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直流电能表智能化的研究与应用

直流电能表智能化的研究与应用

作者：庄葛巍上海交通大学

学位级别：硕士

在现代电网的发展过程中，各国结合其电力工业发展的具体情况，通过不同领域的研究和实践，形成了各自的发展方向和技术路线，也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为... 详细信息

在现代电网的发展过程中，各国结合其电力工业发展的具体情况，通过不同领域的研究和实践，形成了各自的发展方向和技术路线，也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。从技术发展和应用的角度看，世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点：智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。现有电网总体上是一个刚性系统，智能化程度不高。电源的接入与退出、电能量的传输等都缺乏较好的灵活性，电网的协调控制能力不理想;系统自愈及自恢复能力完全依赖于物理冗余;对用户的服务形式简单、信息单向，缺乏良好的信息共享机制。2009年5月，在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正式发布了“坚强智能电网”发展战略。2009年8月，国家电网公司启动了智能化规划编制、标准体系研究与制定、研究检测中心建设、重大专项研究和试点工程等一系列工作。在2010年3月召开的全国“两会”上，温家宝总理在《政府工作报告》中强调：“大力发展低碳经济，推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设”。这标志着智能电网建设已成为国家的基本发展战略。智能电网的建设正如火如荼地进行，随着智能电网的发展，直流应用的场合将越来越宽泛，直流计量的需求将越来越迫切。直流电能表作为其中不可或缺的直流电能计量装置，正受到越来越多的关注。为了满足智能电网电能量信息采集建设的需要，提高直流电能表智能化技术水平，对直流电能表智能化技术进行研究与应用就显得非常有必要。目前，交流电能表的应用已趋于成熟期，直流电能表的智能化研究已现热潮，交、直流电能表计量功能的本质不同点在于：其输入信号的不同。交流信号是50Hz的正弦波含低频干扰信号，需滤除低频分量得到有用信号输入，而直流信号可认为与此相反，需计量以恒定信号为主的低频或者有脉动的信号。针对直流信号的特点，传统直流计量采用直流信号转换成交流信号进行计量的方式已不合时宜，本文着重对直流电能表的计量方式、结构设计、功能智能化进行研究，通过合理的试验方法检测，确保其精度要求，从而付诸于电动汽车充电等实际应用进行详细论述。

关键词：智能电网直流计量直流电能表智能化

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直流电能表检定研究

电测与仪表 2012年第S1期49卷 50-54页

作者：陆春光姚力金立人浙江省电力公司电力科学研究院杭州310014

随着电动汽车的推广使用,直流电能表用于电动汽车充电电量或电池放电电量的贸易结算已成为必然趋势。本文简要介绍了直流电能表的相关技术规范及计量原理,研制了高电压、大电流直流电能表检定装置,详细介绍了检定装置的原理及相关技术... 详细信息

随着电动汽车的推广使用,直流电能表用于电动汽车充电电量或电池放电电量的贸易结算已成为必然趋势。本文简要介绍了直流电能表的相关技术规范及计量原理,研制了高电压、大电流直流电能表检定装置,详细介绍了检定装置的原理及相关技术。检定装置用于直流电能表的检定工作取得了良好的效果。

关键词：电动汽车直流电能表检定装置

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基于温度场分析的直流电能表计量准确度研究

电测与仪表 2023年第6期60卷 188-193页

作者：侯磊曲锋祁天星刘亚洲王伊晓蔡毅国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司河北保定071800 上海电力设计院有限公司上海200000 黑龙江省电工仪器仪表工程技术研究中心有限公司哈尔滨150016

针对设计相同、同一批次电动汽车直流充电桩在不同地区存在计量准确度不同的问题,从环境温度对直流充电桩中直流电能表计量准确度影响进行深入研究。除自然温度外直流充电桩充电中计量直流电能表周围和内部主要发热器件分别是外部分流... 详细信息

针对设计相同、同一批次电动汽车直流充电桩在不同地区存在计量准确度不同的问题,从环境温度对直流充电桩中直流电能表计量准确度影响进行深入研究。除自然温度外直流充电桩充电中计量直流电能表周围和内部主要发热器件分别是外部分流器和内部电源芯片,考虑到电能表内部电路中对计量准确度影响最大的是计量芯片,文章研究对象确定为直流充电桩用采用分流器的直流计量表,针对其处于高寒地区,环境超低温表内部电源芯片、表外部分流器的发热共同对直流计量结果的影响,文中为直流电能表建立有限元模型,用于分析其所处环境温度场和以分流器为代表的发热量大的直流电能表配件和内部器件的温度分布,并联合数值仿真软件对其进行数值分析,最终得到直流电能表在高寒地区计量结果随温度变化的规律。

关键词：环境温度温度场分析直流电能表计量准确度

电动汽车充电站用直流电能表产品标准和检测技术研究

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电测与仪表 2012年第S1期49卷 68-74页

作者：张昀黄艳赵志华谷扬吴晓昱鲍学军梁炜胡芳芳郝东辉北京市计量检测科学研究院北京100029 北京市产品质量监督检验所北京100013 北京汽车研究所有限公司北京100079

直流电能表是电动汽车充电站内直流电能计量的核心器具,但目前我国缺少电动汽车充电站内直流电能表的产品标准。本文根据电动汽车充电站运营的实际要求,考虑直流电能表的自身特点和使用环境,结合直流电能表已有的检定规程,选取基本误差... 详细信息

直流电能表是电动汽车充电站内直流电能计量的核心器具,但目前我国缺少电动汽车充电站内直流电能表的产品标准。本文根据电动汽车充电站运营的实际要求,考虑直流电能表的自身特点和使用环境,结合直流电能表已有的检定规程,选取基本误差、环境温度影响、电气间隙和爬电距离这三项常规试验对北京市指导性技术文件《电动汽车电能供给与保障技术规范计量系统》的指标制订做出详细阐述,并搭建了实验系统,用实验数据验证指标的可行性,最后对实验过程各影响量进行测量结果不确定度分析。结果表明,本文所用实验系统符合计量检定规程的要求,实验数据可靠,可行性强,为直流电能表的生产和改进提供了依据。

关键词：电动汽车充电站直流电能表电能计量不确定度分析

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交流调制型直流电能表的纹波影响仿真和实测

中国测试 2018年第4期44卷 147-152页

作者：李恺王海元杨茂涛国网湖南省电力有限公司供电服务中心(计量中心)智能电气量测与应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410001

为认识交流调制型直流电能表在纹波背景下的计量性能和特点,对该电能计量模型进行讨论和分析,揭示调制谐振对计量准确性的影响机理,通过仿真计算分析纹波频率、纹波功率、电量计量窗口对准确性的影响规律,通过实测验证仿真分析结论。仿... 详细信息

为认识交流调制型直流电能表在纹波背景下的计量性能和特点,对该电能计量模型进行讨论和分析,揭示调制谐振对计量准确性的影响机理,通过仿真计算分析纹波频率、纹波功率、电量计量窗口对准确性的影响规律,通过实测验证仿真分析结论。仿真和实测结果表明,纹波频率越接近电能表调制频率,表计误差震荡趋势越明显,震荡周期越长;调制谐振状态下,纹波功率比越高,表计误差震荡幅度越大;误差震荡幅度存在极限理论峰值,该峰值与纹波视在功率、调制基准信号幅值成正比,与实际功率大小成反比;对于典型技术参数,其误差震荡幅度最大可达纹波含量比的1/2。故该型表计的调制源宜采用单一频率源,且避开典型运用场景的纹波频率,进行误差检测时应充分考虑调制谐振可能带来的影响。

关键词：直流电能表纹波影响调制谐振计量误差

基于R5F2L38A的电动汽车直流电能表设计

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电子技术应用 2012年第5期38卷 84-86,90页

作者：彭宇朱青孙猛湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

设计了一款专门为电动汽车电池充放电进行准确计量的直流电能表,用来测量其电压、电流、功率和电量。采用高精度的采样计量和高速的MCU进行数据处理,采用非易失存储器进行电量存储,采用远红外和CAN总线进行数据抄读。实际运行结果表明,... 详细信息

设计了一款专门为电动汽车电池充放电进行准确计量的直流电能表,用来测量其电压、电流、功率和电量。采用高精度的采样计量和高速的MCU进行数据处理,采用非易失存储器进行电量存储,采用远红外和CAN总线进行数据抄读。实际运行结果表明,研发出的电动汽车专用计量直流表具有低成本、低功耗、高稳定性的特点。

关键词：电动汽车直流电能表 CAN通信

基于R5F2L38A电动汽车直流电能表的设计与实现

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基于R5F2L38A电动汽车直流电能表的设计与实现

作者：彭宇湖南大学

学位级别：硕士

目前电动汽车正处于快速的发展当中，对交流及直流计量仪表的需求也随之增长很快。国家电网公司目前主推换电池模式，作为该换电池模式核心的计量部分，费控直流电能表的研发极其重要。所谓换电池模式，就是电池由电力公司购买，公交公... 详细信息

目前电动汽车正处于快速的发展当中，对交流及直流计量仪表的需求也随之增长很快。国家电网公司目前主推换电池模式，作为该换电池模式核心的计量部分，费控直流电能表的研发极其重要。所谓换电池模式，就是电池由电力公司购买，公交公司购买裸车，然后公交公司可以电池租赁的方式进行运营，电力公司参考电费和其他投入费用收取服务费。当前，由于市场上还没有专门用于电动汽车的直流电能计量装置，因此本文就针对目前仪表市场的发展趋势和客户的需求，设计了一款低成本，低功耗，高稳定性且遵循电力系统DL/T645-2007通信规约，能进行红外通信和CAN通信的直流费控电能表。本文首先介绍了本课题的研究背景和意义，简述了直流费控电能表的发展趋势以及本文的主要内容和组织结构，然后对直流费控电能表的直流电能量采样测量和直流计量的基本原理进行了分析，并对汽车通信中的CAN通信进行了详细介绍。接着本文重点进行了直流费控电能表的硬件设计和软件设计。硬件设计部分，首先提出了直流费控电能表的整体设计方案，然后对硬件设计的四个部分（即计量MCU电路、供电电源电路、功能管理MCU电路、CAN通信电路等）进行了详细的设计与介绍，重点介绍了供电电源电路和CAN通信电路的硬件设计。通过对各个部分电路的分析和设计，实现了电网公司以及客户对直流费控电能表的各方面功能需求的硬件实现。硬件设计中，对关键元器件的选择为：计量选用了TI高精度的单相计量芯片CSG550;逻辑板CPU选用瑞萨专用于单相表，高性能的R5F2L38ABDFP微处理器。本电能表软件部分主要分为显示模块，数据计算模块，数据存储模块，CAN通讯模块等。软件设计采用模块化设计，做到与应用层平台无关化，模块化，易于移植和功能的裁剪，这样的设计使程序的架构很清晰，对程序因需求变动的改动也会非常方便。最后本文对直流电能表进行了试验并给出了试验分析，性能试验部分分析了基本误差的产生和用标准法测量了基本误差，并给出了测试结果和分析。随后进行了电压影响量，频率影响量，谐波影响量，CAN通信等的试验，并对所有的试验数据进行了分析总结。本文研究和设计的直流费控电能表精度等级为2S级，采用软件校表。通过测试和挂网运行，除满足国家电网对直流费控电能表的功能规范外，同时可满足客户的特殊要求。由于采用最新的DL/T645-2007规约和CAN通信规约，能适应电动汽车电力仪表市场的发展需求。

关键词：电动汽车直流电能表 CAN通信

基于MKM34Z128光伏发电直流电能表设计

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基于MKM34Z128光伏发电直流电能表设计

作者：李立志湖南大学

学位级别：硕士

目前直流电广泛用于光伏发电、电动汽车、高压输电、轨道交通、大型工业以及变电站中,其中光伏发电、电动汽车和高压直流输电作为新兴产业获得了国家的大力支持。国家质量监督检验检疫总局、国家电网公司和南方电网公司陆续出台了光伏... 详细信息

目前直流电广泛用于光伏发电、电动汽车、高压输电、轨道交通、大型工业以及变电站中,其中光伏发电、电动汽车和高压直流输电作为新兴产业获得了国家的大力支持。国家质量监督检验检疫总局、国家电网公司和南方电网公司陆续出台了光伏发电及其附属设备的相关标准,并且国务院和其他相关部门针对光伏发电亦颁布了一系列扶持政策。由于光伏发电发出的电能特性往往是直流电,因此在光伏发电的输电及用电过程中会牵涉到直流电能计量,基于此背景,本文设计了一款直流电能表用以解决光伏发电中直流电能计量与计费管理问题。本文首先介绍了课题的研究背景与意义,分析了直流电能表的国内外研究现状以及发展趋势,然后阐述了本文的主要内容与架构。接着介绍了直流电能表的工作原理与使用的关键技术以及软硬件总体设计方案,其中重点阐述了直流电能表的硬件与软件设计方案。对于硬件部分,详细分析了电源电路,直流电流、电压采样电路,RS485通信电路,并分别对电源与通信电路进行了电气隔离设计,采样电路进行了 RC滤波处理,这样有效保证了硬件系统的稳定可靠性;软件部分主要采用模块化设计,做到应用层与底层驱动无关化,这样使得程序的架构清晰,便于代码移植与功能裁剪,同时详细分析了电能计量与通信应用程序,且通信应用程序支持ModBus与DL/T645-2007双协议。最后本文对直流电能表进行功能与性能测试,并给出了测试结果分析。功能上采用白盒测试方法对直流电能表的所有功能进行全覆盖测试;性能测试内容涉及电磁兼容、机械性能等几个方面的试验,随后进行了直流电能表的准确度测试与误差分析,结果表明本文设计的直流电能表整体计量精度等级达到1级,满足国家电网对直流电能表的功能规范,能适应光伏发电电力仪表市场的发展需求。

关键词：光伏发电直流电能表 RS485 DL/T645-2007 Modbus

一种基于新型电子式电流互感器直流电能表的研制

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电测与仪表 2018年第2期55卷 100-104页

作者：宋磊徐永进任殿义李春章何南海张天长国网浙江省电力公司电力科学研究院杭州310014 浙江正泰仪器仪表有限责任公司杭州310052

研制了一种用于电动汽车充电桩的直流电能表,介绍了该表计的性能参数、工作原理,并对其软硬件电路进行了设计;测试了采用新型电子式电流互感器和采用分流器在不同负载下的误差数据及功率损耗。从实验结果和市场的分析调查可以看出:该直... 详细信息

研制了一种用于电动汽车充电桩的直流电能表,介绍了该表计的性能参数、工作原理,并对其软硬件电路进行了设计;测试了采用新型电子式电流互感器和采用分流器在不同负载下的误差数据及功率损耗。从实验结果和市场的分析调查可以看出:该直流电能表的准确度优于传统的直流电能表,并且具有较好的经济性和应用前景。

关键词：直流电能表电子式电流互感器误差准确度功率损耗