用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型具體設(shè)及一種用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境保護和綠色發(fā)展已經(jīng)成為了國家和百姓的共 識。光伏發(fā)電W其大功率、零污染、零排放的發(fā)電特性逐漸受到了國家的青睞。如今，光伏發(fā) 電已經(jīng)成為了國家發(fā)電領(lǐng)域的一股重要力量。
[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，當光伏電站作 為發(fā)電用戶時，發(fā)電功率較大；當光伏電站作為用電用戶時，為了維持設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)只需 要消耗較小的功率。傳統(tǒng)計量裝置在光伏電站處于用電用戶狀況下時，由于其電能計量裝 置針對大功率電能計量，導致反向電能計量不準確，運將導致發(fā)電側(cè)和變電站側(cè)計量的電 量不一致并造成少計量電能的損失。
[0004] 此外，由于光伏電站含有匯流箱、直流/交流逆變器、升壓器等裝置，因此不可避免 會產(chǎn)生高次諧波，傳統(tǒng)電能計量裝置在計量諧波時會產(chǎn)生電壓、電流的相位不同步，同樣會 使得諧波電能計量不準確。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的目的在于提供一種高精度的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置。
[0006] 本實用新型提供的運種用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、脈沖 輸出模塊、計量單元和管理單元，還包括前置電流移相電路和前置電壓移相電路;前置電流 移相電路的輸入為被測電流，輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器;前置電壓移相電路的輸入端為被測 電壓，輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器;前置電流移相電路和前置電壓移相電路用于將被測電壓和 被測電流進行移相，W保證輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電流和電壓的相位值相同。
[0007] 所述的前置電流移相電路為包括電流互感器、電流移相電阻和電流移相電容的電 路。
[0008] 所述的前置電壓移相電路為包括電感、電壓移相電阻和電壓移相電容的電路。
[0009] 為了提高光伏電站發(fā)電和用電時的計量精度，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為至少24位的高 精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0010] 所述的前置電流移相電路包括連接在被測電路上的電流互感器，互感器的輸出端 之間連接有限流電阻，電流移相電阻和電流移相電容串聯(lián)后與限流電阻并聯(lián)在一起;前置 電流移相電路的輸出端口連接在電流移相電容的兩端。
[0011] 所述的前置電壓移相電路包括串聯(lián)在輸入線路一端上的第一電感，第一電感后并 聯(lián)有保護電阻和第一濾波電容，第二電感和第一電阻串聯(lián)在第一電感之后，第二電阻并聯(lián) 第一電感后，電壓移相電阻和電壓移相電容串聯(lián)后與第二電阻并聯(lián);前置電壓移相電路的 輸出端口連接在電壓移相電容的兩端。
[0012] 所述的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置還包括報警單元;報警單元與管理單元連 接，用于當出現(xiàn)異常事件時報警。
[0013] 所述的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置還包括外設(shè)接口；外設(shè)接口與管理單元連 接，用于連接外部設(shè)備，抄讀存儲電量或進行參數(shù)設(shè)置。
[0014] 所述的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置還包括顯示單元;顯示單元與管理單元連 接，用于實時顯示參數(shù)和電量。
[0015] 所述的外設(shè)接口包括RS232、RS485和RJ45。
[0016] 本實用新型由于采用了高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，因此能夠在光伏發(fā)電站用電和發(fā)電 時均能保證高精度的電能計量；由于采用了前置電流移相電路和前置電壓移相電路，在模 數(shù)轉(zhuǎn)換器之前對輸入電流和輸入電壓進行移相，保證進入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電流和電壓相位一 致，從根本上實現(xiàn)了電壓、電流相位同步采集，確保了有諧波存在的情況下，本實用新型依 然能夠準確計量電能。本實用新型精度高、計量準確。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型的一種實施例的功能模塊圖。
[0018] 圖2為本實用新型的前置電壓移相電路的一種實施例的電路原理圖。
[0019] 圖3為本實用新型的前置電流移相電路的一種實施例的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0020] 如圖1所示，為本實用新型的一種實施例的功能模塊圖：在本實施例中，用于光伏 發(fā)電站的電能計量裝置包括前置電流移相電路、前置電壓移相電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、計量單 元、脈沖輸出模塊、管理單元、顯示單元、報警單元和外設(shè)接口；電流輸入信號經(jīng)前置電流移 相電路傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換器；電壓信號經(jīng)前置電壓移相電路傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換器;模數(shù)轉(zhuǎn)換器 將電壓信號、電流信號分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳輸給計量單元;計量單元采用DSP控制器， 通過SPI接口實現(xiàn)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的讀寫操作，DSP實時計量電能參數(shù)并通過脈沖接口輸出； 管理單元通過UART 口與DSP計量單元通信，讀取DSP實時電參量并通過顯示單元顯示，同時 當出現(xiàn)失壓、失流等異常事件時報警單元進行相應報警;外設(shè)接口包括RS232、RS485、RJ45 等，可W通過上位機軟件抄讀管理單元的存儲電參量W及進行參數(shù)設(shè)置。所述前置電壓移 相電路和前置電流移相電路均基于硬件相位匹配技術(shù)實現(xiàn)。本實用新型可對光伏發(fā)電站在 寬量程范圍進行電能的準確計量，同時采用基于硬件相位匹配技術(shù)，實現(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確計量。
[0021] 如圖2所示為本實用新型的前置電壓移相電路的一種實施例的電路原理圖：在該 實施例中，包括串聯(lián)在輸入線路一端上的第一電感b，第一電感b后并聯(lián)有保護電阻Rv和第 一濾波電容Cl，第二電感L2和第一電阻R2串聯(lián)在第一電感之后，第二電阻R3并聯(lián)第一電感 后，電壓移相電阻Rou和電壓移相電容Cou串聯(lián)后與第二電阻R3并聯(lián);前置電壓移相電路的輸 出端口連接在電壓移相電容Cou的兩端。
[0022] 如圖3所示為本實用新型的前置電流移相電路的一種實施例的電路原理圖：在該 實施例中，前置電流移相電路包括連接在被測電路上的電流互感器CT，互感器的輸出端之 間連接有限流電阻Rs，電流移相電阻Roi和電流移相電容Coi串聯(lián)后與限流電阻并聯(lián)在一起； 前置電流移相電路的輸出端口連接在電流移相電容Coi的兩端。
[0023] 在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，電壓信號、電流信號經(jīng)過前置電路、ADC轉(zhuǎn)換會產(chǎn)生不同的相 移，導致進入DSP計量單元的信號與原始信號之間存在附加的相位差。
[0024] 因此前置電流移相電路和前置電壓移相電路的目的和關(guān)鍵就在在于通過調(diào)整置 電路參數(shù)，使得電壓、電流兩個回路的前置移相單元產(chǎn)生的附加相位差盡可能相同，即：
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[0026] 由于前置電流移相電路一旦確定了電流互感器CT型號，其相移特性不可調(diào)整；而 前置電壓移相電路中，H1、H2部分電路對整體電路的相移特性影響很小；因此，通過調(diào)整前 置電壓移相電路中H3部分電路及前置電流移相電路中S2部分電路的電路參數(shù)，即調(diào)整Rou、 C〇u、R〇i、C〇i的值，即可實現(xiàn)兩個回路的前置移相單元產(chǎn)生的附加相位差相同，從而保證輸入 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電流和電壓的相位值相同。
【主權(quán)項】
1. 一種用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、脈沖輸出模塊、計量單元和 管理單元，其特征在于還包括前置電流移相電路和前置電壓移相電路;前置電流移相電路 的輸入為被測電流，輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器;前置電壓移相電路的輸入端為被測電壓，輸出 端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器;前置電流移相電路和前置電壓移相電路用于將被測電壓和被測電流進 行移相，以保證輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電流和電壓的相位值相同。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置，其特征在于所述的前置電 流移相電路為包括電流互感器、電流移相電阻和電流移相電容的電路。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置，其特征在于所述的前置電 壓移相電路為包括電感、電壓移相電阻和電壓移相電容的電路。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置，其特征在于所述的模數(shù)轉(zhuǎn) 換器為至少24位的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4之一所述的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置，其特征在于所述的 前置電流移相電路包括連接在被測電路上的電流互感器，互感器的輸出端之間連接有限流 電阻，電流移相電阻和電流移相電容串聯(lián)后與限流電阻并聯(lián)在一起;前置電流移相電路的 輸出端口連接在電流移相電容的兩端。6. 根據(jù)權(quán)利要求1~4之一所述的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置，其特征在于所述的 前置電壓移相電路包括串聯(lián)在輸入線路一端上的第一電感，第一電感后并聯(lián)有保護電阻和 第一濾波電容，第二電感和第一電阻串聯(lián)在第一電感之后，第二電阻并聯(lián)第一電感后，電壓 移相電阻和電壓移相電容串聯(lián)后與第二電阻并聯(lián);前置電壓移相電路的輸出端口連接在電 壓移相電容的兩端。7. 根據(jù)權(quán)利要求1~4之一所述的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置，其特征在于所述的 用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置還包括報警單元;報警單元與管理單元連接，用于當出現(xiàn) 異常事件時報警。8. 根據(jù)權(quán)利要求1~4之一所述的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置，其特征在于所述的 用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置還包括外設(shè)接口；外設(shè)接口與管理單元連接，用于連接外 部設(shè)備，抄讀存儲電量或進行參數(shù)設(shè)置。9. 根據(jù)權(quán)利要求1~4之一所述的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置，其特征在于所述的 用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置還包括顯示單元；顯示單元與管理單元連接，用于實時顯 示參數(shù)和電量。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置，其特征在于所述的外設(shè)接 口包括 RS232、RS485 和 RJ45。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于光伏發(fā)電站的電能計量裝置，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、脈沖輸出模塊、計量單元、管理單元、前置電流移相電路和前置電壓移相電路；前置電流移相電路的輸入為被測電流，輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器；前置電壓移相電路的輸入端為被測電壓，輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器；前置電流移相電路和前置電壓移相電路用于將被測電壓和被測電流進行移相，以保證輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電流和電壓的相位值相同。本實用新型由于采用了高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，因此能夠在光伏發(fā)電站用電和發(fā)電時均能保證高精度的電能計量；由于在模數(shù)轉(zhuǎn)換之前對輸入電流和輸入電壓進行移相，保證進入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電流和電壓相位一致，確保有諧波存在時依然能夠準確計量電能。
【IPC分類】G01R22/10
【公開號】CN205157647
【申請?zhí)枴緾N201520841313
【發(fā)明人】王中敏, 劉于超, 王榮發(fā), 田桂林, 楊艷, 陳堯, 高陽, 馬健鵬, 范文婧, 董永康, 陳星 , 易丁, 趙言濤
【申請人】國網(wǎng)青海省電力公司, 國網(wǎng)青海省電力公司電力科學研究院, 威勝集團有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年10月28日