近年来随着国家产业政策的调整和节能环保工作的不断推进，高耗能和对环境、电网污染较为严重的企业，在沿海和中东部地区已逐步关停或转产，一些如30万吨以下的小型炼钢、铁合金、大型起重吊装、牵引等设备的电力电子装置带来的谐波问题，对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁，给周围电网运行带来极大影响。按国家对谐波的管理要求，企业进行谐波治理需投入数十至数百万的资金，使得一些中小企业借西部大开发招商引资时机，纷纷迁往西部边远经济欠发达省区，利用西部能源的相对充裕和对谐波管理的滞后，而谋求“发展”，而使西部电网变的更加脆弱。谐波是电网的一大公害。

　　电力系统中的主要谐波源可分为两类：一是含半导体的非线性元件，如各种整流设备、变流器、交直流换流设备、变频器等节能和控制用的电力电子设备;二是含电弧和铁磁非线性设备的谐波源，如交流电弧炉及铁磁谐振设备等。随着硅整流、电弧炉及可控硅换流设备的广泛使用和各种非线性负荷的增加，当正弦基波电压施加于非线性设备时，设备吸收的电流与施加的电压波形不同，电流因而发生了畸变，谐波电流注入到电网中，造成电压正弦波形畸变，这些设备就成了电力系统的谐波源。

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　　1 对谐波的限值和对计量的要求

　　GB/T 14549《电能质量公用电网谐波》中明确给出了公用电网谐波电压的***值，见表1。谐波电压的***值参见GB/T 14549。

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　　表1 公用电网谐波电压(相电压)

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　　表2 电能表确定基本误差时的条件要求

　　工频整数倍数的谐波波形，对电能计量装置的准确计量产生了较大的影响。

　　DL/T 614-1997《多功能电能表》对谐波影响的要求：分别将含有10%的3次、5次谐波干扰源施加在多功能电能表电压线路，***大需量值误差的改变量应不超过0.2%，程序不应紊乱，内存数据不应丢失(测量单元为额定工作状态)。

　　2 计量电能表受谐波影响的误差

　　2.1 感应式电能表受谐波的影响

　　感应式电能表是靠电磁感应来产生转动力矩的，电能表工作时，电压线圈的电流所产生的磁通分为两部分，一部分是穿过铝盘并由回磁板构成回路的工作磁通，另一部分是不穿过铝盘而由左右铁轭构成回路的非工作磁通。而电流线圈所产生的磁通，两次穿过铝盘，并通过电流元件铁芯构成回路。由于电压线圈和电流线圈产生的交变磁通，在不同位置穿过铝盘，并在铝盘的不同位置感应出电流(涡流)，此涡流与磁场相互作用便产生推动铝盘转动的力矩，铝盘转动与负载有功功率成正比。

　　电能表产生误差的原因很多，与系统高次谐波相关的体现为两个方面：

　　·电磁感应式电能表的设计只按基波考虑;

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　　·由谐波和基波叠加而成的电压、电流波形发生畸变。

　　2.2 电子式电能表受谐波的影响

　　电子式电能表的工作过程如图1。

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　　图1 电子式电能表的工作原理

　　全电子式电能表产生误差的因素，完全消除了感应式电能表的机械转动、元件磨损、倾斜度等的影响，但对其运行环境、元器件质量、电能质量、谐波频率的影响产生的误差也是多方面的。

　　3 谐波工况下的电能计量

　　3.1 谐波工况下的准确计量要求

　　随着电力市场改革的推进，电能作为一种商品已经全面走向市场化，电能表能否在各种工业状况下准确计量，逐渐受到了供用电双方的重视。

　　随着大功率非线性负荷的迅速增加，使得供电系统中电压、电流波形发生畸变，对电网造成了严重的影响，并使电能表计量的误差急剧增大。

　　在谐波工况下是否依然能够准确计量，成为对三相多功能电能表的必然要求。

　　3.2 谐波工况下的计量准确性

　　在实际的计量中，电力用户可以分为两类，即产生谐波的谐波源用户和不产生谐波的谐波受害者用户。

　　作为谐波源的用户，一方面产生了谐波功率，对电网造成了污染，另一方面，计费总电能为基波电能减去产生的谐波电能。作为正常使用的谐波受害者用户，一方面设备深受谐波危害，另一方面，计费总电能为基波电能加上吸收的谐波电能。 信息来自:输配电设备网

　　4 谐波测量功能的实现

　　4.1 总电能脉冲输出框图

　　总电能脉冲输出框图见图2。

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　　图2 总电能脉冲输出框图

　　4.2 谐波电能脉冲输出框图

　　谐波电能脉冲输出框图见图3。

　　图3 谐波电能脉冲输出框图

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　　5 多功能电能表谐波计量

　　全电子式电能表通过不断演变，由原来的单片机技术发展到采用大容量CPU、汉字点阵字库，以及A/D+DSP+CPU形式，不断完善独立、固化的计量专用芯片，并逐步拓展大量程、宽量限电能表，满足不同方式的计量需要;现以谐波多功能表为例，介绍谐波计量的特点。

　　5.1 谐波计量电能表的主要特点

　　·带有谐波功率测量并能指示谐波潮流方向;

　　·具有测量与基波方向一致/相反的谐波有功电能，基波有功电能、基波无功电能、实际消耗电能、总电能的功能;

　　·时钟自带温度补偿，在停电时同样能进行温度补偿，在-40～+70℃范围内，时钟精度优于0.5s/d;

　　·具有备用时段功能;

　　·RS485能实现波特率自适应功能;

　　·能实现自动校表。

　　5.2 谐波计量测试情况

　　电能表在谐波工况下，当谐波电能方向与基波电能相反时，基波电能与谐波电能的代数和与标准表的总电能一致，而消耗电能等于基波电能与谐波电能的绝对值之和。

　　当谐波电能方向与基波电能相同时，消耗电能与标准表的总电能一致。

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　　电能表在谐波工况下的电压、电流有效值，基波功率和谐波功率与理论值一致。

　　电网的高次谐波对电能计量的准确性有影响，当谐波含量满足国标规定时，误差影响微小，当谐波含量超过国标规定时，无论是电磁感应式电能表还是全电子式电能表，误差影响均较大;即谐波含量愈高影响量越大，电能计量误差也越大。

　　为了合理计量用户消耗的有功电能，在选用电量平衡统计和贸易结算电能表时，针对含高次谐波的线路和用户，不仅要求用户按国标的要求进行谐波治理，还应选用具有计量谐波分量电能的多功能电能表。

　　对同一计量点，在谐波超过国标规定时，采用相同准确级别的全电子式电能表和电磁感应式电能表，计量电能量是有较大差别的;对大功率变流设备、电弧炉等产生高次谐波的电力负载用户，为了只记录负荷消耗的基波有功电能，用电磁感应式电能表比用同准确级别的全电子式电能表更合理。当谐波源来自电网时，前者数值较大;当谐波源是用户时，则情况相反。

　　在电网中，无论谐波流向如何，当谐波从负载流向电网时，实际上是负载将电网中的基波经过滤波和整流后，形成的谐波电流反送回电网，这是一种电能污染。全电子式电能表将负载(谐波源)消耗的基波有功电能和谐波源(负载)向电网返送的谐波有功电能(被污染的电能)进行了代数相加，使得记录的能量比负载消耗的基波有功电能量还要小，这是全电子式电能表计量原理上的不足之处