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谐波背景下电子式电能表计量误差量化分析

作　者: 罗松涛
导　师: 王克文
学　校: 郑州大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 谐波时分割乘法器电子式电能表计量误差计量方式
分类号: TM933.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 120次
引　用: 2次
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内容摘要

电力系统谐波指标是电能质量的重要参数之一,随着电力电子技术的大力发展和广泛应用,越来越多的非线性负载接入电网,使电网谐波含量急剧增大,造成大部分测量仪表测量数据不准确,给电能计量带来麻烦。电能计量关系到电网的经济核算,涉及到发电、供电、用电三方的经济利益。电能表是电能计量的核心部分和基本量具,其计量准确度直接关系到电能计量的精度。因此,深入系统地研究谐波对电能表和电能计量方式的影响意义重大。首先,本文重点论述电子式电能表的内部结构和工作原理,通过对电子式电能表误差特性和频率特性的理论分析,指出乘法器是谐波背景下电子式电能表测量误差产生的主要环节。其次,通过对三角波调制型时分割乘法器(TDM)的工作原理进行数学分析,建立电子式电能表计量误差的数学模型。通过仿真软件Multisim搭建电子式电能表仿真模型,并进行验证,表明所建仿真模型仿真结果正确。依据仿真模型在不同的谐波指标情况下进行具体仿真分析,得到仿真波形。针对仿真波形难测量的问题,本文将仿真波形保存为TXT文档形式,再导入Matlab内对仿真结果进行编程计算,得到具体的误差值进行分析。并对基波叠加高次谐波下的电子式电能表计量误差进行定性和量化分析,通过实例分析进行验证。分析表明,电子式电能表的计量误差受频率变化影响较小,频率特性曲线较为平坦。而且基波与谐波功率方向的不同直接关系到计量误差的正负。证实了电子式电能表在全电能计量方式下的计量误差远小于在基波电能计量方式下的计量误差。最后,通过对谐波电能的产生原理进行分析,确定谐波功率的方向,验证了非线性负荷就是谐波源的结论。讨论现行电能计量方式及其局限性,针对目前电力系统中复杂的谐波问题,提出一种新的电能计量方式,明确用户的电能消耗类型,完善谐波对电能计量影响的对策,做到合理计量、奖惩分明,使用户和电力部门均收到良好的效益。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
1 绪论  10-17
  1.1 谐波背景下电能计量误差的研究背景和意义  10-11
  1.2 谐波背景下电能计量误差的研究现状  11-16
    1.2.1 电能表的应用与发展  11-12
    1.2.2 谐波对电能表计量误差影响的研究现状  12-16
  1.3 本文研究的主要工作  16-17
2 谐波对电子式电能表计量误差影响的理论分析  17-31
  2.1 电力系统谐波的概念  17-21
    2.1.1 谐波的定义及性质  17
    2.1.2 谐波的产生与危害  17-18
    2.1.3 谐波的分析方法  18-20
    2.1.4 谐波下的功率计算  20-21
  2.2 电子式电能表的内部结构和计量原理  21-27
    2.2.1 感应式电能表的内部结构和工作原理  22
    2.2.2 电子式电能表的内部结构和工作原理  22-26
    2.2.3 数字式电能表的内部结构和工作原理  26-27
  2.3 谐波对电子式电能表计量的影响  27-30
    2.3.1 电子式电能表误差特性理论分析  27-29
    2.3.2 电子式电能表频率特性理论分析  29
    2.3.3 谐波对电子式电能表计量准确性的影响  29-30
  2.4 本章小结  30-31
3 谐波背景下电子式电能表模型建立与仿真分析  31-52
  3.1 电子式电能表数学模型分析  31-35
    3.1.1 调宽电路的数学模型  31-34
    3.1.2 调幅电路的数学模型  34-35
  3.2 电子式电能表仿真模型建立  35-41
    3.2.1 输入电路的选择  35-36
    3.2.2 三角波调制型时分割乘法器仿真模型建立  36-38
    3.2.3 仿真模型的验证分析  38-41
  3.3 谐波背景下电子式电能表计量误差的量化分析  41-50
    3.3.1 电子式电能表的频率特性  42-46
    3.3.2 基波叠加高次谐波的计量误差特性分析  46-50
  3.4 实例分析  50-51
  3.5 本章小结  51-52
4 谐波背景下电能计量标准和计量方式的研究  52-60
  4.1 谐波电能的产生  52-55
  4.2 谐波背景下电能计量的主要指标  55-57
  4.3 合理电能计量方式的探讨  57-59
    4.3.1 现行电能计量的方式及其合理性  57
    4.3.2 电能计量方式的改进  57-59
  4.4 本章小结  59-60
5 结论与展望  60-62
  5.1 结论  60-61
  5.2 展望  61-62
参考文献  62-65
附录A IEC公用连接点各次谐波电压限值  65-66
附录B IEC公用连接点各次谐波电流允许值  66-67
附录C 各次谐波电压电流积  67-68
个人简历、在学期间发表的学术论文  68-69
致谢  69

谐波背景下电子式电能表计量误差量化分析

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