農(nóng)網(wǎng)智能變電站數(shù)字電能表校驗(yàn)儀的研制.pdf

1、隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和變電站自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能變電站的建設(shè)與監(jiān)測(cè)越來越受到重視，作為整個(gè)電力系統(tǒng)重要組成部分的農(nóng)網(wǎng)變電站，其智能化建設(shè)已成為重要的發(fā)展方向。目前，整個(gè)智能變電站多以IEC61850協(xié)議為準(zhǔn)則進(jìn)行建設(shè)，主要包括智能變電站邏輯上的分層、系統(tǒng)建模和通信協(xié)議等內(nèi)容。數(shù)字電能表在邏輯分層上屬于智能變電站間隔層的重要設(shè)備，其通信協(xié)議遵循IEC61850-9-1和IEC61850-9-2兩部分的內(nèi)容，但傳統(tǒng)電能計(jì)量系統(tǒng)下

2、的電能表校驗(yàn)儀已不適用于數(shù)字電能表。因此，設(shè)計(jì)遵循IEC61850準(zhǔn)則的校驗(yàn)儀，以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站的數(shù)字電能表的校驗(yàn)具有重要意義。
　　本文在對(duì)智能變電站的分層結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)、通訊協(xié)議進(jìn)行詳細(xì)分析和研究的基礎(chǔ)上，研制了適用于智能變電站的數(shù)字電能表校驗(yàn)儀。該校驗(yàn)儀采用含有光纖通訊接口的工控機(jī)作為主控部分，并通過PC/104總線和雙端口RAM實(shí)現(xiàn)同儀器的A/D模塊和D/A模塊的連接，以實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)儀的模擬量信號(hào)采集和數(shù)字量輸出功能。對(duì)電能脈

3、沖信號(hào)的接收和發(fā)送是通過FPGA芯片來實(shí)現(xiàn)的，為了增強(qiáng)校驗(yàn)儀的抗干擾能力，在脈沖的接收和發(fā)送端使用了光電隔離器。
　　以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的接收和發(fā)送是在C++Builder軟件平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)的，通過將VC++平臺(tái)下的捕獲工具Winpcap的移植，實(shí)現(xiàn)在C++Builder軟件下通過網(wǎng)卡對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)的偵測(cè)，進(jìn)而完成與數(shù)字電能表通訊時(shí)所用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的接收和發(fā)送。在C++Builder開發(fā)環(huán)境下用Winpcap軟件通過以太網(wǎng)口向另一臺(tái)電腦發(fā)送按照

4、IEC61850-9-2LE協(xié)議解析的幀格式進(jìn)行組包的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，在接收端電腦上用MM Ethereal軟件對(duì)所接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行抓包顯示，成功解析出所接收的數(shù)據(jù)包為IEC61850-9-2LE數(shù)據(jù)幀格式，各標(biāo)識(shí)號(hào)正確，表明對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的解析是正確的。
　　電能計(jì)量部分主要包括對(duì)頻率、有功功率和無功功率的測(cè)量。對(duì)頻率的測(cè)量采用的是傅里葉變換理論和N點(diǎn)時(shí)間窗采樣信號(hào)的角差相結(jié)合的算法來實(shí)現(xiàn)的。為了提高儀器的測(cè)量精度，對(duì)有功功率的測(cè)

5、量采用的是頻率修正算法，針對(duì)不同頻率范圍使用不同的修正系數(shù)，這使得測(cè)量精度更高。對(duì)無功功率的測(cè)量需要先將所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行希爾伯特變換，再結(jié)合頻率移相算法實(shí)現(xiàn)對(duì)無功功率的測(cè)量。
　　最后用高精度的標(biāo)準(zhǔn)表、三相程控交流源對(duì)數(shù)字電能表校驗(yàn)儀進(jìn)行量傳實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)其精度的校驗(yàn);用該校驗(yàn)儀和三相程控交流源對(duì)數(shù)字電能表進(jìn)行虛負(fù)荷校驗(yàn);用筆記本電腦模擬合并單元格進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字電能表的在線校驗(yàn)。結(jié)果表明該校驗(yàn)儀的數(shù)據(jù)包接收和發(fā)送功能，解碼功