[发明专利]一种谐波电能计量误差分析装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统谐波电能计量领域，特别是涉及一种谐波电能计量误差分析装置。

背景技术

随着现代工业的发展，电网中非线性负荷大量增加，谐波对电网的污染越来越严重。谐波污染使得电网的供电电压和电流波形发生畸变，严重影响电能质量。谐波会使电气设备过热，振动和噪声加大，加速绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁；对继电保护等电力系统的其他装置或设备也会产生严重影响。此外，谐波对电能计量装置正确计量也产生了严重的影响，给供电部门造成了巨大经济损失。

谐波不仅影响感应式电能表的计量，也影响全电子式电能表的计量，只不过影响小些而已。感应式电能表的工作原理及设计制造规程决定了只在工频附近很窄的频率范围内且电压、电流为正弦波的条件下具有很好的工作性能，可以认为计量的就是实际电能，而当计量点存在谐波时，感应式电能表既不能准确计量总的畸变信号电能，亦不能准确反映其中的基波信号电能；对于电子式电能表，绝大多数仅适于1kHz频率范围内的电能的测量。其频带不可能足够宽的主要原因在于，电能表的输入器件使不同频率信号成分产生的相移不同，从而致使在50Hz引入的相位补偿，不能补偿其它频率的相位移，结果造成了计量误差随频率不同而变化。

目前国内外在该领域的研究主要有如下方式：理论分析谐波对感应式电能表和电子式电能表的影响；对电网中谐波电流、电压等参数监测；讨论通过增加硬件(如滤波器等)来减小电能计量误差；利用BP神经网络模型诊断电力系统中谐波含量。但是这些研究都没有能够提供实时分析谐波电能计量误差的有效手段。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种谐波电能计量误差分析装置。

本发明的技术方案为：谐波电能计量误差分析装置由以下三个部分组成，

谐波数据采集部分，用于将由电网采集所得谐波数据输入电能数据分析部分，所述谐波数据包括各次谐波的电压、电流和相角；

电能计量误差数据分析部分，包括有模型存储模块和误差分析模块，

所述模型存储模块用于存储计量误差模型，以及电能计量表型号所对应的模型函数；所述计量误差模型为

式中，e为谐波对电能计量的总误差，e_{m_real}标识第m次谐波造成的实测误差数据，e_{m_thr}标识第m次谐波的理论误差数据，U_m、I_m、分别标识第m次谐波的电压、电流和相角，U₁、I₁、分别标识基波的电压、电流和相角，f(m)标识模型函数，用于表述e_{m_real}与e_{m_thr}之间的函数关系；

所述误差分析模块用于对输入的谐波数据求取待分析理论误差数据，并根据电网所用电能计量表型号调用模型存储模块存储的相应模型函数，将其代入存储计量误差模型构成理论误差数据和实测误差数据的变换关系式，按变换关系式求取待分析理论误差数据的相应各次谐波实测误差及总误差，作为误差数据分析结果；

误差分析结果输出部分，用于对电能计量误差数据分析部分获取的误差数据分析结果进行输出或存储处理。

而且，所述变换模型函数采用实时仿真系统获取。

而且，采用实时仿真系统获取变换模型函数的具体方式如下，

建立仿真模型，仿真模型包括依次连接的三相交流电源、输电电路、配电变压器以及负载，所述三相交流电源由基波电压源、谐波电压源和谐波电流源构成；

采用仿真模型对2～30次谐波分别进行实验，针对每次谐波通过改变谐波相角以改变谐波功率大小和方向，每次谐波相角分别取0°，30°，60°，90°，120°，150°，180°；

以MATLAB计算所得第m次谐波的7个理论误差数据e_{m_thr}1，e_{m_thr}2...e_{m_thr}7为输入样本，以实时仿真系统实际测量所得第m次谐波的7个实际误差数据e_{m_real}1，e_{m_real}2...e_{m_real}7为目标样本，建立一个BP神经网络，所述BP神经网络具有一个输入、一个输出、7组样本；

分别训练各次谐波的相应BP神经网络，得到理论误差数据e_{m_thr}与实际误差数据e_{m_real}之间的函数关系，生成待测电能计量表的相应模型函数f(m)；