CN113341216A - 分布式光伏发电系统反窃电方法 - Google Patents

分布式光伏发电系统反窃电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分布式光伏发电系统反窃电方法，包括以下步骤：（1）、获取光伏并联结构向逆变器输出的总电能，逆变器向交流电网输出的总电能，分布式光伏发电系统并网前交流电网的总电能，分布式光伏发电系统并网后交流电网的总电能，每个光伏阵列模块输出的电能；（2）、对步骤（1）获取的数据进行比较、计算，判断是否存在窃电现象以及窃电方法。本发明能够精确判断是否窃电，并且能够分辨窃电现象采用的几种常见的窃电方法，进而可有效避免虚假发电量和骗补问题。

Description

分布式光伏发电系统反窃电方法
技术领域
本发明涉及光伏并网交流电网反窃电方法领域，具体是一种分布式光伏发电系统反窃电方法。
背景技术
光伏发电产业虽在国内起步相对较晚，但鉴于国家政策的扶持，技术也日渐趋于成熟。为了鼓励发展这种新能源发电形式，2013年7月下旬，财政部发布“关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知”，明确指出对用户光伏发电量进行补贴。在国家政策的驱使下，部分不法用户通过科技手段使得分布式光伏电表记录下更多的发电量，以此骗取高额国家补贴，此类诈骗补贴的行为统称为光伏窃电。
分布式光伏窃电主要是通过对光伏发电设备及线路的非法改造，使得光伏电表转速加快，计入更多的虚假发电量，从而骗取更多的光伏补贴。目前典型的分布式光伏窃电方式主要有：升压法、增流法、市电改接法和交流电整流逆变法。光伏窃电行为不仅造成国家财政收入流失，还对光伏电站的并网运行带来了潜在的安全隐患，因此，有必要研发分布式光伏发电反窃电方法与装置，用以及时发现窃电行为，降低国家损失。
图1为目前现有的分布式光伏发电计量原理图，光伏阵列(单个光伏阵列模块或多个光伏阵列模块的并联结构)与逆变器输入端连接，逆变器输出端通过光伏发电计量表连接交流电网，由此实现并网，光伏发电系统的逆变器输出端安装光伏发电计量表，该计量表主要用于记录用户的实时发电量，上传至电网公司系统以便计算发电补贴。同时在用户与电网公司的产权分界点加装关口计量表，用于计量上、下网电量。
图2为升压窃电法原理图，用户把升压变压器并联于光伏电表，从关口电表的用户侧引出接线至升压变压器的输入端，同时升压器输出端接口并入光伏电表的输入端。在a、x两侧构造出虚高的电压，根据功率计算公式，在电流不变的情况下电压升高，光伏电表记录下更多的发电量，让用户得以骗取到一定的光伏政策补贴。
图3为增流窃电法原理图，光伏计量表增流法利用的电流发生器相当于一台二次侧短路的TM，仅需将较小的电压值附加于附加变压器—次侧，附加变压器二次侧便会感应出较大的电流，相当于在光伏发电计量表的电流回路上附加一个虚电流，使计量表转速加快，多计光伏发电量以骗取国家电价补贴。
图4为市电改接窃电法原理图，用户通过整改光伏发电系统的接线方式，从关口电表两端口所对应的A＊、B＊端口转接至端口a、b；由此产生的虚拟光伏发电量在数值上与负载用电量相等，此时光伏计量表的计量数据为家电负载的耗电。这种窃电方式在用户市电消耗功率大于光伏发电功率的情况下，能骗取补贴，如在无光照时，用户可将负载消耗的电能全部冒充光伏发电系统的发电量；当负载消耗小于光伏发电量时，用户将损失光伏上网电量。
图5为交流电整流逆变窃电法原理图，通过直接市电经整流逆变装置AC/DC输出计入光伏电表。该种窃电方式利用市电接入，会导致分布式光伏业主用电量异常，且光伏业主增加的用电量与光伏发电量具有一定的相关性。
上述几种分布式光伏窃电方法均会导致光伏电表测量的光伏发电量不准确，由此存在虚假发电量和骗补问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种分布式光伏发电系统反窃电方法，以解决现有技术分布式光伏并网后存在的窃电问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
分布式光伏发电系统反窃电方法，所述分布式光伏发电系统包括多个光伏阵列模块，多个光伏阵列模块并联连接于同一汇总母线形成光伏并联结构，所述汇总母线通过旁路输出线与逆变器的输入端连接，逆变器的输出端与交流电网旁路连接，由此实现分布式光伏发电系统与交流电网的并网，包括以下步骤：
(1)、获取光伏并联结构向逆变器输出的总电能，逆变器向交流电网输出的总电能，分布式光伏发电系统并网前交流电网的总电能，分布式光伏发电系统并网后交流电网的总电能，每个光伏阵列模块输出的电能；
(2)、比较步骤(1)获得的总电能，若光伏并联结构向逆变器输出的总电能大于逆变器向交流电网输出的总电能，则判断存在窃电现象，并且窃电方法为升压法窃电或增流法窃电。
步骤(2)中还判断逆变器向交流电网输出的总电能是否等于分布式光伏发电系统并网后交流电网的总电能，若等于则计算光伏并联结构向逆变器输出的总电能、分布式光伏发电系统并网前交流电网的总电能之和，并与逆变器向交流电网输出的总电能进行比较，若逆变器向交流电网输出的总电能等于光伏并联结构向逆变器输出的总电能、分布式光伏发电系统并网前交流电网的总电能之和，则判断存在窃电现象，且窃电方法为市电改接窃电。
步骤(2)中还计算各个光伏阵列模块输出的电能之和，并与光伏并联结构向逆变器输出的总电能进行比较，若各个光伏阵列模块输出的电能之和小于光伏并联结构向逆变器输出的总电能，则判断存在窃电现象，且窃电方法为交流电整流逆变窃电。
一种分布式光伏发电反窃电系统，包括多个电能表构成的测量部分，以及单片机构成的数据处理部分，电能表分别电接入至所述汇总母线与逆变器输入端之间、所述逆变器输出端与交流电网之间、逆变器输出端连接点前的交流电网、逆变器输出端连接点后的交流电网、每个光伏阵列模块与汇总母线之间，由汇总母线与逆变器输入端之间的电能表测量得到光伏并联结构向逆变器输出的总电能，由逆变器输出端与交流电网之间电能表测量得到逆变器向交流电网输出的总电能，由逆变器输出端连接点前的交流电网上的电能表测量得到分布式光伏发电系统并网前交流电网的总电能，由逆变器输出端连接点后的交流电网上的电能表测量得到分布式光伏发电系统并网后交流电网的总电能，由每个光伏阵列模块与汇总母线之间的电能表测量得到每个光伏阵列模块输出的电能；各个电能表分别与所述单片机信号传递连接；
单片机的存储器中存储有程序指令，程序指令包括数据采集模块、数据处理模块，单片机运行程序指令中的数据采集模块时执行所述步骤(1)，单片机运行程序指令中的数据处理模块时执行所述步骤(2)。
本发明用于分布式光伏发电系统与交流电网并网后，测量光伏发电系统发电量时的窃电判断，能够精确判断是否窃电，并且能够分辨窃电现象采用的几种常见的窃电方法，进而可有效避免虚假发电量和骗补问题。
附图说明
图1是现有技术光伏发电与计量原理图。
图2是现有技术升压窃电法原理图。
图3是现有技术增流窃电法原理图。
图4是现有技术市电改接窃电法原理图。
图5是现有技术交流电整流逆变窃电法原理图。
图6是本发明光伏反窃电系统原理图。
图7是本发明用于防止升压法窃电原理图(省略通讯线)。
图8是本发明用于防止增流法窃电原理图(省略通讯线)。
图9是本发明用于防止市电改接窃电原理图(省略通讯线)。
图10是本发明用于防止交流电整流逆变窃电原理图(省略通讯线)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图6所示为分布式光伏发电反窃电系统原理图，其中KA1、KA2、...、KAn为在每个光伏阵列模块上所安装的多功能直流电能表，用来记录每个光伏阵列模块输出的电能数据；KB为所有光伏阵列并联后形成的光伏并联结构的多功能直流电能表，用来记录光伏并联结构向逆变器输出的总电能数据；KC为光伏并联结构输出的电能经过逆变器转换为交流220V电压的多功能交流电能表，用来记录逆变器向交流电网输出的总电能数据；KD为用户多功能交流电能表，用来记录光伏并联结构并网后(即逆变器输出端连接点后)用户家中所有负荷使用的交流电网的总电能数据；KE为关口多功交流电能表，用来记录上、下网电能等数据，即并网前(逆变器输出端连接点前)交流电网的总电能数据。
综合处理模块为具有单片机的智能处理单元，所有电能表通过数据线与综合处理模块相连，将所采集、计算出的数据统一交给综合处理模块进行处理，综合处理模块所需电源由光伏阵列提供，实际上，综合处理模块消耗的电量很少，在光伏阵列模块的汇总母线上安装小容量的蓄电池即可保证供电，当综合处理模块判断出用户用窃电行为时，可以通过无线或者有线的方式及时向供电公司发出报警，以便及时处理。
如果没有窃电行为，忽略逆变器的转换效率和误差，当光伏发电功率大于用户用电功率时，在任一时刻，均有式(1)、式(2)和式(3)成立；当光伏发电功率小于用户用电功率时，在任一时刻，均有式(1)、式(2)和式(3*)成立。
PKA1+PKA2+…+PKAn＝PKB (1)
PKB＝PKC (2)
PKC＝PKE+PKD (3)
PKC+PKE＝PKD (3*)
其中PKA1、PKA2、...、PKAn分别为多功能直流电能表KA1、KA2、...、KAn的有功功率数值，即每个光伏阵列模块输出的有功功率；PKB为多功能直流电能表KB的有功功率数值，即光伏并联结构向逆变器输出的有功功率；PKC为多功能交流电能表KC的有功功率数值，即逆变器向交流电网输出的有功功率；PKD为多功能交流电能表KD的有功功率数值，即光伏并联结构并网后(逆变器输出端连接点后)用户家中所有负荷使用交流电网电能的有功功率；PKE为关口多功交流电能表KE的有功功率数值，即并网前(逆变器输出端连接点前)交流电网的总有功功率。
将式(1)、式(2)和式(3)中的功率换成任意时间间隔的有功电能，依然能够成立，即当光伏发电功率大于用户用电功率时，式(4)、式(5)和式(6)成立；当光伏发电功率小于用户用电功率时，式(4)、式(5)和式(6*)成立。
WKA1+WKA2+…+WKAn＝WKB (4)
WKB＝WKC (5)
WKC＝WKE+WKD (6)
WKC+WKE＝WKD (6*)
其中，WKA1、WKA2、...、WKAn分别为多功能直流电能表KA1、KA2、...、KAn的有功电能值，即每个光伏阵列模块输出的有功电能；WKB为多功能直流电能表KB的有功电能值，即光伏并联结构向逆变器输出的有功电能；WKC为多功能交流电能表KC的有功电能值，即逆变器向交流电网输出的有功电能；WKD为多功能交流电能表KD的有功电能值，即光伏并联结构并网后(逆变器输出端连接点后)用户家中所有负荷使用交流电网电能的有功电能；WKE为关口多功交流电能表KE的有功电能值，即并网前(逆变器输出端连接点前)交流电网的总有功电能。
图7为光伏发电反窃电系统防止升压法窃电原理图(为使画面简洁，省略通讯线)，很显然，使用该方法窃电时，电能表KC的电能和功率增加了，但是电能表KB的电能和功率均未增加，此时WKB>WKC，当综合处理模块检测到某时间间隔内电能表KC和电能表KB的电能满足WKB>WKC，则判定该用户窃电，立即向供电公司发出报警。
图8为光伏发电反窃电系统防止增流法窃电原理图(为使画面简洁，省略通讯线)，很显然，使用该方法窃电和升压法窃电基本类似，电能表KC的电能和功率增加了，但是电能表KB的电能和功率均未增加，此时WKB>WKC，当综合处理模块检测到某时间间隔内电能表KC和电能表KB的电能满足WKB>WKC，则判定该用户窃电，立即向供电公司发出报警。
图9为光伏发电反窃电系统防止市电改接窃电原理图(为使画面简洁，省略通讯线)，当光伏发电功率大于用户用电功率时，窃电是得不偿失的；当光伏发电功率小于用户用电功率时，能够窃电骗取电费补贴，此时WKC＝WKB+WKE，明显不满足式(6*)，而且满足WKC＝WKD，综合处理模块检测到电能表KC和电能表KE电量长时间满足WKC＝WKD，且电能表KB、KC和KE满足WKC＝WKB+WKE时，则判定该用户窃电，立即向供电公司发出报警。
图10为光伏发电反窃电系统防止交流电整流逆变窃电原理图(为使画面简洁，省略通讯线)，使用该方法窃电时，电能表KB的电能和功率增加了，但是电能表KA1、KA2、...、KAn的电能和功率均未增加，此时WKA1+WKA2+…+WKAn<WKB，当综合处理模块检测到某时间间隔内电能表KA1、KA2、...、KAn和电能表KB的电能满足WKA1+WKA2+…+WKAn<WKB，则判定该用户窃电，立即向供电公司发出报警。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (8)

1.分布式光伏发电系统反窃电方法，所述分布式光伏发电系统包括多个光伏阵列模块，多个光伏阵列模块并联连接于同一汇总母线形成光伏并联结构，所述汇总母线通过旁路输出线与逆变器的输入端连接，逆变器的输出端与交流电网旁路连接，由此实现分布式光伏发电系统与交流电网的并网，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、获取光伏并联结构向逆变器输出的总电能，以及逆变器向交流电网输出的总电能；
（2）、比较步骤（1）获得的总电能，若光伏并联结构向逆变器输出的总电能大于逆变器向交流电网输出的总电能，则判断存在窃电现象。
2.根据权利要求1所述的分布式光伏发电系统反窃电方法，其特征在于：步骤（2）中判断窃电方法为升压法窃电或增流法窃电。
3.根据权利要求1所述的分布式光伏发电系统反窃电方法，其特征在于：步骤（1）中还获取分布式光伏发电系统并网前交流电网的总电能，以及分布式光伏发电系统并网后交流电网的总电能；
步骤（2）中还判断逆变器向交流电网输出的总电能是否等于分布式光伏发电系统并网后交流电网的总电能，若等于则计算光伏并联结构向逆变器输出的总电能、分布式光伏发电系统并网前交流电网的总电能之和，并与逆变器向交流电网输出的总电能进行比较，若逆变器向交流电网输出的总电能等于光伏并联结构向逆变器输出的总电能、分布式光伏发电系统并网前交流电网的总电能之和，则判断存在窃电现象。
4.根据权利要求3所述的分布式光伏发电系统反窃电方法，其特征在于：步骤（2）中判断窃电方法为市电改接窃电。
5.根据权利要求1所述的分布式光伏发电系统反窃电方法，其特征在于：步骤（1）中还获取每个光伏阵列模块输出的电能；步骤（2）中还计算各个光伏阵列模块输出的电能之和，并与光伏并联结构向逆变器输出的总电能进行比较，若各个光伏阵列模块输出的电能之和小于光伏并联结构向逆变器输出的总电能，则判断存在窃电现象。
6.根据权利要求5所述的分布式光伏发电系统反窃电方法，其特征在于：步骤（2）中判断窃电方法为交流电整流逆变窃电。
7.一种用于权利要求1-6中任意一项所述反窃电方法的分布式光伏发电反窃电系统，其特征在于：包括多个电能表构成的测量部分，以及单片机构成的数据处理部分，其中：
电能表分别电接入至所述汇总母线与逆变器输入端之间、所述逆变器输出端与交流电网之间、逆变器输出端连接点前的交流电网、逆变器输出端连接点后的交流电网、每个光伏阵列模块与汇总母线之间，由汇总母线与逆变器输入端之间的电能表测量得到光伏并联结构向逆变器输出的总电能，由逆变器输出端与交流电网之间电能表测量得到逆变器向交流电网输出的总电能，由逆变器输出端连接点前的交流电网上的电能表测量得到分布式光伏发电系统并网前交流电网的总电能，由逆变器输出端连接点后的交流电网上的电能表测量得到分布式光伏发电系统并网后交流电网的总电能，由每个光伏阵列模块与汇总母线之间的电能表测量得到每个光伏阵列模块输出的电能；各个电能表分别与所述单片机信号传递连接；
所述单片机基于各个电能表测量的电能数据进行运算，判断是否存在窃电现象。
8.根据权利要求7所述的一种分布式光伏发电反窃电系统，所述单片机连接有存储器，存储器中存储有程序指令，其特征在于：所述程序指令包括数据采集模块、数据处理模块，所述单片机运行程序指令中的数据采集模块时执行所述步骤（1），单片机运行程序指令中的数据处理模块时执行所述步骤（2）。
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