基于时差法的低功耗超声波三维海流测量系统

声学时差海流计具有高精度、高采样率、无盲区和不受海洋散射条件限制的优点,目前国内尚无时差海流计系统样机以及核心部件(四声道双晶换能器)的报道。为了实现对海洋矢量流速的长期精确测量,设计并研制了基于时差法的低功耗超声波三维海流测量系统,构建了四声轴三维矢量流速测量模型,通过有限元仿真设计并制备了小体积异形异构V形双晶换能器。系统采用低功耗STM32L431和MSP4306288为主控芯片,由TDC-GP22高精度时间测量模块、换能器驱动电路、低功耗放大滤波电路、SD卡存储模块等组成测量电路,通过测量换能器4个声轴上的超声波飞行时间差,得到海水的三维矢量流速。系统采用低功耗硬件系统设计,配合软件低功耗管理降低系统功耗。经实际测试,所研制的三维海流测量系统具有测量准确、低功耗、存储方便等优点。

基于混合铁心的新型电流互感器研究

传统电流互感器铁心饱和会导致其二次电流波形发生畸变,进而可能影响电能计量的精度或引起继电保护设备错误动作,威胁电网的安全稳定运行。针对此类问题,提出了基于混合铁心的新型电流互感器(CCCT)。CCCT主要由混合铁心、二次绕组、二次电阻、磁场传感器与信号处理电路组成,其中混合铁心包含完整的内铁心与带气隙的外铁心,磁场传感器放置在外铁心的气隙中,其输出信号用于补偿发生畸变的二次电流。为验证该结构的有效性,进行了有限元仿真,制作了CCCT样机并进行了正弦交流电流、正弦半波电流、短路电流和直流电流的测量实验。有限元仿真与实验结果表明,CCCT在额定电流下的复合误差小于0.2%,稳态对称短路电流下的复合误差为2.04%,暂态短路电流下的峰值瞬时误差为4.25%,直流条件下输出与输入的拟合优度为0.999 9,既基本保留了传统电流互感器的测量精度,也具有良好的暂态响应特性与抗直流特性,可同时满足相关标准对测量、保护用电流互感器的精度要求,具备在实际工程中应用的潜力。

直流电能表计量信号自适应降噪方法

直流用电负荷包含DC/DC变换器等电力电子器件,非线性特性显著,导致直流输出端电压、电流信号存在大量纹波,需通过滤波降噪处理提升直流电能计量的准确性。针对现有的滤波降噪方法参数设置缺乏优化、滤波降噪效果尚待提升问题,提出了基于自适应变分模态分解与小波阈值去噪相结合的直流电能表计量信号降噪方法。建立输出端直流电压、电流信号变分模态分解的参数最优化模型,并联合互信息分析,实现原始信号的有效模态分量与噪声模态分量的自适应区分。在此基础上,建立以信噪比、均方根误差、平滑度、相关系数复合评价指标最优的小波阈值去噪参数最优化模型,实现噪声模态分量的最优滤波降噪。通过实测数据计算分析,验证所提方法的有效性。

电波流速仪在赵石窑水文站渠道的应用分析

赵石窑水文站渠道位于横山区响水镇无定河左岸,常年平均流量六点多立方米每秒,下游一公里有发电站一座,水流流态常年受其影响,水位变幅较大。平常测验使用的是旋浆式流速仪进行测验,由于北方地区泥沙大,漂浮物多,旋浆式流速仪易被水草缠绕,对测验影响较大,且测验时间较长。而电波流速仪属非接触水面式的,测验时间短且安全。对赵石窑水文站渠道电波流速仪法和旋浆式流速仪法进行比测分析,率定电波流速仪的水面系数。

光伏发电项目中直流电能计量仪表的优化研究

直流电能计量仪表作为光伏发电项目的关键设备之一,在电能计量和监控方面起着至关重要的作用。文章提出一种优化光伏发电项目直流电能计量仪表的方案。首先,分析光伏发电项目中直流电能计量仪表存在的问题包括测量精度不高、读数不稳定等。其次,从硬件和软件两方面展开优化研究。在硬件方面,结合实际情况对直流电能计量仪表进行改进设计,提高其稳定性和精度;在软件方面,优化计量仪表的算法,提高数据采集和处理效率。最后,通过实验来验证优化后的直流电能计量仪表的性能。结果表明,优化后的仪表在计量精度和稳定性方面均有所提升。

基于红外测温技术的电能表电流采样回路失流故障分析

研究基于红外测温技术的电能表电流采样回路失流故障分析方法,保证电能表安全运行。构建电压火线断线故障与电流采样回路故障模型,分析电能表电流采样回路失流故障原因,以此为基础,利用红外热成像原理采集电能表电流采样回路、大气以及周围物体的辐射能量,生成展现电能表电流采样回路温度的二维红外图像,为后续电能表电流采样回路失流故障定位提供图像信息;采用灰度差异加成法处理多层级红外二维图像,结合插值算法组建三维图像,依据三维图像中电能表电流采样回路与周围状态的轻微差异定位失流故障位置。实验表明,该方法能够实时监测电能表电流采样回路的温度,直观发现问题,可靠且准确地定位电能表电流采样回路失流故障位置。

直流充电桩电能计量关键技术设计

针对当前直流(DC)充电桩电能计量存在计量效率低、误差大、电源纹波大、无法远程监控的问题,设计了充电桩计量电路。通过硬件乘法器级联原理实现三相交流有功功率的瞬时值硬件电路,能够快速获取交流(AC)有功功率在时域上输出的数据信息。将原始的多种信息输出变成单一的DC信号,为双通道模数转换器(ADC)同步测量提供了μs级别的AC有功功率信号。通过增量补偿控制输出模块对电网电压和实际输出电压的差值进行补偿,提高了充电桩测试电源的精度。DC充电桩能够远程无线通信,实现了多地区多客户端界面和现场操作终端界面的操作流程和数据的实时同步,大幅提升了DC充电桩电能计量能力。试验结果证明,该设计误差低、计量效率高。

10kV高压计量错接线检查实用方法探讨

10 kV高压计量错接线检查既是用电检查的一个难点,也是技能竟赛的一个考点。传统的检查方法主要是相位伏安法,其次是相量图示法。虽然仪器的操作比较简单,但是根据实测的相位角或相量图分析判断接线状态却并非易事。为了避开分析相位角或相量图难点,提出用等电位法确认表尾电压线,用等电流法(或最小电压法)确认表尾电流线的思路,并结合实际探讨检查错接线的实用方法,对用电检查人员和技能竟赛者都有一定实用价值。

激光流速仪测量离心泵叶轮内流场特性研究

考虑到传统方法在测量离心泵叶轮内流场特性时受到实验硬件设施的影响,存在忽视测量区域的问题,提出了激光流速仪测量离心泵叶轮内流场特性研究。利用激光流速仪数值模拟了离心泵叶轮内流场特性的测量,弥补了流场特性测量在硬件设施上的不足,深入研究了离心泵叶轮内流场地分布、结构演变以及动静干涉,实现离心泵叶轮内流场特性的测量。实验结果表明,利用激光流速仪测量离心泵叶轮内流场特性时,叶轮内干涉区、隔舌附近以及离心泵叶轮后缘位置处的流场分布比较紊乱,存在复杂的流动现象,在测量离心泵叶轮内流场特性时应该加以重视。

宽浅式梯形渠道流速分布规律及流量计算方法研究

为研究宽浅式梯形明渠流速分布规律,简化渠道流量测量过程、提高测流精度、促进灌区工作效率提升,利用声学多普勒剖面流速仪进行流速、流量、断面面积的测定;通过正交距离回归算法对相对流速和相对水深与二次抛物线函数拟合,得到垂向流速分布规律,根据横向流速分布规律结合测量数据,利用线性拟合分析得到横向流速分布影响系数,最终通过待定系数法得到断面平均流速与中垂线表面流速的系数值。结果表明:测点实际流速与平均流速之比作为相对流速,拟合得到的宽浅式梯形渠道断面流速分布规律R2均在0.937以上,拥有较好的相关性;宽浅式梯形渠道测线平均流速横向流速分布符合乘幂函数分布形式,并对横向流速流速分布公式进行流速验证,在横向相对位置0.2<(B-2 d)/B<1区间内误差均小于5%;推导出了宽浅式梯形渠道中垂线表面流速与断面平均流速关系,对AB两地宽浅式梯形渠道干渠进行断面流量验证,实测流量与计算流量的误差小于5%,符合量水规范的要求,可实际用于灌区量水。

基于量子自然基准的新型电流计量技术研究

在现代军事计量中,电磁计量直接影响国防建设质量和武器技战水平。现有电学计量体系中,基于约瑟夫森效应和量子化霍尔效应的量子电压和量子电阻的基准装置已经完成建设并已投入应用,然而基于量子效应的电流基准仍处于探索阶段。本论文基于高灵敏度原子磁力仪技术提出一种新型电流计量技术,可将电流间接溯源至约瑟夫森效应、量子化霍尔效应和拉莫尔进动效应三种量子自然基准。该技术有潜力用于建设电流计量基准装置和研制基于量子自然基准的新型电流比较仪。具体阐述了电流计量及量值传递方案的物理思想和实施过程,并通过相关实验验证了方案的可行性。

基于多种方法联合反演的河床岩性结构特征研究

河床结构探测是研究河水-地下水转化过程的关键,复杂河床结构探测过程中,单一物探方法通常精度不高。本文采用多普勒声学流速仪、地质雷达法、高密度电阻率法相结合,在淮北平原典型工作区进行河床形态和沉积物分布特征探测,构建了完整的联合反演河床岩性结构特征的技术体系,取得了较好的识别效果。结果表明:新汴河节制闸上游呈“蝶形”,河床结构均匀,底泥厚度变化范围小;下游河床形态受分水坝影响起伏较大,河床形态不平整,底泥厚度为0.8~1 m;涡河处河道形态呈半椭圆形,且底泥两岸薄中间厚。韩村剖面受抽砂干扰严重,河床出现中间高两侧低的情况,底泥分布不均匀;两河口断面下存在弱透水层(粉质黏土),下方为承压含水层,其潜水含水层分布不均匀。实践证明,多种技术联合反演在河床形态探测上能够相互印证,提高成果解译的可靠性和准确性,为河水-地下水转化研究提供支撑。

基于GA-BP神经网络的明渠流速测点优化研究

灌区渠道流量计量大都以流速仪法测量为主,渠道断面布设较多数量的流速仪可有效保证测流精度,但也提高了测流难度。以太园泵站某段供水明渠为研究对象,基于多测线、多测点流速仪实测数据,将断面流量设定为输出、不同位置测点流速作为输入,对GA-BP神经网络模型进行训练,并将验证结果与流速面积法计算结果进行对比。结果表明,GA-BP神经网络仅需4个特定位置处测点流速可得到满足精度的计算结果,实现对明渠测点数量的优化,保证测流精度并为相关模型在渠道测流的应用提供新思路。

复杂动态负荷电流幅度域典型游程波形模态与特征提取

针对复杂动态电能信号幅度域特征认识不足、波形域特征不清楚、信号样本不足、不能综合表征复杂动态电能信号的强随机特征的问题,对于实际电网中的3种典型复杂动态电能信号,首先,建立离散数学模型;然后,提出对电能表大误差敏感的幅度域重要特征参量及表征算法;其次,采用全遍历与电流幅度域游程波形模态主成分分析方法,提取6类典型游程波形模态,据此,构建复杂动态负荷电流特征波形样本库;最后,提出补充国际和国内标准试验点的建议,为解决目前国际和国内标准试验点不足提供了依据。

用于电离层离子探测的多路微弱电流检测电路设计

针对电离层离子探测传感器对电流检测电路的需求,设计了一种适用于阻滞势电位分析仪和离子漂移计复用传感器的多路微弱电流检测电路。在放大模块设计中,分析并仿真对比了T型电阻网络和跨阻式电阻网络的噪声及直流偏置水平,研究了不同反馈电容下的噪声、带宽和时延等特性。为降低电路噪声水平,提高电路整体性能,设计了滤波模块、采集模块和高精密电源模块。实验结果证明:该电路系统具有良好的准确性、一致性、稳定性和实际应用性,可推广应用于电离层微弱信号检测领域。

智能电能表采集电流异常及原因探析

用电信息采集系统采集的电流、电压等数据,反映着智能电能表的运行状态,而电流数据异常隐含的问题相对复杂,如何针对不同的电流数据异常变化现象,分析研判异常原因,及时发现和处理运行中的异常问题,具有重要的实践意义。文章通过分析梳理大量的系统采集数据并结合现场实际案例,分类对各种数据异常现象的原因进行研判和深入探析,以期提高现场核查效率。

高压电能表校验装置电流档位控制器设计

高压电能表校验装置具有输出高电压、大电流的能力,为了检定与校验不同电流规格的高压电能表,需要输出符合检定规程的电流。目前大部分校验装置需要在停机且断电状态下由操作人员手动改变升流器或电流互感器的档位接线,以输出满足精度要求的电流值。文中提出了一种在装置内部高、低压侧电流档位智能切换的自动控制器,并详细介绍了其工作原理和软硬件设计。该控制器以多个磁保持继电器同步切换为基础,在校验装置不停机的情况下,可以控制连续输出最大允许电流之内的任意值,有效提高了自动校验时的安全性、可靠性和快速性。

浅析雷达波流速仪在向家坪站的应用

针对向家坪水文站测验断面位置偏远,测验困难,ADCP在大洪水和有漂浮物无法入水测验等问题,汉江水文水资源勘测局提出将雷达波流速仪在线测流应用于向家坪水文站进行流量测验。该系统可随时投入使用,且在最短的时间内能够测得准、报得出,可以成为中小河流流量自动测验的主要测具。文章简述雷达波流速仪在线测流的工作流程、设备组成、性能特点、测流原理及雷达流量计成果分析。

电力量子计量技术的进展与趋势

现有的电力基标准均是基于电磁原理,受限于原理和测量技术,继续提升准确度水平已接近物理极限。相较于传统电力基标准,量子计量与传感将物理量溯源至基本物理常数,具有准确度高、复现不受客观条件制约等显著优点,近年来得到了很快的发展。因此,围绕电力计量主要的参量,包括电流、电压、电能及时间4个方面,比较了基于单电子隧道效应和粒子加速器的两种量子电流技术的发展趋势,介绍了基于量子精密磁测量的新型电流传感技术以及电流量子比例技术;总结了交直流量子电压装置的发展,以及在电压比例溯源和电能的溯源应用,可有效提升现有的电压/电能的溯源水平;总结了时间频率计量技术的整体进展和趋势,以国家电网计量中心建立的国家电网时间频率体系架构和应用为例,介绍了量子时间的应用形态。目前电力量子计量技术取得了突破性的发展,电力与量子的融合研究刚刚起步,研究潜力很大,值得重点关注和深入研究。