一種用于光伏發(fā)電電能計(jì)量監(jiān)測(cè)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于光伏發(fā)電電能計(jì)量監(jiān)測(cè)的裝置，屬電能計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，目前常采用交流采樣智能電能表對(duì)逆變器輸出電能進(jìn)行計(jì) 量，由于目前存在竊電手段繁多，導(dǎo)致逆變器輸出電能表可能并非真正是光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí) 際發(fā)電出的電能，這就需要一種新型電能計(jì)量裝置能夠準(zhǔn)確計(jì)量光伏電站的實(shí)際發(fā)電量。
[0003] 由于光伏發(fā)電的特殊性，使得光伏電站具有發(fā)電和用電雙重身份，當(dāng)光伏電站作 為發(fā)電用戶(hù)時(shí)，發(fā)電功率較大；當(dāng)光伏電站作為用電用戶(hù)時(shí)，為了維持設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)只需 要消耗較小的功率。傳統(tǒng)計(jì)量裝置在光伏電站處于用電用戶(hù)狀況下時(shí)，由于不具備寬量程 計(jì)量功能，導(dǎo)致反向電能計(jì)量不準(zhǔn)確，這將導(dǎo)致發(fā)電側(cè)和變電站側(cè)電量不一致并造成少計(jì) 量電能的損失。另外，光伏電站由于含有匯流箱、直流/交流逆變器、升壓器等裝置不可避 免會(huì)產(chǎn)生高次諧波，傳統(tǒng)電能計(jì)量裝置計(jì)量諧波時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓、電流相位不同步，使得諧波 電能計(jì)量不準(zhǔn)確。
[0004] 在發(fā)電計(jì)量點(diǎn)安裝智能表，確保對(duì)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、已投運(yùn)低壓光伏項(xiàng) 目，加大用于光伏發(fā)電電能計(jì)量監(jiān)測(cè)的裝置及方法現(xiàn)場(chǎng)用電檢查力度，縮短用電檢查周期， 重點(diǎn)關(guān)注關(guān)口表前后接線的職能管理、利用現(xiàn)有用電信息采集和稽查監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合日照 情況、關(guān)口表電量、并網(wǎng)點(diǎn)表（發(fā)電側(cè)）電量，單獨(dú)對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤分析， 設(shè)置報(bào)警閾值，實(shí)施常態(tài)監(jiān)控。這些方法的實(shí)現(xiàn)和實(shí)施費(fèi)時(shí)費(fèi)力，給供用電帶來(lái)管理上的難 度，不能滿(mǎn)足現(xiàn)代化形勢(shì)的智能化管理模式，與國(guó)家電網(wǎng)推進(jìn)的全覆蓋全采集的信息化、自 動(dòng)化、互動(dòng)化的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是，為了準(zhǔn)確計(jì)量光伏發(fā)電的發(fā)電量，本發(fā)明公開(kāi)一種用于光伏發(fā) 電電能計(jì)量監(jiān)測(cè)的裝置。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種光伏發(fā)電電能計(jì)量監(jiān)測(cè)的裝置，包括電壓前置電路、電 流前置電路、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP計(jì)量單元、脈沖輸出、MCU管理單元、報(bào)警單元、外設(shè)接口 和顯示單元。電流信號(hào)經(jīng)電流前置電路傳輸給ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，電壓信號(hào)經(jīng)電壓前置電路 處理后傳輸給ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器;ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)、電流信號(hào)分別轉(zhuǎn)換后傳輸給 DSP計(jì)量單元；DSP實(shí)時(shí)計(jì)量電能參數(shù)通過(guò)脈沖接口輸出，DSP計(jì)量單元通過(guò)UART 口連接 MCU管理單元；MCU管理單元分別連接報(bào)警單元、顯示單元和外設(shè)接口。
[0007] 所述裝置通過(guò)調(diào)整電壓前置電路和電流前置電路參數(shù)，使得電壓、電流兩個(gè)回路 的前置單元產(chǎn)生的附加相位差盡可能相同，從而實(shí)現(xiàn)相位匹配要求。
[0008] 所述DSP計(jì)量單元通過(guò)SPI接口實(shí)現(xiàn)與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的讀寫(xiě)操作。
[0009] 所述ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用高精度24位ADC直接采樣方案，電能計(jì)量誤差精度可以 達(dá)到0. 2S級(jí)。
[0010] MCU管理單元讀取DSP實(shí)時(shí)電參量并通過(guò)顯示單元顯示，同時(shí)當(dāng)出現(xiàn)失壓、失流等 異常事件時(shí)報(bào)警單元進(jìn)行相應(yīng)報(bào)警。
[0011] 外設(shè)接口包括RS232、RS485、RJ45，可以通過(guò)上位機(jī)軟件抄讀MCU存儲(chǔ)電參量以及 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
[0012] 所述電壓前置電路和電流前置電流基于硬件相位匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)；所述硬件相位匹 配技術(shù)，是通過(guò)電路設(shè)計(jì)調(diào)整前置電路參數(shù)來(lái)減小附加相位差可以達(dá)到減小高次諧波 計(jì)量誤差，使之在一個(gè)可接受的范圍內(nèi)。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明裝置ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用高精度24位ADC直接采樣 方案，可對(duì)光伏發(fā)電寬量程范圍內(nèi)電能進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量；同時(shí)采用基于硬件相位匹配技術(shù)，可 以解決在光伏電站引入諧波的情況下，保證電壓、電流相位無(wú)延時(shí)，實(shí)現(xiàn)了電壓、電流相位 同步采集，確保在有諧波影響下依然能準(zhǔn)確計(jì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0015] 圖2為電壓前置電路；
[0016] 圖3為電流前置電路。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如圖1所示。本實(shí)施例裝置包括電壓前置電路、電流前置 電路、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP計(jì)量單元、脈沖輸出、MCU管理單元、報(bào)警單元、外設(shè)接口、顯示單 元，電流信號(hào)經(jīng)電流前置電路傳輸給ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，電壓信號(hào)經(jīng)電壓前置電路處理后傳 輸給ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)、電流信號(hào)分別轉(zhuǎn)換后傳輸給DSP計(jì)量單 元，所述DSP計(jì)量單元通過(guò)SPI接口實(shí)現(xiàn)與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的讀寫(xiě)操作，DSP實(shí)時(shí)計(jì)量電能 參數(shù)并通過(guò)脈沖接口輸出，MCU管理單元通過(guò)UART 口與DSP計(jì)量單元通信，讀取DSP實(shí)時(shí) 電參量并通過(guò)顯示單元顯示，同時(shí)當(dāng)出現(xiàn)失壓、失流等異常事件時(shí)報(bào)警單元進(jìn)行相應(yīng)報(bào)警， 外設(shè)接口包括RS232、RS485、RJ45，可以通過(guò)上位機(jī)軟件抄讀MCU存儲(chǔ)電參量以及進(jìn)行參數(shù) 設(shè)置。
[0018] 本實(shí)施例中的電壓前置電路和電流前置電流基于硬件相位匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)。該裝置 可對(duì)光伏發(fā)電寬量程范圍內(nèi)電能進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，同時(shí)采用基于硬件相位匹配技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 電壓、電流相位同步采集，確保在有諧波影響下依然能準(zhǔn)確計(jì)量。
[0019] 不引入電壓、電流相位不匹配問(wèn)題，是準(zhǔn)確計(jì)量電能諧波的前提保證。在光伏發(fā)電 系統(tǒng)中，若不采用相位匹配技術(shù)，電壓信號(hào)、電流信號(hào)經(jīng)過(guò)前置電路、ADC轉(zhuǎn)換會(huì)產(chǎn)生不同的 相移，導(dǎo)致進(jìn)入DSP計(jì)量單元的信號(hào)與原始信號(hào)之間存在附加的相位差。
[0020] 本實(shí)施例相位匹配技術(shù)的關(guān)鍵在于通過(guò)調(diào)整電壓前置電路和電流前置電路參數(shù)， 本實(shí)施例電壓前置電路圖和電流前置電路圖分別如圖2、圖3所示，使得電壓、電流兩個(gè)回 路的前置單元產(chǎn)生的附加相位差盡可能相同，即：
[0021] ;其中，為電壓回路前置單元附加相位差，八識(shí)為電流回路前置單元 附加相位差。
[0022] 由于電流傳感單元一旦確定了互感器CT型號(hào)，其相移特性不可調(diào)整；而電壓前置 電路中的氏、氏電路對(duì)整體電路的相移特性影響很小，只有通過(guò)調(diào)整電路!13及互感器S 2的 電路參數(shù)，即調(diào)整電阻R。。、電容、電阻、電容(^來(lái)實(shí)現(xiàn)相位匹配要求。
[0023] 例如，當(dāng)電容（：％= 1000pF的時(shí)候，實(shí)測(cè)電壓、電流回路的附加相位差約 為-0. 23°，而調(diào)整電路參數(shù)使電容(^= 100pF時(shí)，附加相位差Δ:於縮減為-〇. 〇4°。在光 伏發(fā)電系統(tǒng)中，采用硬件相位匹配可有效減小前置電路所引起的相位差，使得電壓、電流整 體相位同步，從而確保并網(wǎng)諧波準(zhǔn)確計(jì)量。
[0024] 本實(shí)施例裝置的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用高精度24位ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在 1% In電流點(diǎn)，因采樣引起的電能計(jì)量誤差縮減為_(kāi)0.015%，適用于0.25或0.55的高準(zhǔn)確 度計(jì)量場(chǎng)合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于光伏發(fā)電電能計(jì)量監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，所述裝置包括電壓前置電路、 電流前置電路、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP計(jì)量單元、脈沖輸出、MCU管理單元、報(bào)警單元、外設(shè)接 口和顯示單元；電流信號(hào)經(jīng)電流前置電路傳輸給ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，電壓信號(hào)經(jīng)電壓前置電 路處理后傳輸給ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器;ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)、電流信號(hào)分別轉(zhuǎn)換后傳輸給 DSP計(jì)量單元；DSP實(shí)時(shí)計(jì)量電能參數(shù)通過(guò)脈沖接口輸出，DSP計(jì)量單元通過(guò)UART口連接 MCU管理單元；MCU管理單元分別連接報(bào)警單元、顯示單元和外設(shè)接口； 所述裝置通過(guò)調(diào)整電壓前置電路和電流前置電路參數(shù)，使得電壓、電流兩個(gè)回路的前 置單元產(chǎn)生的附加相位差相同，從而實(shí)現(xiàn)相位匹配要求。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光伏發(fā)電電能計(jì)量監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，所述 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用高精度24位ADC直接采樣，可實(shí)現(xiàn)寬量程計(jì)量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光伏發(fā)電電能計(jì)量監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，所述 DSP計(jì)量單元通過(guò)SPI接口實(shí)現(xiàn)與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的讀寫(xiě)操作。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光伏發(fā)電電能計(jì)量監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，所述 MCU管理單元通過(guò)UART口與DSP計(jì)量單元通信，讀取DSP實(shí)時(shí)電參量并通過(guò)顯示單元顯示， 同時(shí)當(dāng)出現(xiàn)失壓、失流等異常事件時(shí)報(bào)警單元進(jìn)行相應(yīng)報(bào)警。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光伏發(fā)電電能計(jì)量監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，所述 外設(shè)接口包括RS232、RS485、RJ45，可以通過(guò)上位機(jī)軟件抄讀MCU存儲(chǔ)電參量以及進(jìn)行參數(shù) 設(shè)置。
【專(zhuān)利摘要】一種用于光伏發(fā)電電能計(jì)量監(jiān)測(cè)的裝置，所述裝置包括電壓前置電路、電流前置電路、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP計(jì)量單元、脈沖輸出、MCU管理單元、報(bào)警單元、外設(shè)接口和顯示單元。所述裝置通過(guò)調(diào)整電壓前置電路和電流前置電路參數(shù)，使得電壓、電流兩個(gè)回路的前置單元產(chǎn)生的附加相位差相同，從而實(shí)現(xiàn)相位匹配要求。本發(fā)明裝置ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用高精度24位ADC直接采樣方案，可對(duì)光伏發(fā)電寬量程范圍內(nèi)電能進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量；同時(shí)采用基于硬件相位匹配技術(shù)，可以解決在光伏電站引入諧波的情況下，保證電壓、電流相位無(wú)延時(shí)，實(shí)現(xiàn)了電壓、電流相位同步采集，確保在有諧波影響下依然能準(zhǔn)確計(jì)量。
【IPC分類(lèi)】G01R22/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105353208
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510777681
【發(fā)明人】張春強(qiáng), 趙言濤, 易丁, 鄧佳明
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 威勝集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月13日