一种智能电能表谐波影响测试方法
【专利摘要】一种智能电能表谐波影响测试方法，测试系统由计算机、总控中心、表位功能试验模块、程控电源、标准电能表、谐波发生器、载波箱、偶次谐波匹配装置组成,所述测试系统自动转换基本误差试验、直流和偶次谐波试验的试验接线；采用程控电源提供被试表的试验电流I1、电压U1和标准电能表所需的试验电流I2、电压U2，配备电流谐波发生器实现电能检测需要的谐波输出，配备载波箱实现装置的载波通讯，采用直流偶次谐波匹配装置自动匹配负载两端的电流以满足直流偶次谐波试验测试条件。本方法简单，测试结果准确，可操作性强。
【专利说明】
一种智能电能表谐波影响测试方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种智能电能表谐波影响测试方法。
【背景技术】
[0002] 带有大功率电力电子器件的工业生产设备在现场大量应用，由于电力电子器件直 接改变电流的波形，导致谐波电流成分超标，而由负载端产生的谐波电流，经过导线内阻以 及变压器内阻，产生了谐波电压，导致原有的正弦电压波形也发生畸变。这种谐波源负载不 仅对电网的运行安全造成影响，也因谐波电流以及谐波电压的存在，产生相应的有功损耗， 对电网的电能计量准确性造成影响。这种影响主要体现在，当前电能表的主要计量理论基 础一一功率三角等式(有功平方+无功平方=视在平方），在含有谐波的情况下不再成立。体 现在计量方面，当现场负荷向电网注入谐波时，谐波电压与谐波电流会产生有功电能，抵消 到基波有功电能中，造成全波电能少计。当电网电源本身带有谐波时，产生的谐波有功电能 会与基波有功电能叠加，造成全波电能多计。智能电能表受谐波的影响特性越来越受到重 视。
【发明内容】
[0003] 为解决上述问题，本发明提供一种能够测试智能电能表受谐波的影响程度的测试 方法。
[0004] 本发明的技术方案： 一种智能电能表谐波影响测试方法，测试系统由计算机、总控中心、表位功能试验模 块、程控电源、标准电能表、谐波发生器、载波箱、偶次谐波匹配装置组成，所述测试系统自 动转换基本误差试验、直流和偶次谐波试验的试验接线;采用程控电源提供被试表的试验 电流II、电压U1和标准电能表所需的试验电流12、电压U2,配备电流谐波发生器实现电能检 测需要的谐波输出，配备载波箱实现装置的载波通讯，采用直流偶次谐波匹配装置自动匹 配负载两端的电流以满足直流偶次谐波试验测试条件。
[0005] 本发明的有益效果： 本方法简单，测试结果准确，可操作性强。
【附图说明】
[0006] 图1系统结构框图； 图2产生电能谐波的原理图； 图3产生直流偶次谐波的波形图； 图4产生次谐波的波形图； 图5产生奇次谐波的波形图； 图6直流偶次谐波实测图； 图7次谐波实测图； 图8奇次谐波实测图； 图9奇次谐波上升沿实测图。
【具体实施方式】
[0007] 如图1所示，一种智能电能表谐波影响测试方法，测试系统由计算机、总控中心、表 位功能试验模块、程控电源、标准电能表、谐波发生器、载波箱、偶次谐波匹配装置组成，所 述测试系统自动转换基本误差试验、直流和偶次谐波试验的试验接线;采用程控电源提供 被试表的试验电流II、电压U1和标准电能表所需的试验电流12、电压U2,配备电流谐波发生 器实现电能检测需要的谐波输出，配备载波箱实现装置的载波通讯，采用直流偶次谐波匹 配装置自动匹配负载两端的电流以满足直流偶次谐波试验测试条件。
[0008] 在计算机控制下，标准电能表将功率标准电能脉冲送入表位功能试验模块，表位 功能试验模块同时采集被校表脉冲并计算出误差，利用电能比较法算出的误差在本地显示 并通过高速工业CAN总线上传到总控中心。总控中心在表位数据监视界面对数据进行监视、 管理并上传到计算机处理；总控中心主要完成按键处理、计算机数据处理、多功能表485通 信、标准表数据处理(电压、电流、功率、相位、频率等）、表位误差数据采集、电压和电流输出 控制、温湿度数据采集、功耗数据采集、各种功能试验控制等工作；同时把采集到的数据送 至计算机进行综合管理。
[0009] 如图2所示，谐波影响量试验分为电压电流回路高次谐波、电流回路直流和偶次谐 波、奇次谐波、次谐波四种试验。电压电流回路的高次谐波由程控电源产生，计算机将需要 的谐波次数，谐波含量，谐波相位等参数发送给程控电源，程控电源计算出全波波形经功率 放大后输出给被检表和标准表，误差计算器对标准表脉冲和被检表脉冲进行比对计算出此 种谐波下被检表的误差。在计算机的控制下程控电源可产生多种高次谐波组合进行误差校 验，也可与纯基波误差进行比对计算高次谐波误差影响。
[0010] 试验时，谐波发生控制电路接收计算机控制指令，控制K1、K2、K3的闭合和断开，控 制电子开关按设定时序导通和断开。自动匹配控制电路根据电流采样电阻上的电流大小改 变可变电阻阻值调节两回路电流至相等。非谐波试验时，K1闭合，K2、K3断开，程控电源全波 电流全波经被检表和标准表，此种接法与常规校验台完全相同。这种方法要求控制电子开 关的触发信号与电流源同步，控制点准确。
[0011] 如图3和图6所示，直流和偶次谐波试验时，由于标准表电流检测回路直接接入偶 次谐波电流时存在较大误差，故将标准表接入全波电流，此时K2闭合，K1、K3断开，在电子开 关1和电子开关2的控制下电流源电流的正半周流经被检电能表，负半周流经匹配电阻回 路，在K2处会合正负半周均经标准电能表回流至电流源。由于程控电流源的瞬态响应问题， 当被检表回路和匹配回路电阻不均衡时会引起被检表回路和匹配回路电流不相等，引起系 统误差，这里设置自动匹配电路(直流偶次谐波自动匹配仪），偶次匹配箱内部在两路电路 回路上设置电流取样电阻，在匹配回路设置可变电阻，自动匹配控制电路根据两路取样电 阻上的电流大小调节可变电阻使两路电流相等，从而消除因匹配引起的系统误差。偶次谐 波校验时误差计算器将被检表常数设置为标称值的1/2，通过对标准表脉冲和被检表脉冲 进行比对计算出直流偶次谐波下被检表的误差，此误差与相同电流下全波误差进行比对可 得出直流偶次谐波误差影响量。产生直流偶次谐波的波形图如3所示，其中，在波形图中，横 坐标表示周期(ms )，纵坐标表示波形的放大倍数(下同）。
[0012] 如图4和图7所示，次谐波试验时，将标准表电流检测回路也接入次谐波电流，此时 K3闭合，K1、K2断开，在电子开关1和电子开关2的控制下，每四个周期电流的前两个周期流 经匹配回路，后两个周期流经被检表和标准表回路。误差计算器通过对标准表脉冲和被检 表脉冲进行比对计算出次谐波下被检表的误差，此误差与相同电流下全波误差进行比对可 得出次谐波误差影响量。次谐波产生的波形图如图4所示。
[0013] 如图5、图8和图9所示，奇次谐波试验时，将标准表电流检测回路也接入奇次谐波 电流，此时K3闭合，K1、K2断开，在电子开关1和电子开关2的控制下，每周期电流的前1/4周 期和第三个1/4周期流经匹配回路，第二个1/4周期和第四个1/4周期流经被检表和标准表 回路。误差计算器通过对标准表脉冲和被检表脉冲进行比对计算出奇次谐波下被检表的误 差，此误差与相同电流下全波误差进行比对可得出奇次谐波误差影响量。
[0014] 如表1所示，在试验过程中，系统装置电压波形失真度为0.3%，电流波形失真度为 0.2%，功率稳定度为0.04%/120s，频率输出范围为45Hz-65Hz，电压输出调节范围为0-120%， 电流输出调节范围为0-120%，频率调节细度0.01 Hz。
[0015] 测试系统不仅可进行常规测试，还实现了对电压回路功耗测量、电流回路功耗测 试、谐波影响量试验、事件主动上报测试、通讯模块互换能力试验、通讯模块接口带载能力 试验等新增项目的试验，其中通过谐波试验，得出以下数据： 在0-50Hz、50-100KHz、100-150 KHz的范围内，直流谐波的含量分别为83%、60%、8%，在 37.5HZ、62.5Hz范围内，次谐波的含量为81.3%、59.0%，奇次谐波次数分别为3次、5次、7次、9 次、11次、13次、15次的情况下，谐波含量分别为54.2%、19.5%、17.3%、13.2%、11.1%、8.1%、 8.2%。满足国标GB/T17215.321-2008(12级静止式有功电能表)对电流直流偶次谐波，次谐 波，奇次谐波波形的要求。
[0016]表1谐波实验结果
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这 些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般 原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不 会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的 最宽的范围。
【主权项】
1. 一种智能电能表谐波影响测试方法，其特征在于:测试系统由计算机、总控中心、表 位功能试验模块、程控电源、标准电能表、谐波发生器、载波箱、偶次谐波匹配装置组成，所 述测试系统自动转换基本误差试验、直流和偶次谐波试验的试验接线;采用程控电源提供 被试表的试验电流II、电压U1和标准电能表所需的试验电流12、电压U2,配备电流谐波发生 器实现电能检测需要的谐波输出，配备载波箱实现装置的载波通讯，采用直流偶次谐波匹 配装置自动匹配负载两端的电流以满足直流偶次谐波试验测试条件。
【文档编号】G01R35/04GK106054110SQ201610377376
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】石振刚, 史轮, 耿建坡, 李飞, 马红明, 任鹏
【申请人】国网河北省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司, 河北省电力建设调整试验所