冲击负荷相关电能计量的研究

发布时间：2017-06-20 20:12

  本文关键词：冲击负荷相关电能计量的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着工业生产技术快速发展，从传统的炼钢厂、铸造厂、电解铝厂，，到新兴的地铁、动车，电气化铁路，日益增多的冲击负荷接入到电网中，不仅使电网系统中各种污染越来越严重，电能质量也日趋下降，而且这些负荷具有严重的功率冲击、谐波、三相不平衡，电流和电压剧变等复杂特性，会对电力系统中的电能质量构成严重威胁，使得传统计量算法难以在冲击负荷条件下准确计量。 由于现行大部分适用的电子式电能表的结构和计量算法的局限性，决定了其在冲击负荷条件下进行电能计量会产生误差，所以设计和改善在该条件下合理有效的计量方案是电力供需双方的迫切需求。 本文阐述了在冲击负荷情况下电能计量的现状，深入分析冲击负荷特别是在谐波环境下，对电能计量的影响。结合对本地电网系统中典型冲击负荷的调查分析、现场测试数据，深入地研究各种功率理论和计量算法，同时提出一种适合冲击负荷计量的设计方案。 通过分析比较，该方案拟定有功功率的算法采用了高速点积和的积分方式，无功功率的算法采用瞬时无功功率理论作为基础来实现算法。理论数据表明，该算法在正弦稳态的情况下与传统的方法具有一致性，而在冲击负荷条件下同样能准确计量。 软件设计懫用模块化的编程思想，研究了软件系统的总体设计方案，包括FLASH驱动模块、SPI数据接收模块、冲击负荷计量算法处理模块以及UART通讯模块这4个主要模块。并详细分析了冲击负荷计量算法处理模块的软件实现。 结合软件设计，研究分析了硬件系统的运作原理及功能实现，并对比了系统的硬件配置和电路设计，根据冲击负荷特性，硬件上选取了宽量程高精度电流互感器、24位高精度A/D转换器、高速率DSP芯片、FLASH存储芯片以达到信号采集通道频带宽，动态范围大，精度高的要求。 通过完成了系统软硬件的初步调试工作，并进行样机在冲击负荷条件下完成试挂，通过对现场采集的数据分析对比，测试结果与理论分析的结果保持了较好的一致性，证实本文的理论分析和表计设计的正确性。
【关键词】：冲击负荷 谐波计量 电能计量
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM933.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.1.1 电能计量的重要性10
• 1.1.2 冲击负荷问题综述10-11
• 1.1.3 冲击负荷电能计量的必要性11
• 1.2 冲击负荷情况下计量现状11-13
• 1.3 冲击负荷对电能计量的影响13-16
• 1.3.1 冲击负荷会影响计量装置13-14
• 1.3.2 冲击负荷会令计量结果产生误差14-16
• 1.4 本文主要研究内容16-17
• 第二章 变电站冲击负荷运行特性分析17-30
• 2.1 负荷特性分析工具的选取17-18
• 2.2 负荷数据分析18-28
• 2.2.1 武广高铁苗联牵引站18-23
• 2.2.2 腾辉特钢厂23-26
• 2.2.3 高头建材厂26-28
• 2.3 本章小结28-30
• 第三章 冲击负荷计量功率理论研究30-36
• 3.1 功率理论研究现状30
• 3.2 经典功率理论及电能计量算法30-32
• 3.3 复杂波形条件下的功率理论32-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 冲击负荷计量装置软件设计36-46
• 4.1 冲击负荷计量软件设计需求分析36
• 4.2 冲击负荷计量算法概要设计36-39
• 4.2.1 计量算法实现的硬件平台36-37
• 4.2.2 软件模块总体架构37-39
• 4.2.3 主程序流程39
• 4.3 模块详细设计39-44
• 4.3.1 SPI 数据接收模块39
• 4.3.2 冲击负荷计量算法处理模块39-43
• 4.3.3 UART 通讯模块和 FLASH 驱动模块43-44
• 4.4 本章小结44-46
• 第五章 冲击负荷计量装置硬件设计46-57
• 5.1 冲击负荷计量装置硬件设计需求分析46-47
• 5.2 计量部分原理与框图概要47-48
• 5.3 主要元器件选型与原理图48-55
• 5.3.1 高精度电流互感器48-49
• 5.3.2 A/D 芯片49-52
• 5.3.3 DSP 芯片52
• 5.3.4 FLASH 存储芯片52-55
• 5.4 与传统表计在设计上的区别55-56
• 5.5 本章小结56-57
• 第六章 测试与试运行研究57-64
• 6.1 测试与试运行数据分析57-64
• 6.1.1 武广高铁苗联牵引站57-59
• 6.1.2 广深铁路黄岗牵引站（犁市站 110kV 犁黄线）59-60
• 6.1.3 韶关冶炼厂60-62
• 6.1.4 腾辉特钢厂62-64
• 结论与展望64-66
• 结论64
• 展望64-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果69-70
• 致谢70-71
• 附件71

【参考文献】

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本文编号：466766