分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置，包括電源部、信號采集部、計量部以及主信號處理部，還包括協(xié)信號處理部，通過所述信號采集部采集市電電壓和電流信號并進行快速FFT變換計算和分析，以作為計量部和主信號處理部的擴展大運算量單元；數(shù)據(jù)顯示部，包括連接所述主處理器的段式液晶顯示部以及連接所述協(xié)信號處理部的點陣液晶顯示部；其中：所述主信號處理部和協(xié)信號處理部分別連接至一個數(shù)據(jù)存儲部以根據(jù)內(nèi)部時鐘信號實時存取數(shù)據(jù)，所述電源部為計量部、主信號處理部和協(xié)信號處理部提供工作電壓支持。本發(fā)明用于配合開發(fā)一套基于實時數(shù)據(jù)庫的新能源并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對各并網(wǎng)點并網(wǎng)電量的監(jiān)控。
【專利說明】
分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種家庭用能優(yōu)化系統(tǒng)，尤其是涉及一種分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]家庭分布式能源接入電網(wǎng)在我國目前處于試點推廣階段，作為一種電源接入電網(wǎng)，國際國內(nèi)有不少相關(guān)標準出臺。家庭光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)在國內(nèi)外也有不少實踐，目前僅限于局域網(wǎng)，和電力公司無互聯(lián)，且缺少能源優(yōu)化這塊內(nèi)容。我國目前出臺的鼓勵利用太陽能的政策，主要是針對地面電站、公用建筑、工礦商業(yè)企業(yè)，家用光伏發(fā)電裝置的并網(wǎng)、與電網(wǎng)交換電量、上網(wǎng)電價和結(jié)算方式等政策都不明確。家用光伏發(fā)電系統(tǒng)與公用建筑、工礦商業(yè)企業(yè)相比，存在發(fā)用時間差問題，就必然會有向電網(wǎng)倒送問題，隨著家庭分布式能源的推廣與普及，國家與電網(wǎng)公司必將推行電價的動態(tài)浮動，在這種情況下，家庭如何合理用電，做到用電成本最小，是個值得研究的課題。
[0003]近年來，國家低碳能源政策大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)。并網(wǎng)點由于分布范圍較廣，且不少通過低壓并網(wǎng)，現(xiàn)有的調(diào)度自動化系統(tǒng)無法對其進行監(jiān)控，因此存在管理困難的問題。而數(shù)據(jù)庫不僅需要收錄調(diào)度自動化的數(shù)據(jù)，還需要收錄電能量、用電采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，因此可以通過調(diào)用該數(shù)據(jù)庫內(nèi)相應(yīng)數(shù)據(jù)，通過組態(tài)工具加以處理，開發(fā)一套基于實時數(shù)據(jù)庫的新能源并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對各并網(wǎng)點并網(wǎng)電量的監(jiān)控。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置，配合開發(fā)一套基于實時數(shù)據(jù)庫的新能源并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對各并網(wǎng)點并網(wǎng)電量的監(jiān)控。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]技術(shù)方案1:分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，其中它是由依次通訊耦合的設(shè)備層、傳感器層、通訊層和系統(tǒng)控制層組成，其中所述設(shè)備層包括了安裝于家庭室內(nèi)的用戶用能設(shè)備和與之連接的分布式光伏發(fā)電裝置，傳感器層被設(shè)置成網(wǎng)關(guān)和交互終端，用于連接用戶用能設(shè)備和分布式能源發(fā)電裝置且對用戶能耗進行計量和供能/用能控制，所述通訊層被設(shè)置成連接所述傳感器層與系統(tǒng)控制層之間的局域網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)關(guān)是設(shè)置為插座或電測量裝置，所述系統(tǒng)控制層是設(shè)置為光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)和用能信息采集系統(tǒng)。
[0007]在一個實施例中，所述插座包括:插口，用于為用戶用能設(shè)備提供電力源；取電端，連接電網(wǎng)交流供電線以獲取電力；供能采樣部，接設(shè)于所述插口與取電端之間，用于對供能信號進行采樣并轉(zhuǎn)換為可計算信號；1/0接口部，連接所述供能采樣部，并進一步連接一個設(shè)置于所述插座內(nèi)部的信號處理部和網(wǎng)絡(luò)適配器，其中所述網(wǎng)絡(luò)適配器用于通過天線裝置連接通訊層。
[0008]在一個實施例中，所述插口包括電源插口和網(wǎng)絡(luò)插口。
[0009]在一個實施例中，所述網(wǎng)絡(luò)適配器包括:連接所述網(wǎng)絡(luò)插口的以太網(wǎng)開關(guān)，它進一步連接所述I/O接口部；連接所述以太網(wǎng)開關(guān)的PLC媒體存取控制部，用于根據(jù)每一個網(wǎng)絡(luò)接口接入的用戶用能設(shè)備的接口信息將此用戶設(shè)備分別進行定址和數(shù)據(jù)存?。慌c所述PLC媒體存取控制部耦合連接的一個模擬前端，它具有一個降壓部以連接所述的取電端，且所述信號處理部通過I/O接口部連接所述以太網(wǎng)開關(guān)。
[0010]在一個實施例中，設(shè)計所述系統(tǒng)控制層以進行以下光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控操作:1)采集各個采集點的當前用能數(shù)據(jù)；2)根據(jù)天氣參數(shù)和運行信息通過模糊算法預(yù)測出用能曲線；3)耦合電價參數(shù)和運行約束條件；4)計算最小繳費目標最優(yōu)化解決方案；5)根據(jù)此最優(yōu)化解決方案進行控制和反饋。
[0011]在一個實施例中，所述最優(yōu)化解決方案包括了以下步驟:
[0012]I)通過家庭光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控或者智能家居等系統(tǒng)，獲取家庭中各類電器的用電負荷數(shù)據(jù)，獲取天氣數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行存儲，完成數(shù)據(jù)準備；
[0013]2)利用已知歷史用電數(shù)據(jù)、歷史天氣數(shù)據(jù)，尋找出因變量和自變量之間的相關(guān)關(guān)系，建立數(shù)學模型，求出模型參數(shù)然后利用殘差、相對誤差或者絕對誤差等對模型進行檢驗，當模型檢驗通過時，可以利用該模型結(jié)合當前的數(shù)據(jù)和天氣預(yù)測次日發(fā)電負荷曲線；
[0014]3)通過電網(wǎng)公司發(fā)布的實時電價信息，獲取預(yù)測日的各時段電價，形成電價分段函數(shù)；
[0015]4)在并網(wǎng)運行狀態(tài)下，家庭分布式能源與電網(wǎng)能源的交換，需要滿足線路容量的限制；
[0016]5)根據(jù)家庭各電器的使用特性，歸納出非可時移用電設(shè)備，并根據(jù)其歷史負荷等因變量數(shù)據(jù)預(yù)測其用電負荷，即非可時移負荷；
[0017]6)啟動可時移負荷調(diào)整計劃分析，計算最小用電費用的情況下各可時移電器的負荷控制方案；
[0018]7)根據(jù)計算所得的控制方案，即所有可時移用電設(shè)備的在各時間階段的運行狀態(tài)，對家用電器進行用電調(diào)整。
[0019]技術(shù)方案2:分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置，它設(shè)置于技術(shù)方案I的設(shè)備層和傳感器層中，包括了:
[0020]電源部，通過向220V市電進行取電穩(wěn)壓后獲得直流電源供電測量裝置工作；
[0021]信號采集部，對市電電壓和電流進行采集以獲取可計算信號；
[0022]計量部，連接所述信號采集部以對電壓和電流信號進行雙向計量計算；以及
[0023]主信號處理部，連接所述計量部以對計量數(shù)據(jù)進行處理；其進一步包括:
[0024]協(xié)信號處理部，通過所述信號采集部采集市電電壓和電流信號并進行快速FFT變換計算和分析，以作為所述計量部和主信號處理部的擴展大運算量單元；
[0025]數(shù)據(jù)顯示部，包括連接所述主處理器的段式液晶顯示部以及連接所述協(xié)信號處理部的點陣液晶顯示部，以分別為其等顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息；其中
[0026]所述主信號處理部和協(xié)信號處理部分別連接至一個數(shù)據(jù)存儲部以根據(jù)內(nèi)部時鐘信號實時存取數(shù)據(jù)，所述電源部分別接入計量部、主信號處理部和協(xié)信號處理部并為之提供工作電壓支持。
[0027]在一個實施例中，設(shè)計所述協(xié)信號處理部以進行步驟:1)讀取數(shù)據(jù)存儲部中存儲的自定義計量參數(shù)的評分標準；2)讀取實時采集的電能量數(shù)據(jù)；3)對電能量數(shù)據(jù)質(zhì)量計量參數(shù)進行對比和評判；4)當外部逆變器送入電網(wǎng)的質(zhì)量不滿足并網(wǎng)條件且達到報警閥值時，向所述點陣液晶顯示部輸出報警信號；5)當電網(wǎng)的質(zhì)量不滿足并網(wǎng)條件且達到切斷閥值時，向所述主信號處理部發(fā)出切斷命名；6)控制所述主信號處理部接收切斷命名后斷開逆變器輸出，停止向電網(wǎng)逆變供電。
[0028]通過對本系統(tǒng)的應(yīng)用，體現(xiàn)出投入與產(chǎn)出的經(jīng)濟實用，并能做到充分利用和融合，實現(xiàn)了對分布式光伏發(fā)電在內(nèi)的新能源監(jiān)視與分析，其次該系統(tǒng)的使用也擺脫了對分布式光伏發(fā)電監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)投資大、實施難的問題，符合當前的形勢，填補全國對分布式光伏發(fā)電監(jiān)視系統(tǒng)的一項空白，有利于提升電壓合格率和負荷預(yù)測正確率。
[0029]該系統(tǒng)將新能源進行分類，再把各類新能源并網(wǎng)點匯總在一張界面上，使界面能反映各點的累計、當月、昨日電量，同時能夠查詢指定時間段的發(fā)電量。
[0030]本發(fā)明分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置用于配合開發(fā)基于實時數(shù)據(jù)庫的新能源并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)對各并網(wǎng)點并網(wǎng)電量的監(jiān)控，實現(xiàn)家庭合理用電，降低用電成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1示意性地繪示出本發(fā)明分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；
[0032]圖2A為插座的示意圖；
[0033]圖2B為網(wǎng)絡(luò)適配器示意圖；
[0034]圖3為分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置的示意圖。

【具體實施方式】
[0035]參照圖1所示的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)示意圖，它是由依次通訊耦合的設(shè)備層100、傳感器層200、通訊層300和系統(tǒng)控制層400組成，其中設(shè)備層100較佳地包括了安裝于一個用戶家庭室內(nèi)的用戶用能設(shè)備10和與之連接的分布式光伏發(fā)電裝置11，所述傳感器層200被設(shè)置成網(wǎng)關(guān)和交互終端，用于連接用戶用能設(shè)備10和分布式能源發(fā)電裝置11且對用戶能耗進行計量和供能/用能控制，所述通訊層300被設(shè)置成連接所述傳感器層200與系統(tǒng)控制層400之間的WLAN或GPRS局域網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)關(guān)被設(shè)置為插座20或電測量裝置，系統(tǒng)控制層400是設(shè)置為光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)和用能信息采集系統(tǒng)40。
[0036]參照圖2A和2B，插座20包括:插口 21，用于為用戶用能設(shè)備提供電力源；取電端201，連接電網(wǎng)220V交流供電線以獲取電力；供能采樣部204，接設(shè)于所述插口 21與取電端201之間，用于對供能信號進行采樣并轉(zhuǎn)換為可計算信號；1/0接口部208，連接所述供能采樣部204，并進一步連接一個設(shè)置于所述插座20內(nèi)部的信號處理部205和網(wǎng)絡(luò)適配器206，其中網(wǎng)絡(luò)適配器206用于通過天線裝置207連接通訊層300。
[0037]在一個實施例中，所述插口 21包括電源插口 203和網(wǎng)絡(luò)插口 204。
[0038]在圖2B中，網(wǎng)絡(luò)適配器206較佳地包括:連接所述網(wǎng)絡(luò)插口 202的以太網(wǎng)開關(guān)216，它進一步連接所述I/O接口部208 ;連接所述以太網(wǎng)開關(guān)216的PLC媒體存取控制部226，用于根據(jù)每一個網(wǎng)絡(luò)插口接入的用戶用能設(shè)備的接口信息將此用戶設(shè)備分別進行定址和數(shù)據(jù)存??；與所述PLC媒體存取控制部226耦合連接的一個模擬前端236，它具有一個降壓部以連接所述的取電端201，且所述信號處理部205通過I/O接口部208連接所述以太網(wǎng)開關(guān)216。同時，進一步設(shè)置在電力線與電源插口 203之間一個開關(guān)209，用于直接控制插口 21的通斷。
[0039]在一個實施例中，設(shè)計所述系統(tǒng)控制層400以進行以下光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控操作:I)采集各個采集點的當前用能數(shù)據(jù)；2)根據(jù)天氣參數(shù)和運行信息通過模糊算法預(yù)測出用能曲線；3)耦合電價參數(shù)和運行約束條件；4)計算最小繳費目標最優(yōu)化解決方案；5)根據(jù)此最優(yōu)化解決方案進行控制和反饋。
[0040]參照圖3，分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置設(shè)置于所述的設(shè)備層100和傳感器層200中，包括了:
[0041]電源部301，通過向220V市電進行取電穩(wěn)壓后獲得直流電源供電測量裝置工作；
[0042]信號采集部302，對市電電壓和電流進行采集以獲取可計算信號；
[0043]計量部303，連接所述信號采集部以對電壓和電流信號進行雙向計量計算；以及主信號處理部304，連接所述計量部303以對計量數(shù)據(jù)進行處理；其進一步包括:協(xié)信號處理部305，通過所述信號采集部302采集市電電壓和電流信號并進行快速FFT變換計算和分析，以作為所述計量部303和主信號處理部304的擴展大運算量單元；
[0044]數(shù)據(jù)顯示部，包括連接所述主處理器的段式液晶顯示部306以及連接所述協(xié)信號處理部的點陣液晶顯示部307，以分別為其等顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息；其中所述主信號處理部304和協(xié)信號處理部305分別連接至一個數(shù)據(jù)存儲部308以根據(jù)內(nèi)部時鐘信號實時存取數(shù)據(jù)，所述電源部301分別接入計量部303、主信號處理部304和協(xié)信號處理部305并為之提供工作電壓支持。
[0045]在一個實施例中，設(shè)計所述協(xié)信號處理部304以進行步驟:1)讀取數(shù)據(jù)存儲部中存儲的自定義計量參數(shù)的評分標準；2)讀取實時采集的電能量數(shù)據(jù)；3)對電能量數(shù)據(jù)質(zhì)量計量參數(shù)進行對比和評判；4)當外部逆變器送入電網(wǎng)的質(zhì)量不滿足并網(wǎng)條件且達到報警閥值時，向所述點陣液晶顯示部輸出報警信號；5)當電網(wǎng)的質(zhì)量不滿足并網(wǎng)條件且達到切斷閥值時，向所述主信號處理部發(fā)出切斷命名；6)控制所述主信號處理部接收切斷命名后斷開逆變器輸出，停止向電網(wǎng)逆變供電。
【權(quán)利要求】
1.分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置，設(shè)置于分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備層和傳感器層中，包括了:電源部，通過向220V市電進行取電穩(wěn)壓后獲得直流電源供電測量裝置工作；信號采集部，對市電電壓和電流進行采集以獲取可計算信號；計量部，連接所述信號采集部以對電壓和電流信號進行雙向計量計算；以及主信號處理部，連接所述計量部以對計量數(shù)據(jù)進行處理；其特征在于進一步包括:協(xié)信號處理部，通過所述信號采集部采集市電電壓和電流信號并進行快速FFT變換計算和分析，以作為所述計量部和主信號處理部的擴展大運算量單元；數(shù)據(jù)顯示部，包括連接所述主處理器的段式液晶顯示部以及連接所述協(xié)信號處理部的點陣液晶顯示部，以分別為其等顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息；其中:所述主信號處理部和協(xié)信號處理部分別連接至一個數(shù)據(jù)存儲部以根據(jù)內(nèi)部時鐘信號實時存取數(shù)據(jù)，所述電源部分別接入計量部、主信號處理部和協(xié)信號處理部并為之提供工作電壓支持。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分用布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)電測量裝置，其特征在于設(shè)計所述協(xié)信號處理部以進行步驟:1)讀取數(shù)據(jù)存儲部中存儲的自定義計量參數(shù)的評分標準；2)讀取實時采集的電能量數(shù)據(jù)；3)對電能量數(shù)據(jù)質(zhì)量計量參數(shù)進行對比和評判；4)當外部逆變器送入電網(wǎng)的質(zhì)量不滿足并網(wǎng)條件且達到報警閥值時，向所述點陣液晶顯示部輸出報警信號；5)當電網(wǎng)的質(zhì)量不滿足并網(wǎng)條件且達到切斷閥值時，向所述主信號處理部發(fā)出切斷命名；6)控制所述主信號處理部接收切斷命名后斷開逆變器輸出，停止向電網(wǎng)逆變供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置，其特征在于:所述分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)由依次通訊耦合的設(shè)備層、傳感器層、通訊層和系統(tǒng)控制層組成，其中所述設(shè)備層包括了安裝于家庭室內(nèi)的用戶用能設(shè)備和與之連接的分布式光伏能源發(fā)電裝置，所述傳感器層被設(shè)置成網(wǎng)關(guān)和交互終端，用于連接用戶用能設(shè)備和分布式光伏能源發(fā)電裝置且對用戶能耗進行計量和供能/用能控制，所述通訊層被設(shè)置成連接所述傳感器層與系統(tǒng)控制層之間的局域網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)關(guān)是設(shè)置為插座或電測量裝置，所述系統(tǒng)控制層是設(shè)置為光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)和用能信息采集系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置，其特征在于所述插座包括:插口，用于為用戶用能設(shè)備提供電力源；取電端，連接電網(wǎng)交流供電線以獲取電力；供能采樣部，接設(shè)于所述插口與取電端之間，用于對供能信號進行采樣并轉(zhuǎn)換為可計算信號；I/O接口部，連接所述供能采樣部，并進一步連接一個設(shè)置于所述插座內(nèi)部的信號處理部和網(wǎng)絡(luò)適配器，其中所述網(wǎng)絡(luò)適配器用于通過天線裝置連接通訊層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置，其特征在于:所述插口包括電源插口和網(wǎng)絡(luò)插口。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置，其特征在于:所述網(wǎng)絡(luò)適配器包括:連接所述網(wǎng)絡(luò)插口的以太網(wǎng)開關(guān)，它進一步連接所述I/O接口部；連接所述以太網(wǎng)開關(guān)的PLC媒體存取控制部，用于根據(jù)每一個網(wǎng)絡(luò)接口接入的用戶用能設(shè)備的接口信息將此用戶設(shè)備分別進行定址和數(shù)據(jù)存取；與所述PLC媒體存取控制部耦合連接的一個模擬前端，它具有一個降壓部以連接所述的取電端，且所述信號處理部通過I/O接口部連接所述以太網(wǎng)開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)用電測量裝置，其特征在于:設(shè)計所述系統(tǒng)控制層以進行以下光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控操作:1)采集各個采集點的當前用能數(shù)據(jù)；2)根據(jù)天氣參數(shù)和運行信息通過模糊算法預(yù)測出用能曲線；3)耦合電價參數(shù)和運行約束條件；4)計算最小繳費目標最優(yōu)化解決方案；5)根據(jù)此最優(yōu)化解決方案進行控制和反饋。
【文檔編號】G05B19/418GK104166387SQ201410328349
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】李也白 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司, 國網(wǎng)浙江長興縣供電公司