考虑温度影响的智能电表计量精度一致性分析与优化

发布时间：2020-03-22 19:51

【摘要】：智能电表作为典型的数模混合型电子产品,应用量大、面广,其计量精度及一致性与民生直接相关,受到了广泛关注。我国纬度跨越广、南北温差大,然而目前我国的电能表厂家,尚缺乏全工作温度范围下计量精度一致性的分析及设计手段。本文将以某单相智能电能表为对象,对其计量仿真模型、考虑温度的一致性评价方法、容差优化方法、温度补偿方法进行深入研究,从而实现考虑温度影响的电能表计量精度一致性分析与优化。首先,对电能表进行电热耦合仿真建模与分析。通过对电能表进行Saber电仿真获得其主要发热元器件的损耗功率,采用ANSYS Icepak进行热学仿真获得温度场分布,并通过参数传递实现电能表的电热耦合仿真分析。在此基础上,采用MATLAB Simulink搭建考虑温度影响的电表计量模型,实现不同环境温度下电能表计量精度的仿真分析。其次,综合考虑温度噪声和制造噪声评价电能表的计量精度一致性。针对影响电能表计量精度的关键元器件,测量并建立其温度特性模型。结合元器件容差值,通过蒙特卡洛仿真实现全温度范围下电能表计量精度一致性的评价。然后,基于容差设计进行电能表计量精度一致性优化。将温度作为噪声因素、元器件容差作为可控因素,构建正交试验表以进行样本采样,通过蒙特卡洛仿真获得各容差组合下一致性评价量对于温度的信噪比。并将元器件成本考虑进来,获得性能-成本评价量。应用Kriging模型构建性能-成本评价量与元器件容差的近似模型,通过分支定界算法求解模型最优解,得到最佳容差组合。最后,研究基于温度补偿的电能表计量精度一致性优化方法。分别采用BP神经网络、RBF神经网络、响应面和Kriging四种方法搭建MCU温度与计量回路温度场的映射模型,选出最优拟合方法,实现通过MCU温度获得计量回路关键点温度的功能。结合电能表计量理论计算,获得不同温度下电能表温度补偿系数,并在MCU中进行程序实现。仿真和实际生产结果验证了优化结果的有效性。
【图文】：

图 2-4 电表变压器示意图部分为铁心和线圈绕组，变压器在实际工作，铁心存在铁损。变压器工作时的铁损在电联在原边。模型可以设置各绕组的直流电阻和电感，也匝比。Saber 中变压器的模型如图 2-5 所示。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文图 2-4 电表变压器示意图变压器的主要部分为铁心和线圈绕组，变压器在实际工作中，，原边、副边绕组存在电阻、漏感，铁心存在铁损。变压器工作时的铁损在电路模型中可以等效成电阻串联电感并联在原边。Saber 中变压器模型可以设置各绕组的直流电阻和电感，也可以设置磁路长度截面积以及原副边匝比。Saber 中变压器的模型如图 2-5 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM933.4

【参考文献】

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1 宋晓林;王正杰;寇U

本文编号：2595537