智能电能表动态误差测试方法与装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种智能电能表动态误差测试方法与装置，尤其涉及一种可产生伪随 机测试激励电流和功率的用于智能电能表、电子式电能表和感应式电能表动态误差的测试 方法与装置。
【背景技术】
[0002] 目前，公知的智能电网中动态负荷逐渐增多。一方面，太阳能发电、风电、生物质能 等分布式能源引入电网，使电网中的电源呈现非稳态特性。另一方面，电气化铁路、炼钢电 弧炉、社钢机和大型充电站等广泛应用，电网中动态负荷越来越多，导致电能表动态负荷下 的计量误差大大增加。然而，目前智能电能表、电子式电能表和感应式电能表的生产、测试 和检定都是在正弦稳态条件下完成的，无法测试电能表的动态误差特性。已经提出的电能 表动态误差测试方法只能产生确定型测试激励电流，动态负荷模式单一，不能反映动态负 荷变化的随机性，不能全面地测试电能表的动态误差特性，并且电能量值溯源方法复杂。本 发明涉及的智能电能表动态误差测试方法和装置很好的解决了上述问题，可产生伪随机测 试激励电流和功率，能够反映动态负荷变化的随机性；可方便地实现动态负荷电能量值的 溯源，并全面地测试电能表在各种动态负荷模态下的动态误差特性。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了解决智能电能表、电子式电能表和感应式电能表动态误差特 性的全面测试问题，解决产生伪随机测试激励电流和功率方法，W及动态负荷电能量值到 稳态负荷电能量值溯源的问题，而发明一种智能电能表动态误差的测试方法和装置。
[0004] 本发明所述智能电能表动态误差测试方法与装置，它采用H相电压与/或H相电 流的同步电路（1)，同步伪随机序列控制信号产生电路（2)，伪随机序列选取电路（3)和电 能表动态负荷功率控制电路（4)产生伪随机变化的动态负荷电流和动态负荷功率输出，W 及稳态电压输出。该电能表动态负荷功率控制电路（4)的输入是稳态H相功率源输出的电 压与电流，输出伪随机变化的动态负荷电流和动态负荷功率的送入被测电能表，实现对电 能表的动态伪随机测试激励。电能表动态误差测试单元（5)测量设定的被测电能表输出脉 冲个数的时间间隔，测量该时间间隔内标准电能表的输出脉冲电能值，同时测试电能表动 态负荷功率控制电路（4)输出功率的累积时间，通过动态误差测量算法完成被测电能表的 动态误差计算，并在显示器与键盘单元（6)显示被测电能表的动态误差。
[0005] 所述同步伪随机序列控制信号S (t)为：
[0006]
【主权项】
1. 一种智能电能表动态误差测试方法与装置，其特征在于它采用三相电压与/或三相 电流的同步电路（1)产生同步脉冲，同步脉冲输入同步伪随机序列信号产生电路（2)产生 与工频信号周期同步的伪随机序列信号；伪随机序列选取电路（3)控制伪随机序列信号产 生电路（2 )，从产生的多种伪随机序列中选定某一种伪随机序列，输出至电能表动态负荷功 率控制电路（4)，控制产生伪随机变化的动态负荷电流和动态负荷功率输出；该电能表动 态负荷功率控制电路（4)的输入是稳态三相功率源输出的电压与电流，含有基波，亦可包含 高次谐波，输出伪随机变化的动态负荷电流和动态负荷功率的送入被测电能表，实现对电 能表的动态伪随机测试激励；电能表动态误差测试单元（5)测量设定的被测电能表输出脉 冲个数的时间间隔，在该时间间隔内测量标准电能表的输出脉冲电能值，同时测试电能表 动态负荷功率控制电路（4 )输出功率的累积时间，通过动态误差测量算法完成被测电能表 的动态误差计算，并在显示器与键盘单元（6 )显示被测电能表的动态误差。
2. 根据权利要求1所述的智能电能表动态误差测试方法与装置，其特征在于，所述同 步伪随机序列控制信号s(t)为：
式中，T为工频基波电压或电流的周期；a(k)为取值"1"或"0"的伪随机序列，k= 0, 1，2,3…属于自然数的集合N;c(t-kT)为控制信号电平函数：
所述电能表动态负荷功率控制电路（4)产生的稳态电压、产生的伪随机变化动态负荷 电流和动态负荷功率表达式分别为：
式中，f为工频基波电压或电流的频率，Q为最高谐波电压次数，为m次谐波电压初 相角，Um为m次谐波电压幅值；L为最高谐波电流次数，％为n次谐波电流初相角，In为n次 谐波电流幅值。
3. 根据权利要求1与2所述智能电能表动态误差测试方法与装置，其特征在于，所述 伪随机序列a(k)为M序列、m序列、截短m序列、平衡的Gold序列、Gold的序列、截短Gold 的序列；所述伪随机序列选取电路（3)可选定同步伪随机序列信号产生电路（2)循环输出 以上伪随机序列中的某一种伪随机序列或循环输出设定的某一种伪随机序列的截短序列。
4. 根据权利要求1、2与3所述智能电能表动态误差测试方法与装置，其特征在于，所述 伪随机变化动态负荷电流和动态负荷功率为多模态暂时、多模态短时和多模态长时三类多 模态动态负荷电流与有功功率，以及单模态暂时、单模态短时和单模态长时三类单模态动 态负荷电流和有功功率；该六类动态负荷电流模态由伪随机序列a(k)连续取"1"值的时间 长度和动态负荷电流波形型态共同控制产生，电流幅度呈伪随机变化，亦具有循环周期性。
5. 根据权利要求1、2、3与4所述智能电能表动态误差测试方法与装置，其特征在于，所 述电能表动态负荷功率控制电路（4)在三相电流回路的每一相采用六臂固态继电器调制电 路。
6. 根据权利要求1、2、3、4与5所述智能电能表动态误差测试方法与装置，其特征在于， 所述伪随机变化动态负荷电流的多模态和单模态为： 多模态暂时动态负荷电流为：电能表动态负荷功率控制电路（4)每一相输出电流连续 导通时间为伪随机序列a(k)连续输出"1"个数小于8的时间，电流与电压为包含基波和一 个以上高次谐波的多频正弦信号； 多模态短时动态负荷电流为：电能表动态负荷功率控制电路（4)每一相输出电流连续 导通时间为伪随机序列a(k)连续输出"1"个数小于64的时间，电流与电压为包含基波和 一个以上高次谐波的多频正弦信号； 多模态长时动态负荷电流为：电能表动态负荷功率控制电路（4)每一相输出电流连续 导通时间为伪随机序列a(k)连续输出"1"个数小于1024的时间，电流与电压为包含基波 和一个以上高次谐波的多频正弦信号； 所述伪随机变化动态负荷电流的单模态为： 单模态暂时动态负荷电流为：电能表动态负荷功率控制电路（4)每一相输出电流连续 导通时间为伪随机序列a(k)连续输出"1"个数小于8的时间，电流与电压只包含基波正弦 信号； 单模态短时动态负荷电流为：电能表动态负荷功率控制电路（4)每一相输出电流连续 导通时间为伪随机序列a(k)连续输出"1"个数小于64的时间，电流与电压只包含基波正 弦信号； 单模态长时动态负荷电流为：电能表动态负荷功率控制电路（4)每一相输出电流连续 导通时间为伪随机序列a(k)连续输出"1"个数小于1024的时间，电流与电压只包含基波 正弦信号。
7. 根据权利要求1、2、3、4与5所述智能电能表动态误差测试方法与装置，其特征在于， 所述多模态动态负荷功率为：电能表动态负荷功率控制电路（4)产生的动态负荷功率因数 为1. 0、0. 8L、0. 8C，0. 5L、0. 5C，电压为基波正弦信号，电流为基波正弦信号或包含基波与一 个以上高次谐波的多频正弦信号。
8. 根据权利要求1、2、3、4、5、6与7所述智能电能表动态误差测试方法与装置，其特征 在于，所述测试电能表动态负荷功率控制电路（4)输出功率的累积时间方法为：当被测电 能表被计量动态负荷电能时，电能表动态误差测试单元（5)在设定的N个被测电能表输出 脉冲之间，测量同步伪随机序列控制信号a(k)为"1"的累计时间Ts⑴和a(k)为"0"的 累计时间为Ts(0)
所述动态误差测量算法为： (1) 计算Ts =Ts (1)+TS (0)，在Ts期间同时累计标准电能表输出的脉冲信号个数为 nA ； (2) 计算标准电能表测量的静态电能到动态电能的换算值匕：
?式中Q为标准电能表输出脉冲常数，单位为P/WS; (3) 计算转换系数K: K= 1用于宽量限标准电能表；K= 用于固定量限标准电能表，K"与&分别为标 准电能表外接的电压互感器变比与电流互感器变比，&为接线系数； (4) 计算被测电能表实际测量的动态负荷电能值Ex:
，式中C为被测电能表输出脉冲常数，单位为P/kWh; (5) 计算被测电能表的动态误差：
9.根据权利要求1、2或6所述智能电能表动态误差测试方法与装置，其特征在于，所述 智能电能表动态误差测试方法，将N台被测电能表的各相电压端并联，将N台被测电能表的 各相电流回路串联，将N台被测电能表的输出电能脉冲送入电能表动态误差测试单元（5)， 通过电能表动态误差测试单元（5)计算显示N台被测电能表的动态误差，同时实现N台被 测电能表的动态误差测量。
【专利摘要】一种智能电能表动态误差测试方法与装置，由三相电压与/或三相电流的同步电路、同步伪随机序列控制信号产生电路、伪随机序列选取电路、电能表动态负荷功率控制电路、电能表动态误差测试单元、显示器与键盘单元和动态误差测量算法构成；能够有效地产生多模态伪随机测试激励电流和功率，有效地反映动态负荷电流与功率变化的随机性，实现了伪随机变化动态负荷电能量值到稳态负荷电能量值的溯源，实现了多模态测试激励下电能表动态误差特性的全面测试；解决了目前确定型测试激励电流与功率不能反映动态负荷变化的随机性问题；解决了伪随机变化动态负荷下，动态负荷电能量值的溯源和动态误差测试的问题；在智能电能表动态误差测试系统中有广泛的用途。
【IPC分类】G01R35-04
【公开号】CN104569900
【申请号】CN201310476544
【发明人】王学伟, 王琳, 温丽丽, 贾晓璐
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月14日