，到一定时期由电力工作人员挨门挨户收取电费。这种方法的缺点是显而易见的，不但劳动强度大，而且不能对用电户进行统一管理。但是这种方法在我国的广大农村还在广泛使用。

三、电力系统的电能计量关口点与电能计最系统

电力的生产、输送和利用以单源单线为例，框图如图1。图中，PT为电压互感器，CT为电流互感器由图1可见，整个能源系统的组成环节及其效率、计量情况如下。

从初级能源转换成电能时，有一个重要的技术经济指标一初级能耗比，如以煤发电时熟称煤耗一g水w·h。对发电厂来说，它直接关系着发电成本，同时也考核了能源转换装置的实际技术性能，为其改进和提高性能提供了参考资料。

电力用户和发电厂之间总是有一定的距离的，通过变电、输电和配电送到用户，这时电能将有一定的消耗，统称做损耗，它由变压器（如图1中的升压器T.、降压器TZ）的铁芯铁损、

线包的铜损及线路导线上线损组成。损耗直接影响电力部门的经济效益。准确测量损耗不仅可为已运行的多源电网提供最经济合理的电量输送运行方案，还为设计最经济的输电线路提供选用电压等级、变压器容量和线径的有用依据。

四、中性点直接接地系统的计量方式分析

在中性點直接接地系统中，变压器或发电机绕组的中性点直接与接地网相连接。

三相四线计量接线方式完全能够对110kV及以上电压等级的中性点直接接地系统进行准确计量，在此不再详细分析。

（一）采用三相四线计量方式

在从事计量工作时，曾多次遇到这样的情况：10kV中性点绝缘系统中采用三相四线的电能计量方式。那么这种计量方式究竟是否适用于中性点绝缘系统呢？在此对此类计量方式的准确性、安全性进行综合分析，并重点分析电力系统三相负载不对称时的情况。

（二）误差计算

当负载不对称时，中性点电压会发生一定偏移，偏移电压uoo'≠0，此时各相电源电压和负载电压不再保持一致。

结语

综上所述，仅仅根据系统电压等级来确定电能计量接线方式的做法是不全面、不准确的。当选择一个计量点的计量方式时，必须充分考虑系统的中性点接地情况。当系统采用中性点绝缘方式时，虽然三相四线接线方式并不会造成计量误差，但是此时的三相电压不平衡、系统单相接地以及并联谐振等因素，会大大影响计量装置的准确性，所以应尽量选择三相三线计量接线方式;中性点直接接地系统则必须采用三相四线接线方式，否则会产生较大的计量误差;而根据计量相关标准可以确定，中性点经消弧线圈接地和经低电阻接地的系统均应采用三相四线计量接线方式。

参考文献

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