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智能电能表作为智能电网高级量测体系中重要的组成部分,其测量准确性是实现智能电网可靠、经济与高效运行的基础。同时,作为发电企业、输配电企业和电力用户彼此之间进行电量费用核算的依据,智能电能表的准确度直接关系到三者的经济利益。随着分布式能源的逐年增加和非稳态大功率用电设备(如电弧炉、电气化铁路等)的普遍使用,智能电网中越来越多的用电负荷呈现出动态特性。已发表的研究文献表明:目前电网公司正在使用的、在稳态负荷条件下检定合格的智能电能表,在动态负荷条件下,不一定满足计量要求,有的会产生严重的测试误差。因此,广泛应用于动态负荷条件下的智能电能表如何进行测试?产生动态误差的原因有哪些?这些问题都亟待解决。当前,智能电能表相关的国际标准、国家标准和检定规程都不包含电能表在动态功率条件下的测量准确度试验项目,也缺少相应的动态误差测试的方法。现场智能电能表的质量检查仍以实验室稳态功率条件下的测量数据为准。因此,本文针对复杂动态负荷条件,研究了电能表动态误差测试方法和基于动态模型的测试误差来源,主要贡献如下:1.建立了 OOK测试动态负荷电能TDLE(Testing Dynamic Load Energy)序列数学模型,提出了 OOK(On-Off Key)测试信号条件下的动态误差测试方法。在分析两种TDLE电能序列和三种动态功率测量模式的基础上,给出了 OOK动态误差测试的方法,解决了动态负荷条件下智能电能表如何进行误差测试的问题。2.建立了智能电能表的全系统模型,明确了电能表内部的动态测量性能。采用机理建模的方法分别建立了智能电能表电压通道、具有PGA(Programmable Gain Amplifier)增益反馈控制的电流通道、有功功率测量单元及电能测量单元的动态数学模型,并集成各单元之间的信号传递关系,综合建立了智能电能表全系统模型,为进一步分析电能表动态误差来源提供了理论基础。3.在电能表全系统模型的基础上,分析了各单元对有功功率和有功电能的误差影响,解决了智能电能表的误差来源问题。理论和仿真分析了 PGA响应滞后引起的电能误差,分析了同步和非同步采样条件下功率测量单元的动态误差,并建立了 RMA(Rectangle-MA)和TMA(Trapezium-MA)滤波器的动态功率误差模型,分析了功率测量单元模型参数对有功电能计量的影响。4.提出了智能电能表动态测量的SDPA(Segmented Dot Product Accumulation)算法,应用 CIC(Cascade Integrator Comb)抽取滤波器的实现方式改善了智能电能表电能累计的效率和动态误差特性,进一步提升了电能表动态计量性能。