智能电网高级量测体系智能电表的研究

现代电力系统面临诸多挑战,包括分布式能源的双向潮流问题、电力公司和终端用户互动的迫切需求问题、配电网的可靠性和电能质量问题等。国内外普遍认为发展智能电网是解决这些问题的必然途径。高级量测体系是实施智能电网的第一步,而智能电表是实施高级量测体系的第一步。为促进智能电表的的研发设计和技术创新,极有必要对其进行详细地研究。 本文首先分析了智能电能表系列标准、电能质量系列标准和多功能电能表系列标准,总结了智能电表的概念,进行了智能电表的功能设计,并重点研究了测量和通信功能的实现方法。 在测量算法中重点研究了基于四象限测量的电能计量方法,滑差式需量测量方法,并给出了电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波等电能质量参数的计算方法。 分析了智能电表的通信需求,设计的智能电表具有RS485和以太网通信功能,支持多功能电能表通信协议DL/T645和Modbus协议,给出了RS485上的DL/T645协议和Modbus协议实现方法,以及基于以太网和嵌入式TCP/IP协议栈的Modbus/TCP协议实现方法。 基于DSP+ARM双CPU架构设计了智能电表硬件,其中DSP芯片选用TMS320F2812,ARM芯片选用LPC2478。根据模块化编程思想,设计了DSP软件功能模块,实现了基本电力参数测量、电能计量、需量测量、电能质量监测以及事件记录功能;移植μCOS-II嵌入式操作系统到ARM平台上,规划设计了相应的任务,实现了通信和人机交互功能。 最后,对本文设计的智能电表进行了测试,测试结果表明该智能电表在参数测量和通信方面都满足设计要求。 本文所设计的智能电表具有强大的测量和通信功能,对国内电能表及同类产品的开发具有一定的参考价值,对我国智能电网及其高级量测体系的建设也具有积极的促进意义。