一体化高压电能计量装置研制

摘要

随着经济发展和电力改革，电网逐渐向智能化发展，而智能电网极其关键的基础是电能计量的准确性。现当下，不仅仅作为售电方的供电公司关注电能计量技术的发展，小到用电的个体户，大到工厂企业也对其发展十分重视，发电、输电、用电各方均以电能计量的准确性、可靠性以及公平性为前提保障。 传统的电能计量装置可靠性差，准确度等级标定困难，且不具备防窃电功能，无法满足公平性这一前提。为解决上述诸多问题，本文综合国内外研究现状，针对10kV配电网络，设计了一种新型高压电能计量装置，采用一体化结构。该一体化高压计量装置用于10kV高压配电线路，运用电容分压电路采集电压信号，低功耗电流传感器采集电流信号。同时设计高压取电电路，可以从配电线路直接取电给装置供电，运用“法拉第笼”原理，将整个测量系统无电位差地悬挂在高压侧，具有很好的防窃电功能；采用专业电力计量芯片ADE7755作为计量单元的核心，操作更方便容易、准确度更高；STM32作为主控CPU，减少了计量环节的误差。最后运用Altium Designer10.0(AD10)软件进行PCB的设计。 硬件设计完成后，为协调各个硬件模块保证系统的稳定运行，实现所预想的功能，我们运用模块化的编程思想、结构化的设计思路对整个计量装置进行软件设计。本装置的软件设计采用IAR Embedded Workbench for ARM集成开发环境，编程设计采用C语言，设计内容包含主程序和各子程序。这种设计方法便于后续程序的移植、系统升级以及检修维护等工作，同时这也使得程序的可读性提高，便于出错检查，提高软件设计工作效率。 根据计量装置准确度测量法规即GB/T17883—1999《0.2S级和0.5S级静止式交流有功电度表》对该高压计量装置先后进行了准确度试验以及现场试运行试验。试验结果表明，该装置精确度达到了0.2S级，满足了现当下智能电网对计量装置精确度的要求，该研究将对电能计量发展产生深远影响。

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学术硕士学位论文

Abstract

1.1 论文研究背景和意义

1.2 国内外高压计量装置研究现状

1.3 本课题的研究内容及关键技术

2.1 电力参数的计算

2.1.1三相交流电信号

2.1.2 电压、电流有效值的计算

2.1.3 功率及功率因数的计算

2.1.4频率的计算

2.1.5电能的计算

2.2 电能计量的基本原理

2.3 系统总体设计原理

2.4 电力系统故障对高压电能表计量的影响

2.5 本章小结

第三章 一体化高压电能计量装置硬件设计

3.1 电能计量模块设计

3.2 电压采集电路

3.3 电流采集电路

3.4 主控芯片

3.5 电平监测复位电路

3.6 GPRS通信模块

3.7 时钟模块

3.8 存储模块

3.9 光纤通信电路

3.10 高压在线取电装置

3.11 本章小结

第四章 一体化高压电能计量装置软件设计

4.1 软件开发环境

4.2 主程序设计

4.3 初始化子程序设计

4.4 GPRS通信子程序设计

4.5 电能计量子程序设计

4.6 存储子程序设计

4.7 时钟子程序设计

4.8 软件抗干扰子程序设计

4.9 本章小结

第五章 一体化高压电能计量装置试验及现场试运行

5.1 准确度试验

5.2 现场试运行情况分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

攻读学位期间研究成果

致谢