基于碳化硅电源的双芯智能电能表的可靠性测试研究

基于碳化硅电源的双芯智能电能表是新技术在工程领域特别是电力行业的重要尝试。针对其缺少可靠性检测标准的问题,文中根据现有智能电能表运行环境,同时结合碳化硅开关电源和双芯智能电能表特点,通过对电能表各项应力分析,提出了其可靠性检测方案及相应具体方法。提出的检测方案对于确定基于碳化硅开关电源的双芯智能电能表整机的可靠性指标具有十分重要的指导意义,从而实现提升智能电网技术水平,保障电网安全稳定运行的目的。

超高次谐波测量方法研究进展

随着“双高”特征日益显著,电网中2 kHz~150 kHz频率范围的超高次谐波发射不断增多,由其引发的新型电能质量问题和故障等也越来越多。文章梳理和归纳了已有的超高次谐波测量方法,包括IEC国际标准推荐的3种候选方法,以及近年来多国专家学者研究提出的超高次谐波测量方法,包括子采样、压缩感知和小波包分解等非参数化方法,以及旋转不变子空间和矩阵束等参数化方法;并着重阐述了这些测量方法的原理、技术实现特点、性能指标、优势和不足,以及若干测量方法不断向着高分辨率、高准确性进步的发展历程,并指出了超高次谐波测量方法未来研究的新任务和新方向。

直流分量和谐波分量对电流互感器传输特性影响

电流互感器二次侧电流能否真实反映一次侧电流会受到直流分量以及谐波分量的干扰,影响电能计量公平性以及继电保护装置能否准确动作。首先从理论上阐明了电流互感器的误差影响因素,然后通过仿真与实验分别探究了谐波分量和直流分量对电流互感器比值误差和相角误差影响的程度,为电流互感器在不同工况干扰下的误差提供了参考数据。仿真和实验结果一致表明,由于直流分量可能更多地转化成励磁电流,使得铁心励磁特性变差,从而对误差造成更大的影响,比值误差差影响最高在1%左右;而谐波分量产生的交变磁通可以通过铁心耦合到二次侧,所以谐波分量对误差的影响较小,比值误差影响不超过0.1%。

智能电能表标准体系发展探讨

过去十年是中国智能电能表发展的黄金期,中国电能表质量实现了跨越式发展,国内电能表企业竞争力的显著提升,开始走出国门,与世界其他电能表企业竞争。电测量行业所制定的三代标志性国家标准体系,促进了国内电能表产业水平大幅提升,未来制定出技术引领的标准体系是促进电能表产业发展之关键。文章从多元化计量技术标准体系、多样化结构的型式标准体系、多场景应用的功能标准体系、电能表全寿命周期可信性评价体系等多个角度探讨智能电能表标准体系的发展方向。

带有肖特基漏极和场板结构的反向阻断垂直MOSFET研究

提出了一种采用肖特基漏极(SD)与场板相结合、实现硅基垂直MOSFET器件反向阻断应用的技术。基于该技术,采用二维仿真提出并研究了两种新型垂直MOSFET器件,即带有垂直场板(VFP)的SD-VFP-MOS器件和带有倾斜场板(SFP)的SD-SFP-MOS器件。相比采用肖特基漏极的MOSFET(SD-MOS)和采用超结和肖特基漏极的MOSFET(SD-SJ-MOS),所提出的SD-VFP-MOS,尤其是SD-SFP-MOS,反向击穿电压有显著提高,且几乎不影响导通特性。开展了器件的开态电流密度、关态电势分布、关态电流密度和电场分布分析,揭示了VFP和SFP提高器件反向阻断能力的内在机理。详细讨论了场板结构参数对器件反向击穿电压和场板效率的影响,研究结果对于SD-VFP-MOS和SD-SFP-MOS的设计具有重要意义。

基于负频率频谱干扰消除的高精度低频间谐波检测算法

采用离散频谱分析的快速检测电网信号中存在的间谐波时,离散傅里叶变换(DFT)后的负频率频谱泄露干扰会降低检测精度。为有效消除负频率频谱泄露干扰,建立了含有负频率分量的频谱解析表达式,推导出基于最大旁瓣衰减窗的改进三谱线插值DFT,以实现间谐波的快速高精度检测。对新算法进行系统误差和噪声灵敏度分析,仿真结果表明新算法不仅能够有效消除负频率频谱泄露干扰,对加性白噪声也具有很强的鲁棒性;而且在被测间谐波低于1个频率分辨率时,新算法也能够达到很高的检测精度。

基于连续小波变换的电表绕组故障检测方法研究

为有效保障电力电表的稳健运行,基于连续小波变换技术,设计了电表绕组故障检测方法。首先,采用混合模块化多电平特征分析方法分析电表绕组故障特征,并建立电表绕组的等效电路模型;结合混合模块化多电平换滤器(MMC)拓扑分析方法,获得电表绕组的等效电路拓扑结构。然后,提取电表绕组故障的谱特征量,以局部自均压和功率因素为控制自变量,完成电表绕组故障特征的连续小波变换及分解。最后,进行故障特征聚类和属性分布式挖掘,提高电表绕组故障特征检测和信息挖掘能力。仿真结果表明,该方法对电表绕组故障的检测精度较高,对绕组故障特征的辨识度较好,可提高对电表绕组故障的诊断能力。

使用智能电表实现配电网高阻抗故障的检测与定位

为了进一步促进配电网的高效、稳健运行,提出一种基于智能电表的配电网高阻抗故障的检测与定位方法。构建配电网高阻抗故障参数驱动模型,结合阻尼能量特征分析方法重建配电网高阻抗故障的数据,并分析故障分布特征量。采用智能电表进行配电网高阻抗的直流调制参数,通过直流额定有功功率补偿方法进行配电网高阻抗故障特征提取。结合机器学习算法对提取的配电网高阻抗故障特征量进行自适应学习的特征分类,在智能电表中实现配电网高阻抗故障特征融合和属性分类识别。最后通过优化的学习算法和故障特征聚类分析算法实现配电网高阻抗故障的优化检测和智能定位。仿真结果表明该方法对配电网高阻抗故障检测定位的精度较高,证明了该方法的有效性。

CT机冲击负荷对智能电能表运行状态的影响

电网中越来越多的大功率设备投入使用,冲击负荷越来越多,冲击负荷不仅对电网的运行状态产生影响,而且,还会导致智能电能表的电能计量超差。首先分析医院CT机冲击负荷电流波动的游程特性,然后,建立智能电能表的全系统模型和电能测量仿真算法,最后,仿真分析给出医院CT机冲击负荷对智能电能表运行状态下动态误差的影响,并通过实验验证了仿真分析影响结果。

基于域自适应的二屏电能表显示屏质量检测方法

针对人工显示屏检测和机器检测存在精度较低及效率低下的问题,提出了一种基于域自适应的二屏电能表显示屏检测方法。为有效提高检测效率,对奇、偶二屏显示字段的虚显、断显、漏显和多显进行检测,快速实现对电能表显示屏字段、电能表显示屏驱动回路元器件及其生产过程的虚焊、漏焊、连锡等质量问题的检测。利用局部域自适应进行源域和目标域的对齐,提取显示屏中的细粒度信息以获取更高检测精度。实验结果表明,所提方法有效提高了电能表显示屏字段及其驱动回路质量的检测效率和检测精度。

泛在电力物联网环境下新一代智能电能表技术展望

随着泛在电力物联网建设方案的提出,智能电能表作为电力物联网感知层末端重要的传感设备,其技术功能被赋予更多的要求。新一代智能电能表既要兼顾传统计量功能又要考虑泛在电力物联网环境下业务的需求,其技术发展方向是保证感知层设备智能化升级、实现业务终端全连接、提升边缘智能水平的关键。文章基于IR46国际标准,从电能表的计量特性、电能表功能多元化发展方向、实时嵌入式操作系统应用等多角度,探讨新一代智能电能表的技术发展方向。

面向新基建的电网电能质量稳定性自动检测研究

当前方法均存在无法适应多种扰动信号的问题,因此,在新基建背景下,对电网电能质量稳定性检测展开新的、深入地研究,提出一种面向新基建的电网电能质量稳定性自动检测方法。为对有用电网电能信号进行提取,首先进行信号噪声消除工作,使用的方法是小波消噪方法。该方法主要通过对含噪信号实施小波分解,并在各层系数内分别处理小于和大于某阈值的对应小波系数,接着对原始信号进行重构来实现信号消噪目的。通过检测奇异点对干扰进行排除,从而提取电网电能质量稳定性扰动特征量。通过电网电能观测信号对状态向量进行选取,构建电能空间状态模型。最后面向新基建,针对构建的电能空间状态模型实施KF-ML滤波(卡尔曼滤波),实现电网电能质量稳定性自动检测。通过进行多种扰动信号下信号奇异敏感性的对比实验测试,证明设计方法在多种扰动信号下均表现出了较强的信号奇异敏感度,能够适应多种扰动信号。