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《湖南大学》 2011年
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电能计量在线监测与远程校准系统的研制

罗志坤  
【摘要】:随着厂网分离等电力企业体制改革的逐步推进,发电厂、电力用户密切关注电能计量装置,电力企业对经济效益的考核也越来越重视,其核心就是保障贸易结算过程中电能计量的准确和可靠,因此电能计量装置的技术管理就愈发重要。 另一方面,电能计量技术管理却面临着新的形势,凸显了一些新的技术难题,如:电网规模正在不断扩大,交易电量和电能计量装置越来越多,要求在有限的人力条件下实现规范化的技术管理;多费率分时段电价政策的贯彻执行,要求电能表的时钟具有更高的准确度;电力电子相关技术的大量推广运用,非线性负荷与日俱增,电网的谐波污染日益加重,谐波对电能计量的影响及其应对措施有待进一步分析研究;目前普遍采用的传统人工现场校验模式的工作效率低,不能对装置进行实时监测和故障及时预警、报告,难以有效控制计量故障的发生和减少差错电量。 针对以上情况,本文主要进行了以下几个方面的分析研究工作:利用GPS技术、谐波测量理论、注入式谐波的异频测试方法、低校高等效电路法等测量相关技术,结合电力线载波技术、GPRS/PSTN通信技术,完成了基于GPS技术的电能表时钟校准和电压互感器二次压降测量、基于加窗插值FFT的谐波电能测量、基于标准表比较法的电能表误差在线监测与远程校准、基于电压互感器二次负荷基准值的二次负荷测试、基于注入式高频谐波的电流互感器二次导纳的异频法测试、基于等效阻抗测量的电压/电流互感器低校高校验方法并在此基础上提出了电压/电流互感器(TV/TA)的现场实时校准方法;对上述各种测量方法进行了误差分析和不确定度评定。 本文系统地研究了可应用于国内电网的电能计量装置在线监测与远程校准技术,其主要贡献有: (1)基于GPS技术,根据多费率、多功能电能表时钟的校准要求,开发了基于GPS同步时钟的电能计量时钟基频测试与校准装置,该装置可采用无线非接触方式现场测试电能表的时钟误差;应用GPS的精确授时,在TV的二次回路两端分别利用GPS同步测量电压的幅值,采用两者之差与二次电压之比计算出TV的比差;在TV的二次回路两端,分别于电压信号的过零时刻获取GPS实时时标,获取两者之差计算角差,根据电压互感器TV的二次回路电压向量图,计算电压互感器二次回路压降。 (2)根据湖南省电力公司和电力试验研究院的谐波测试工作,从理论角度分析了谐波源用户的谐波原理,提出了基于Blackman窗的插值FFT谐波电能测量算法,采用复序列FFT蝶式迭代算式,计算供电系统电网参数;提出了综合负荷中是否含有谐波源的识别方法,并依据国家标准和电力行业规程,可按谐波特性和潮流方向分别累计谐波电能的计量模式。研制了一种具有适应谐波源负荷特点,功能多、体积小和界面友好的谐波电能计量与在线监测装置。 (3)依据DL/T448-2000《电能计装置技术管理规程》对电能表、电压互感器二次压降、电压/电流互感器等提出的校验要求,分析了传统的现场校验方式的缺点,通过多年现场工作经验的总结,依据关口电能表的应用实际,提出“标准表比较法”现场校验电能表的误差,研制了电能计量远程监测与校验现场装置,并采用网络数据库技术开发了主站管理信息系统。 (4)根据互感器二次负荷/导纳的测试原理,介绍了在电能计量装置远程校准与监测系统中实现对电压/电流互感器的二次回路负荷/导纳在线测量的方法;分析了影响二次回路阻抗(导纳)大小的主要因素,指出了引起互感器二次回路阻抗/导纳变化的几种状况,通过观测一段时间内数值及相角的变化情况来实现定性判断故障来源。在此基础上,本文还提出了注入谐波分量的异频测试法,并推导了在异频测试法下,二次负荷阻抗、导纳的在线测试方法。 (5)分析了传统互感器现场误差校验及其测试模型,指出了互感器现场校准的缺陷与不足;分析了电流互感器和电压互感器“低校高”的技术原理,提出了在计量装置远程校准与监测系统中实现对互感器误差的现场实时校准方法。 (6)阐述了计量装置远程校准与监测系统的硬件实现方式,包括系统构成、通信网络、下位机显示与监测等;分析了系统主站软件的需求,完成了数据库的系统设计 (7)以国家计量技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》为依据,对电能计量装置在线监测与远程校准系统中各种测量的不确定度进行了分析评定,从现场测试数据和理论分析表明,本系统可以作为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类电能计量装置的现场检测标准。 本文的研究具有较高的理论意义,并为电能计量管理技术的现代化提供了一种实用、高效、可靠的工具和手段。并根据计量相关领域的技术进步,提出了有关管理规程的修改建议,以使其更加科学、合理、适用。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM933.4;TM764

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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10 顾威;薛恩霖;王仲初;宋涛;;阶梯式红外数据传输全电子水表及控制系统[J];辽宁科技大学学报;2008年Z1期
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5 官德斌;冯梅;康彬;;基于VI的气敏阵列信号测试系统的设计[A];四川省电子学会传感技术第九届学术年会论文集[C];2005年
6 孙实泽;张学森;杜春鹏;;基于FPGA可变FIR滤波器组设计及实现[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
7 刘邹;张建平;郭志刚;;在d-q变换基础上基波与谐波检测的研究[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
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9 罗晓东;王乐红;;虚拟仪器开辟职业技术教育实验新天地[A];'2002系统仿真技术及其应用学术论文集(第四卷)[C];2002年
10 杨润贤;郑恩让;高森;;关于电力系统FFT谐波检测存在问题的研究[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年
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7 杨科锋;移变双基地SAR特性与成像方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
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2 张睿;农电自动抄表技术研究[D];山东科技大学;2010年
3 衡泽超;基于ATT7022B的三相多用户电能表研究[D];山东科技大学;2010年
4 毕博;隔离四通道数字存储示波器的设计与研究[D];山东科技大学;2010年
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6 黄永辉;郑州电网计费及线损在线监控系统[D];郑州大学;2010年
7 王晓换;基于粗糙集和神经网络的故障诊断虚拟系统的研究[D];郑州大学;2010年
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【同被引文献】
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1 李福彬;;PT二次导线压降自动跟踪补偿的研究[J];电测与仪表;1992年05期
2 赵伟,庞海波,刘灿涛;电能表技术的发展历程[J];电测与仪表;1999年06期
3 赵伟,庞海波,孟浩文;有关电子式电能表与电能管理的若干问题[J];电测与仪表;1999年07期
4 徐英辉,王猛,段小华,杨湘江;500kV线路关口电能计量装置设计选型的考虑[J];电测与仪表;2005年04期
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7 刘磊;;带电CT状态监测方法探讨[J];电测与仪表;2006年09期
8 吴丽静;;二次压降和二次负荷对电能计量准确度的影响[J];电测与仪表;2007年03期
9 曹敏;梁仕斌;李毅;王昕;;云南电网电能计量装置在线监测系统研究[J];电测与仪表;2007年03期
10 张蓬鹤;邓泽官;王龙华;吴巍;;计量用互感器在线监测系统的研制[J];电测与仪表;2009年07期
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1 熊学海;电能计量实时仿真系统研究[D];重庆大学;2011年
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3 罗松涛;谐波背景下电子式电能表计量误差量化分析[D];郑州大学;2012年
【二级引证文献】
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1 王军;;信息时代的电能计量与管理模式之我见[J];电源技术应用;2013年08期
【二级参考文献】
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3 李洪波;电力系统谐波潮流计算算法综述[J];重庆电力高等专科学校学报;2004年03期
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8 薛德晋;对电能表生产、技术的回顾和展望[J];电测与仪表;1991年07期
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1 张贵明;SAR卫星GPS轨道和姿态测量技术研究[D];电子科技大学;2001年
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4 廉小亲;白莉萍;金亮;;电子式三相多功能电能表设计[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
5 熊学海;付志红;张征正;苏向丰;;基于dSPACE平台的电能计量仿真系统研究[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年
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7 姜玲鸽;周国顺;;无功电能表计量理论与方法[A];湖南省电工技术学会第七次会员代表大会暨2004学术年会论文集[C];2004年
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10 杨秀英;;电能表在线检测装置技术研究[A];2007年度中国航空学会计量技术专业委员会计量与质量专题学术交流会论文集[C];2007年
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2 鹿鹏 郑姗姗;我市开发投入电能表自控系统[N];淄博日报;2009年
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4 本报记者 张哲;3L公司推出高精度0.1S级电能表[N];中国电力报;2006年
5 林丽萍 詹文;福建公司电能计量检测中心获国家认证[N];国家电网报;2009年
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9 通讯员 隋吉红 李竹;吉林供电研发电能计量低压档案管理系统[N];中国电力报;2010年
10 通讯员 左家强;IC卡式电能表在利津农村首次“亮相”[N];中国电力报;2006年
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1 罗志坤;电能计量在线监测与远程校准系统的研制[D];湖南大学;2011年
2 门长有;电能计量算法及其SoC实现[D];浙江大学;2009年
3 张晓冰;畸变信号条件下电网功率潮流分析与电能计量新方法研究[D];哈尔滨理工大学;2007年
4 曾博;双向互动电能计量模式下的谐波分析及应用研究[D];湖南大学;2011年
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8 管春;电能质量综合检测与分析系统研究[D];重庆大学;2011年
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1 刘玉明;提高电能计量准确性的方法研究[D];重庆大学;2002年
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10 李银广;电能计量与电费核算[D];华北电力大学(北京);2006年
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