一種智能電能表諧波影響測試方法
【專利摘要】一種智能電能表諧波影響測試方法，測試系統(tǒng)由計算機、總控中心、表位功能試驗模塊、程控電源、標準電能表、諧波發(fā)生器、載波箱、偶次諧波匹配裝置組成,所述測試系統(tǒng)自動轉換基本誤差試驗、直流和偶次諧波試驗的試驗接線；采用程控電源提供被試表的試驗電流I1、電壓U1和標準電能表所需的試驗電流I2、電壓U2，配備電流諧波發(fā)生器實現(xiàn)電能檢測需要的諧波輸出，配備載波箱實現(xiàn)裝置的載波通訊，采用直流偶次諧波匹配裝置自動匹配負載兩端的電流以滿足直流偶次諧波試驗測試條件。本方法簡單，測試結果準確，可操作性強。
【專利說明】
一種智能電能表諧波影響測試方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種智能電能表諧波影響測試方法。
【背景技術】
[0002] 帶有大功率電力電子器件的工業(yè)生產(chǎn)設備在現(xiàn)場大量應用，由于電力電子器件直 接改變電流的波形，導致諧波電流成分超標，而由負載端產(chǎn)生的諧波電流，經(jīng)過導線內(nèi)阻以 及變壓器內(nèi)阻，產(chǎn)生了諧波電壓，導致原有的正弦電壓波形也發(fā)生畸變。這種諧波源負載不 僅對電網(wǎng)的運行安全造成影響，也因諧波電流以及諧波電壓的存在，產(chǎn)生相應的有功損耗， 對電網(wǎng)的電能計量準確性造成影響。這種影響主要體現(xiàn)在，當前電能表的主要計量理論基 礎一一功率三角等式(有功平方+無功平方=視在平方），在含有諧波的情況下不再成立。體 現(xiàn)在計量方面，當現(xiàn)場負荷向電網(wǎng)注入諧波時，諧波電壓與諧波電流會產(chǎn)生有功電能，抵消 到基波有功電能中，造成全波電能少計。當電網(wǎng)電源本身帶有諧波時，產(chǎn)生的諧波有功電能 會與基波有功電能疊加，造成全波電能多計。智能電能表受諧波的影響特性越來越受到重 視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種能夠測試智能電能表受諧波的影響程度的測試 方法。
[0004] 本發(fā)明的技術方案： 一種智能電能表諧波影響測試方法，測試系統(tǒng)由計算機、總控中心、表位功能試驗模 塊、程控電源、標準電能表、諧波發(fā)生器、載波箱、偶次諧波匹配裝置組成，所述測試系統(tǒng)自 動轉換基本誤差試驗、直流和偶次諧波試驗的試驗接線;采用程控電源提供被試表的試驗 電流II、電壓U1和標準電能表所需的試驗電流12、電壓U2,配備電流諧波發(fā)生器實現(xiàn)電能檢 測需要的諧波輸出，配備載波箱實現(xiàn)裝置的載波通訊，采用直流偶次諧波匹配裝置自動匹 配負載兩端的電流以滿足直流偶次諧波試驗測試條件。
[0005] 本發(fā)明的有益效果： 本方法簡單，測試結果準確，可操作性強。
【附圖說明】
[0006] 圖1系統(tǒng)結構框圖； 圖2產(chǎn)生電能諧波的原理圖； 圖3產(chǎn)生直流偶次諧波的波形圖； 圖4產(chǎn)生次諧波的波形圖； 圖5產(chǎn)生奇次諧波的波形圖； 圖6直流偶次諧波實測圖； 圖7次諧波實測圖； 圖8奇次諧波實測圖； 圖9奇次諧波上升沿實測圖。
【具體實施方式】
[0007] 如圖1所示，一種智能電能表諧波影響測試方法，測試系統(tǒng)由計算機、總控中心、表 位功能試驗模塊、程控電源、標準電能表、諧波發(fā)生器、載波箱、偶次諧波匹配裝置組成，所 述測試系統(tǒng)自動轉換基本誤差試驗、直流和偶次諧波試驗的試驗接線;采用程控電源提供 被試表的試驗電流II、電壓U1和標準電能表所需的試驗電流12、電壓U2,配備電流諧波發(fā)生 器實現(xiàn)電能檢測需要的諧波輸出，配備載波箱實現(xiàn)裝置的載波通訊，采用直流偶次諧波匹 配裝置自動匹配負載兩端的電流以滿足直流偶次諧波試驗測試條件。
[0008] 在計算機控制下，標準電能表將功率標準電能脈沖送入表位功能試驗模塊，表位 功能試驗模塊同時采集被校表脈沖并計算出誤差，利用電能比較法算出的誤差在本地顯示 并通過高速工業(yè)CAN總線上傳到總控中心?？偪刂行脑诒砦粩?shù)據(jù)監(jiān)視界面對數(shù)據(jù)進行監(jiān)視、 管理并上傳到計算機處理；總控中心主要完成按鍵處理、計算機數(shù)據(jù)處理、多功能表485通 信、標準表數(shù)據(jù)處理(電壓、電流、功率、相位、頻率等）、表位誤差數(shù)據(jù)采集、電壓和電流輸出 控制、溫濕度數(shù)據(jù)采集、功耗數(shù)據(jù)采集、各種功能試驗控制等工作；同時把采集到的數(shù)據(jù)送 至計算機進行綜合管理。
[0009] 如圖2所示，諧波影響量試驗分為電壓電流回路高次諧波、電流回路直流和偶次諧 波、奇次諧波、次諧波四種試驗。電壓電流回路的高次諧波由程控電源產(chǎn)生，計算機將需要 的諧波次數(shù)，諧波含量，諧波相位等參數(shù)發(fā)送給程控電源，程控電源計算出全波波形經(jīng)功率 放大后輸出給被檢表和標準表，誤差計算器對標準表脈沖和被檢表脈沖進行比對計算出此 種諧波下被檢表的誤差。在計算機的控制下程控電源可產(chǎn)生多種高次諧波組合進行誤差校 驗，也可與純基波誤差進行比對計算高次諧波誤差影響。
[0010] 試驗時，諧波發(fā)生控制電路接收計算機控制指令，控制K1、K2、K3的閉合和斷開，控 制電子開關按設定時序導通和斷開。自動匹配控制電路根據(jù)電流采樣電阻上的電流大小改 變可變電阻阻值調節(jié)兩回路電流至相等。非諧波試驗時，K1閉合，K2、K3斷開，程控電源全波 電流全波經(jīng)被檢表和標準表，此種接法與常規(guī)校驗臺完全相同。這種方法要求控制電子開 關的觸發(fā)信號與電流源同步，控制點準確。
[0011] 如圖3和圖6所示，直流和偶次諧波試驗時，由于標準表電流檢測回路直接接入偶 次諧波電流時存在較大誤差，故將標準表接入全波電流，此時K2閉合，K1、K3斷開，在電子開 關1和電子開關2的控制下電流源電流的正半周流經(jīng)被檢電能表，負半周流經(jīng)匹配電阻回 路，在K2處會合正負半周均經(jīng)標準電能表回流至電流源。由于程控電流源的瞬態(tài)響應問題， 當被檢表回路和匹配回路電阻不均衡時會引起被檢表回路和匹配回路電流不相等，引起系 統(tǒng)誤差，這里設置自動匹配電路(直流偶次諧波自動匹配儀），偶次匹配箱內(nèi)部在兩路電路 回路上設置電流取樣電阻，在匹配回路設置可變電阻，自動匹配控制電路根據(jù)兩路取樣電 阻上的電流大小調節(jié)可變電阻使兩路電流相等，從而消除因匹配引起的系統(tǒng)誤差。偶次諧 波校驗時誤差計算器將被檢表常數(shù)設置為標稱值的1/2，通過對標準表脈沖和被檢表脈沖 進行比對計算出直流偶次諧波下被檢表的誤差，此誤差與相同電流下全波誤差進行比對可 得出直流偶次諧波誤差影響量。產(chǎn)生直流偶次諧波的波形圖如3所示，其中，在波形圖中，橫 坐標表示周期(ms )，縱坐標表示波形的放大倍數(shù)(下同）。
[0012] 如圖4和圖7所示，次諧波試驗時，將標準表電流檢測回路也接入次諧波電流，此時 K3閉合，K1、K2斷開，在電子開關1和電子開關2的控制下，每四個周期電流的前兩個周期流 經(jīng)匹配回路，后兩個周期流經(jīng)被檢表和標準表回路。誤差計算器通過對標準表脈沖和被檢 表脈沖進行比對計算出次諧波下被檢表的誤差，此誤差與相同電流下全波誤差進行比對可 得出次諧波誤差影響量。次諧波產(chǎn)生的波形圖如圖4所示。
[0013] 如圖5、圖8和圖9所示，奇次諧波試驗時，將標準表電流檢測回路也接入奇次諧波 電流，此時K3閉合，K1、K2斷開，在電子開關1和電子開關2的控制下，每周期電流的前1/4周 期和第三個1/4周期流經(jīng)匹配回路，第二個1/4周期和第四個1/4周期流經(jīng)被檢表和標準表 回路。誤差計算器通過對標準表脈沖和被檢表脈沖進行比對計算出奇次諧波下被檢表的誤 差，此誤差與相同電流下全波誤差進行比對可得出奇次諧波誤差影響量。
[0014] 如表1所示，在試驗過程中，系統(tǒng)裝置電壓波形失真度為0.3%，電流波形失真度為 0.2%，功率穩(wěn)定度為0.04%/120s，頻率輸出范圍為45Hz-65Hz，電壓輸出調節(jié)范圍為0-120%， 電流輸出調節(jié)范圍為0-120%，頻率調節(jié)細度0.01 Hz。
[0015] 測試系統(tǒng)不僅可進行常規(guī)測試，還實現(xiàn)了對電壓回路功耗測量、電流回路功耗測 試、諧波影響量試驗、事件主動上報測試、通訊模塊互換能力試驗、通訊模塊接口帶載能力 試驗等新增項目的試驗，其中通過諧波試驗，得出以下數(shù)據(jù)： 在0-50Hz、50-100KHz、100-150 KHz的范圍內(nèi)，直流諧波的含量分別為83%、60%、8%，在 37.5HZ、62.5Hz范圍內(nèi)，次諧波的含量為81.3%、59.0%，奇次諧波次數(shù)分別為3次、5次、7次、9 次、11次、13次、15次的情況下，諧波含量分別為54.2%、19.5%、17.3%、13.2%、11.1%、8.1%、 8.2%。滿足國標GB/T17215.321-2008(12級靜止式有功電能表)對電流直流偶次諧波，次諧 波，奇次諧波波形的要求。
[0016]表1諧波實驗結果
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這 些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般 原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其他實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不 會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的 最寬的范圍。
【主權項】
1. 一種智能電能表諧波影響測試方法，其特征在于:測試系統(tǒng)由計算機、總控中心、表 位功能試驗模塊、程控電源、標準電能表、諧波發(fā)生器、載波箱、偶次諧波匹配裝置組成，所 述測試系統(tǒng)自動轉換基本誤差試驗、直流和偶次諧波試驗的試驗接線;采用程控電源提供 被試表的試驗電流II、電壓U1和標準電能表所需的試驗電流12、電壓U2,配備電流諧波發(fā)生 器實現(xiàn)電能檢測需要的諧波輸出，配備載波箱實現(xiàn)裝置的載波通訊，采用直流偶次諧波匹 配裝置自動匹配負載兩端的電流以滿足直流偶次諧波試驗測試條件。
【文檔編號】G01R35/04GK106054110SQ201610377376
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】石振剛, 史輪, 耿建坡, 李飛, 馬紅明, 任鵬
【申請人】國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司, 河北省電力建設調整試驗所