本发明涉及电能计量技术，尤其为一种以分布式新能源发电系统为计量对象的智能化电能计量仪表系统及计量方法。
背景技术：
分布式新能源发电和用电系统已逐步进入实用阶段，如何在分布式新能源的发电侧和用电侧引入标准化法制化电能计量体系，已成为一个刻不容缓的技术难题，也是分布式新能源产业化、家庭化、联网组站、并网供电、电能销售、碳计量碳交易等产业发展、商业活动的制约瓶颈。
采用风能、光能、生物质能等为主要形式新能源来发电与传统单一的火力发电或水力发电或核能发电不同，前者从地理位置来看是广泛分布的，从能源种类来看通常为多能源组合的，从能源结构形式来看是扁平的，这些均对传统的电能计量体系和方法提出了崭新的课题，尤其是在电能计量数据的实时性与同步性方面提出了新的挑战。
技术实现要素：
本发明的目的是针对新能源发电系统，提供一种基于光通讯网络的智能化电能计量仪表系统及计量方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于光通讯网络的新能源电能计量仪表系统，其构成包括有若干层级的电能计量仪表及光通讯网络，其特征在于：所述电能计量仪表包括有直流电能计量仪表、交流低压电能计量仪表、交流高压电能计量仪表，所述光通讯网络由光纤线路和光通讯模块构成，各级电能计量仪表中均设置有光通讯模块，各光通讯模块之间由光纤连通，各个电能计量仪表的计量数据既能实时地、同步地经光通讯网络传输、交换、汇总、显示、上传到各级电能计量仪表，也能逐层级汇总计量数据到主站。
在上述技术方案中，所述电能计量仪表为直流双向电能计量仪表、交流双向低压电能计量仪表、交流双向高压电能计量仪表，在新能源发电系统的发电装置后端设置ⅳ级直流双向电能计量仪表，在新能源发电系统汇流箱中设置ⅲ级直流双向电能计量仪表，在新能源发电系统的逆变器后端设置ⅱ级交流双向低压电能计量仪表，在新能源发电系统升压变压器后端设置ⅰ级交流双向高压电能计量仪表，四个级别的电能计量仪表中均设置有光通讯模块，各光通讯模块之间由光纤连通，构成光通讯网络连接并通信，实现各个电能计量仪表之间计量数据的传输、交换、汇总、显示和上传到主站。
在上述技术方案中，所述直流双向电能计量仪表、交流双向低压电能计量仪表、交流双向高压电能计量仪表均为全回路取样双向电能计量仪表。
在上述技术方案中，所述光纤为塑料光纤或石英光纤。
在上述技术方案中，所述新能源发电系统的发电装置包括有光伏发电装置、风力发电装置、生物质能发电装置。
为实现发明目的，本发明还给出了一种基于光通讯网络的新能源智能化电能计量方法，在新能源发电系统的每一个电能产生、电能变换、电能消耗、电能储存的每一个电能量节点处均设置直流或交流双向电能计量仪表，这些电能计量仪表内均设置有光通讯模块，每一个电能计量仪表中的光通讯模块经光纤与其它电能计量仪表相互连接，从而构成一个光通讯网络，各个电能计量仪表的计量数据既能实时地、同步地经光通讯网络传输、交换、汇总、显示、上传到主站，也能逐层级汇总各个电能计量仪表的计量数据。
在上述方法技术方案中，所述直流或交流双向电能计量仪表均采用全回路取样，从而对实际所产生电能和所消耗电能做出完整计量，进而推测出新能源发电微电网发电和用电平衡状况以及新能源发电和用电网的漏电情况。
在上述方法技术方案中，将高级电能计量仪表的计量数据与其下级电能计量仪表的计量数据之和进行比较，以判断下级各能量交换节点设备装置工作状态是否正常。
本发明的优点：
1、分层级建立电能计量仪表体系，为分布式新能源发电侧的电能计量基础数据完整采集奠定了基础，为在新能源发电系统中建立符合国家计量法规的计量体系提供了有效的、可溯源的、可靠的手段与方法。
2、将各级电能计量仪表通过光通讯技术连接组网，保证了各级电能计量数据实时性和同步性，为分布式发电系统的并网、电力营销、为发电系统运行和维护等提供了可靠的基础数据。
3、电能计量仪表采用全回路取样，使所采集到的电能计量数据能提供比较客观，最接近实际电能消耗的计量数据，从而有效地平衡供、用电双方的利益，也为电网、用电设备管理提供了有效监测手段，同时也成为判断、评价新能源分布式发电系统中各个发电子系统能效高低的佐证数据，也为碳排放、碳交易提供了可靠的数据。
4、电能计量仪表采用双向计量，能计量能量节点处的电能流向，从而为系统的故障判断、运行维护提供数据信息。
附图说明
图1是本发明实施例：基于光通讯网络的新能源智能化电能计量仪表系统光通讯网络结构示意图。
上述附图中，1是光伏组件阵列，2是ⅳ级直流电能计量仪表，3是汇流箱及ⅲ级直流电能计量仪表，4是逆变器，5是ⅱ级交流低压电能计量仪表，6是变压器，7是ⅰ级交流高压电能计量仪表，8是主站，9是风力发电机阵列。
具体实施方式
实施例一：
附图1给出一个风光互补型新能源发电系统的光通讯网络结构示意图。图中，粗实连线代表系统的能量网线，细实连线代表系统的塑料光纤网线。
本实施例中，在能源转换侧，光伏组件阵列1的每一行共有三十个光伏组件，共有n行。风力发电机共有n个。
在本实施例中，所有四级电能计量仪表中均设置有光通讯模块，光通讯模块能将电能计量仪表中的计量数据电信号转变成光信号，各光通讯模块之间通过塑料光纤传输光信号，因此，构成了相互关联光通讯网络，每个电能计量仪表与其它电能计量仪表之间均能实现光通讯。
在本实施例中，所有四级电能计量仪表的计量数据均可以通过塑料光纤通讯网络直接上传至主站，同时通过塑料光纤通讯网络将低一级电能计量仪表的计量数据逐级地、实时地、同步地汇总到高一级电能计量仪表中，最终汇总到ⅰ级交流高压电能计量仪表中，显示或输出。
本实施例为新能源发电系统中每一个光伏组件和每一个风力发电机的能量变换节点或电能变换节点设置一个带有光通讯功能的电能计量仪表，由此获得的每一个能源转换单元或节点电能计量数据，成为分布式新能源发电系统运行维护管理的有用数据。
实施例二：
本实施例的组成和结构形式也如附图1所示，本实施例不同于实施例一之处在于,四级电能计量仪表均采用能双向计量的电能计量仪表。
电能计量仪表采用双向计量，能计量能量节点处的电能流向，从而为系统的故障判断、运行维护提供数据信息。
实施例三：
本实施例的组成和结构形式也如附图1所示，本实施例不同于实施例一之处在于,四级电能计量仪表均采用全回路双向计量的电能计量仪表。全回路电能计量仪表能够对新能源发电系统中实际所产生的电能和实际所消耗的电能做出完整计量，通过检测金属取样电阻阻值，进而推测出新能源发电系统发电和用电平衡状况以及新能源发电和用电网的漏电情况。
电能计量仪表采用全回路取样，使所采集到的电能计量数据能提供比较客观，最接近实际电能消耗的计量数据，从而有效地平衡供、用电双方的利益，也为电网、用电设备管理提供了有效监测手段，同时也成为判断、评价新能源分布式发电系统中各个发电子系统能效高低的佐证数据，也为碳排放、碳交易提供了可靠的数据。