基于可编程SNS型约瑟夫森结阵的驱动系统研究

文章基于可编程SNS型约瑟夫森结阵,研究了一种交流量子电压驱动方法。该方法根据结阵的I-V特性,通过控制各段结阵的偏置状态及组合方式,实现交流量子电压的合成。采用电压源驱动方式,将节点电流分析法应用在偏置电路参数计算中,设计了偏置模块,搭建了交流约瑟夫森量子电压驱动系统。实验结果表明,该系统偏置电流的建立时间为1.27μs,稳定性优于6 n A/min,输出电流分辨率可达0.01 m A,可以合成频率为50 Hz、每周期40个采样点、有效值为1 V的交流约瑟夫森量子电压信号。     

一种用于基波测量的数字校准方法

在电力系统中，相量测量的精度主要受到信号采样通道元器件误差和软件采样同步误差的影响。分析和实验表明，不同量程同步采样经幅值校准后拟合的方法改进了相量幅值测量的精度，对各相量进行相位校准的方法克服了相量采样的同步误差。综合应用2种方法，提出了基波相量幅值校正和相位校正的数字校准方法，对输入信号采用不同放大倍数调理电路进行分段处理和A／D采样，经幅值校准后拟合，以及对各相量进行相位校准均改进了电力系统电压和电流的测量精度。最后介绍了该方法在微机保护装置中的应用及其检测结果。     

互感器的现场校验方法探讨

1互感器校验仪测量原理 1．1互感器校验仪 互感器校验仪是用比较法测量被检互感器与标准互感器二次电压或电流幅值误差与相位误差的仪器，测得的幅值误差用二次电流、电压量的相对误差（％）表示，相位误差用min（分）或rad（弧度）表示。互感器校验仪从使用方法上可分为直接比较型和间接比较型两类。直接比较型只能比较两个额定参数相同的电流、电压量，间接比较型可以比较两个额定参数不同的电流、电压量。     

电力量子计量技术的进展与趋势

现有的电力基标准均是基于电磁原理，受限于原理和测量技术，继续提升准确度水平已接近物理极限。相较于传统电力基标准，量子计量与传感将物理量溯源至基本物理常数，具有准确度高、复现不受客观条件制约等显著优点，近年来得到了很快的发展。因此，围绕电力计量主要的参量，包括电流、电压、电能及时间4个方面，比较了基于单电子隧道效应和粒子加速器的两种量子电流技术的发展趋势，介绍了基于量子精密磁测量的新型电流传感技术以及电流量子比例技术；总结了交直流量子电压装置的发展，以及在电压比例溯源和电能的溯源应用，可有效提升现有的电压/电能的溯源水平；总结了时间频率计量技术的整体进展和趋势，以国家电网计量中心建立的国家电网时间频率体系架构和应用为例，介绍了量子时间的应用形态。目前电力量子计量技术取得了突破性的发展，电力与量子的融合研究刚刚起步，研究潜力很大，值得重点关注和深入研究。     

基于数字微差法的模拟量输入合并单元校验仪溯源方法研究

目前模拟量输入合并单元校验仪的溯源工作仍然沿袭传统互感器校验仪溯源的方法,采用模拟微差方法,硬件复杂,稳定性较差,导致溯源存在一定的不确定性。文章根据合并单元校验仪的工作原理与特点,分析了其误差来源;在此基础上提出了一种基于数字微差法的适用于合并单元校验仪的溯源系统,通过构建具有微差叠加功能的0.02级标准合并单元,实现基于数字微差的溯源方法。为了保证相位微差精度,提出了一种基于Hilbert变换的相位微差算法,该算法在频率偏移、含有谐波等各种常见参比条件综合影响下,具有优于10^(-10)分的移相精度,且不影响幅值。使用数字微差法能够为0.05级及以下精度等级的合并单元校验仪提供溯源,与现有溯源方法相比,该方法采用数字算法实现微差叠加,简化了硬件结构,稳定性好,不易受环境影响,算法精度高,具有较好的工程应用价值。     

基于量子电压的数字化电能量值传递应用技术研究

应用量子技术,建立新一代电能标准装置,可将量子电压校准过的标准采样值直接传递给数字化电能计量装置,从根本上解决数字化电能无法直接量传的问题。文章提出了交流量子电压分段驱动方案,实现了基于一路交流量子电压的功率计量,阐述了新一代电能标准装置中的电能标准量值传递路径,设计了新一代电能标准装置数据验证实验,经测试,数字电能表的电压、电流及功率的误差均小于4×10^-6,新一代电能标准装置数字化电能测量结果合理。     

电压电流双闭环控制逆变器并联系统的建模和环流特性分析

传统的基于功率差的逆变器并联控制方法是由电力系统中同步电机并网理论演变而来,通过分别改变各并联模块输出电压的幅值和相位来分别控制各模块输出无功和有功功率平衡,但该并联均流方案应用于电压电流双闭环反馈控制逆变器并联系统时有较大的控制误差.本文建立了考虑环流因素的电压电流双环控制逆变器闭环系统电路模型,依据传递函数推导出并联系统有功环流和无功环流与输出电压幅值和相位的关系.建立基于等效输出阻抗和求解微分方程的环流特性分析方法,给出了逆变器输出有功环流和无功环流与输出电压幅值和相位之间的定量关系,提出了相应的并联均流控制方案.仿真结果证实有功和无功环流均受输出电压幅值和相位影响,实验结果证明所提控制方案有较好的均流效果.     

免液氦量子电压标准热传导特性

基于小型Gifford-McMahon(G–M)制冷机的低温系统是免液氦量子电压标准的关键组件之一，然而由于量子效应的电学表征与结阵表面温度密切相关，结阵芯片对环境温度高度敏感。特别是当结阵表面辐照较大功率的微波时，大量热负荷加剧了无液氦环境下超导量子态的不稳定性。针对上述问题，深入分析和研究了免液氦量子电压标准的低温固体热传导特性，建立低温恒温系统两级辐射漏热及结阵接触热传导模型，应用该模型设计了低温恒温器，并开展了结阵温度稳定性和超导电流–电压(I–U)特性实验。实验结果表明：2伏可编程约瑟夫森结阵所有子阵列的量子电压台阶宽度均大于1.3 mA，验证了所提模型的准确性和可行性。该研究的相关理论和方法可为免液氦量子电压标准低温系统设计和完善提供重要依据。     

并网逆变器问接电流解耦控制策略的研究

针对传统并网逆变器相位幅值控制（Phase Amplitude Control，PAC）存在的控制灵活性差、误差较大的问题，提出了一种改良的基于相位幅值解耦控制（Phase and Amplitude Decoupling Control，PADC）的间接电流控制策略。该策略通过在工业标准允许范围内牺牲功率因数A值，有效地解决了PAC电压幅值和相位两大控制参数的耦合问题，使其可以分别独立地控制，从而提高了控制的稳定性和灵活性，并降低了由电网电压突变、谐波和电感器等效电阻动态变化造成的静态误差。实验结果证明了该控制策略的有效性，且由于实现简单，具有较强的应用价值。     

QSJ8新型校验仪在1000kV标准TV量值溯源中的应用

为了满足在1000kV级特高压电网建设中开展电压量值溯源及传递工作的需要,国家高电压计量站研制了一台1000kV标准TV和一种基于电桥原理的QSJ8型电压互感器校验仪,本文介绍了用该校验仪作为测量装置,把1000kV标准TV溯源到国家500kV工频电压比例标准的方法.该方法可以直读误差,提高了测量的方便性,且降低了设备成本.分析结果表明:由QSJ8引入的测量不确定度为5.3×10-6,满足测量要求.     

高精度电能表现场校验仪设计

介绍一种多功能、高精度、低成本的三相电能表现场校验仪。它使用简单可靠的硬件高速锁相环电路,控制单片6通道16位Σ-ΔA/D转换器对三相电压、三相电流进行同步整周期均匀采样和抗混叠跟踪滤波;DSP对采集的三相电压、电流数据进行高速运算、处理和数据分析,并用软件方法产生高低频标准电能脉冲;FPGA芯片实现频率、相位测量并配合DSP产生A/D控制时序和进行档位切换与增益控制;MCU控制键盘输入、E2PROM参数设置、LCD显示、打印输出以及与上位机的数据通信。给出了系统总体结构、倍频锁相电路、数据采集电路和各种电参数的测量算法。主要指标的准确度等级优于0.05级。     

电测信号计算机采样频率选择

在电测信号计算机处理中,首先涉及到A/D转换,采样频率取多高才不致使结果失真,目前尚无统一答案。本文从信号幅值误差小于某一给定位出发,用回归分析的方法推导出采样频率公式;最后用实例进行了验证,并给出了适用范围和注意事项。     

基波幅值、相位和频率的软件检测技术

提出了一种基于软件的幅值、相位、频率一体化检测算法.A/D采样后的输入信号经过一时延环节,得到与基波正交的信号.此信号和原输入信号一起,送入相位校正环节,对输出的相位和幅值信号进行控制.当系统进入稳态附近后,控制方法切换到用频率间接控制相位的方式,从而得到稳定的幅值、相位、频率信号.同时,该算法采用了变采样频率的方法,更适应在MCU或DSP上编程.仿真和实验结果验证了该方法的有效性.     

基于非侵入式负荷识别的交流电压幅值测量

为增强电网稳定性运行的控制效果,以及获得准确的交流电压谐波分量,提出一种基于非侵入式负荷识别的交流电压幅值测量方法。采集工作中电器内单个物理量展现出的叠加负荷特性,利用傅里叶变换将连续的交流电压负荷信号转换成离散形式,并识别非侵入式负荷,得到各次谐波分量;通过差分采样不断调节正弦电压和交流电压,确保二者之间差值持续最小;引入加权傅里叶变换算法处理电压数据,降低误差的影响,完成了电压幅值的准确测量。仿真实验中所测量出的相位和谐波幅值均符合FLUKE 6105A技术指标,表明该方法测量精度高、抗干扰性强。     

电子式互感器的校准方法与技术

电子式互感器校准的对象是小电压信号和数字序列 ,其数据处理、传递时间产生延时。电子式互感器相位误差与额定频率有关且等于相位差减去由于额定相位差和额定延时所引起的偏移量。电子式互感器的校准需用标准电磁式互感器作为标准器 ,通过感应分压器、标准电阻或标准A/D转换器变换标准信号后与被测信号比较。建立电子式互感器校准系统需要进行标准器溯源、不确定度分析、比对等工作。     

电压互感器二次压降测试仪溯源方法研究及不确定度评定

为规范电压互感器(Voltage Transformer,TV)二次压降测试仪系统化溯源方法,对其溯源原理和溯源电路进行了分析研究,参照互感器校验仪溯源方法,通过互感器校验仪整检装置模拟出两路量值不同、彼此存在二次压降的电压回路构成二次压降示值,完成溯源。在互感器校验仪的额定校准点和20%额定校准点条件下对溯源误差进行了测量试验。从测量重复性、互感器校验仪整检装置、二次压降测试仪负荷、标准器在校准周期内的误差变化4个方面进行了不确定度评定,计算出合成标准不确定度和扩展不确定度。采用传递比较法进行了不确定度试验。试验结果表明,所提溯源方法的不确定度评定结果符合要求。最后通过重复性测量数据和扩展不确定度计算结果给出了溯源结果最佳估计值的判断,为今后制定相关计量检定规程提供了参考。     

基于幅值线性变化模型的频率测量新算法

基于短时间内电流幅值线性变化模型,提出了一种用于精确测量电力系统瞬时频率的新算法,为系统提供实时状态变量。算法假设连续4个采样点对应电流的幅值线性变化,经过严格的数学推导,再结合泰勒展开和数学等比定理计算系统的瞬时频率。定性分析了幅值线性变化模型带来的误差,给出了泰勒展开和A/D转换引起的频率测量误差。该算法具有实现简单和测频速度快等优点,不需要采用数字滤波技术。该测频算法用于系统正常运行、没有振荡的单一频率情况时,理论误差接近于0。仿真结果表明,不论系统是否振荡、振荡是否剧烈,该测频算法都有很高的测量精度,且对电流中的随机噪声具有很好的适应性。     

基于NIOSII的电能表现场校验仪系统设计

为了解决多路电压、电流同步交流采样以及运算精度不高的问题,设计开发了基于NIOSII的电能表现场校验仪。给出了系统架构、电压采集模块、电流采集模块、A/D转换模块、过零检测电路和软件开发流程。相对于传统的DSP或专用计量芯片实现方案,该设计具有设计灵活、处理速度快、运算精度高等特点。测试结果表明,该系统工作稳定、误差小。     

用CPLD实现多通道数据采集系统的A/D转换器控制电路设计

提出一种新的基于复杂可编程逻辑器件CPLD的高速A/D转换器的控制系统。该控制系统充分利用CPLD功能,采用VHDL语言及图形化编程方式,有效地实现了对A/D控制器、多路采样保持器以及前端多片多路复用开关的协调控制,可以有效地控制多达36通道数据的A/D转换,能够大幅度减轻CPU的工作负担,提高执行效率,简化软件编程,实现了硬件上的模块化控制。本文提出的基于CPLD的高速A/D转换器的控制系统已成功地应用于电力系统综合负荷特性数据的实时采集。     

用CPLD实现多通道数据采集系统的A/D转换器控制电路设计

提出一种新的基于复杂可编程逻辑器件CPLD的高速A/D转换器的控制系统.该控制系统充分利用CPLD功能,采用VHDL语言及图形化编程方式,有效地实现了对A/D控制器、多路采样保持器以及前端多片多路复用开关的协调控制,可以有效地控制多达36通道数据的A/D转换,能够大幅度减轻CPU的工作负担,提高执行效率,简化软件编程,实现了硬件上的模块化控制.本文提出的基于CPLD的高速A/D转换器的控制系统已成功地应用于电力系统综合负荷特性数据的实时采集.