分布式電能采集系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明實施例主要涉及電網(wǎng)公共供能系統(tǒng)中的分布式電能發(fā)電輸電和電能采集系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前電網(wǎng)的發(fā)展已不僅限于通過變電站向用能用戶輸送電力，而已經(jīng)在用戶用能單位組成的用電網(wǎng)絡中根據(jù)地理位置和實際生產(chǎn)需求設置了分散的發(fā)電設備，通過清潔能源或可再生能源的方式向電網(wǎng)饋送清潔電能。同時，用能用戶在使用電能外還要使用到水、燃氣、熱量等多種資源和能源，客觀上存在多樣的計量需求，在常規(guī)的解決方案中分別采用水表、燃氣表、熱能表等多種計量裝置，分別進行數(shù)據(jù)采集和計量計費，這些需要電表配合自身的電池結(jié)合人工抄表來實現(xiàn)，費時費力，電池也存在使用壽命的情況。數(shù)據(jù)采集過程中每個種類的計量裝置采集的數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，需要多個網(wǎng)絡通道才能分別上傳各種計量裝置采集的數(shù)據(jù)，造成設備的重復投資。
[0003]而由于這種復雜網(wǎng)絡的出現(xiàn)，在多結(jié)點接入、長距離傳輸、任意分布的布線方式的場合，對電能的計量計費則難以可靠應用。在電能量采集時基于監(jiān)控的需要，存在著對采集數(shù)據(jù)實時顯示的要求，但是因為傳統(tǒng)電能表參數(shù)輸出頻率只有幾Hz，無法得到實時的電壓，電流，功率波形，難以滿足用戶的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明技術方案旨在解決前述技術缺陷，設計一種分布式電能采集系統(tǒng)，能夠?qū)Ψ稚⒃O置的發(fā)電設備和直接來自變電站輸配電設備的電能的耗用量進行集中采集，實現(xiàn)有效的電網(wǎng)電能用電和用能質(zhì)量的采集和分析。
[0005]為了實現(xiàn)此目的，本發(fā)明技術方案1:分布式電能采集系統(tǒng)，包括用于向電網(wǎng)用電負載輸送電能的配變電終端，以及連接于所述電網(wǎng)用電負載與配變電終端之間的電能采集裝置，用于對所輸送的電能進行用電計量，進一步包括分布式發(fā)電裝置，分散布置于電網(wǎng)用電負載周圍，用于獲取來自配變電終端輸送的工作電力，將無源能量轉(zhuǎn)換為新的電能并通過逆變器向所述電網(wǎng)用電負載饋送；以及電能分配裝置，用于將這部分新的電能向不同的電網(wǎng)用電負載提供工作電力，其中所述電能采集裝置進一步對新的電能進行用電計算。
[0006]作為改進，所述的分布式發(fā)電裝置是光伏電池板，所述無源能量為光能，通過所述的光伏電池板將光能轉(zhuǎn)換為新的電能。
[0007]作為改進，所述電能分配裝置包括:電流信號采集端，對新的電能信號或直接來自配變電終端的電能電流信號進行采集；連接所述電流信號采集端的RC濾波器，對所述電流信號進行RC濾波；連接所述RC濾波器的阻抗變換器，用于減小所采集的電流信號的輸出阻抗；連接所述阻抗變換器的放大倍數(shù)控制器，用于對接收到阻抗變換器的電流信號進行一定倍數(shù)的一次放大；連接所述放大倍數(shù)控制器的同相放大器，對經(jīng)一次放大的電流信號進行二次放大；以及連接所述同相放大器的控制器，接收經(jīng)二次放大的電流信號以根據(jù)預設算法對來自新的電能或直接來自配變電終端的電能電流進行分配，其中所述阻抗變換器是將所采集的電流信號的輸出阻抗減低為所述放大倍數(shù)控制器的輸出內(nèi)阻，其放大倍數(shù)為I。
[0008]作為在此基礎上的進一步改進，所述放大倍數(shù)控制器根據(jù)控制器的控制信號VPOS對接收的電流信號進行一定倍數(shù)的放大。較佳地，所述放大倍數(shù)為10至80的范圍以內(nèi)。
[0009]作為改進，分布式電能采集系統(tǒng)進一步包括電壓信號采集端，對新的電能信號或直接來自配變電終端的電能電壓信號進行采集；連接所述電壓信號采集端的RC濾波器，對所述電壓信號進行RC濾波；連接所述RC濾波器的阻抗變換器，用于減小所采集的電壓信號的輸出阻抗，輸送至所述的控制器。
[0010]作為進一步改進，所述控制器包括ADC采樣電路和與之連接的MCU電路，其中所述ADC采樣電路接收采集到的電流信號和電壓信號并轉(zhuǎn)換為MCU電路可讀的數(shù)字信號。
[0011]較佳地，分布式電能采集系統(tǒng)對新的電能信號或直接來自配變電終端的電能信號的交流信號中的每一相配置一個電能分配裝置，或者對每一電網(wǎng)用電負載配置一個電能分配裝置。
[0012]作為又一改進，分布式電能采集系統(tǒng)進一步包括連接所述控制器的協(xié)控制器，用于根據(jù)對電能電流的分配算法對分配給多個電網(wǎng)用戶負載的電流和電壓信號進行計量以計算用電量。
[0013]作為改進，對新的電能信號或直接來自配變電終端的電能信號采集包括步驟:通過所述電流信號采集端和電壓信號采集端分別對新的電能信號或直接來自配變電終端的電能電流、電壓信號進行采集；通過RC濾波器分別對電流、電壓信號進行濾波，通過阻抗變換器將濾波后的電流、電壓信號減低；通過多級放大器將電流信號進行放大；將電壓信號和放大后的電流信號輸送給控制器，根據(jù)預設算法對來自新的電能或直接來自配變電終端的電能電流進行分配；根據(jù)協(xié)控制器對電能電流信號和電壓信號進行計量以計算用電量。
[0014]本發(fā)明的技術效果顯而易見:本發(fā)明可用于分布式能源并網(wǎng)時的雙向電能計量，電壓、電流數(shù)據(jù)采集，并網(wǎng)發(fā)電輸送電能質(zhì)量等檢測內(nèi)容。當在分布式電能并網(wǎng)時的雙向電能計量過程中，逆變器輸送到電網(wǎng)中的電能質(zhì)量不滿足設定要求時可以發(fā)出報警信號，必要時可以切斷逆變器輸出，減少對電網(wǎng)波動的影響。同時，通過阻抗變換器減低來自電網(wǎng)或發(fā)電裝置電能的輸出內(nèi)阻阻抗值，放大電流和電壓信號，對信號能夠進行有效采集，從而提高對電能質(zhì)量的分析和電能的分配。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明分布式電能采集系統(tǒng)的結(jié)構示意圖；
[0016]圖2為電能分配裝置的電路結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例1:參照圖1，分布式電能采集系統(tǒng)包括用于向電網(wǎng)用電負載6輸送電能的配變電終端1，以及連接于所述電網(wǎng)用電負載6與配變電終端I之間的電能采集裝置4，用于對所輸送的電能進行用電計量，進一步包括分布式發(fā)電裝置5，分散布置于電網(wǎng)用電負載6周圍，用于獲取來自配變電終端I輸送的工作電力，將無源能量轉(zhuǎn)換為新的電能并通過逆變器2向所述電網(wǎng)用電負載6饋送；以及電能分配裝置3，用于將這部分新的電能向不同的電網(wǎng)用電負載6提供工作電力，其中所述電能采集裝置4進一步對新的電能進行用電計算。分布式發(fā)電裝置5是光伏電池板，所述無源能量為光能，通過所述的光伏電池板將光能轉(zhuǎn)換為新的電能。作為實施例1的第一改進方面，參照圖2，電能分配裝置3包括:電流信號采集端CT_IN，對新的電能信號或直接來自配變電終端I的電能電流信號進行采集；連接所述電流信號采集端的RC濾波器101，對所述電流信號進行RC濾波；連接所述RC濾波器101的阻抗變換器102，用于減小所采集的電流信號的輸出阻抗，由于實際生產(chǎn)過程中，來自光伏電池板的電能是經(jīng)過直流DC向交流AC變換的電能，同時經(jīng)過逆變器2后波形信號值存在較大的內(nèi)阻，影響電流在采集端的輸送，因此需要將此電流或電壓信號的內(nèi)阻阻抗值降低至一個合適的值。
[0018]作為實施例1的第二改進方面，設置了連接阻抗變換器102的放大倍數(shù)控制器103，將電流信號的內(nèi)阻阻抗降低至放大倍數(shù)控制器103能夠有效讀取的阻抗值，阻抗變換器102較佳地包括一個運算放大器U1，接收電流信號值，并接入圖2中所示的一個反饋端。同時，通過運算放大器Ul兩端接設的電容元件(例如電容器C32)和接地線路，在將電流信號穩(wěn)定控制在合適值時，在不影響電流幅值的基礎上降低信號的輸出阻抗，其中，運算放大器Ul通過正負電壓VCC和VSS加以控制，將穩(wěn)定后的電流信號輸送給放大倍數(shù)控制器103。
[0019]放大倍數(shù)控制器103用于對接收到阻抗變換器102的電流信號進行一定倍數(shù)(一般為10倍)的一次放大。在一個實施例中，參照圖2，電能分配裝置3又包括連接所述放大倍數(shù)控制器103的同相放大器104，對經(jīng)一次放大的電流信號進行二次放大，輸出合適幅值的電流采集信號，由于考慮到電流信號的放大不宜過高，否則信號會產(chǎn)生失真或其他增益，因此需要對信號進行有序放大，同相放大器的原理(例如)可以使用推挽電路的原理，利用MO