CN202110217U - 一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置，包括数据采集模块、双向电能计量芯片、单片机、通讯模块、显示模块和电源模块。其特征在于：所述数据采集模块的输出端接入双向电能计量芯片；所述双向电能计量芯片的输出端接入单片机；所述单片机的输出端接入通讯模块及显示模块；所述电源模块为上述各模块提供可靠而稳定的工作电源。本实用新型能够精确计量正反两个方向的功率和电能，计算速度快，精确度高，特别适用于太阳能、风力以及电动汽车储能等分布式新能源发电系统并网后双向流动的功率和电能的精确计量。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置。
背景技术：
为了保护环境，减少化石燃料发电，分布式新能源发电受到了广泛关注。目前多种分布式新能源发电系统已在用户侧得到大量应用。小型家用太阳能发电系统、家用风力发电系统、电动汽车储能发电系统已出现在发达国家的普通百姓家庭之中。中国将分布式新能源发电列为了“十二五”期间能源发展的优先领域。
分布式新能源发电系统并网后，存在功率和能量的双向流动。当分布式新能源发电系统无法满足用户电力需求时，接收电网的电能。而当分布式新能源发电系统电力充裕，在满足用户电力需求的前提下，将剩余的电能反馈回电网，实现分布式新能源发电系统与电网之间能量的双向流动。
目前，小型家用太阳能、风力、电动汽车储能等分布式新能源发电系统的投入运行已成为一种发展趋势。然而，现有技术中的用户侧电能计量方式多为单向计量，无法满足分布式新能源发电系统并网后电能双向流动的计量要求。欧美一些家庭通过同时安装一个用电电表和一个发电电表，来解决分布式新能源发电系统与电网之间电能双向流动的计量问题。但这种方式存在资源浪费、使用不便等缺点。因此， 一种同时计量从电网向分布式新能源发电系统流动的电能(即正向电能)，以及从分布式新能源发电系统反馈回电网的电能(即反向电能)的装置亟待研发。
实用新型内容：
本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有用户侧电能计量技术缺乏双向电能计量功能的缺陷，提供一种安装在分布式新能源发电系统并网处，通过一个计量装置实现分布式新能源发电系统与电网之间电能双向流动的计量功能。此外，本实用新型还能通过通讯模块完成与电能管理中心的远程通信，实现实时记录及远程抄表功能。该装置安装方便，成本低廉，随着各种家用太阳能、风力、电动汽车储能等分布式新能源发电系统的出现和普及，具有广泛的应用前景。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置，包括数据采集模块、双向电能计量芯片、单片机、通讯模块、显示模块和电源模块。其特征在于：所述数据采集模块的输出端接入双向电能计量芯片；所述双向电能计量芯片的输出端接入单片机；所述单片机的输出端接入通讯模块及显示模块；所述电源模块为上述各模块提供可靠而稳定的工作电源。
作为实施方案，所述的数据采集模块包括电压采样电路、电流采样电路；所述的双向电能计量芯片采用的是集成了模拟数字转换、电压基准、功率计算功能的双向功率/电量计量芯片，型号为CS5460；所述单片机具有数据存储功能，型号为AT89C51；所述通讯模块包 括RS-485通讯接口；所述显示模块为液晶显示屏，型号为1062A；所述电源模块提供可靠而稳定的工作电压，型号为MAX756。
本实用新型所述一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置的工作原理为：
所述一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置的电压采样电路、电流采样电路分别采集电压、电流信号，并送至双向电能计量芯片；双向电能计量芯片经运算处理，得到功率和功率方向数据，并送至单片机；单片机经转换、分析处理，计算出正向电能和反向电能的累计值，存入单片机的存储器内，并输出至显示模块；电压、电流、双向功率、正向电能和反向电能数据通过通讯模块发送至电能管理中心，实现实时记录及远程抄表功能。具体的步骤包括：
(1)数据采集模块中的电压采集电路、电流采集电路分别采集分布式新能源发电系统并网处的电压、电流信号，并送至双向电能计量芯片CS5460。
(2)双向电能计量芯片CS5460将从数据采集模块获得的电压、电流信号经AD转换成数字信号，经过计算，得到分布式新能源发电系统并网处的功率和功率方向数据，并由I/O口输出至单片机AT89C51。
(3)单片机AT89C51将从双向电能计量芯片CS5460获得的电压、电流、功率及功率方向数据存入单片机的存储器内。经转换、分析处理，单片机AT89C51计算出正向电能和反向电能的累计值，存入单片机的存储器内，并输出至显示模块。
(4)单片机AT89C51将电压、电流、双向功率、正向电能和反向电能数据，通过通讯模块发送至电能管理中心，实现实时记录及远程抄表功能。
(5)液晶显示屏1062A显示分布式新能源发电系统的电压、电流、双向功率、正向电能和反向电能数据。
综上所述，基于上述结构的面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置能实现分布式新能源发电并网处电压、电流、双向功率和双向电能的精确计量，计量数据通过液晶显示屏实时显示输出，并经通讯模块发送至电能管理中心，实现实时记录及远程抄表功能。该装置成本低廉，可安装在分布式新能源发电系统并网处，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为所述一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置的结构框图；
图2为所述一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置的工作原理框图；
图3为所述一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置的数据采集电路原理图；
图4为所述一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置的电路接线图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1所示，本实施例提供的一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置，包括数据采集模块1、双向电能计量芯片2、单片机3、通讯模块4、显示模块5和电源模块6。所述数据采集模块1的输出端接入双向电能计量芯片2，所述双向电能计量芯片2的输出端接入单片机3，所述单片机3的输出端接入通讯模块4和显示模块5，电源模块6为上述各模块提供可靠而稳定的工作电源。本实施例所述的装置通过通讯模块4的RS-485通讯接口与电能管理中心连接。
图2为所述一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置的工作原理框图。本实用新型解决了分布式新能源发电系统的双向功率和双向电能的计量要求，不仅可以计量从电网输送至分布式新能源发电系统的正向电能，而且能计量从分布式新能源发电系统反馈回电网的反向电能，通过一个计量装置实现分布式新能源发电系统并网处电能双向流动的计量功能，通过通讯模块完成与电能管理中心的远程通信，实现实时记录及远程抄表功能。
如图3所示，所述的数据采集电路包括电流采样电路和电压采样电路，由电压互感器PT、电流互感器CT及电流、电压变换电路组成。分布式新能源发电系统在输电线路N和L处并网，数据采集电路将电流信号i、电压信号u变换为小电压信号，经IIN端口和VIN端口送至双向电能计量芯片CS5460的IIN和VIN端口。
如图4为所述一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置的电路接线图。图中单片机AT89C51的RST引脚接收来至复位电路的复位信号，上电后本装置自动复位开始工作。从双向电能计量 芯片CS5460的IIN和VIN端口读入电流、电压信号，经过AD转换和运算处理，得到功率和功率方向数据，并通过RESET、CS、SDI、SDO、SCLK、EDIR端口将电压、电流、功率及功率方向数据输送至单片机AT89C51。
单片机AT89C51将从双向电能计量芯片CS5460获得的电压、电流、功率及功率方向数据存入单片机AT89C51的存储器内，并根据功率方向信号，经运算处理实现正向电能和反向电能的计量。电压、电流、双向功率、正向电能和反向电能数据经单片机AT89C51的P0.0～P0.7端口输送至液晶显示器1062A显示。单片机AT89C51将电压、电流、双向功率、正向电能和反向电能数据通过通讯模块的RS-485接口输送至电能管理中心，实现实时记录及远程抄表功能。
Claims (7)
1.一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置，其特征在于：包括数据采集模块(1)、双向电能计量芯片(2)、单片机(3)、通讯模块(4)、显示模块(5)和电源模块(6)，所述数据采集模块(1)的输出端接入双向电能计量芯片(2)；所述双向电能计量芯片(2)的输出端接入单片机(3)；所述单片机(3)的输出端接入通讯模块(4)和显示模块(5)；电源模块(6)为上述各模块提供可靠而稳定的工作电源。
2.根据权利要求1所述的一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置，其特征在于：所述的数据采集模块(1)包括电压采样电路、电流采样电路。
3.根据权利要求1所述的一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置，其特征在于：所述的双向电能计量芯片(2)采用的是集成了模拟数字转换、电压基准、功率计算功能的双向功率/电量计量芯片，型号为CS5460。
4.根据权利要求1所述的一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置，其特征在于：所述单片机(3)采用的是具有数据存储功能的单片机，型号为AT89C51。
5.根据权利要求1所述的一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置，其特征在于：所述通讯模块(4)包括RS-485通讯接口。
6.根据权利要求1所述的一种面向分布式新能源发电系统的双 向电能计量装置，其特征在于：所述显示模块(5)为液晶显示屏，型号为1062A。
7.根据权利要求1所述的一种面向分布式新能源发电系统的双向电能计量装置，其特征在于：所述电源模块(6)提供可靠而稳定的工作电压，型号为MAX756。
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