隨著電力電子技術(shù)在建筑、工業(yè)和數(shù)據(jù)中心以及各種用電設(shè)備上的廣泛應(yīng)用，各行業(yè)使用的整流設(shè)備、交直流換流設(shè)備、非線(xiàn)性負(fù)荷以及家用電器和照明設(shè)備等數(shù)量越來(lái)越多，容量也越來(lái)越大，由于這此因素產(chǎn)生的大量諧波電流注入電網(wǎng)，使電力系統(tǒng)電壓、電流發(fā)生了嚴(yán)重的畸變，因而會(huì)造成測(cè)量?jī)x器指示數(shù)值不正確。而在非正弦波狀態(tài)下的電能計(jì)量也因此成為國(guó)內(nèi)外計(jì)量研究的"熱點(diǎn)"之一。

在有諧波源的情況下，諧波源用戶(hù)處的電能表記錄了該用戶(hù)吸收的基波電能并扣除一部分諧波電能，從而諧波源雖然污染了電網(wǎng)，卻反而少交電費(fèi);而與此同時(shí)，在線(xiàn)性負(fù)荷用戶(hù)處，電能表記錄的是該用戶(hù)吸收的基波電能及部分的諧波電能，這部分諧波電能不但使線(xiàn)性負(fù)荷性能變壞，而且還要多交電費(fèi)。

諧波對(duì)電能計(jì)量的影響

現(xiàn)行電能計(jì)量?jī)x器(表)按其實(shí)現(xiàn)原理不同，主要有以下兩類(lèi)：感應(yīng)式電能表，電子式電能表。

感應(yīng)電能表的計(jì)量

過(guò)去廣泛使用的感應(yīng)式電能表是針對(duì)非常狹窄頻率范圍(工頻)的正弦波電流和電壓波形而設(shè)計(jì)的。當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率與其額定頻率不同時(shí)，會(huì)引起電流、電壓磁通幅值以及它們間相位角的改變，使驅(qū)動(dòng)力矩、抑制力矩、補(bǔ)償力矩以及鐵芯損耗的大小發(fā)生相對(duì)變化，從而引起電能計(jì)量誤差的變化。

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3924中對(duì)工頻50Hz±5%的頻率范圍內(nèi)變化的計(jì)數(shù)誤差變化作了具體規(guī)定，保證了其在工頻范圍內(nèi)的準(zhǔn)確性;但從較大的頻率范圍看電度表的頻率曲線(xiàn)不是平坦的，根據(jù)理論證明和實(shí)際測(cè)量所得出的典型電表的頻響特性均為下降式，如下圖所示：

感應(yīng)式電能表反映的電能值為： E=E1+Σ(Cn·En)

其中Cn為諧波電能系數(shù)。Cn≤1，且隨諧波次數(shù)增加而減小。3次諧波約為0.7~0.95，5次諧波約為0.05~0.20。

電子式電能表的計(jì)量

熱電乘法器構(gòu)成的電子式電能表，理論頻響特性很優(yōu)良;而采用時(shí)分割乘法器構(gòu)成的電子式電能表理論上頻帶寬窄受時(shí)分割頻率的影響，有一定差異，但目前絕大部分在1KHz以?xún)?nèi)的測(cè)量是可行的。

在1KHz范圍內(nèi)，電子式電能表所計(jì)量電能可近似認(rèn)為： E=E1+ΣEn

諧波潮流對(duì)計(jì)量的影響

當(dāng)用戶(hù)為線(xiàn)性用戶(hù)時(shí)，諧波與基波潮流一致，電能表計(jì)量的電能大于基波電能。

當(dāng)用戶(hù)為非線(xiàn)性用戶(hù)時(shí)，用戶(hù)自身向電網(wǎng)輸送諧波分量，諧波潮流與基波潮流相反，電能表計(jì)量的電能小于用戶(hù)所消耗的基波電能。

線(xiàn)性用戶(hù)和非線(xiàn)性用戶(hù)的計(jì)量誤差受諧波潮流影響，電子式電能表與感應(yīng)式電能表類(lèi)似;兩者差異在于：在諧波功率存在情況下，感應(yīng)式電能表所計(jì)量的電能值比電子式更接近基波電能;電子式電能表計(jì)量值約等于基波與各諧波的電能之和，亦即在對(duì)線(xiàn)性用戶(hù)和非線(xiàn)性用戶(hù)的計(jì)量中，在基波電能基礎(chǔ)上，分別更“準(zhǔn)確”地增加或減去了諧波電能。