電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統的製作方法
2023-05-11 18:29:11 1
電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統的製作方法
【專利摘要】本發明的電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統包括數據採集模塊、計量誤差分析模塊和報表管理模塊；所述數據採集模塊採集電力諧波監測數據和基波電量數據，並傳輸給所述計量誤差分析模塊；所述計量誤差分析模塊對所述數據採集模塊傳輸來的數據進行分析計算，獲得電子式電能計量表的計量誤差，以確定電子式電能計量表的誤差校正數據，糾正電子式電能計量表的計量誤差；所述報表管理模塊讀取所述所述數據採集模塊採集的電力諧波監測數據和基波電量數據、以及所述計量誤差分析模塊給出的誤差校正數據，實現上述數據的查詢、顯示和列印。
【專利說明】電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力【技術領域】，具體涉及一種電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統。
【背景技術】
[0002]隨著電力電子技術的不斷發展，各類電力電子設備的應用也日益增多。在地區電網中的各類換流設備、調壓裝置、變頻裝置等非線性負荷也越來越多，這些裝置在給人們提供可靠、方便的理想工作電源的同時，也給電網帶來了諧波汙染。諧波汙染不僅會給電網造成嚴重的危害，還將影響用戶的電能計量。
[0003]電能計量是電力系統收費的依據，不但直接關係到電力系統和電力用戶的經濟效益，也會對電力系統中許多技術指標的計算產生影響。目前電子式電能計量表計在我國的應用越來越廣泛，而電網中諧波的存在，使電子式電能計量的準確性與合理性大受影響，直接影響供、用電雙方的經濟利益及電力交易的公平性。因此，有必要對諧波造成的電子式電能表的計量誤差進行校正分析。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統，該系統首先對中低壓配電網絡中的電力諧波進行測量，然後根據電力負荷數據和電力諧波數據，對電子式電能計量表的計量結果做誤差分析，並給出誤差校正結果。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的，本發明的電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統包括:數據採集模塊、計量誤差分析模塊和報表管理模塊；所述數據採集模塊採集電力諧波監測數據和基波電量數據，並傳輸給所述計量誤差分析模塊；所述計量誤差分析模塊對所述數據採集模塊傳輸來的數據進行分析計算，獲得電子式電能計量表的計量誤差，以確定電子式電能計量表的誤差校正數據，糾正電子式電能計量表的計量誤差；所述報表管理模塊讀取所述所述數據採集模塊採集的電力諧波監測數據和基波電量數據、以及所述計量誤差分析模塊給出的誤差校正數據，實現上述數據的查詢、顯示和列印。
[0006]上述電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統，其中，所述計量誤差分析模塊採用基於中心聚類理論的梯度優化算法對採集的電力諧波監測數據中的孤立點進行識別和修正，識別和修正後的結果採用基於回歸技術的空缺值填充方法填充採集過程中出現的空缺值。
[0007]上述電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統，其中，所述計量誤差分析模塊根據數據採集模塊採集的基波電量數據和電力諧波數據，確定3至25次奇數次諧波的功率方向和幅值；然後計算出各次諧波的電量數據；基波電量數據與諧波功率方向同基波功率反向的奇數次諧波電量數據累加和為實際用戶所消耗的總電量數據，該總電量數據同電子式電能計量表計的計量結果的差值即為電力諧波造成的電子式計量表計的計量誤差。
[0008]上述電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統，其中，所述數據採集模塊包括電壓電流傳感器、信號調整和A/D轉換器和FPGA處理模塊；所述電壓電流傳感器首先對所採集到的強電數據信號做低通濾波，以濾除信號中頻率高於採樣頻率一半的分量；然後將所採集到的強電數據信號轉換為弱電數據信號，並對採樣的弱電數據信號進行校準，使採樣弱電數據信號滿足幅頻特性的要求；所述信號調整和A/D轉換器對弱電數據信號進行模數轉換後送入所述FPGA處理模塊進行運算處理，得到電壓、電流信號的頻域功率譜數據。
[0009]上述電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統，其中，所述FPGA處理模塊包括接口電路、FIFO緩存器、FLASH、FFT處理器、PowerPC硬核、DRAM，以及網絡接口、LCD接口、USB接口和串行接口 ；所述接口電路用於接收所述信號調整和A/D轉換器傳輸來的數據信號；所述FIFO緩存器用於對所述接口電路接收到的數據信號進行緩衝存儲；所述FFT處理器用於完成對數據信號的去直流、加窗、FFT、模平方運算處理步驟，得到電壓、電流信號的頻域功率譜數據，並將處理過後的數據信號傳送到PowerPC硬核；所述FLASH對經所述FFT處理器處理過後的數據信號進行存儲；所述DRAM用於存儲所述FFT處理器在處理過程中形成的臨時性數據；所述PowerPC硬核用於接收所述FFT處理器輸出的數據信號，並將數據信號傳輸至網絡接口、IXD接口、USB接口和串行接口，同時，所述PowerPC硬核用於控制接口電路、FIFO緩存器、FLASH、FFT處理器、PowerPC硬核和DRAM的運行；網絡接口、IXD接口、USB接口和串行接口用於接收所述PowerPC硬核傳輸的數據信號，並傳送至所述計量誤差分析模塊。
[0010]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:本發明中綜合考慮了中低壓配電網絡實時監測電力諧波數據和基波電量數據等，能夠對中低壓配電網絡中實際應用的電子式計量表計由於電力諧波所造成的計量誤差進行實時分析，本發明可以實現現場就地分析，也可以在標準實驗條件下進行實驗分析。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明實施例的電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統的結構框圖；
[0012]圖2是本發明中數據採集模塊的硬體結構原理圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
[0014]如圖1所示，本實施例的電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統包括:數據採集模塊1、計量誤差分析模塊2和報表管理模塊3 ；
[0015]所述數據採集模塊I採集電力諧波監測數據和基波電量數據，並傳輸給所述計量誤差分析模塊2 ；
[0016]所述計量誤差分析模塊2對所述數據採集模塊I傳輸來的數據進行分析計算，獲得電子式電能計量表的計量誤差，以確定電子式電能計量表的誤差校正數據，糾正電子式電能計量表的計量誤差；
[0017]所述報表管理模塊3讀取所述所述數據採集模塊I採集的電力諧波監測數據和基波電量數據、以及所述計量誤差分析模塊2給出的誤差校正數據，實現上述數據的查詢、顯示和列印。
[0018]所述數據採集模塊I包括:電壓電流傳感器、信號調整和A/D轉換器(AnalogSignal模擬信號/Digital Signal數位訊號轉換器)和FPGA處理模塊；
[0019]所述電壓電流傳感器首先對所採集到的強電數據信號(包括電壓和電流信號)做低通濾波，以濾除信號中頻率高於採樣頻率一半的分量，滿足採樣定理；然後將所採集到的強電數據信號轉換為弱電數據信號，並對採樣的弱電數據信號進行校準，使採樣弱電數據信號滿足幅頻特性的要求；
[0020]所述信號調整和A/D轉換器對弱電數據信號(即4個基波周期信號，頻率分辨精度50/4 = 12.5Hz)進行模數轉換後送入所述FPGA處理模塊進行運算處理；
[0021]所述信號調整和A/D轉換器包括MAX125A/D晶片，因為MAX125A/D晶片需提供雙電源工作電壓，所以所述信號調整和A/D轉換器還包括負電壓產生晶片(LMC7660)；
[0022]所述FPGA處理模塊經過去直流、加窗、FFT、模平方等四個運算處理步驟得到電壓、電流信號的頻域功率譜數據，所述電壓、電流信號的頻域功率譜數據包括電壓和電流基波電量數據，以及各次的電力諧波監測數據；
[0023]FPGA處理模塊包括接口電路(DMA)、FIFO緩存器、FLASH、FFT處理器、PowerPC硬核、DRAM，以及網絡接口、IXD接口、USB接口和串行接口 ；
[0024]所述接口電路(DMA)用於接收所述信號調整和A/D轉換器傳輸來的數據信號；
[0025]所述FIFO緩存器用於對所述接口電路(DMA)接收到的數據信號進行緩衝存儲；
[0026]所述FFT處理器用於完成對數據信號的去直流、加窗、FFT、模平方等四個運算處理步驟，得到電壓、電流信號的頻域功率譜數據，並將處理過後的數據信號(即電壓和電流基波電量數據，以及各次電力諧波監測信號)傳送到PowerPC硬核；
[0027]所述FLASH對經所述FFT處理器處理過後的數據信號進行存儲；
[0028]所述DRAM用於存儲所述FFT處理器在處理過程中形成的臨時性數據；
[0029]所述PowerPC硬核用於接收所述FFT處理器輸出的數據信號，並將數據信號傳輸至網絡接口、IXD接口、USB接口和串行接口，同時，所述PowerPC硬核用於控制接口電路(DMA)、FIFO緩存器、FLASH、FFT處理器、PowerPC硬核和DRAM的運行；
[0030]網絡接口、IXD接口、USB接口和串行接口用於接收所述PowerPC硬核傳輸的數據信號，並傳送至所述計量誤差分析模塊2。
[0031]所述計量誤差分析模塊2採用基於中心聚類理論的梯度優化算法對採集的電力諧波監測數據中的孤立點進行識別和修正，識別和修正後的結果採用基於回歸技術的空缺值填充方法填充採集過程中出現的空缺值。
[0032]所述計量誤差分析模塊2根據所述數據採集模塊I採集的基波電量數據和電力諧波監測數據，確定3至25次奇數次諧波的功率方向和幅值；然後計算出各次諧波的電量數據；基波電量數據與諧波功率方向同基波功率反向的奇數次諧波的電量數據累加和為實際用戶所消耗的總電量數據，該總電量數據同電子式電能計量表的計量結果的差值即為電力諧波造成的電子式計量表的計量誤差。
[0033]所述的報表管理模塊利用所述數據採集模塊I採集的基波電量數據和電力諧波數據，以及所述計量誤差分析模塊3給出的電力諧波造成的電子式計量表計的計量誤差數據，形成電力諧波造成的電子式計量表計的計量誤差報表。
【權利要求】
1.一種電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統，其特徵在於，包括:數據採集模塊、計量誤差分析模塊和報表管理模塊； 所述數據採集模塊採集電力諧波監測數據和基波電量數據，並傳輸給所述計量誤差分析模塊； 所述計量誤差分析模塊對所述數據採集模塊傳輸來的數據進行分析計算，獲得電子式電能計量表的計量誤差，以確定電子式電能計量表的誤差校正數據，糾正電子式電能計量表的計量誤差； 所述報表管理模塊讀取所述所述數據採集模塊採集的電力諧波監測數據和基波電量數據、以及所述計量誤差分析模塊給出的誤差校正數據，實現上述數據的查詢、顯示和列印。
2.根據權利要求1所述的電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統，其特徵在於，所述計量誤差分析模塊採用基於中心聚類理論的梯度優化算法對採集的電力諧波監測數據中的孤立點進行識別和修正，識別和修正後的結果採用基於回歸技術的空缺值填充方法填充採集過程中出現的空缺值。
3.根據權利要求1所述的電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統，其特徵在於，所述計量誤差分析模塊根據數據採集模塊採集的基波電量數據和電力諧波數據，確定3至25次奇數次諧波的功率方向和幅值；然後計算出各次諧波的電量數據；基波電量數據與諧波功率方向同 基波功率反向的奇數次諧波電量數據累加和為實際用戶所消耗的總電量數據，該總電量數據同電子式電能計量表計的計量結果的差值即為電力諧波造成的電子式計量表計的計量誤差。
4.根據權利要求1所述的電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統，其特徵在於，所述數據採集模塊包括電壓電流傳感器、信號調整和A/D轉換器和FPGA處理模塊； 所述電壓電流傳感器首先對所採集到的強電數據信號做低通濾波，以濾除信號中頻率高於採樣頻率一半的分量；然後將所採集到的強電數據信號轉換為弱電數據信號，並對採樣的弱電數據信號進行校準，使採樣弱電數據信號滿足幅頻特性的要求； 所述信號調整和A/D轉換器對弱電數據信號進行模數轉換後送入所述FPGA處理模塊進行運算處理，得到電壓、電流信號的頻域功率譜數據。
5.根據權利要求1所述的電力諧波引起的電子式電能表計量誤差分析校正系統，其特徵在於，所述FPGA處理模塊包括接口電路、FIFO緩存器、FLASH、FFT處理器、PowerPC硬核、DRAM，以及網絡接口、IXD接口、USB接口和串行接口 ； 所述接口電路用於接收所述信號調整和A/D轉換器傳輸來的數據信號； 所述FIFO緩存器用於對所述接口電路接收到的數據信號進行緩衝存儲； 所述FFT處理器用於完成對數據信號的去直流、加窗、FFT、模平方運算處理步驟，得到電壓、電流信號的頻域功率譜數據，並將處理過後的數據信號傳送到PowerPC硬核； 所述FLASH對經所述FFT處理器處理過後的數據信號進行存儲； 所述DRAM用於存儲所述FFT處理器在處理過程中形成的臨時性數據； 所述PowerPC硬核用於接收所述FFT處理器輸出的數據信號，並將數據信號傳輸至網絡接口、IXD接口、USB接口和串行接口，同時，所述PowerPC硬核用於控制接口電路、FIFO緩存器、FLASH、FFT處理器、PowerPC硬核和DRAM的運行； 網絡接口、IXD接口、USB接口和串行接口用於接收所述PowerPC硬核傳輸的數據信號，並傳送至所述計量誤差分析模塊。
【文檔編號】G01R35/04GK104076317SQ201310104836
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月28日 優先權日:2013年3月28日
【發明者】邢玉珍, 李宏仲, 王紅, 潘偉國, 史偉偉, 徐國富, 王承民, 陸達, 黃起強 申請人:佳木斯電業局, 上海博英信息科技有限公司, 國家電網公司