智能变电站互感器及合并单元误差检测技术与分析

针对数字化电能计量装置与传统电能计量装置在原理、结构等方面存在的差异,通过对目前的智能变电站互感器检测方法进行了分析和评价,依据现有技术条件和装备提出了互感器+合并单元整体误差检测方法及便捷的可操作性强的单体误差检测方法,并分析了两种方法的优缺点。     

智能化变电站二次侧电能计量系统计量误差分析及现场检测方法

针对智能化变电站模拟量输入式合并单元的电能计量系统误差超差问题,构建了智能化变电站二次侧电能计量模拟系统及其检测平台。在电压合并单元、电流合并单元、数字化电能表均满足检测规范要求的前提下,分析可能造成电能计量误差的因素,开展电能计量误差的影响测试,最终确定了影响电能计量误差的关键因素及其影响程度,并提出了智能化变电站二次侧电能计量系统现场测试检测平台,从而解决其计量误差超差问题。     

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。     

配电网不停电状态下电能分项计量误差测试方法

配电网不停电时计量数据的波动较大,常见的电能分项计量误差测试方法的测试精度不高,基于此提出配电网不停电状态下电能分项计量误差测试方法。设计计量数据输入合并单元,在原有合并单元的基础上加入信号调理电路,重新定义A/D转换器的有效位数,获得真实的计量数据,以计量数据为依据推导电能分项计量量化误差,获得测试目标;使用Multisim软件搭建计量误差信号仿真模型,处理误差数据和误差信号;将处理后的数据输入到分析单元中,在配电网不停电的状态下进行谐波变换,完成电能分项计量误差测试。实验结果表明：该文方法的电压有限值平方相对不确定度的最小值为0.03,有功功率相对不确定度的最小值为0.48,且其量化误差不会对测量精度造成影响;该文方法的测试误差仅为0.2%,说明其测试精度高,且信号源可靠,具有较大的应用价值,值得推广。     

智能变电站计量中的量化误差分析

为了客观准确地认识智能变电站计量中量化误差的大小及其影响,针对电子式互感器合并单元的整个传输过程中产生的量化误差进行分析,计算量化误差对电能计量准确性的影响。通过分析验证,对于16位的A/D转换器,合并单元中按照LEC 61850-9-2协议组帧的系统中,量化误差很小,完全在误差等级范围内。     

数字化变电站合并单元插值误差对于电能计量的影响

作为电子式互感器与二次设备之间的纽带,合并单元负责为变电站全站提供统一的电压电流数据来源。然而,采样值数据在采样、处理和传输的各个环节中产生的粗大数据、通信延时和丢包等问题都会对合并单元的插值处理带来影响,并最终影响到对电能的计量。文章就以上典型问题对合并单元插值算法及其对电能计量误差的影响进行了仿真分析,并搭建了数字化变电站电能计量装置误差测试系统对仿真结果进行了实验验证。结果表明,这些典型问题对合并单元的插值算法以及电能计量误差是有重大影响的,且采用不同的插值算法其影响结果不同。文章的研究为数字化变电站合并单元插值算法的优化设计提供了定量参考。     

模拟量输入合并单元计量性能检测研究

针对模拟量输入合并单元计量误差特性及相关测试项目,研究了检测装置的技术方案.提出了基于时钟同步法的信号生成技术,降低了相位噪声;采用自适应直流供电系统和热保护技术,增强装置可靠性;构建了基于NI PCI-4472的合并单元校验系统,满足0.2级及以下等级合并单元测试.对三个厂家的合并单元进行了测试,结果表明,所测合并单元的部分计量性能需要提高才能确保电能计量准确.研究结果可推进相关标准制定,有利于提升数字化电能计量系统的可靠性和准确度,促进智能电网建设.     

模拟量输入合并单元计量性能测试研究

目前对模拟量输入合并单元的计量性能研究较少,现有合并单元测试规范中与误差相关的部分均参照电子式互感器标准制定,难以满足计量性能测试的要求,限制了数字化电能计量技术的发展。为研究模拟量输入合并单元的计量特性,从信号流程角度,分析了模拟量输入合并单元的误差环节,比较了模拟量输入合并单元与电子式互感器和电子式电能表的结构异同,总结了计量特性误差影响因素。并以基本误差为例,按照不同标准对2台不同厂家生产的标称0.2 S级准确度的合并单元进行了单相和三相误差测试。测试数据显示单相测试和三相同时测试的结果有差异,说明各通道相互之间有影响,且输入信号越小,相互影响越大。针对现有合并单元测试规范不能正确反映计量性能的问题,提出评价模拟量输入合并单元计量性能时,不能仅仅参考电子式互感器标准,还应参考电子式电能表检定规程增加计量性能相关测试项目,完善计量用合并单元的相关测试规范。     

模拟量输入式合并单元测试仪的研制

合并单元已经成为智能变电站信息采集的重要设备,然而有关合并单元功能及性能的检测却明显落后。目前,对于合并单元的检测常需借助标准互感器、精密示波器等多种仪器才能完成各项测试,操作繁琐。另一方面,智能变电站由于未采用经过检测合格的合并单元产品可能造成继电保护不正确动作,从而引发严重后果。因此,必须尽快提高合并单元检测技术水平以满足生产实际的需要。文章提出了一种基于ARM芯片的模拟量输入式合并单元测试仪的实现方法。该测试仪集精确度测试、通信接口测试、同步性能测试等多种测试于一体,可以对接入传统模拟信号或模拟小信号的合并单元进行综合测试,极大地简化了合并单元的测试过程。     

数字化电能计量算法综述

数字化电能计量算法不仅是数字化电能表内的相关算法,还包括合并单元内的相关算法;数字化电能计量的被测对象因要遵从IEC61850通信规约,致使其采样率已被固定、采样数据之间时间不同步、采样数据传输中可能丢帧等。针对这些数字化电能计量算法研究所必须面对的问题,对当前应用于数字化电能计量系统的拉格朗日、埃特金等同步插值算法,点积和、牛顿-柯特斯积分等全电能计量算法,以及准同步、加窗插值傅里叶等电参量分析算法等进行了梳理和对比;盘点了数字化电能计量算法的最新研发进展;并探讨了研发数字化电能计量系统专用算法的必要性、可行性和努力方向。     

一种全数字化高压电能计量系统

为了解决现有高压电能计量系统中综合误差过大的问题,采用具有数字量输出的高压电子式电压、电流互感器采集高压信号,以光纤作为二次信号传输回路,并采用一种具有数字输入接口的电能计量装置,实现了一种全数字化的高压电能计量系统。通过与现有电能计量系统的对比分析,阐述了其优越性。介绍了其在35 kV电压等级下的一种具体实现。     

智能变电站合并单元额定延时现场测试方法

简述智能变电站合并单元额定延时的产生,在对现有额定延时测试方法进行分析基础上,提出一种现场实用的合并单元额定延时测试方法,该方法利用常规继电保护测试仪和故障录波器即可完成测试,在山东电网合并单元反措实施中得到应用,达到了预期效果。     

模拟式合并单元测试仪的设计

随着模拟式合并单元在智能电网中越来越多的应用,市场急待出现一款方便快捷的合并单元测试工具。首先分析了当前市场上模拟式合并单元测试仪的缺点,接着对模拟式合并单元测试仪进行了总体设计、硬件设计和软件设计,最后对测试仪进行了试验和验证。结果显示所设计的测试仪,具备自动测试功能,能够提高检测效率、缩短测试周期,并且可以提高测试的可靠性和测试结果记录的准确性。     

基于FPGA&ARM9合并单元的研制

简要介绍了合并单元的基本功能,给出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和嵌入式处理器(ARM9)技术的合并单元实现方案,并对该方案的每个模块功能及实现方法进行了详细阐述和具体分析.同时分析了合并单元的采样值映射模型IEC61850-9-2及其实现方法.试验结果表明合并单元工作良好,该方案有较高的可靠性和较强的实用性.     

现代电能计量系统综述

介绍了电能计量系统发展历程,分析了现代电能计量系统的结构及原理,阐述了相关检定与溯源方法,给出了现代电能计量系统中合并单元检定与数字化电能表检定等的组成部分及整体检定方法,并针对现代电能计量存在的问题给出了解决方案。     

合并单元数字输出接口的研究与设计

数字化变电站中电子互感器与二次设备的接口依靠合并单元实现,数字量输出接口是合并单元开发的关键点,也是产品检测时的重要项目.本文分析了电子互感器标准和IEC61850-9标准中对数字量输出的要求,并给出合并单元数字量输出帧的实现方案.在此基础上,本文提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理(DSP)技术的接口设计方案,详细介绍了硬件和软件设计的方法.试验结果表明,该方案可以很好地应用于合并单元的数字输出.     

基于PCA-SVR的电能计量装置误差评估算法

针对目前电能计量综合误差计算方法无法实时评价电能计量装置误差的问题,提出了一种基于PCA-SVR的电能计量装置误差评估算法。该方法首先对互感器二次信号有效值进行主元分析(PCA),通过Q统计量及其贡献率对电能计量装置进行计量状态检测和异常定位。然后建立正常计量状态下电能计量装置合成误差的多参数降维模型,通过支持向量机回归(SVR)得到互感器实际工况下的计量误差,与在线监测获得的二次回路误差、电能表误差合成得到综合误差。本文方法可以实现电能计量误差的状态评价和合成误差的实时评估,最后通过仿真验证了本文方法的准确性。     

智能变电站合并单元延时的检测方法

合并单元是智能变电站中实现数字量采样值传输的重要设备,关系到继电保护的正确动作与否。介绍了智能变电站二次信号采集方法,分析合并单元延时产生的原因,提出了利用继电保护测试仪同时输出模拟量和数字量的混合输出测试合并单元延时的方法。     

合并单元在电子式互感器误差调节中的作用

电子式互感器是智能变电站过程层重要的一次设备,负责采集电力系统的一次电压和电流信息,并将其传送到过程层网络,以供计量、保护和测控设备使用。合并单元作为电子式互感器与过程层的数字接口,在电子式互感器的误差调节中起着重要的作用。通过修改合并单元内部的比例系数来调节电子式互感器的误差是对电子式互感器进行现场误差调试、保证其测量精度的重要手段。     

智能变电站整站计量溯源技术研究

随着智能变电站技术逐渐进入实用化阶段,确保电能计量装置的准确性正成为一项迫切需要解决的问题.对智能变电站电能计量各环节误差进行了分析.将数字化电能表作为计量的一个部分,与合并单元、电子式互感器一起纳入到溯源体系中,提出了智能变电站整站计量溯源方案来解决目前数字化电能表的溯源争议.