CN112014634B - 一种多回路双向动态电能计量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力电能计量技术领域，公开了一种多回路双向动态电能计量装置及方法，所述多回路双向动态电能计量方法包括：确定进线、负荷、电源支路回路数；配置交流电流、电压、采样板、CPU、电源；装置各支路电流电压回路、通信回路接线；设置进线/负荷/电源参数；调试完成并投入运行；所述多回路双向动态电能计量装置包括：装置面板；装置面板反面安装有交流电流插件、交流电压插件、采样板、CPU插件、电源插件。本发明具有3个以上子回路，每个回路具有双向计量功能，且能独立设置计量电价；将不同电价子负荷自行消纳的发电量进行区分，提高计量的精确性；将各支路接入计量装置中，按采样周期对各子负荷、电源、总路进线进行计量。

Description

一种多回路双向动态电能计量装置及方法

技术领域

本发明属于电力电能计量技术领域，尤其涉及一种多回路双向动态电能计量装置及方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：某用户有2种或以上不同下网电价的子负荷，分布式电源计划以“自发自用、余电上网”方式接入该用户。若分布式电源投资方与原用户为不同的独立法人或自然人，则电网公司、用户、分布式电源投资方两两之间均存在电费结算的关系。用户需与电网结算下网有功电量；分布式电源投资方需与电网结算的上网电量和发电补贴；分布式电源投资方需与用户单独结算分布式电源供给负荷1、负荷2的内部消纳自用电量。因进线L存在上网和下网两种状态，根据基尔霍夫定律并对时间段积分有以下结论：

当进线L功率方向为上网时，有：

当进线L功率方向为下网时，有：

注：右上角标的“+”号代表该支路在进线L为上网状态时的有功电量，“-”号代表该支路在进线L为下网状态时的有功电量。P⁺代表L为上网状态时段期间支路的有功累计电量；P^－代表L为下网状态时段期间支路的有功累计电量

用户应与电网结算的下网有功电量为：

分布式电源投资方应与电网结算的上网电量为：

分布式电源投资方应与用户结算的负荷1自用电量为：

分布式电源投资方应与用户结算的负荷2自用电量为：

现有技术为：1)在进线、负荷1、负荷2、分布式电源处独立安装计量表；2)传统计量表计的功能仅对某支路的功率进行时间积分运算，而运算不带任何条件判据，无法获知进线L的上、下网状态。传统的计量表因无法区分上下网状态，仅能够计量而无法获取P₁ ⁺、P₁ ^－、/>等必需的中间变量，进而无法满足分布式电源投资方与用户间的精确结算要求，仅能通过估算或定比例等误差较大的方式。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统的独立采集、定时传输计量方式无法将各子负荷自行消纳的发电量区分后计取，不能根据系统运行状态进行子负荷的分段计量，导致计量电量混淆无法精确区分，进而造成较大的计费误差。

解决上述技术问题的难度：计量装置在对电量进行时间积分运算时，应根据进线L的上网、下网状态，对两种状态的时间段分别进行时间累积计算，方能实现分布式电源投资方与用户间的精确结算。

解决上述技术问题的意义：发明一种多回路双向动态电能计量装置，实现了在分布式电源以“自发自用、余电上网”方式接入含有2种及以上不同电价子负荷用户的情况下，分布式电源投资方与用户间的自发自用电量精确结算。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种多回路双向动态电能计量装置及方法。

本发明是这样实现的，一种多回路双向动态电能计量方法，所述多回路双向动态电能计量方法包括：

第一步，确定进线、负荷、电源支路回路数，确定计量的策略算法；

所述多回路双向动态电能计量方法当p_L判断方向为正，即进线L为上网状态时，对任一支路i均执行上网时段电量积分策略：

所述多回路双向动态电能计量方法当p_L判断方向为负或零，即进线L为下网状态时，对任一支路i均执行上网时段电量积分策略：

其中，P代表有功电量，p代表有功功率。

进一步，所述多回路双向动态电能计量方法进线L存在上网和下网两种状态，根据基尔霍夫定律并对时间段积分有：

当进线L功率方向为上网时，有：

当进线L功率方向为下网时，有：

其中，“+”号代表该支路在进线L为上网状态时的有功电量，“-”号代表该支路在进线L为下网状态时的有功电量；P⁺代表L为上网状态时段期间支路的有功累计电量；P^－代表L为下网状态时段期间支路的有功累计电量。

第二步，按需求配置交流电流、电压、采样板、CPU、电源等插件；

第三步，装置现场各支路电流电压回路、通信回路接线；

第四步，装置中设置进线/负荷/电源支路参数；

用户支路与电网结算的下网有功电量为：

分布式电源投资方应与电网结算的上网电量为：

分布式电源投资方与用户结算的负荷1自用电量为：

分布式电源投资方与用户结算的负荷2自用电量为：

电能计量采集并经时间积分后得到P₁ ⁺、P₁ ^－、/>等中间变量，装置程序通过以上预设的公式生成对应的所需电量，从而实现电网、用户、分布式电源投资方两两间的电量结算。

第五步，调试完成并投入运行。

进一步，第四步中，所述进线/负荷/电源参数的设置方法为：

(1)通过进线/负荷/电源自身的调光线与外部设备连接，并接收所述外部设备发送的输入频率；

(2)判断所述输入频率属于正常工作频段还是设定频段，所述正常工作频段包括小于1kHz的所有频率，所述设定频段为大于1kHz的频率；

(3)当所述输入频率属于设定频段时，根据预设的输入频率所属子频段与进线/负荷/电源参数的对应关系，通过该输入频率的占空比对进线/负荷/电源的参数进行设定。

进一步，所述进线/负荷/电源参数的设置方法还包括：

通过所述调光线接收经所述外部设备调制编码的参数设定信号，根据解码后获取的命令对进线/负荷/电源参数的设置方法的参数进行设定。

本发明的另一目的在于提供一种基于所述多回路双向动态电能计量方法的多回路双向动态电能计量装置，所述多回路双向动态电能计量装置设置有：

装置面板；

装置内部设置1面主板，装置面板反面安装有交流电流插件、交流电压插件、采样板、CPU插件、电源插件，各插件为独立的功能模块，通过主板上预制的插槽与主板插接连接，并通过主板内置电路实现通讯互联。

进一步，所述多回路双向动态电能计量装置按采样周期对各子负荷、电源、总路进线进行实时计量；具有3个以上子回路，每个回路具有双向计量功能，且独立设置计量电价。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：具有3个以上子回路，每个回路具有双向计量功能。将不同电价子负荷自行消纳的发电量进行精确结算，提高计量的精确性。将各支路接入计量装置中，按采样周期对各子负荷、电源、总路进线进行实时计量。而传统方法仅能通过定比例的方式进行估算，传统方法中：

分布式电源投资方与用户结算的负荷1自用电量为：

分布式电源投资方与用户结算的负荷2自用电量为：

其中，P₁＝P₁ ⁺+P₁ ^—，通过实测证明，传统方法比本装置的计量偏差达到27％左右，详见证明部分。

通过实验数据对比，本发明装置比起传统方法的计量精度大幅提高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的多回路双向动态电能计量装置的结构示意图；

图中：(a)正面；(b)反面；1、装置面板；2、交流电流插件；3、交流电压插件；4、采样板；5、CPU插件；6、电源插件。

图2是本发明实施例提供的多回路双向动态电能计量装置的原理接线示意图。

图3是本发明实施例提供的多回路双向动态电能计量方法流程图。

图4是本发明实施例提供的进线/负荷/电源参数的设置方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对传统的独立采集、定时传输计量方式无法将各子负荷自行消纳的发电量区分后计取的问题。本发明解决了不同电价子负荷自行消纳的发电量无法区分的问题。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的多回路双向动态电能计量装置包括：装置面板1、交流电流插件2、交流电压插件3、采样板4、CPU插件5、电源插件6。

装置面板1反面安装有交流电流插件2、交流电压插件3、采样板4、CPU插件5、电源插件6。

本发明实施例提供的多回路双向动态电能计量装置的原理接线示意图如图2所示。

如图3所示，本发明实施例提供的多回路双向动态电能计量方法包括以下步骤：

S101，确定进线、负荷、电源支路回路数。

S102，按需求配置交流电流、电压、采样板、CPU、电源等插件。

S103，装置现场各支路电流电压回路、通信回路接线。

S104，装置中设置各支路类型(进线/负荷/电源)参数。

S105，调试完成并投入运行。

在本发明的优选实施例中，当p_L判断方向为正，即进线L为上网状态时，对任一支路i均执行上网时段电量积分策略：

在本发明的优选实施例中，当p_L判断方向为负或零，即进线L为下网状态时，对任一支路i均执行上网时段电量积分策略：

其中P代表有功电量，p代表有功功率。

在本发明的优选实施例中，因进线L存在上网和下网两种状态，根据基尔霍夫定律并对时间段积分有以下结论：

当进线L功率方向为上网时，有：

当进线L功率方向为下网时，有：

注：右上角标的“+”号代表该支路在进线L为上网状态时的有功电量，“-”号代表该支路在进线L为下网状态时的有功电量。P⁺代表L为上网状态时段期间支路的有功累计电量；P^－代表L为下网状态时段期间支路的有功累计电量：

用户与电网结算的下网有功电量为：

分布式电源投资方应与电网结算的上网电量为：

分布式电源投资方与用户结算的负荷1自用电量为：

分布式电源投资方与用户结算的负荷2自用电量为：

电能计量采集并经时间积分后得到P₁ ⁺、P₁ ^－、/>等中间变量，装置程序通过以上预设的公式生成对应的所需电量，从而实现电网、用户、分布式电源投资方两两间的电量结算。

如图4所示，本发明实施例提供的步骤S104中，所述进线/负荷/电源参数的设置方法为：

S201，通过进线/负荷/电源自身的调光线与外部设备连接，并接收所述外部设备发送的输入频率。

S202，判断所述输入频率属于正常工作频段还是设定频段，所述正常工作频段包括小于1kHz的所有频率，所述设定频段为大于1kHz的频率。

S203，当所述输入频率属于设定频段时，根据预设的输入频率所属子频段与进线/负荷/电源参数的对应关系，通过该输入频率的占空比对进线/负荷/电源的参数进行设定。

本发明实施例提供的进线/负荷/电源参数的设置方法还包括：通过所述调光线接收经所述外部设备调制编码的参数设定信号，根据解码后获取的命令对进线/负荷/电源参数的设置方法的参数进行设定。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

采用本发明装置对某工业用户开闭所进行电量实测，根据进线L的上、下网状态，将测量自动分割为30个时段，得到如下表所示的数据，其中进线L电量为正代表上网电量，进线L电量为负代表下网电量。表格中电量数字单位为kWh。

以上数据分析可知，本发明装置能够精确计算负荷自用电量，而传统方法估算的误差达到了27％左右，本发明装置具有比传统方法不可比拟的精确度。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多回路双向动态电能计量方法，其特征在于，所述多回路双向动态电能计量方法包括以下步骤：

第一步，确定进线、负荷、电源支路回路数；

第二步，按需求配置交流电流、电压、采样板、CPU、电源的插件；

第三步，通信回路接线，将现场各支路电流电压回路的数据汇集到装置；装置设置有：装置面板；装置面板反面安装有交流电流插件、交流电压插件、采样板、CPU插件、电源插件；按采样周期对各子负荷、电源、总路进线进行实时计量；具有3个以上子回路，每个回路具有双向计量功能，且独立设置计量电价；

第四步，在装置中设置各支路参数：进线/负荷/电源；

第五步，调试完成并投入运行；

所述多回路双向动态电能计量方法还包括：当pL判断方向为正，即进线L为上网状态时，对任一支路i均执行上网时段电量积分策略：

所述多回路双向动态电能计量方法还包括：当pL判断方向为负或零，即进线L为下网状态时，对任一支路i均执行下网时段电量积分策略：

其中，P代表有功电量，p代表有功功率；

所述多回路双向动态电能计量方法中，所述进线L存在上网和下网两种状态，根据基尔霍夫定律并对时间段积分有：

当进线L功率方向为上网时，有：

当进线L功率方向为下网时，有：

其中，“+”号代表该支路在进线L为上网状态，“-”号代表该支路在进线L为下网状态；P+代表L为上网状态时段期间支路的有功累计电量；P－代表L为下网状态时段期间支路的有功累计电量：

用户与电网结算的下网有功电量为：

分布式电源投资方应与电网结算的上网电量为：

分布式电源投资方与用户结算的负荷1自用电量为：

分布式电源投资方与用户结算的负荷2自用电量为：

电能计量采集并经时间积分后得到P₁ ⁺、P₁ ^-、/>中间变量，装置程序通过以上预设的公式生成对应的所需电量，从而实现电网、用户、分布式电源投资方两两间的电量结算。

2.如权利要求1所述的多回路双向动态电能计量方法，其特征在于，第四步中，所述进线/负荷/电源参数的设置方法为：

(1)通过进线/负荷/电源自身的调光线与外部设备连接，并接收所述外部设备发送的输入频率；

(2)判断所述输入频率属于正常工作频段还是设定频段，所述正常工作频段包括小于1kHz的所有频率，所述设定频段为大于1kHz的频率；

(3)当所述输入频率属于设定频段时，根据预设的输入频率所属子频段与进线/负荷/电源参数的对应关系，通过该输入频率的占空比对进线/负荷/电源的参数进行设定。

3.如权利要求2所述的多回路双向动态电能计量方法，其特征在于，所述进线/负荷/电源参数的设置方法还包括：

通过所述调光线接收经所述外部设备调制编码的参数设定信号，根据解码后获取的命令对进线/负荷/电源参数的设置方法的参数进行设定。

4.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1～3任意一项所述的多回路双向动态电能计量方法。