本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)計量
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電能計量來實現(xiàn)，電能計量的結(jié)果是電能供用雙方結(jié)算的依據(jù)，電能計量的準(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。電表是電能計量系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一環(huán)，作為電能計量的核心部件和基本量具，其計量精度直接關(guān)系到電能計量的精度?，F(xiàn)有的電表計量方式主要是基波計量和全波計量，但隨著越來越多的非線性設(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，從而影響電表計量的準(zhǔn)確性。因此，在諧波條件下對電表誤差進(jìn)行分析是電力公司面臨的一個重大問題。然而，現(xiàn)有的對于電表在諧波條件下誤差的分析方法主要基于電表的計量精度，該方法誤差分析不全面，不能很好的反應(yīng)電表誤差的實際情況。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明解決的技術(shù)問題是諧波條件下電表誤差分析不準(zhǔn)確、不全面的問題，提供諧波條件下電表綜合誤差分析方法，實現(xiàn)在諧波條件下對電表進(jìn)行更全面、更合理的綜合誤差分析。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：諧波條件下電表綜合誤差分析方法，包括下列步驟：S1、計算電表計量方式誤差α；S2、計算電表計量精度誤差β；S3、計算電表綜合誤差γ，γ＝α+β。特別的，在全波、線性負(fù)荷的計量方式下，電表計量方式誤差α＝Prh，其中，Prh為關(guān)注的負(fù)荷處的實際諧波功率。特別的，在全波、非線性負(fù)荷的計量方式下，若Prh>0，則電表計量方式誤差α＝Prh，若Prh<0，則電表計量方式誤差α＝2Prh，其中，Prh為關(guān)注的負(fù)荷處的實際諧波功率。特別的，在基波、線性負(fù)荷的計量方式下，電表計量方式誤差α＝0。特別的，在基波、非線性負(fù)荷的計量方式下，若Prh>0，則電表計量方式誤差α＝0，若Prh<0，則電表計量方式誤差α＝-Prh，其中，Prh為關(guān)注的負(fù)荷處的實際諧波功率。特別的，電表計量精度誤差β＝Pr-Pm，其中，Pr為關(guān)注的負(fù)荷處的實際功率，Pm為關(guān)注的負(fù)荷處的測量功率本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：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，避免僅基于電表計量精度而未綜合考慮計量方式而導(dǎo)致的誤差分析不全面、不能真實的反應(yīng)誤差實際情況的問題。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：圖1為本發(fā)明實施例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)明實施例1提供的三角波比較型的時分割乘法器原理圖。圖3為本發(fā)明實施例1提供的時分割乘法器調(diào)寬、調(diào)頻波形圖。圖4為本發(fā)明實施例1提供的同時存在線性負(fù)荷和非線性負(fù)荷的單向電路圖。圖5為本發(fā)明實施例1提供的根據(jù)時分割乘法器原理建立的模型仿真圖。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。實施例1如圖1所述，圖1為本發(fā)明實施例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、計算電表計量方式誤差α；現(xiàn)有的電表在諧波條件下誤差分析僅基于電表計量精度，但實際上，電表的計量方式產(chǎn)生的誤差也是不能忽略的，對其忽略將使得誤差分析不夠全面，不能很好的反應(yīng)實際情況。當(dāng)前電表計量方式包括全波計量方式和基波計量方式，而計量的負(fù)載包括線性負(fù)載和非線性負(fù)載，本實施例對于不同的計量方式和不同的負(fù)載，計算電表計量方式誤差的方法不同。(1)全波計量方式下，對于線性負(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)計量負(fù)荷所吸收的基波功率，因此諧波有功功率為其計量方式誤差。則全波、線性負(fù)荷的計量方式下，電表計量方式誤差α＝Prh，其中，Prh為關(guān)注的負(fù)荷處的實際諧波功率。(2)全波計量方式下，對于非線性負(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，并會發(fā)出一部分諧波功率，此時諧波次數(shù)h下，非線性負(fù)荷應(yīng)計量的諧波功率為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)計量的諧波功率為Ph＝0。若用戶側(cè)為主諧波源，則關(guān)注點的諧波功率認(rèn)為主要是由此負(fù)荷發(fā)出的，則應(yīng)計量負(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)該計量的功率，P1為應(yīng)該計量的基波功率，Prh為關(guān)注的負(fù)荷處的實際諧波功率。對于基波功率，P1＝Pr1，則若Prh>0，P＝P1+Ph＝Pr1若Prh<0，P＝P1+Ph＝Pr1-Prh而全波計量方式下非線性負(fù)荷的計量功率為此關(guān)注點處的基波功率Pr1與諧波功率Prh之和，因此全波、非線性負(fù)荷的計量方式下，若Prh>0，電表計量方式誤差為：α＝(Pr1+Prh)-Pr1＝Prh若Prh<0，電表計量方式誤差為：α＝(Pr1+Prh)-(Pr1-Prh)＝2Prh(3)基波計量方式下，對于線性負(fù)荷，理論上線性負(fù)荷只應(yīng)計量負(fù)荷所吸收的基波功率，而基波計量方式下只計量基波量，則基波、線性負(fù)荷的計量方式下，電表計量方式誤差α＝0。(4)基波計量方式下只計量基波量，因此對于非線性負(fù)荷的計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，電表計量方式誤差為：α＝0若Prh<0，電表計量方式誤差為：α＝Prh。S2、計算電表計量精度誤差β；電表的計量精度存在誤差，其原因如下：乘法器是電子式電能表的主要組成部分，也是電能表計量誤差的主要來源。目前應(yīng)用最廣泛的為時分割乘法器，時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分割乘法器為例說明電表計量原理。如圖2所示，圖2為本發(fā)明實施例1提供的采用三角波比較型時分割乘法器原理圖，其中，X、Y為輸入信號，X為電壓信號，Y為電流信號，T為高頻三角型調(diào)制信號。輸入信號X與調(diào)制信號T通過比較器，當(dāng)X大于T時，比較器輸出為高電平，控制開關(guān)S接通另一輸入信號Y，當(dāng)X小于T時，比較器輸出為低電平，控制開關(guān)S接通另一輸入信號的反相信號-Y，至此獲得幅值為Y的脈沖信號，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量的功率值。當(dāng)輸入信號X為基波信號時，輸入信號X與調(diào)制信號T經(jīng)過比較器后能夠得正負(fù)寬度與輸入信號X幅值成正比的脈沖信號。如圖3所示,圖3為本發(fā)明實施例1提供的時分割乘法器調(diào)寬、調(diào)頻波形圖。電表測量的功率值的計算過程如下：根據(jù)圖1的原理圖可知，利用輸入信號Y進(jìn)行脈沖幅值調(diào)制，得到的信號通過低通濾波器后獲得的功率值滿足下列公式：其中，P為電表測量的功率值，EY為輸入信號Y的幅值，T1三角波調(diào)制信號周期內(nèi)調(diào)制信號T值大于輸入信號X值的時間段，反之T2為調(diào)制信號T值小于輸入信號X值的時間段。同時，輸出信號S的周期T＝T1+T2，其中，K為調(diào)制信號T的三角波斜率，EX、ET分別為輸入信號X與調(diào)制信號T的幅值。將調(diào)制信號T的三角波斜率K帶入T1、T2的計算公式，進(jìn)一步將T1、T2帶入功率P計算公式，求解結(jié)果可簡化為：當(dāng)輸入信號X存在高次諧波時，具體為N次諧波，N次諧波信號在一個高頻三角波調(diào)制信號周期內(nèi)，相角變化為基波信號的N倍，幅值變化也相應(yīng)的擴(kuò)大，當(dāng)N較大時，這段時間內(nèi)的幅值變化不可忽略，因此將電表將產(chǎn)生計量精度誤差β。本實施例中電表計量精度誤差β由下式計算：β＝Pr-Pm式中，Pr為關(guān)注的負(fù)荷處的實際功率，Pm為關(guān)注的負(fù)荷處的測量功率。S3、計算電表綜合誤差γ，γ＝α+β。將步驟S1、S2獲得的電表計量方式誤差α和電表計量精度誤差β帶入公式γ＝α+β，計算電表綜合誤差γ。搭建一個簡單電路說明電表在諧波條件下綜合誤差分析過程。利用Simulink建立同時存在線性負(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)明實施例1提供的同時存在線性負(fù)荷和非線性負(fù)荷的單向電路圖。根據(jù)時分割乘法器原理建立模型，如圖5所示，圖5為本發(fā)明實施例1提供的根據(jù)時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圖4所示電路進(jìn)行計量的過程。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。仿真步長為5us，總時間為5s。時分割乘法器模型中，調(diào)制三角波信號頻率取為5kHz，即調(diào)制系數(shù)為100，三角波信號幅值取為2000。將關(guān)注點的電壓、電流信號作為圖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)注點處的實際基波、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，全波計量方式下的計量結(jié)果大于基波計量方式。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，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)，同時電表計量值減少，少收了電費，明顯有失公平，產(chǎn)生了一定的計量方式誤差。表2為線性、非線性負(fù)荷測量基波、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)帶入電表計量方式誤差計算公式和電表計量精度誤差計算公式，獲得如表3所示的電表計量方式誤差數(shù)值和如表4所示的電表計量精度誤差數(shù)值，進(jìn)一步根據(jù)電表綜合誤差計算公式計算獲得如表5所示的電表計量綜合誤差數(shù)值。表5的數(shù)據(jù)，即綜合誤差值是結(jié)合考慮電表計量模式、電表計量精度兩方面得到的。本實施例中，如果只一味提高電表計量精度，如減小非線性負(fù)荷諧波功率誤差，則諧波功率計量值增大，進(jìn)一步會使得計量模式誤差增大，從而導(dǎo)致電表計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量方案，使得計量更公平合理。表1線性、非線性負(fù)荷實際功率值線性負(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)荷測量功率值表3線性、非線性負(fù)荷計量方式誤差值線性負(fù)荷非線性負(fù)荷基波計量誤差0-45.3全波計量誤差10.4-90.6表4線性、非線性負(fù)荷計量精度誤差值線性負(fù)荷非線性負(fù)荷基波計量誤差8.13.8諧波計量誤差22.423.7全波計量誤差30.527.5表5綜合誤差本發(fā)明的技術(shù)方案分別計算諧波條件下電表計量方式誤差和計量精度誤差，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量方案，使得電表計量更公平合理。以上所述的具體實施方式，對本發(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)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，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1 2 3