基于分布式电源的电能计量系统的制作方法

本发明属于电网建设领域，涉及电能计量系统，尤其涉及一种基于分布式电源的电能计量系统。

背景技术：

电能计量是电力系统进行统计、结算的重要依据，是保障电厂、电网和用户三方利益的重要环节。随着科学技术的快速发展和不可再生资源的日益短缺，以太阳能发电、风能发电、潮汐能发电为主的新能源发电不断兴起，使得人们能够有效应对能源危机，进而减轻环境压力。

太阳能发电、风能发电和潮汐能发电一般采用分布式发电形式，即就近给负荷供电。其发电量小于负荷耗能的情况下，不足电量由电网提供；当发电量大于负荷耗能时，则将多余电量提供给电网。这样，分布式发电与电网间电能会进行双向的流动。

然而，目前的电量采集系统只能满足单向电能计量，即计量由电网侧向用户侧输送的电能，同时，由于分布式电源的接入使的电网内产生大量的谐波，影响电能的正常计量，而电能的无法正常计量则会对电厂、电网和用户的三分利益产生重大影响。

技术实现要素：

本发明针对上述的电量采集系统存在无法针对分布式电源进行采集的问题，提出一种设计合理、结构简单、实施方便、成本低廉且能够准确获得接入分布式电源的电网的电能计量数据的基于分布式电源的电能计量系统。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种基于分布式电源的电能计量系统，包括主站模块、传输模块以及采集模块，其中，所述采集模块用于采集各采集点的电能量数据，所述主站模块用于数据的处理、存储以及对采集模块进行控制，所述传输模块用于主站模块和采集模块之间的数据传输，所述采集模块用于采集电网输送线路上的正(反)向有(无)功电量，电压、电流、有功无功功率、功率因数的数据；所述主站模块包括用于与采集模块直接通信的前置机单元、用于存储数据的数据库单元、用于分析、处理数据的采控管理单元以及用于对外传输数据的应用服务器单元，所述采控管理单元包括用电负荷分析功能单元、电量分析功能单元、电能质量分析功能单元、网损分析功能单元以及电能计量功能单元，所述电能计量功能单元通过采集模块采集的电压和电流的数据经过提取出电压、电流的基波分量，然后，使用实部、虚部四则运算的方式计算基波分量电能，然后计算出总有功能电能，即可得到实际电能计量数据。

作为优选，所述采集模块通过布置在分布式电源、本地负荷以及电网连接处的电压互感器和电流互感器获得所需数据。

作为优选，所述采控管理单元还包括运行状况分析功能单元和运行事件异常分析单元。

作为优选，所述用电负荷分析功能单元为根据不同用户不同时间段的负荷曲线和统计结果，以制定出相应的负荷管理策略，实现用户用电情况的有序管理、电网的削峰填谷，保障电力系统供需平衡。

作为优选，所述电量分析功能单元用于对用户的基本用电情况进行分析比较，判断客户是否存在用电情况异常现象。

作为优选，所述能质量分析功能单元通过对釆集用户电能频率和故障次数，电压波形、功率因数等数据对用户电网的电能质量进行监控和管理。

作为优选，所述网损分析功能单元用于对电网的网损情况计算分析，为降低网损、节约一次能源消耗提供帮助。

作为优选，所述运行状况分析功能单元通过对采集模块所使用的采集设备进行分析，判断各采集设备的运行状况。

作为优选，所述传输模块通过设置在采集端的集中器进行GPRS数据传输。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

1、本发明通过提供一种基于分布式电源的电能计量系统，利用主站模块的采控管理单元对采集模块的所采集的电流、电压等数据进行分析、计算，进而获知所需获得的准确的计量数据，进而，确保电能计量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的基于分布式电源的电能计量系统的结构框图；

图2为实施例1提供的基于分布式电源的电能计量系统的结构示意图；

图3为实施例1提供的采控管理单元的结构框图；

图4为实施例1提供的基于分布式电源的电能计量系统的采集模块的位置布置图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1，如图1、图2所示，本实施例一种基于分布式电源的电能计量系统，包括主站模块、传输模块以及采集模块，其中，所述采集模块用于采集各采集点的电能量数据，所述采集模块用于采集电网输送线路上的正(反)向有(无)功电量，电压、电流、有功无功功率、功率因数的数据，更为具体的说，如图4所示，在本地负荷端通过布置电压互感器、电流互感器以及电能计量表来获取所需要的采集数据，在本实施中，电能计量表不直接通过电压互感器、电流互感器显示电能数据，而是通过数据接收主站模块计算好的数据来变更计量数据，需要说明的是，本地负荷是指每个单独用电用户，在分布式电源侧和电网线路侧需要布置计量用电压互感器、计量用电流互感器、组合式互感器、计量用电能表、三相无线/载波智能电能表、计量柜来或者分布式电源和电网输送线路上的正(反)向有(无)功电量，电压、电流、有功无功功率、功率因数的数据，这些相应的采集设备利用物联网技术，实现数据的传输，最好通过采集端的集中器进行GPRS数据传输，由集中器构成了本实施例的传输模块，具体的说，所使用的采集设备利用模组型嵌入式系统、无线路由开发板、载波路由开发板实现各设备之间的信息传输，最后通过集中器统一发送给主站模块，在本实施例中，嵌入式系统采用LJD-eWinV5-LT3，无线路由开发板使用锐拔科技公司型号为RLTZ33C-B的无线开发板,载波数据采集使用东软载波路由开发板，型号为TB-GB-43。

主站模块主要用于数据的处理、存储以及对采集模块进行控制，本实施例所提供的主站模块包括用于与采集模块直接通信的前置机单元，前置机单元是直接和采集终端进行通信的部分，主站模块可通过前置机单元采集到采集终端终端运行工况、控制状态、开关状态、电能表运行工况等信息；用于对外传输数据的应用服务器单元，应用服务器单元简单的来说是一个对外的窗口，其主要通过接收來自web服务器的请求，生成相应格式的页面，并将结果信息传送到网关服务器，供工作人员进行对电能量的信息进行了解，在本实施例中，通讯协议为TCP/IP网络协议；用于存储数据的数据库单元，在本实施例中，数据库使用微软公司的SQL SEVER数据库，具体的版本为SQL SEVER FOR CE，SQL SEVER FOR CE针对嵌入式系统开发，支持应用最广泛的数据库查询语言，同时，SQL SEVER FOR CE提供了完整的SQL语法，确保了数据在数据库中的可靠存储，快速准确的查询，还提供数据同步技术的开发结构，使得嵌入式系统数据库应用的发开变得更方便。

为了实现还有用于分析、处理数据的采控管理单元，本实施例根据分布式电源并网的特点(即既可向电网提供电能，也可从电网取电)，如图3所示，为了保证电能计量的准确性，本实施例所提供的采控管理单元模块设计了电能计量功能单元，在这里需要说明的是，本实施例所提供的电能计量功能单元主要针对本地负荷侧的电能量进行分析计算，电网和分布式电源处的由于有相应的电能表，因此可能直接获得相应的数据，电能计量功能单元通过采集模块采集的电压和电流的数据经过提取出电压、电流的基波分量，然后，使用实部、虚部四则运算的方式计算基波分量电能，然后计算出总有功能电能，即可得到实际电能计量数据，具体的说，首先将一周期信号的离散采样序列为N点序列x(n)，对其进行离散傅里叶变换得到变换序列X(k)，离散傅里叶变换基

本原理为

根据这个原理变换所采集到电压序列u(n)和电流序列i(n)，可以得到对应代表基波分量的U(m)和I(m)点的值，通过该变换后，U(m)和I(m)为复数，分别代表u(n)、i(n)变换后的基波电压、电流分量，即：

U(m)＝U_r(m)+jU_i(m)

I(m)＝I_r(m)-jI_i(m)

则可以通过基波功率计算式计算基波有功功率P₁和无功功率Q₁的值，具体公司为：

得到基波功率值后，乘以时间就可以得到基波电能的值，然后，再根据公司计算总有功电量值：

式中Δt为电压、电流采样序列u(n)、i(n)的采样间隔时间，通过总有功电量值和基波有功功率和无功功率数值的确定下，进而可以得出以判别出基波电能和谐波电能的流动方向，最终计算出本地负荷的电能计量数量，确保了用户侧的利益保证，通过设置在三相无线/载波智能电能表，即可判断出电网的实际电能量，保证了供电公司的利益。

为了更好的对电网进行管理，在本实施例中，采控管理单元还包括用电负荷分析功能单元，用电负荷分析功能单元为根据不同用户不同时间段的负荷曲线和统计结果，以制定出相应的负荷管理策略，实现用户用电情况的有序管理、电网的削峰填谷，保障电力系统供需平衡。

同时，还包括电量分析功能单元用于对用户的基本用电情况进行分析比较，判断客户是否存在用电情况异常现象，经过分析比较，电力管理部门和客户可以查询用户的基本电量情况，通过将当期的用电数据和以往同期电量数据对比分析，可以得出客户是否存在用电情况异常现象，如果存在，应该重点关注该用户。

还包括电能质量分析功能单元通过对釆集用户电能频率和故障次数，电压波形、功率因数等数据对用户电网的电能质量进行监控和管理，具体的说，根据根据日、月、季、年等不同时间段对原始数据进行统计分析。

还包括网损分析功能单元用于对电网的网损情况计算分析，为降低网损、节约一次能源消耗提供帮助，具体的说，对电网的网损情况计算分析，为降低网损、节约一次能源消耗提供帮助。对变电站或者用电量大的客户可进行变电站内或客户内部的网损分析，对低压居民用户，以配电网末端台区为单位，开展台区内网损的统计分析。

还包括运行状况分析功能单元，运行状况分析功能单元通过对采集模块所使用的采集设备进行分析，判断各采集设备的运行状况，这样，便于有针对性的幵展现场工作，提高现场工作人员的工作效率。

通过上述的设置，即构成了本实施例的主要功能，通过对传统的电能计量系统的改进，增加相应的模块，以达到更好的针对分布式电源并网后的电能计量工作，确保了三方的利益。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。