电能计量装置的量化误差影响与动态误差研究

摘要

目前，智能电网已迈入引领提升阶段。新型能源大量接入、数字化变电站快速建设以及动态负荷不断增加，导致电力系统电能计量误差增大，给国家和社会造成巨大经济损失。因此，亟待开展对电能计量装置的量化误差影响和动态误差的研究，为功率电能测量和动态误差测试提供强有力的理论指导。
　　本文首先介绍了互感器、电能表与电能计量技术的发展概况，同时详细分析了国内外电能计量装置量化误差影响与动态误差的研究现状。
　　其次，从系统的角度出发，建立了数字化电能计量系统和智能电能表的结构化测量模型，揭示了系统内部构成要素与信号在要素间的传递关系;详细分析了A/D转换、协议组帧和功率测量单元的工作机理以及量化误差和动态误差的来源，为展开量化误差影响分析和动态误差测试信号完备性的研究奠定基础。
　　再次，针对电能计量装置的量化误差，采用广义循环平稳随机过程功率谱密度法和自相关函数法，推导给出同步和非同步采样时量化误差影响下的平均功率标准不确定度解析式;并分别采用蒙特卡罗仿真实验和研发设计的基于PXIe的数字化计量装置数据采集系统实验验证了理论分析的正确性，对评估高精度平均功率不确定度研究具有理论指导意义。
　　最后，针对电能计量装置的动态误差，提出了动态误差测试信号模型需要具备的五个重要特性的定义和动态测试信号完备性条件;采用广义循环平稳随机过程理论和输入输出互相关函数辨识法，证明了m序列调制的正弦离散(m sequence modulating sine discrete，mSD)伪随机动态测试信号的完备性，揭示了引起电能表动态误差的内部影响因素。对分析建立电能计量装置的动态测试信号模型和动态误差测试实验具有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的目的与意义

1．2 电能计量装置与技术发展概况

1．2．1 互感器的发展概况

1．2．2 电能表的发展概况

1．2．3 电能计量技术的发展概况

1．3 电能计量装置误差研究现状

1．3．1 量化误差影响研究现状

1．3．2 动态误差研究现状

1．4 本文的主要研究内容

1．5 本文的创新点

第二章 数字化电能计量系统和智能电能表的建模

2．1 引言

2．2 数字化电能计量系统建模

2．2．1 数字化电能计量系统的构成

2．2．2 数字化电能计量系统结构化测量模型与电畿测量机理

2．3 智能电能表建模

2．3．1 智能电能表的构成

2．3．2 智能电能表结构化测量模型与电能测量机理

2．3．3 动态误差来源分析

2．4 本章小结

第三章 电能计量装置的量化误差影响分析

3．1 引言

3．2 量化误差的广义循环平稳随机过程表述

3．2．1 广义循环平稳随机过程

3．2．2 量化误差随机过程的广义循环平稳特性分析

3．2．3 量化误差广义循环平稳随机过程在PME中的传递关系

3．3 量化误差广义循环平稳随机过程功率谱密度分析法

3．3．1 量化误差的功率谱密度

3．3．2 量化误差影响下平均功率不确定度的功率谱密度分析法

3．4 量化误差广义循环平稳随机过程自相关函数分析法

3．4．1 量化误差影响下平均功率不确定度的自相关函数分析法

3．5 基于蒙特卡罗的量化误差影响仿真实验与结果分析

3．6 本章小结

第四章 电能计量装置量化误差影响实验系统开发与实验验证

4．1 引言

4．2 基于PXIe的数字化电能计量装置数据采集系统

4．2．1 数据采集系统硬件平台搭建

4．2．2 基于PXIe的数字化电能计量装置数据采集系统程序设计

4．2．3 数据采集系统开发成果

4．3 基于数据采集系统的量化误差影响分析实验验证及结果分析

4．4 本章小结

5．1 引言

5．2 动态测试信号的完备性

5．2．1 动态测试信号模型的特性分析

5．2．2 动态测试信号的完备性条件

5．3 智能电能表离散伪随机动态测试信号数学模型

5．4．1 mSD伪随机动态测试信号的外在完备性证明

5．4．2 mSD伪随机动态测试信号的内在完备性证明

5．5 动态误差测试实验验证与结果分析

5．5．1 动态误差测试平台

5．5．2 实验结果及分析

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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