分布式电源接入下双向地磅计量与监控一体化设

散布式电源接入下双向地磅计量与监控一体化设计构想
为维护地球资源，当初大力开发无沾染可再生的新能源。在此背景下，大量散布式新能源电源接入电网。散布式电源接入电网后，家庭微电网潮流存在双向性，又有散布式电源发电补贴、余电上网、用电价格不等同因素，传统的电能计量装置已不能满意发展的须要。双向计量与监控一体化设备利用“单片机 + 计量芯片”以及其余通信接口等设备，搭载适合的操作体系对总体任务进行优化设置，较好地弥补了传统电能表的不足，实现双向计量、盘算补贴、电网电能品质采集等任务。
0.引言
化石能源等传统能源，存在不可再生性，它们的日渐枯竭使得人们寻找新能源调换。在这种背景下，大量可再生新能源的开发利用提上日程，甚至已经开端利用。与传统能源不同，太阳能生物能、风能、小水电资源等可再生资源都是散布式存在的。国度大力推行新能源，提倡新能源发电。一方面，随着城镇化建设，电力客户的用电须要也在增加；另一方面，城镇化的建设履行同时也为散布式能源的大量、陈范围地加入供给了有利的大环境。
 
1.散布式电源发展概况
 
1.1散布式电源技巧定义及分类
 
散布式发电 ( Distributed Generation，DG) 技巧个别重要包含发电容量为多少十到多少百 kW 的燃料电池、微型燃气轮机、风力发电技巧、太阳能光伏发电技巧等。这些技巧依附可再生新能源为主的小型发电设备实现，这些小型设备都就近散布在负荷邻近。
1.2 散布式电源优毛病
 
散布式电源存在投资小、占地少及节能环保等诸多优点。但跟传统的集中能源比较，还是有弊病存在。人们将古代电能品质通常理解为 “ 导致用户电力设备不能畸形工作的电压 、电流或频率偏差，造成用电设备故障或错误动作的任何电力问题都是电能品质问题 ”。稳态电能品质问题包含谐波、频率偏差、电压稳定与闪变等；暂态电能品质问题重要包含电压凹陷、电压凸起、暂态震动等，是电力体系产生故障机投切操作等随同的临时性景象。散布式电源接入电网，其输出功率存在随机性跟稳定性特点，并网后轻易引起变压波形畸变、电压稳定与闪变、三项不均衡、谐波等一系列问题，会重大影响电网的电能品质。
 
2.双向地磅计量与监控一体化设备的须要
 
2.1 家庭微电网利用剖析
 
对家庭微电网进行利用剖析，本文是基于高等计量架构（AMI）的。电子地磅被称为地磅是厂矿、商家等用于大宗货物计量的主要称重设备。电子地磅标准配置主要由承重传力机构（秤体）、高精度称重传感器、称重显示仪表三大主件组成，由此即可完成电子地磅基本的称重功能，也可根据不同用户的要求，选配打印机、大屏幕显示器、电脑管理系统以完成更高层次的数据管理及传输的需要。高等计量架构包含以下多少个局部：测数据治理体系 ( MDMS) 、双向通信网络、智能电表跟用户户内网络。
 
高等计量架构中的计量跟智能监控功能由双向计量与监控一体化设备承担。设备包含：主站、智能设备、散布式电源、智能负载。一方面，从上级主站或微电网获得电价、调度信息等；另一方面通过 RS-485、信息网络等方法对散布式电源及用电设备来进行监控。
2.2 家庭用户功能须要
家庭微电网的潮流方法与个别电网潮流方法不同，它是存在双向流动的。电子地磅被称为地磅是厂矿、商家等用于大宗货物计量的主要称重设备。电子地磅标准配置主要由承重传力机构（秤体）、高精度称重传感器、称重显示仪表三大主件组成，由此即可完成电子地磅基本的称重功能，也可根据不同用户的要求，选配打印机、大屏幕显示器、电脑管理系统以完成更高层次的数据管理及传输的需要。地磅厂家将物体的重量传递给称重传感器的机械平台，常见有钢结构及钢混结构二种型式。散布式电源发电补贴、余电上网、用电电价不同、家庭用电方法不同。传统的电能计量装置显然已经不能满意如此多样化的须要了。这就请求有一种可能双向计量且存在监控功能的设备来调换。
 
3.硬件计划
双向计量与监控一体化设备同时具备对电网的品质监测、可双向计量电能用度、可计量散布式电源的发电补贴、可体现用电能效等功能。设备采取 MCU+ 计量芯片计划，重要组成局部为：双向计量、 CAN 总线、信息网络及 RS-485 模块。
3.1双向计量模块
 
依照《 国度电网智能电表技巧标准 》请求，双向计量应当实现的功能有：“组合 / 正向 / 反向有功总电能、组合 / 正向 / 反向各费率有功电能、正向 / 反向分相有功电能、正向 / 反向有功最大需量、刹时解冻功能、整点解冻功能、电压过压欠压事件记录、电消散流过流事件记录、刹时电压电流功率的检测等功能。汽车衡厂家采用分离式分离式数字接线盒，通过对模拟传感器输出的信号进行A/D转换，使接线盒到仪表的信号为数字信号，降低了遥控的机会、受温度、射频干扰的机会，同时也使传输距离比普通模拟式更远，信号传输更加稳定。相对于数字式汽车衡，造价略低，方便旧的模式汽车衡升级。”经过综合考虑，采取 ADE7878/7593 计量芯片为宜。
3.2 通信功能模块
 
为满意实际利用中不同的通信接口须要，设备集成信息网络、电力线载波、RS-485、CA
　　N、红外借口等通信模块。例如：后期与其余能效治理设备通信可利用 CAN；远程抄表功能的实现可依附红外通信；信息网络可用于与其余散布式单元通信，获得更多讯息。
 
4.软件设计及任务组成
 
设备要实现电能品质监测、双向独破计量电能电费、计量补贴、双向通信等功能。全部体系对实时性请求十分高，任务沉重，操作体系选取轻量级的，比方 FreeRTOS。基于操作体系支撑，可将设备的软件流程在不影响功能的情况下分解成多少块重要任务。
4.1 总体任务设计
 
双向计量与监控一体化设备的任务波及电网的电能品质监测、数据存储、双向电能计量、人机交互等方面。为保障电网品质监测的正确性，电网参数采集处理任务设置成最高优先级；双向计量任务也较为重要，设置为次优先级；通信任务在不同时段不同场合须要依据实际情况来设置级别；数据存储时光请求很短，设置为较低的优先级；能效治理任务对实时性请求不高，可设置级别为 0。
4.2 电能双向计量任务
 
电能双向计量任务由线周期电能累计模式实现。在电能计量模式下，对计量芯片进行配置。设置为：LINECYC 寄存器中所设整数个半波周期的积分每次处理结束，就会向主控芯片发出中断恳求。主控芯片收到恳求即读取电能寄存器的值及获取寄存器状况，及时判断有功的正反向；利用获取的信息进一步进行处理，为用户能效治理任务及微电网中心把持器供给有效数据。
4.3 电能品质监测任务
 
散布式电源不同于传统的集中能源，它所产生的电能品质不佳。汽车衡厂家采用分离式分离式数字接线盒，通过对模拟传感器输出的信号进行A/D转换，使接线盒到仪表的信号为数字信号，降低了遥控的机会、受温度、射频干扰的机会，同时也使传输距离比普通模拟式更远，信号传输更加稳定。相对于数字式汽车衡，造价略低，方便旧的模式汽车衡升级。散布式能源产生的电能牢固性差、会产生电压稳定跟闪变、还会呈现谐波、电压偏差、频率稳定等问题。双向计量与监控一体化设备诚然不能把上述问题全部解决，但对谐波还是有一定作用的。对谐波进行计量，则需采集定时电压、刹时电流值。利用操作体系设置一个周
期采集 100 或 200 个样本，设置每隔 0.1 或 0.2ms 进行一次采样工作。此采样程序设置为最优先级，以使电网得到最快响应，来维护大电网的运行。
4.4 数据存储任务
 
双向计量与监控一体化设备还包含数据存储功能。电子地磅被称为地磅是厂矿、商家等用于大宗货物计量的主要称重设备。电子地磅标准配置主要由承重传力机构（秤体）、高精度称重传感器、称重显示仪表三大主件组成，由此即可完成电子地磅基本的称重功能，也可根据不同用户的要求，选配打印机、大屏幕显示器、电脑管理系统以完成更高层次的数据管理及传输的需要。数据存储模块实现设备的数据存储及读取操作。其中包含基本参数、电能品质信息以及用户用电信息等。同时，数据存储任务还可对设备的运行状况进行监控。通过记录设备设备的运行状况，能效治理状况信息，停送电事件产生时处理申请；信息网络连接时，治理设备连接状况，将不必的链接封闭以开释资源来使设备更加顺畅地运行等。另外，数据存储任务还可能对散布式电源进行监控，并反馈给上级电网。
5.结束语
 
随着散布式电源大量接入电网，家庭微电网潮流存在双向性，分
布式电源电费补贴，散布式电源接入电网后电能品质不牢固等因素导致传统的电能计量装置不再实用。双向计量与监控一体化设备可能较好地解决上述问题。进一步配合 Free Ｒ TOS 嵌入式操作体系对设备进行软件设计，弥补传统电能表的缺憾，实现双向电能独破计量、补贴电费盘算、微电网电能品质监测及信息通信等功能。为散布式电源的推广利用做了一个良好的助推，也为大电网的保险牢固运行供给了有效保障。