農網(wǎng)智能變電站數(shù)字電能表校驗儀的研制.pdf

1、隨著我國科學技術的飛速發(fā)展和變電站自動化技術的不斷進步，智能變電站的建設與監(jiān)測越來越受到重視，作為整個電力系統(tǒng)重要組成部分的農網(wǎng)變電站，其智能化建設已成為重要的發(fā)展方向。目前，整個智能變電站多以IEC61850協(xié)議為準則進行建設，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備，其通信協(xié)議遵循IEC61850-9-1和IEC61850-9-2兩部分的內容，但傳統(tǒng)電能計量系統(tǒng)下

2、的電能表校驗儀已不適用于數(shù)字電能表。因此，設計遵循IEC61850準則的校驗儀，以實現(xiàn)對智能變電站的數(shù)字電能表的校驗具有重要意義。
　　本文在對智能變電站的分層結構及其特點、通訊協(xié)議進行詳細分析和研究的基礎上，研制了適用于智能變電站的數(shù)字電能表校驗儀。該校驗儀采用含有光纖通訊接口的工控機作為主控部分，并通過PC/104總線和雙端口RAM實現(xiàn)同儀器的A/D模塊和D/A模塊的連接，以實現(xiàn)校驗儀的模擬量信號采集和數(shù)字量輸出功能。對電能脈

3、沖信號的接收和發(fā)送是通過FPGA芯片來實現(xiàn)的，為了增強校驗儀的抗干擾能力，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軟件平臺下實現(xiàn)的，通過將VC++平臺下的捕獲工具Winpcap的移植，實現(xiàn)在C++Builder軟件下通過網(wǎng)卡對底層網(wǎng)絡的偵測，進而完成與數(shù)字電能表通訊時所用以太網(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)口向另一臺電腦發(fā)送按照

4、IEC61850-9-2LE協(xié)議解析的幀格式進行組包的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，在接收端電腦上用MM Ethereal軟件對所接收的數(shù)據(jù)包進行抓包顯示，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，各標識號正確，表明對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的解析是正確的。
　　電能計量部分主要包括對頻率、有功功率和無功功率的測量。對頻率的測量采用的是傅里葉變換理論和N點時間窗采樣信號的角差相結合的算法來實現(xiàn)的。為了提高儀器的測量精度，對有功功率的測

5、量采用的是頻率修正算法，針對不同頻率范圍使用不同的修正系數(shù)，這使得測量精度更高。對無功功率的測量需要先將所接收的數(shù)據(jù)進行希爾伯特變換，再結合頻率移相算法實現(xiàn)對無功功率的測量。
　　最后用高精度的標準表、三相程控交流源對數(shù)字電能表校驗儀進行量傳實驗實現(xiàn)對其精度的校驗;用該校驗儀和三相程控交流源對數(shù)字電能表進行虛負荷校驗;用筆記本電腦模擬合并單元格進行數(shù)據(jù)發(fā)送，實現(xiàn)對數(shù)字電能表的在線校驗。結果表明該校驗儀的數(shù)據(jù)包接收和發(fā)送功能，解碼功