【摘 要】
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随着现代社会的发展和全球电气化程度的提升,智能电网的建设越来越成熟并快速进入电力物联网时代,而传统的智能电能表越来越难以满足电力物联网感知层对其功能感知的需求。为满足电力物联网感知层的建设需求,国家电网公司正开展新一代基于IR46标准的新型智能物联电能表的研究,开发具备状态感知功能的新型双芯智能物联电能表。恒定磁场干扰会导致智能电能表无法准确采集用电信息而影响电能的准确计量,智能电能表存在大量接线
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随着现代社会的发展和全球电气化程度的提升,智能电网的建设越来越成熟并快速进入电力物联网时代,而传统的智能电能表越来越难以满足电力物联网感知层对其功能感知的需求。为满足电力物联网感知层的建设需求,国家电网公司正开展新一代基于IR46标准的新型智能物联电能表的研究,开发具备状态感知功能的新型双芯智能物联电能表。恒定磁场干扰会导致智能电能表无法准确采集用电信息而影响电能的准确计量,智能电能表存在大量接线端子温度异常进而导致烧表甚至火灾的事故,本文旨在设计具备恒定磁场监测和端子温度预警功能的新一代智能物联电能表。首先阐述基于IR46标准开发具备磁场监测与温度预警功能的新型智能物联电能表的背景和意义,介绍智能电能表在电力物联网时代的发展方向,分析恒定磁场对智能电能表的影响并总结现有智能电能表的温度监测技术。针对恒定磁场环境下电能计量的准确计量问题,首先分析恒定磁场环境对智能电能表计量误差产生的影响,研究电压电流采样信号的比差值和角差值修正方法,推导恒定磁场干扰下电能计量的误差校正式,然后基于大量不同磁场强度、电流大小和功率因数的计量误差值,构建恒定磁场干扰下不同负载的比差值τ和角差值Δφ的拟合模型,提出恒定磁场环境下基于ZDDPSO优化的智能电能表计量误差的校正方法。针对智能电能表因接线端子故障导致烧表甚至引发火灾的问题,给出接线端子温度传感器的安装与检测设计以及接线端子温度预警模型的构建。为构建接线端子温度预警模型,首先利用三次样条拟合的改进方法简化径向基神经网络的核函数,之后通过K-Means++、RLS和改进PSO方法分别优化径向基神经网络的三大参数:中心位置、连接权值和宽度系数,建立基于改进RBF神经网络的接线端子温度估计方法,构建智能电能表接线端子温度预警模型,提高了智能电能表端子温度检测与预警的准确度。基于IR46标准设计的具备恒定磁场监测和温度预警功能的新型智能物联电能表,详细阐述以RN2025B64芯片为核心的计量单元、以SCM402FB芯片为核心的管理单元和反激式电源单元的电路设计,给出了智能物联电能表的软件设计思路和流程。最后通过对恒定磁场干扰下的计量误差和端子温度预警试验测试结果验证本文所提方法与设计的准确性和有效性。
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