CN111679240A - 一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置 - Google Patents

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黄奇峰
李志新
王忠东
陆子刚
陈刚
吴桥
陈文广
尧赣东
尤文正
郭家豪
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Abstract

本发明公开了一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，安装于分布式能源系统的直流节点，包括：分压器、测量系统和发射系统构成；分压器由测量分压器、屏蔽分压器和并联电容器构成，安装于绝缘筒内部；绝缘筒一端固定安装于直流输电铜排上，另一端采用可伸缩式柔性结构安装于直流输电铜排的另外一端上；测量分压器选取串并联的电阻分压器，取中间段电阻电压作为直流节点电压；发射系统将测量的直流节点电压传输至分布式能源系统电能计量装置。本发明测量装置采用绝缘结构便于在线安装，且采用柔性化安装方式适应不同分布式能源系统。

Description

一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置
技术领域
本发明涉及一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，属于直流互感器校验技术领域。
背景技术
分布式能源主要是指太阳能电池板发电及新型分布式直流汽车充电电站等中压电力交直流变换电力系统。其中太阳能电池板发电系统将分布式的太阳能电池板的直流变换、升压成为可远距离输送的交流电能；分布式直流汽车充电电站采用集中式、降压整流并分布式直流充电的方式进行交直流的变换。上述分布式能源转换系统的交直流变换效率目前采用的停电对能源系统中的交流侧电压、电流、电能及直流侧电压、电流、电能等电能计量装置进行额定（或典型）工作状态下校准（额定频率、额定电压、额定电流）。但是，由于分布式能源系统的工作方式有满负荷的峰值工作状态也有待机低损耗的工作状态，以及整流引起的谐波等因素，在特性工作状态下可能已超出电能计量装置的测量范围从而电能计量不准确。
分布式能源系统的电能计量装置采用固定式安装，其直流侧电压、电流、电能等电能测量装置都是采用分布式安装的方式，与电能测量装置距离较远。现有的电能计量装置采用停电、分别校准的方式进行误差测量，而且只能测量其中的额定负荷等典型工作状态下的误差。
由于分布式能源系统的负荷状态迥异及整流的谐波影响，现有的校准方法无法完整、全状态地测量电能计量装置的误差特性。尤其是分布式能源系统的转换效率，需要准确、实时地在同一时刻交流侧及直流侧的功率。因上述的交直流电能测量装置分布距离、直流测量装置的谐波、工作状态等影响因素，通过现有装置进行准确测量不易实现。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，采用的技术方案如下：
一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，所述直流电压在线测量装置安装于分布式能源系统的直流节点，包括：分压器、测量系统和发射系统；
所述分压器由测量分压器、屏蔽分压器和并联电容器构成，安装于绝缘筒内部；
所述测量系统用于将测量分压器测量的直流节点的模拟电压信号转换成数字信号；
所述发射系统用于将测量系统生成的数字信号传输至分布式能源系统电能计量装置；
所述测量系统和发射系统安装于绝缘筒的中部位置，与接地电位绝缘。
进一步的，所述测量分压器置于屏蔽分压器内，屏蔽分压器螺旋布局于测量分压器外部。
进一步的，所述并联电容器与测量分压器及屏蔽分压器并联。
进一步的，所述测量分压器为电阻分压器，采用温度系数相反的电阻器并联，多组并联后的电阻器串联的方式进行联接。
进一步的，所述直流节点电压取于测量分压器的中段电阻，与直流联接点两端对称。
进一步的，所述测量分压器采用无感电阻结构。
进一步的，所述绝缘筒一端固定安装于直流输电铜排上；绝缘筒另一端为可伸缩式柔性结构，安装于直流输电铜排的另外一端上。
进一步的，所述数字信号通过GPS/北斗系统对时标计，并通过无线通道经由发射系统传输至分布式能源系统电能计量装置。
进一步的，所述发射系统为无线发射系统或者光纤传输系统。
本发明的优点为：
（1）本发明测量装置采用绝缘结构便于在线安装；
（2）本发明测量装置采用柔性化安装方式适应不同分布式能源系统；
（3）本发明测量装置中测量分压器置于屏蔽分压器内，阻隔外部电磁干扰；且测量分压器采用无感电阻设计测量系统高次谐波；且测量分压器电阻采用温度修正选片，提高适用范围；
（4）本发明测量装置采用测量分压器取电实现无源化设计，且测量分压器并联电容防系统过电压冲击。
附图说明
图1为本发明的电压在线测量装置结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种分布式能源效率校准用高精度直流电压在线测量装置（以下简称直流测量装置），是分布式能源系统电能计量装置在线校准测量系统的一部分，用于测量分布式能源系统各个输入或输出节点的实时直流电压。
本发明的直流测量装置将无源设计的直流电压测量装置采用特殊绝缘结构的柔性安装方式安装于各种不同分布式能源系统的直流节点，实时测量电压数据通过GPS/北斗系统对时标计，并由无线通道传输至分布式能源系统电能计量装置。
参见图1，本发明的直流测量装置主要由分压器、测量系统和无线发射系统构成。
分压器由测量分压器、屏蔽分压器和并联电容器三部分构成，三部分均安装于绝缘筒内部。
测量分压器置于屏蔽分压器内，屏蔽分压器螺旋布局于测量分压器外部，用于屏蔽外部电磁场对测量分压器的影响。采用与测量分压器二次输出相同的方式从屏蔽分压器的中段取出测量装置的电源，实现本发明的无源化设计。
并联电容器与测量分压器及屏蔽分压器并联，以降低分布式能源系统操作电压对分压器绝缘的影响，实现测量装置在线化在一定时间内长期平稳运行。
进一步的，测量分压器采用电阻分压器，采用温度系数相反的电阻器并联后形成温度系数较小的电阻，采用多组并联后的电阻器串联的方式进行联接，作为测量分压器的主体。直流节点的二次电压取于测量分压器的中段电阻，与直流联接点两端对称。
进一步的，测量分压器采用无感电阻设计，降低高频谐波分量的测量精度。
绝缘筒一端为固定安装点，可固定安装于直流输电铜排上；绝缘筒另一端为可伸缩式柔性结构，安装于直流输电铜排的另外一端上。采用这种方式，使直流测量装置以柔性安装方式安装于各种不同分布式能源系统的直流节点。
测量系统用于将测量分压器测量的直流节点的模拟电压信号转换成数字信号，通过GPS/北斗系统对时标计并由无线通道传输通过无线传输系统发送至分布式能源系统电能计量装置。
测量系统及无线传输系统都安装于绝缘筒的中部位置，保持与接地电位绝缘，实现在线长期运行化设计。
进一步的，光无线信号传输被屏蔽或不畅通时可选配光纤传输系统进行数据传输。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，其特征在于，所述直流电压在线测量装置安装于分布式能源系统的直流节点，包括：分压器、测量系统和发射系统；
所述分压器由测量分压器、屏蔽分压器和并联电容器构成，安装于绝缘筒内部；
所述测量系统用于将测量分压器测量的直流节点的模拟电压信号转换成数字信号；
所述发射系统用于将测量系统生成的数字信号传输至分布式能源系统电能计量装置；
所述测量系统和发射系统安装于绝缘筒的中部位置，与接地电位绝缘。
2.根据权利要求1所述的一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，其特征在于，所述测量分压器置于屏蔽分压器内，屏蔽分压器螺旋布局于测量分压器外部。
3.根据权利要求2所述的一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，其特征在于，所述并联电容器与测量分压器及屏蔽分压器并联。
4.根据权利要求1所述的一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，其特征在于，所述测量分压器为电阻分压器，采用温度系数相反的电阻器并联，多组并联后的电阻器串联的方式进行联接。
5.根据权利要求4所述的一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，其特征在于，所述直流节点电压取于测量分压器的中段电阻，与直流联接点两端对称。
6.根据权利要求4所述的一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，其特征在于，所述测量分压器采用无感电阻结构。
7.根据权利要求1所述的一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，其特征在于，所述绝缘筒一端固定安装于直流输电铜排上；绝缘筒另一端为可伸缩式柔性结构，安装于直流输电铜排的另外一端上。
8.根据权利要求1所述的一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，其特征在于，所述数字信号通过GPS/北斗系统对时标计，并通过无线通道经由发射系统传输至分布式能源系统电能计量装置。
9.根据权利要求1所述的一种分布式能源效率校准用直流电压在线测量装置，其特征在于，所述发射系统为无线发射系统或者光纤传输系统。
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