电力动态负荷特性分析与智能电能表测试软件开发
近年来，为实现“双碳”战略目标，我国工业、交通运输等领域开展大规模电能替代，如冶金行业的电弧炉炼钢替代转炉炼钢、铁路的电力驱动替代内燃机驱动。电气化铁路和电弧炉炼钢等特大功率动态负荷信号呈现出随机性、快速时变性和大范围波动性，即快速波动性，造成电能表计量严重超差，给供电方或用电方造成巨大经济损失，该种情况的长期存在将制约碳达峰行动方案中电能替代的贯彻落实。因此，为提高电能计量准确性，本文针对复杂动态条件下动态负荷电流幅度波形呈现出的动态特性，确定了描述负荷特性的OOK动态误差测试信号模型参数，开发了基于DL/T698.45协议的智能电能表通信软件、HE5025装置控制板与ARM/WinCE嵌入式计算机之间同步模式的通信程序，实现了智能电能表动态误差同步测试。主要工作如下： 首先，针对动态负荷电流幅度，基于信号的物理特征、统计特征与特征工程的方法，提取电流幅度的游程物理特征参量、游程统计特征参量和游程波动特征参量，并给出特征参量模型；针对高铁和电弧炉炼钢两类实际动态负荷，分析了其典型游程的电流幅度特征。据此，确定了OOK动态误差测试信号模型参数，及智能电能表动态误差实验测试点，为进一步研究各模态下的动态电流幅度特性对电能计量的影响及影响程度提供理论依据。 其次，分析基于DL/T698.45协议的电能数据交互方法，采用ARMCortex-A8硬件平台和WinCE嵌入式系统，设计开发基于DL/T698.45协议的智能电能表通信软件，实现了同步测试条件下ARM/WinCE嵌入式计算机与智能电能表的数据交互，解决了ARM/WinCE嵌入式计算机读取电能表数据过程中与HE5025装置控制板的时序协调问题。 然后，设计HE5025装置控制板与ARM/WinCE嵌入式计算机之间同步模式交互流程，开发两者之间同步模式的通信程序，实现了同步测试条件下的数据交互；采用白盒测试的方法，验证了同步模式通信程序的正确性。 最后，将上述OOK模型参数及通信软件应用于HE5025装置中，并利用该装置搭建智能电能表动态误差同步测试系统，完成了三相、单相电能表的动态误差的误差测试实验，验证了OOK动态测试信号模型参数的有效性；测试HE5025智能电能表动态误差测试装置的功能和误差，并取得了中国计量科学研究院颁发的校准证书，结果表明该装置的相对误差优于1.0×10-4，提高了智能电能表动态误差测试的准确度。
智能电能表;测试软件;操作优化;电流幅度;嵌入式系统
北京化工大学
硕士
计算机技术
王学伟;郭强
2022
中文
TM933.4;TP311.52
2022-11-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）