谐波工况下相位补偿对全波计量影响

目前全波计量模式下的智能电能表由于前端电压和电流采样电路为两个独立的采样通道,两个通道对电压和电流相位的偏移非一致性会产生电压和电流信号间的附加相位差。这种附加相位差在基波工况下可以通过相位补偿技术在校表环节得到大大减小。但在谐波工况下这种基于基波的相位补偿会对高次谐波会产生过相位补偿,从而对电能表全波有功计量产生影响。通过对现有智能电能表全波有功计算算法、相位补偿技术进行分析,建立谐波工况下相位补偿对全波计量误差分析模型,最后通过仿真算例,量化分析相位补偿技术对全波计量的影响。     

基于Hilbert滤波器的无功功率计量算法研究

针对目前常用的计算无功功率的方法在谐波含量不断提高的情况下存在较大误差,采用基于Hilbert数字滤波器的无功功率计量算法,将电压的基波及各次谐波成份都移相-90°并保持幅值不变,采用有功功率计量方法来计量无功功率;分别采用最优设计法和半带滤波器法设计了FIR型和IIR型Hilbert数字滤波器,仿真得出相应的幅频和相频特性,并比较得出在含有24次谐波的电网环境下,两种类型的无功功率计量系统具有相似的计量精度,而FIR型滤波器具有更佳的相位均衡性。     

适应分布式光伏动态特性的改进电能计量模型

针对分布式光伏发电模型,建立了分布式光伏并网信号数学表征式;基于时分割乘法器(TDM)电能计量模型,分析电能计量算法在谐波和电压波动条件下的误差产生理论,设计适应分布式光伏动态特性的有功计量修正模块,给出基于Hilbert变换的无功功率计量方法;将光伏并网信号数学表征式与改进的电能计量模型结合,提出了适应分布式光伏动态特性的改进电能计量模型,通过仿真验证了所提模型的有效性。     

一种改进SVG医用电力无功补偿装置

针对医院电力系统稳定性要求高的需求,文中提出一种基于改进SVG的无功补偿装置,其主要由数据采集装置、控制箱体、变流器以及三相电压输出端组成。在补偿过程中,由电网采集得到的电流和电压信号从数据采集器通过,数据采集器中对应设置了自适应中值滤波器对电流、电压信号进行滤波调理,去除冲击干扰,获取SVG相位补偿的控制触发信号,进而实现对于变流器的电压补偿和无功功率调节。实验测试了4种不同类型的待无功补偿电能畸变信号,其结果表明,对于不同程度的电能畸变信号,文中所述装置能够进行有效的无功补偿,使得电压信号的整体畸变程度被控制在0.5%上下,从而使负载性能得到保障。     

基于Wiener级数的交流充电桩电能计量方法研究

针对矩阵式交流充电桩充电时会产生具有冲击性和强时变性的随机扰动,导致其在电能计量周期内计量不准确的问题,提出了基于Wiener泛函级数建立的交流充电桩侧的电网电能计量数学模型。利用该模型可以优化输出的电压、电流同步采样值。同时采用小波算法对电压、电流信号分解与重构,以求得功率潮流分析所需的基波分量与畸变分量,并结合IEEE-Std1459-2010定义,对电压、电流突变的功率潮流进行分析实验。通过Matlab仿真验证了该模型的正确性。实验结果表明,所用的方法在交流充电桩电能计量时误差达到了0.001数量级,提高了交流充电桩的计量精度,有效地解决了在随机扰动情况下交流充电桩电能计量不准的问题。     

基于Fryze时域无功定义的无功电能的准确计量

针对目前无功功率计量算法在非正弦不平衡条件下的无功功率计量方面准确性的不足,在Fryze时域无功定义的基础上提出了一种适用于非正弦不平衡三相三线制系统的无功功率计量理论。根据Fryze时域无功定义将三相瞬时电流分解为有功电流分量和无功电流分量,并对三相瞬时电压和无功电流分量进行快速傅里叶变换,得到各次谐波无功功率的大小和方向,从而实现对非正弦不平衡三相三线制系统无功电能的准确计量。该方法将无功功率分为正向无功功率和反向无功功率,避免了同一谐波源产生的不同次数谐波的感性无功与容性无功相互抵消的情况。最后通过Matlab仿真验证了这一结论,为非正弦不平衡条件下系统无功电能的准确计量提供了理论依据。     

一种改进的瞬时功率算法研究

针对目前电网谐波背景下不同次谐波功率会正负抵消的不合理现象,提出一种改进的瞬时功率理论计算方法。该方法首先将单相电压、电流信号延时构造出三相电压、电流信号,然后通过改变瞬时无功功率理论中p-q坐标系的旋转速度,滤波后得到电压电流中不同频次谐波的信号,最后通过功率转换求得系统的有功功率和无功功率。该方法不仅可以分别对功率进行正反向分别计量,避免电能计量时正反向功率抵消的不合理现象,而且在单相系统和三相系统中均可使用。通过Matlab进行仿真,验证了本文方法的有效性和准确性。     

基于71M6521的数字单相多功能电能表的设计

介绍了单相多功能电能计量芯片71M6521的基本功能和特点.在此基础上,设计了计最精度高、工作稳定、成本相对较低的数字单相多功能电能表,以实现对三相电流、电压,有功、无功功率,电能脉冲的输出等的计量.该数字单相多功能表可用于电力系统、工矿企业、智能大厦的电力临控.     

采用单一计量芯片实现非线性负荷的谐波计量与分析

电网中非线性负载的日益增加给电能计量特别是谐波电能的计量和谐波分析提出了新的要求.本文采用单片IDT三相计量芯片90E36,实现了宽量程计量和谐波分析功能,90E36特有的DFT计算引擎消除了传统设计中采用的模数转换器A/D和DSP.试验结果表明,谐波电压和电流的分析数据符合IEC标准和国家标准的要求.     

基于滤波提升的SVG电力无功补偿研究

针对地铁电力系统稳定性要求高的需求,提出一种基于改进SVG的无功补偿装置,其主要由信号处理模块、处理采集单元、变流器以及三相电压输出端组成。在补偿过程中,由电网采集得到的电压信号从信号处理模块通过,信号处理模块中对应设置了自适应形态学滤波器对电流、电压信号进行滤波调理,去除冲击干扰,并获取SVG相位补偿的控制触发信号,进而实现对于变流器的电压补偿和无功功率调节。实验测试了5种不同类型的待无功补偿电能畸变信号,其结果表明,对于不同程度的电能畸变信号,所述装置能够进行有效的无功补偿,使得电压信号的整体畸变程度被控制在0.5%以下,从而使负载性能得到保障。     

非正弦情况下主要无功功率测量方法的对比研究

针对电力系统无功比重的增加以及人们对无功的关注程度日益提高,本文对几种主要无功功率计算方法进行了系统、全面的对比研究。首先依据无功功率的定义,对基波移相90度、微分法、FFT法和Hilbert滤波器法等无功算法进行对比研究,分析各种算法的基本原理和理论计算精度,比较各种算法的性能优、劣;然后对各种算法的软件实现方法进行研究,并对相关算法进行资源优化使其适用于嵌入式实时平台,进一步提高各算法的性能;最后以基于DSP的高性能三相表为测试平台,对各无功算法进行准确度对比测试。数据分析表明,正弦和非正弦情况下的测试结果与各算法的理论分析结果完全一致。本文的研究成果对各种主要无功算法在优化设计以及电能计量领域的应用具有重要的指导意义。     

充电桩直流计量模块现场检测装置及其溯源

为顺应电动汽车充电桩直流计量模块的现场检测要求,研制了一种表源一体化现场检测装置.该装置的源输出反馈调节模块和标准功率计量模块共用一套传感器.电压环节采用精密电阻分压测量方案;电流环节采用零磁通测量方案,零磁通电流互感器的反馈调节部分以二次谐波分量为敏感值,通过二阶滤波和两级放大实现提取.设计了分部式同步溯源方案校准该装置,对误差校准结果进行了不确定度评定.结果表明该装置在典型充电工况下准确度最佳,其他工况下的计量性能也满足溯源要求.     

基于Lagrange插值频率估计的数字电能计量算法

传统电能计量系统中电网电压/电流波形信号的采集由电子式电能表完成,电能表内部设计了频率跟踪电路,在电网频率出现波动的情况下能同步采样,电能计量误差小。在数字电能计量系统中电网波形的采集由电子式互感器或合并单元的A/D采样模块完成,由于电子式互感器或合并单元采集后到的电网波形信号需要组帧传输给后续不同的数字化设备使用,其采用固定的采样频率,所以,在电网频率出现波动的情况下,不能实时跟踪电网频率而改变采样频率实现同步采样,电能计量误差大,因此,为减小在频率波动条件下的电能计量误差,提出一种数字电能计量新算法,该方法利用三次拉格朗日(Lagrange)插值算法提取出电网基波频率,并利用离散傅里叶变换(DFT)算法的栅栏效应进行波形成分提取,实现电能计算,该方法实现简单,通过实验仿真验证了其电能计量误差小,具有实用价值。     

基于分时计价系统的电能计量轻载误差补偿的新设想

电能计量装置因为负载变化而引起较大的计量误差。轻载引起计量误差的原因是复杂的。目前并没有有效的方法对轻载误差进行补偿。分时计价系统是调配电力使用的有效手段。利用分时计价系统采集的不同时段的电能数据对其进行补偿，可以在一定程度上减小轻载造成的计量误差，而且不用对原有电路做出改动。     

改进多通道注入式HAPF与TCR联合系统

针对多通道注入式混合有源电力滤波器(HAPF)无法动态补偿无功功率的问题,在对比两种不同结构多通道注入式HAPF的基础上,提出一种改进多通道注入式HAPF与晶闸管控制电抗器(TCR)联合运行系统,实现中高压配电网谐波与无功的综合动态治理.在提出的谐波电流分频控制方法中,采用改进的ip-iq算法对电网中的各次谐波进行分频检测,各次谐波电流在注入电网过程中产生的相角偏移可在相应的sin - cos函数表中进行校正,直流侧电压实时值与给定值的误差通过PI控制后送入有功通道经d-q变换转化为三相交流值后与谐波电流控制信号叠加形成最终的控制信号.仿真及实验结果证明了所提出的控制方法的有效性.     

基于自适应陷波器单相电路无功功率测量新方法

传统的根据无功功率的定义来计算无功功率的方法难以满足动态无功补偿控制系统中快速响应的要求。提出了基于自适应陷波器的单相电路的无功功率检测新方法。该方法采用自适应陷波器提取出单相电压、电流及它们的90°相位变换值,然后通过单相瞬时无功功率理论计算无功功率。仿真结果表明,在幅值稳定的情况下,该方法能够以较小的误差检测出无功功率;在幅值突变和线性变化的情况下,能够根据电压变化快速追踪无功功率的变化。     

基于谐波分析理论的FFT电能计量模型的改进

在电网谐波污染日益严重的情况下,提高电能计量的精度是大势所趋。分析了电网谐波影响下现有电能计量方法的准确性,以及基于谐波分析理论的电能计量方法,提出了Hanning加权插值FFT算法的电能计量模型,并对该模型进行了数值仿真,结果表明本文提出的改进模型有较高的精度,而计算量无明显增加。在高性能硬件条件的基础上,该算法模型将有较大的实际意义。