智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置，尤其涉及一種可產(chǎn)生偽隨 機(jī)測(cè)試激勵(lì)電流和功率的用于智能電能表、電子式電能表和感應(yīng)式電能表動(dòng)態(tài)誤差的測(cè)試 方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，公知的智能電網(wǎng)中動(dòng)態(tài)負(fù)荷逐漸增多。一方面，太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)電、生物質(zhì)能 等分布式能源引入電網(wǎng)，使電網(wǎng)中的電源呈現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)特性。另一方面，電氣化鐵路、煉鋼電 弧爐、社鋼機(jī)和大型充電站等廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)中動(dòng)態(tài)負(fù)荷越來(lái)越多，導(dǎo)致電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷下 的計(jì)量誤差大大增加。然而，目前智能電能表、電子式電能表和感應(yīng)式電能表的生產(chǎn)、測(cè)試 和檢定都是在正弦穩(wěn)態(tài)條件下完成的，無(wú)法測(cè)試電能表的動(dòng)態(tài)誤差特性。已經(jīng)提出的電能 表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法只能產(chǎn)生確定型測(cè)試激勵(lì)電流，動(dòng)態(tài)負(fù)荷模式單一，不能反映動(dòng)態(tài)負(fù) 荷變化的隨機(jī)性，不能全面地測(cè)試電能表的動(dòng)態(tài)誤差特性，并且電能量值溯源方法復(fù)雜。本 發(fā)明涉及的智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法和裝置很好的解決了上述問(wèn)題，可產(chǎn)生偽隨機(jī)測(cè) 試激勵(lì)電流和功率，能夠反映動(dòng)態(tài)負(fù)荷變化的隨機(jī)性；可方便地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)負(fù)荷電能量值的 溯源，并全面地測(cè)試電能表在各種動(dòng)態(tài)負(fù)荷模態(tài)下的動(dòng)態(tài)誤差特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決智能電能表、電子式電能表和感應(yīng)式電能表動(dòng)態(tài)誤差特 性的全面測(cè)試問(wèn)題，解決產(chǎn)生偽隨機(jī)測(cè)試激勵(lì)電流和功率方法，W及動(dòng)態(tài)負(fù)荷電能量值到 穩(wěn)態(tài)負(fù)荷電能量值溯源的問(wèn)題，而發(fā)明一種智能電能表動(dòng)態(tài)誤差的測(cè)試方法和裝置。
[0004] 本發(fā)明所述智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置，它采用H相電壓與/或H相電 流的同步電路（1)，同步偽隨機(jī)序列控制信號(hào)產(chǎn)生電路（2)，偽隨機(jī)序列選取電路（3)和電 能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)產(chǎn)生偽隨機(jī)變化的動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流和動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率輸出，W 及穩(wěn)態(tài)電壓輸出。該電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)的輸入是穩(wěn)態(tài)H相功率源輸出的電 壓與電流，輸出偽隨機(jī)變化的動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流和動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率的送入被測(cè)電能表，實(shí)現(xiàn)對(duì)電 能表的動(dòng)態(tài)偽隨機(jī)測(cè)試激勵(lì)。電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試單元（5)測(cè)量設(shè)定的被測(cè)電能表輸出脈 沖個(gè)數(shù)的時(shí)間間隔，測(cè)量該時(shí)間間隔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電能表的輸出脈沖電能值，同時(shí)測(cè)試電能表動(dòng) 態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)輸出功率的累積時(shí)間，通過(guò)動(dòng)態(tài)誤差測(cè)量算法完成被測(cè)電能表的 動(dòng)態(tài)誤差計(jì)算，并在顯示器與鍵盤(pán)單元（6)顯示被測(cè)電能表的動(dòng)態(tài)誤差。
[0005] 所述同步偽隨機(jī)序列控制信號(hào)S (t)為：
[0006]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置，其特征在于它采用三相電壓與/或三相 電流的同步電路（1)產(chǎn)生同步脈沖，同步脈沖輸入同步偽隨機(jī)序列信號(hào)產(chǎn)生電路（2)產(chǎn)生 與工頻信號(hào)周期同步的偽隨機(jī)序列信號(hào)；偽隨機(jī)序列選取電路（3)控制偽隨機(jī)序列信號(hào)產(chǎn) 生電路（2 )，從產(chǎn)生的多種偽隨機(jī)序列中選定某一種偽隨機(jī)序列，輸出至電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功 率控制電路（4)，控制產(chǎn)生偽隨機(jī)變化的動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流和動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率輸出；該電能表動(dòng) 態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)的輸入是穩(wěn)態(tài)三相功率源輸出的電壓與電流，含有基波，亦可包含 高次諧波，輸出偽隨機(jī)變化的動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流和動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率的送入被測(cè)電能表，實(shí)現(xiàn)對(duì)電 能表的動(dòng)態(tài)偽隨機(jī)測(cè)試激勵(lì)；電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試單元（5)測(cè)量設(shè)定的被測(cè)電能表輸出脈 沖個(gè)數(shù)的時(shí)間間隔，在該時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電能表的輸出脈沖電能值，同時(shí)測(cè)試電能表 動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4 )輸出功率的累積時(shí)間，通過(guò)動(dòng)態(tài)誤差測(cè)量算法完成被測(cè)電能表 的動(dòng)態(tài)誤差計(jì)算，并在顯示器與鍵盤(pán)單元（6 )顯示被測(cè)電能表的動(dòng)態(tài)誤差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置，其特征在于，所述同 步偽隨機(jī)序列控制信號(hào)s(t)為：
式中，T為工頻基波電壓或電流的周期；a(k)為取值"1"或"0"的偽隨機(jī)序列，k= 0, 1，2,3…屬于自然數(shù)的集合N;c(t-kT)為控制信號(hào)電平函數(shù)：
所述電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)電壓、產(chǎn)生的偽隨機(jī)變化動(dòng)態(tài)負(fù)荷 電流和動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率表達(dá)式分別為：
式中，f為工頻基波電壓或電流的頻率，Q為最高諧波電壓次數(shù)，為m次諧波電壓初 相角，Um為m次諧波電壓幅值；L為最高諧波電流次數(shù)，％為n次諧波電流初相角，In為n次 諧波電流幅值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1與2所述智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置，其特征在于，所述 偽隨機(jī)序列a(k)為M序列、m序列、截短m序列、平衡的Gold序列、Gold的序列、截短Gold 的序列；所述偽隨機(jī)序列選取電路（3)可選定同步偽隨機(jī)序列信號(hào)產(chǎn)生電路（2)循環(huán)輸出 以上偽隨機(jī)序列中的某一種偽隨機(jī)序列或循環(huán)輸出設(shè)定的某一種偽隨機(jī)序列的截短序列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2與3所述智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置，其特征在于，所述 偽隨機(jī)變化動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流和動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率為多模態(tài)暫時(shí)、多模態(tài)短時(shí)和多模態(tài)長(zhǎng)時(shí)三類多 模態(tài)動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流與有功功率，以及單模態(tài)暫時(shí)、單模態(tài)短時(shí)和單模態(tài)長(zhǎng)時(shí)三類單模態(tài)動(dòng) 態(tài)負(fù)荷電流和有功功率；該六類動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流模態(tài)由偽隨機(jī)序列a(k)連續(xù)取"1"值的時(shí)間 長(zhǎng)度和動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流波形型態(tài)共同控制產(chǎn)生，電流幅度呈偽隨機(jī)變化，亦具有循環(huán)周期性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3與4所述智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置，其特征在于，所 述電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)在三相電流回路的每一相采用六臂固態(tài)繼電器調(diào)制電 路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4與5所述智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置，其特征在于， 所述偽隨機(jī)變化動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流的多模態(tài)和單模態(tài)為： 多模態(tài)暫時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流為：電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)每一相輸出電流連續(xù) 導(dǎo)通時(shí)間為偽隨機(jī)序列a(k)連續(xù)輸出"1"個(gè)數(shù)小于8的時(shí)間，電流與電壓為包含基波和一 個(gè)以上高次諧波的多頻正弦信號(hào)； 多模態(tài)短時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流為：電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)每一相輸出電流連續(xù) 導(dǎo)通時(shí)間為偽隨機(jī)序列a(k)連續(xù)輸出"1"個(gè)數(shù)小于64的時(shí)間，電流與電壓為包含基波和 一個(gè)以上高次諧波的多頻正弦信號(hào)； 多模態(tài)長(zhǎng)時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流為：電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)每一相輸出電流連續(xù) 導(dǎo)通時(shí)間為偽隨機(jī)序列a(k)連續(xù)輸出"1"個(gè)數(shù)小于1024的時(shí)間，電流與電壓為包含基波 和一個(gè)以上高次諧波的多頻正弦信號(hào)； 所述偽隨機(jī)變化動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流的單模態(tài)為： 單模態(tài)暫時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流為：電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)每一相輸出電流連續(xù) 導(dǎo)通時(shí)間為偽隨機(jī)序列a(k)連續(xù)輸出"1"個(gè)數(shù)小于8的時(shí)間，電流與電壓只包含基波正弦 信號(hào)； 單模態(tài)短時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流為：電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)每一相輸出電流連續(xù) 導(dǎo)通時(shí)間為偽隨機(jī)序列a(k)連續(xù)輸出"1"個(gè)數(shù)小于64的時(shí)間，電流與電壓只包含基波正 弦信號(hào)； 單模態(tài)長(zhǎng)時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流為：電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)每一相輸出電流連續(xù) 導(dǎo)通時(shí)間為偽隨機(jī)序列a(k)連續(xù)輸出"1"個(gè)數(shù)小于1024的時(shí)間，電流與電壓只包含基波 正弦信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4與5所述智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置，其特征在于， 所述多模態(tài)動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率為：電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率因數(shù) 為1. 0、0. 8L、0. 8C，0. 5L、0. 5C，電壓為基波正弦信號(hào)，電流為基波正弦信號(hào)或包含基波與一 個(gè)以上高次諧波的多頻正弦信號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6與7所述智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置，其特征 在于，所述測(cè)試電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路（4)輸出功率的累積時(shí)間方法為：當(dāng)被測(cè)電 能表被計(jì)量動(dòng)態(tài)負(fù)荷電能時(shí)，電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試單元（5)在設(shè)定的N個(gè)被測(cè)電能表輸出 脈沖之間，測(cè)量同步偽隨機(jī)序列控制信號(hào)a(k)為"1"的累計(jì)時(shí)間Ts⑴和a(k)為"0"的 累計(jì)時(shí)間為T(mén)s(0)
所述動(dòng)態(tài)誤差測(cè)量算法為： (1) 計(jì)算Ts =Ts (1)+TS (0)，在Ts期間同時(shí)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)電能表輸出的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)為 nA ； (2) 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)電能表測(cè)量的靜態(tài)電能到動(dòng)態(tài)電能的換算值匕：
?式中Q為標(biāo)準(zhǔn)電能表輸出脈沖常數(shù)，單位為P/WS; (3) 計(jì)算轉(zhuǎn)換系數(shù)K: K= 1用于寬量限標(biāo)準(zhǔn)電能表；K= 用于固定量限標(biāo)準(zhǔn)電能表，K"與&分別為標(biāo) 準(zhǔn)電能表外接的電壓互感器變比與電流互感器變比，&為接線系數(shù)； (4) 計(jì)算被測(cè)電能表實(shí)際測(cè)量的動(dòng)態(tài)負(fù)荷電能值Ex:
，式中C為被測(cè)電能表輸出脈沖常數(shù)，單位為P/kWh; (5) 計(jì)算被測(cè)電能表的動(dòng)態(tài)誤差：
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或6所述智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置，其特征在于，所述 智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法，將N臺(tái)被測(cè)電能表的各相電壓端并聯(lián)，將N臺(tái)被測(cè)電能表的 各相電流回路串聯(lián)，將N臺(tái)被測(cè)電能表的輸出電能脈沖送入電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試單元（5)， 通過(guò)電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試單元（5)計(jì)算顯示N臺(tái)被測(cè)電能表的動(dòng)態(tài)誤差，同時(shí)實(shí)現(xiàn)N臺(tái)被 測(cè)電能表的動(dòng)態(tài)誤差測(cè)量。
【專利摘要】一種智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試方法與裝置，由三相電壓與/或三相電流的同步電路、同步偽隨機(jī)序列控制信號(hào)產(chǎn)生電路、偽隨機(jī)序列選取電路、電能表動(dòng)態(tài)負(fù)荷功率控制電路、電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試單元、顯示器與鍵盤(pán)單元和動(dòng)態(tài)誤差測(cè)量算法構(gòu)成；能夠有效地產(chǎn)生多模態(tài)偽隨機(jī)測(cè)試激勵(lì)電流和功率，有效地反映動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流與功率變化的隨機(jī)性，實(shí)現(xiàn)了偽隨機(jī)變化動(dòng)態(tài)負(fù)荷電能量值到穩(wěn)態(tài)負(fù)荷電能量值的溯源，實(shí)現(xiàn)了多模態(tài)測(cè)試激勵(lì)下電能表動(dòng)態(tài)誤差特性的全面測(cè)試；解決了目前確定型測(cè)試激勵(lì)電流與功率不能反映動(dòng)態(tài)負(fù)荷變化的隨機(jī)性問(wèn)題；解決了偽隨機(jī)變化動(dòng)態(tài)負(fù)荷下，動(dòng)態(tài)負(fù)荷電能量值的溯源和動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試的問(wèn)題；在智能電能表動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試系統(tǒng)中有廣泛的用途。
【IPC分類】G01R35-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104569900
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310476544
【發(fā)明人】王學(xué)偉, 王琳, 溫麗麗, 賈曉璐
【申請(qǐng)人】北京化工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月14日