本發(fā)明屬于電網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)域，涉及電能計量系統(tǒng)，尤其涉及一種基于分布式電源的電能計量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電能計量是電力系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計、結(jié)算的重要依據(jù)，是保障電廠、電網(wǎng)和用戶三方利益的重要環(huán)節(jié)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和不可再生資源的日益短缺，以太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、潮汐能發(fā)電為主的新能源發(fā)電不斷興起，使得人們能夠有效應(yīng)對能源危機(jī)，進(jìn)而減輕環(huán)境壓力。

太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電和潮汐能發(fā)電一般采用分布式發(fā)電形式，即就近給負(fù)荷供電。其發(fā)電量小于負(fù)荷耗能的情況下，不足電量由電網(wǎng)提供；當(dāng)發(fā)電量大于負(fù)荷耗能時，則將多余電量提供給電網(wǎng)。這樣，分布式發(fā)電與電網(wǎng)間電能會進(jìn)行雙向的流動。

然而，目前的電量采集系統(tǒng)只能滿足單向電能計量，即計量由電網(wǎng)側(cè)向用戶側(cè)輸送的電能，同時，由于分布式電源的接入使的電網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生大量的諧波，影響電能的正常計量，而電能的無法正常計量則會對電廠、電網(wǎng)和用戶的三分利益產(chǎn)生重大影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述的電量采集系統(tǒng)存在無法針對分布式電源進(jìn)行采集的問題，提出一種設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、實施方便、成本低廉且能夠準(zhǔn)確獲得接入分布式電源的電網(wǎng)的電能計量數(shù)據(jù)的基于分布式電源的電能計量系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，本發(fā)明提供一種基于分布式電源的電能計量系統(tǒng)，包括主站模塊、傳輸模塊以及采集模塊，其中，所述采集模塊用于采集各采集點的電能量數(shù)據(jù)，所述主站模塊用于數(shù)據(jù)的處理、存儲以及對采集模塊進(jìn)行控制，所述傳輸模塊用于主站模塊和采集模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸，所述采集模塊用于采集電網(wǎng)輸送線路上的正(反)向有(無)功電量，電壓、電流、有功無功功率、功率因數(shù)的數(shù)據(jù)；所述主站模塊包括用于與采集模塊直接通信的前置機(jī)單元、用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫單元、用于分析、處理數(shù)據(jù)的采控管理單元以及用于對外傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用服務(wù)器單元，所述采控管理單元包括用電負(fù)荷分析功能單元、電量分析功能單元、電能質(zhì)量分析功能單元、網(wǎng)損分析功能單元以及電能計量功能單元，所述電能計量功能單元通過采集模塊采集的電壓和電流的數(shù)據(jù)經(jīng)過提取出電壓、電流的基波分量，然后，使用實部、虛部四則運算的方式計算基波分量電能，然后計算出總有功能電能，即可得到實際電能計量數(shù)據(jù)。

作為優(yōu)選，所述采集模塊通過布置在分布式電源、本地負(fù)荷以及電網(wǎng)連接處的電壓互感器和電流互感器獲得所需數(shù)據(jù)。

作為優(yōu)選，所述采控管理單元還包括運行狀況分析功能單元和運行事件異常分析單元。

作為優(yōu)選，所述用電負(fù)荷分析功能單元為根據(jù)不同用戶不同時間段的負(fù)荷曲線和統(tǒng)計結(jié)果，以制定出相應(yīng)的負(fù)荷管理策略，實現(xiàn)用戶用電情況的有序管理、電網(wǎng)的削峰填谷，保障電力系統(tǒng)供需平衡。

作為優(yōu)選，所述電量分析功能單元用于對用戶的基本用電情況進(jìn)行分析比較，判斷客戶是否存在用電情況異常現(xiàn)象。

作為優(yōu)選，所述能質(zhì)量分析功能單元通過對釆集用戶電能頻率和故障次數(shù)，電壓波形、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)對用戶電網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控和管理。

作為優(yōu)選，所述網(wǎng)損分析功能單元用于對電網(wǎng)的網(wǎng)損情況計算分析，為降低網(wǎng)損、節(jié)約一次能源消耗提供幫助。

作為優(yōu)選，所述運行狀況分析功能單元通過對采集模塊所使用的采集設(shè)備進(jìn)行分析，判斷各采集設(shè)備的運行狀況。

作為優(yōu)選，所述傳輸模塊通過設(shè)置在采集端的集中器進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于，

1、本發(fā)明通過提供一種基于分布式電源的電能計量系統(tǒng)，利用主站模塊的采控管理單元對采集模塊的所采集的電流、電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計算，進(jìn)而獲知所需獲得的準(zhǔn)確的計量數(shù)據(jù)，進(jìn)而，確保電能計量的準(zhǔn)確性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為實施例1提供的基于分布式電源的電能計量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為實施例1提供的基于分布式電源的電能計量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實施例1提供的采控管理單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為實施例1提供的基于分布式電源的電能計量系統(tǒng)的采集模塊的位置布置圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開說明書的具體實施例的限制。

實施例1，如圖1、圖2所示，本實施例一種基于分布式電源的電能計量系統(tǒng)，包括主站模塊、傳輸模塊以及采集模塊，其中，所述采集模塊用于采集各采集點的電能量數(shù)據(jù)，所述采集模塊用于采集電網(wǎng)輸送線路上的正(反)向有(無)功電量，電壓、電流、有功無功功率、功率因數(shù)的數(shù)據(jù)，更為具體的說，如圖4所示，在本地負(fù)荷端通過布置電壓互感器、電流互感器以及電能計量表來獲取所需要的采集數(shù)據(jù)，在本實施中，電能計量表不直接通過電壓互感器、電流互感器顯示電能數(shù)據(jù)，而是通過數(shù)據(jù)接收主站模塊計算好的數(shù)據(jù)來變更計量數(shù)據(jù)，需要說明的是，本地負(fù)荷是指每個單獨用電用戶，在分布式電源側(cè)和電網(wǎng)線路側(cè)需要布置計量用電壓互感器、計量用電流互感器、組合式互感器、計量用電能表、三相無線/載波智能電能表、計量柜來或者分布式電源和電網(wǎng)輸送線路上的正(反)向有(無)功電量，電壓、電流、有功無功功率、功率因數(shù)的數(shù)據(jù)，這些相應(yīng)的采集設(shè)備利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，最好通過采集端的集中器進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸，由集中器構(gòu)成了本實施例的傳輸模塊，具體的說，所使用的采集設(shè)備利用模組型嵌入式系統(tǒng)、無線路由開發(fā)板、載波路由開發(fā)板實現(xiàn)各設(shè)備之間的信息傳輸，最后通過集中器統(tǒng)一發(fā)送給主站模塊，在本實施例中，嵌入式系統(tǒng)采用LJD-eWinV5-LT3，無線路由開發(fā)板使用銳拔科技公司型號為RLTZ33C-B的無線開發(fā)板,載波數(shù)據(jù)采集使用東軟載波路由開發(fā)板，型號為TB-GB-43。

主站模塊主要用于數(shù)據(jù)的處理、存儲以及對采集模塊進(jìn)行控制，本實施例所提供的主站模塊包括用于與采集模塊直接通信的前置機(jī)單元，前置機(jī)單元是直接和采集終端進(jìn)行通信的部分，主站模塊可通過前置機(jī)單元采集到采集終端終端運行工況、控制狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、電能表運行工況等信息；用于對外傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用服務(wù)器單元，應(yīng)用服務(wù)器單元簡單的來說是一個對外的窗口，其主要通過接收來自web服務(wù)器的請求，生成相應(yīng)格式的頁面，并將結(jié)果信息傳送到網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，供工作人員進(jìn)行對電能量的信息進(jìn)行了解，在本實施例中，通訊協(xié)議為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫單元，在本實施例中，數(shù)據(jù)庫使用微軟公司的SQL SEVER數(shù)據(jù)庫，具體的版本為SQL SEVER FOR CE，SQL SEVER FOR CE針對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，支持應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)庫查詢語言，同時，SQL SEVER FOR CE提供了完整的SQL語法，確保了數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的可靠存儲，快速準(zhǔn)確的查詢，還提供數(shù)據(jù)同步技術(shù)的開發(fā)結(jié)構(gòu)，使得嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的發(fā)開變得更方便。

為了實現(xiàn)還有用于分析、處理數(shù)據(jù)的采控管理單元，本實施例根據(jù)分布式電源并網(wǎng)的特點(即既可向電網(wǎng)提供電能，也可從電網(wǎng)取電)，如圖3所示，為了保證電能計量的準(zhǔn)確性，本實施例所提供的采控管理單元模塊設(shè)計了電能計量功能單元，在這里需要說明的是，本實施例所提供的電能計量功能單元主要針對本地負(fù)荷側(cè)的電能量進(jìn)行分析計算，電網(wǎng)和分布式電源處的由于有相應(yīng)的電能表，因此可能直接獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，電能計量功能單元通過采集模塊采集的電壓和電流的數(shù)據(jù)經(jīng)過提取出電壓、電流的基波分量，然后，使用實部、虛部四則運算的方式計算基波分量電能，然后計算出總有功能電能，即可得到實際電能計量數(shù)據(jù)，具體的說，首先將一周期信號的離散采樣序列為N點序列x(n)，對其進(jìn)行離散傅里葉變換得到變換序列X(k)，離散傅里葉變換基

本原理為

根據(jù)這個原理變換所采集到電壓序列u(n)和電流序列i(n)，可以得到對應(yīng)代表基波分量的U(m)和I(m)點的值，通過該變換后，U(m)和I(m)為復(fù)數(shù)，分別代表u(n)、i(n)變換后的基波電壓、電流分量，即：

U(m)＝U_r(m)+jU_i(m)

I(m)＝I_r(m)-jI_i(m)

則可以通過基波功率計算式計算基波有功功率P₁和無功功率Q₁的值，具體公司為：

得到基波功率值后，乘以時間就可以得到基波電能的值，然后，再根據(jù)公司計算總有功電量值：

式中Δt為電壓、電流采樣序列u(n)、i(n)的采樣間隔時間，通過總有功電量值和基波有功功率和無功功率數(shù)值的確定下，進(jìn)而可以得出以判別出基波電能和諧波電能的流動方向，最終計算出本地負(fù)荷的電能計量數(shù)量，確保了用戶側(cè)的利益保證，通過設(shè)置在三相無線/載波智能電能表，即可判斷出電網(wǎng)的實際電能量，保證了供電公司的利益。

為了更好的對電網(wǎng)進(jìn)行管理，在本實施例中，采控管理單元還包括用電負(fù)荷分析功能單元，用電負(fù)荷分析功能單元為根據(jù)不同用戶不同時間段的負(fù)荷曲線和統(tǒng)計結(jié)果，以制定出相應(yīng)的負(fù)荷管理策略，實現(xiàn)用戶用電情況的有序管理、電網(wǎng)的削峰填谷，保障電力系統(tǒng)供需平衡。

同時，還包括電量分析功能單元用于對用戶的基本用電情況進(jìn)行分析比較，判斷客戶是否存在用電情況異?，F(xiàn)象，經(jīng)過分析比較，電力管理部門和客戶可以查詢用戶的基本電量情況，通過將當(dāng)期的用電數(shù)據(jù)和以往同期電量數(shù)據(jù)對比分析，可以得出客戶是否存在用電情況異?，F(xiàn)象，如果存在，應(yīng)該重點關(guān)注該用戶。

還包括電能質(zhì)量分析功能單元通過對釆集用戶電能頻率和故障次數(shù)，電壓波形、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)對用戶電網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控和管理，具體的說，根據(jù)根據(jù)日、月、季、年等不同時間段對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

還包括網(wǎng)損分析功能單元用于對電網(wǎng)的網(wǎng)損情況計算分析，為降低網(wǎng)損、節(jié)約一次能源消耗提供幫助，具體的說，對電網(wǎng)的網(wǎng)損情況計算分析，為降低網(wǎng)損、節(jié)約一次能源消耗提供幫助。對變電站或者用電量大的客戶可進(jìn)行變電站內(nèi)或客戶內(nèi)部的網(wǎng)損分析，對低壓居民用戶，以配電網(wǎng)末端臺區(qū)為單位，開展臺區(qū)內(nèi)網(wǎng)損的統(tǒng)計分析。

還包括運行狀況分析功能單元，運行狀況分析功能單元通過對采集模塊所使用的采集設(shè)備進(jìn)行分析，判斷各采集設(shè)備的運行狀況，這樣，便于有針對性的幵展現(xiàn)場工作，提高現(xiàn)場工作人員的工作效率。

通過上述的設(shè)置，即構(gòu)成了本實施例的主要功能，通過對傳統(tǒng)的電能計量系統(tǒng)的改進(jìn)，增加相應(yīng)的模塊，以達(dá)到更好的針對分布式電源并網(wǎng)后的電能計量工作，確保了三方的利益。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。