本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)計(jì)量
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及諧波條件下電表綜合誤差分析方法。
背景技術(shù)：
：電能是人類生活中重要的能源，電能供應(yīng)和消耗的多少需要通過(guò)電能計(jì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，電能計(jì)量的結(jié)果是電能供用雙方結(jié)算的依據(jù)，電能計(jì)量的準(zhǔn)確性和合理性直接關(guān)系到電力供需雙方的經(jīng)濟(jì)效益。電表是電能計(jì)量系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一環(huán)，作為電能計(jì)量的核心部件和基本量具，其計(jì)量精度直接關(guān)系到電能計(jì)量的精度。現(xiàn)有的電表計(jì)量方式主要是基波計(jì)量和全波計(jì)量，但隨著越來(lái)越多的非線性設(shè)備接入電力系統(tǒng)，發(fā)出諧波電流并經(jīng)系統(tǒng)阻抗產(chǎn)生諧波電壓，導(dǎo)致電網(wǎng)電流、電壓畸變?nèi)找鎳?yán)重，從而影響電表計(jì)量的準(zhǔn)確性。因此，在諧波條件下對(duì)電表誤差進(jìn)行分析是電力公司面臨的一個(gè)重大問(wèn)題。然而，現(xiàn)有的對(duì)于電表在諧波條件下誤差的分析方法主要基于電表的計(jì)量精度，該方法誤差分析不全面，不能很好的反應(yīng)電表誤差的實(shí)際情況。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是諧波條件下電表誤差分析不準(zhǔn)確、不全面的問(wèn)題，提供諧波條件下電表綜合誤差分析方法，實(shí)現(xiàn)在諧波條件下對(duì)電表進(jìn)行更全面、更合理的綜合誤差分析。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：諧波條件下電表綜合誤差分析方法，包括下列步驟：S1、計(jì)算電表計(jì)量方式誤差α；S2、計(jì)算電表計(jì)量精度誤差β；S3、計(jì)算電表綜合誤差γ，γ＝α+β。特別的，在全波、線性負(fù)荷的計(jì)量方式下，電表計(jì)量方式誤差α＝Prh，其中，Prh為關(guān)注的負(fù)荷處的實(shí)際諧波功率。特別的，在全波、非線性負(fù)荷的計(jì)量方式下，若Prh>0，則電表計(jì)量方式誤差α＝Prh，若Prh<0，則電表計(jì)量方式誤差α＝2Prh，其中，Prh為關(guān)注的負(fù)荷處的實(shí)際諧波功率。特別的，在基波、線性負(fù)荷的計(jì)量方式下，電表計(jì)量方式誤差α＝0。特別的，在基波、非線性負(fù)荷的計(jì)量方式下，若Prh>0，則電表計(jì)量方式誤差α＝0，若Prh<0，則電表計(jì)量方式誤差α＝-Prh，其中，Prh為關(guān)注的負(fù)荷處的實(shí)際諧波功率。特別的，電表計(jì)量精度誤差β＝Pr-Pm，其中，Pr為關(guān)注的負(fù)荷處的實(shí)際功率，Pm為關(guān)注的負(fù)荷處的測(cè)量功率本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：本發(fā)明所述諧波條件下電表綜合誤差分析方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在諧波條件下對(duì)電表進(jìn)行全面、合理、準(zhǔn)確的綜合誤差分析，避免僅基于電表計(jì)量精度而未綜合考慮計(jì)量方式而導(dǎo)致的誤差分析不全面、不能真實(shí)的反應(yīng)誤差實(shí)際情況的問(wèn)題。附圖說(shuō)明此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的諧波條件下電表綜合誤差分析方法流程圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1提供的三角波比較型的時(shí)分割乘法器原理圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1提供的時(shí)分割乘法器調(diào)寬、調(diào)頻波形圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例1提供的同時(shí)存在線性負(fù)荷和非線性負(fù)荷的單向電路圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例1提供的根據(jù)時(shí)分割乘法器原理建立的模型仿真圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例1如圖1所述，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的諧波條件下電表綜合誤差分析方法流程圖。所述諧波條件下電表綜合誤差分析方法包括以下步驟：S1、計(jì)算電表計(jì)量方式誤差α；現(xiàn)有的電表在諧波條件下誤差分析僅基于電表計(jì)量精度，但實(shí)際上，電表的計(jì)量方式產(chǎn)生的誤差也是不能忽略的，對(duì)其忽略將使得誤差分析不夠全面，不能很好的反應(yīng)實(shí)際情況。當(dāng)前電表計(jì)量方式包括全波計(jì)量方式和基波計(jì)量方式，而計(jì)量的負(fù)載包括線性負(fù)載和非線性負(fù)載，本實(shí)施例對(duì)于不同的計(jì)量方式和不同的負(fù)載，計(jì)算電表計(jì)量方式誤差的方法不同。(1)全波計(jì)量方式下，對(duì)于線性負(fù)荷，在系統(tǒng)背景存在諧波的情況下，負(fù)荷從系統(tǒng)吸收基波和諧波功率，然而理論上線性負(fù)荷只應(yīng)計(jì)量負(fù)荷所吸收的基波功率，因此諧波有功功率為其計(jì)量方式誤差。則全波、線性負(fù)荷的計(jì)量方式下，電表計(jì)量方式誤差α＝Prh，其中，Prh為關(guān)注的負(fù)荷處的實(shí)際諧波功率。(2)全波計(jì)量方式下，對(duì)于非線性負(fù)荷，在系統(tǒng)背景存在諧波的情況下，負(fù)荷從系統(tǒng)吸收基波功率和由其它非線性負(fù)荷發(fā)出諧波功率，并會(huì)發(fā)出一部分諧波功率，此時(shí)諧波次數(shù)h下，非線性負(fù)荷應(yīng)計(jì)量的諧波功率為Ph，值與諧波責(zé)任劃分有關(guān)。近似認(rèn)為主諧波源承擔(dān)諧波責(zé)任，本發(fā)明利用有功功率流向法進(jìn)行主諧波源定位，方法可描述為：以供電側(cè)到用戶側(cè)為正方向的話，若Prh>0,，則供電側(cè)為主諧波源，反之，若Prh<0，則用戶側(cè)為主諧波源。若系統(tǒng)側(cè)為主諧波源，則關(guān)注點(diǎn)的諧波功率認(rèn)為主要是由其它非線性負(fù)荷發(fā)出的，則只計(jì)量負(fù)荷從系統(tǒng)吸收的基波功率，即非線性負(fù)荷應(yīng)計(jì)量的諧波功率為Ph＝0。若用戶側(cè)為主諧波源，則關(guān)注點(diǎn)的諧波功率認(rèn)為主要是由此負(fù)荷發(fā)出的，則應(yīng)計(jì)量負(fù)荷從系統(tǒng)吸收的基波功率和發(fā)出的諧波功率，即非線性負(fù)荷應(yīng)計(jì)量的諧波功率為Ph＝-Prh。因此，非線性負(fù)荷在背景側(cè)存在諧波的情況下，應(yīng)該計(jì)量的功率滿足：若Prh>0，P＝P1+Ph＝P1若Prh<0，P＝P1+Ph＝P1-Prh其中，P為應(yīng)該計(jì)量的功率，P1為應(yīng)該計(jì)量的基波功率，Prh為關(guān)注的負(fù)荷處的實(shí)際諧波功率。對(duì)于基波功率，P1＝Pr1，則若Prh>0，P＝P1+Ph＝Pr1若Prh<0，P＝P1+Ph＝Pr1-Prh而全波計(jì)量方式下非線性負(fù)荷的計(jì)量功率為此關(guān)注點(diǎn)處的基波功率Pr1與諧波功率Prh之和，因此全波、非線性負(fù)荷的計(jì)量方式下，若Prh>0，電表計(jì)量方式誤差為：α＝(Pr1+Prh)-Pr1＝Prh若Prh<0，電表計(jì)量方式誤差為：α＝(Pr1+Prh)-(Pr1-Prh)＝2Prh(3)基波計(jì)量方式下，對(duì)于線性負(fù)荷，理論上線性負(fù)荷只應(yīng)計(jì)量負(fù)荷所吸收的基波功率，而基波計(jì)量方式下只計(jì)量基波量，則基波、線性負(fù)荷的計(jì)量方式下，電表計(jì)量方式誤差α＝0。(4)基波計(jì)量方式下只計(jì)量基波量，因此對(duì)于非線性負(fù)荷的計(jì)量方式誤差只與此負(fù)荷發(fā)出的諧波功率有關(guān)。若Prh>0，電表計(jì)量方式誤差為：α＝0若Prh<0，電表計(jì)量方式誤差為：α＝Prh。S2、計(jì)算電表計(jì)量精度誤差β；電表的計(jì)量精度存在誤差，其原因如下：乘法器是電子式電能表的主要組成部分，也是電能表計(jì)量誤差的主要來(lái)源。目前應(yīng)用最廣泛的為時(shí)分割乘法器，時(shí)分割乘法器的重要組成部分是脈寬調(diào)制電路，其主要型式有：三角波比較型、雙電平比較型、節(jié)拍方波控制的電壓積分型等，以采用三角波比較型時(shí)分割乘法器為例說(shuō)明電表計(jì)量原理。如圖2所示，圖2為本發(fā)明實(shí)施例1提供的采用三角波比較型時(shí)分割乘法器原理圖，其中，X、Y為輸入信號(hào)，X為電壓信號(hào)，Y為電流信號(hào)，T為高頻三角型調(diào)制信號(hào)。輸入信號(hào)X與調(diào)制信號(hào)T通過(guò)比較器，當(dāng)X大于T時(shí)，比較器輸出為高電平，控制開(kāi)關(guān)S接通另一輸入信號(hào)Y，當(dāng)X小于T時(shí)，比較器輸出為低電平，控制開(kāi)關(guān)S接通另一輸入信號(hào)的反相信號(hào)-Y，至此獲得幅值為Y的脈沖信號(hào)，再利用濾波器進(jìn)行平滑濾波取直流量獲得的功率值即作為電表測(cè)量的功率值。當(dāng)輸入信號(hào)X為基波信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)X與調(diào)制信號(hào)T經(jīng)過(guò)比較器后能夠得正負(fù)寬度與輸入信號(hào)X幅值成正比的脈沖信號(hào)。如圖3所示,圖3為本發(fā)明實(shí)施例1提供的時(shí)分割乘法器調(diào)寬、調(diào)頻波形圖。電表測(cè)量的功率值的計(jì)算過(guò)程如下：根據(jù)圖1的原理圖可知，利用輸入信號(hào)Y進(jìn)行脈沖幅值調(diào)制，得到的信號(hào)通過(guò)低通濾波器后獲得的功率值滿足下列公式：其中，P為電表測(cè)量的功率值，EY為輸入信號(hào)Y的幅值，T1三角波調(diào)制信號(hào)周期內(nèi)調(diào)制信號(hào)T值大于輸入信號(hào)X值的時(shí)間段，反之T2為調(diào)制信號(hào)T值小于輸入信號(hào)X值的時(shí)間段。同時(shí)，輸出信號(hào)S的周期T＝T1+T2，其中，K為調(diào)制信號(hào)T的三角波斜率，EX、ET分別為輸入信號(hào)X與調(diào)制信號(hào)T的幅值。將調(diào)制信號(hào)T的三角波斜率K帶入T1、T2的計(jì)算公式，進(jìn)一步將T1、T2帶入功率P計(jì)算公式，求解結(jié)果可簡(jiǎn)化為：當(dāng)輸入信號(hào)X存在高次諧波時(shí)，具體為N次諧波，N次諧波信號(hào)在一個(gè)高頻三角波調(diào)制信號(hào)周期內(nèi)，相角變化為基波信號(hào)的N倍，幅值變化也相應(yīng)的擴(kuò)大，當(dāng)N較大時(shí)，這段時(shí)間內(nèi)的幅值變化不可忽略，因此將電表將產(chǎn)生計(jì)量精度誤差β。本實(shí)施例中電表計(jì)量精度誤差β由下式計(jì)算：β＝Pr-Pm式中，Pr為關(guān)注的負(fù)荷處的實(shí)際功率，Pm為關(guān)注的負(fù)荷處的測(cè)量功率。S3、計(jì)算電表綜合誤差γ，γ＝α+β。將步驟S1、S2獲得的電表計(jì)量方式誤差α和電表計(jì)量精度誤差β帶入公式γ＝α+β，計(jì)算電表綜合誤差γ。搭建一個(gè)簡(jiǎn)單電路說(shuō)明電表在諧波條件下綜合誤差分析過(guò)程。利用Simulink建立同時(shí)存在線性負(fù)荷和非線性負(fù)荷的單相電路，具體電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，圖4為本發(fā)明實(shí)施例1提供的同時(shí)存在線性負(fù)荷和非線性負(fù)荷的單向電路圖。根據(jù)時(shí)分割乘法器原理建立模型，如圖5所示，圖5為本發(fā)明實(shí)施例1提供的根據(jù)時(shí)分割乘法器原理建立的模型仿真圖，利用圖5所示的仿真圖模擬電表對(duì)圖4所示電路進(jìn)行計(jì)量的過(guò)程。設(shè)系統(tǒng)存在背景諧波電壓，系統(tǒng)基波電壓幅值為1kV，而3、5、7次諧波電壓分別為基波電壓的3％、1％和0.5％。系統(tǒng)阻抗Zu由5Ω的電阻和0.1mH的電感串聯(lián)組成。線性負(fù)載Zl由100Ω的電阻和1mH的電感串聯(lián)組成。而非線性負(fù)載Z2由100Ω的電阻、1mH的電感和二極管串聯(lián)組成。仿真步長(zhǎng)為5us，總時(shí)間為5s。時(shí)分割乘法器模型中，調(diào)制三角波信號(hào)頻率取為5kHz，即調(diào)制系數(shù)為100，三角波信號(hào)幅值取為2000。將關(guān)注點(diǎn)的電壓、電流信號(hào)作為圖5所示的輸入電壓、輸入電流，仿真獲得如表1所示的線性負(fù)荷和非線性負(fù)荷在關(guān)注點(diǎn)處的實(shí)際基波、諧波、全波功率。由表1數(shù)據(jù)可知，在背景側(cè)存在諧波的情況下，線性負(fù)荷處諧波功率為正值，全波計(jì)量方式下的計(jì)量結(jié)果大于基波計(jì)量方式。而非線性負(fù)荷處諧波功率為負(fù)值，吸收基波功率的同時(shí)，發(fā)出一部分諧波功率，使得全波功率小于基波功率。故非線性負(fù)荷不僅發(fā)出諧波污染電網(wǎng)，同時(shí)電表計(jì)量值減少，少收了電費(fèi)，明顯有失公平，產(chǎn)生了一定的計(jì)量方式誤差。表2為線性、非線性負(fù)荷測(cè)量基波、諧波、全波功率。由表1可知非線性負(fù)荷的諧波功率為負(fù)值，所以用戶側(cè)為主諧波源。將表1、表2的數(shù)據(jù)帶入電表計(jì)量方式誤差計(jì)算公式和電表計(jì)量精度誤差計(jì)算公式，獲得如表3所示的電表計(jì)量方式誤差數(shù)值和如表4所示的電表計(jì)量精度誤差數(shù)值，進(jìn)一步根據(jù)電表綜合誤差計(jì)算公式計(jì)算獲得如表5所示的電表計(jì)量綜合誤差數(shù)值。表5的數(shù)據(jù)，即綜合誤差值是結(jié)合考慮電表計(jì)量模式、電表計(jì)量精度兩方面得到的。本實(shí)施例中，如果只一味提高電表計(jì)量精度，如減小非線性負(fù)荷諧波功率誤差，則諧波功率計(jì)量值增大，進(jìn)一步會(huì)使得計(jì)量模式誤差增大，從而導(dǎo)致電表計(jì)量整體誤差并未減小。本發(fā)明綜合考慮兩方面因素使誤差分析更合理，有利于提出更合理的電能計(jì)量方案，使得計(jì)量更公平合理。表1線性、非線性負(fù)荷實(shí)際功率值線性負(fù)荷非線性負(fù)荷基波功Pr1(W)4327.72114.3諧波功Prh(W)10.4-45.3全波功Pr(W)4338.12069.0表2線性、非線性負(fù)荷測(cè)量功率值表3線性、非線性負(fù)荷計(jì)量方式誤差值線性負(fù)荷非線性負(fù)荷基波計(jì)量誤差0-45.3全波計(jì)量誤差10.4-90.6表4線性、非線性負(fù)荷計(jì)量精度誤差值線性負(fù)荷非線性負(fù)荷基波計(jì)量誤差8.13.8諧波計(jì)量誤差22.423.7全波計(jì)量誤差30.527.5表5綜合誤差本發(fā)明的技術(shù)方案分別計(jì)算諧波條件下電表計(jì)量方式誤差和計(jì)量精度誤差，從而獲得電表的綜合誤差，誤差分析更合理，分析的結(jié)果更準(zhǔn)確，有利于提出更合理的電能計(jì)量方案，使得電表計(jì)量更公平合理。以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3