分布式电源接入用户双向计量、监控与能效管理方法研究

叶剑新

摘要：随着现阶段经济的不断发展，对于新能源来说需要实现有效可持续化的发展和应用。针对于现阶段的电力能源来说，可以实现大量的分布式新能源电源接入到电网内部。因此双向计量和监控的一体化设备出现在了人们的生活当中，对于传统的电能表存在的缺点进行了弥补，实现了对总体任务的优化，对于电能可以实现有效的管理。

关键词：分布式电源;双向计量;监控;能效管理

引言

对于化石能源等传统的能源来说，具备不可再生性，日渐枯竭的能源促使人们需要对新能源进行寻找代替。在此种背景下，大量的可再生新能源的开发和应用被得到了广泛的重视。区别于传统的能源，在太阳能生物能、风能、小水电资源等可再生资源的存在方式都属于分布式。在大力推行新能源的同时，需要对新能源的发电进行最大限度的倡导。现阶段城镇化的不断建设，电力客户自身的用电需求量得到了不断的增加和提升。

一、分布式电源

分布式发电，即为Distributed Generation，DG，其中包含多個技术，比如燃料电池、微型燃气轮机、风力发电技术、太阳能光伏发电技术等。此种技术主要依靠于可再生新能源为主要燃料的小型发电设备，小型设备需要实现负荷附近的就近分布。分布式电源在投资方面相对脚小，且占地较小，具有良好的节能环保性能。区别于传统的集中能源，在实际的应用当中存在一定的弊端。对于人们现阶段来说，电能的质量被定义为“导致用户电力设备不能正常工作的电压、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质量问题”。对于稳态电能和暂态电能来说，包含了多个方面的质量问题，静态电能质量问题当中，会出现谐波、频率偏差、电压波动与闪变等现象;暂态电能质量当中会出现电压凹陷、电压凸起、暂态震荡等。对于分布式的电源接入电网，其本身的输出功能在随机性和波动性方面的特点，会造成一系列的问题，比如变压波形畸变、电压波动与闪变、三项不平衡、谐波等。

二、分布式电能以及微电网双向计量需求

对于分布式的发电方式来说，可以实现用户和电网之间的互动操作，对于处于用电高峰期的可再生分布式电源来说，发电期间其用户的符合减少的情况下，分布式发电的用户侧微电网就会出现向电网售电的状态。

在家庭微电网的应用分析方面，基于高级计量架构进行分析，可以包含测数据管理系统 （ MDMS）、双向通信网络、智能电表和用户户内网络。对于其计量和智能监控的设备主要是借助于双向计量和监控一体化设备来进行承担，在设备方面包含了主站、智能设备、分布式电源、智能负载，可以实现上级主站或者微电网来进行电价和调度信息的获取;同时，还可以借助于RS-485、信息网络等方式实现对分布式电源以及用电设备的有效监控。

三、分布式电源接入用户双向计量、监控与能效管理方法研究

首先，在硬件方案方面，双向计量和监控一体化的设备需要实现对电网质量的检测、双向计量电能的费用、计量分布式电源的发电补贴以及用电能效的体现等功能，需要借助于MCU+ 计量芯片方案来进行实现，其中包含了双向计量、CAN总线、信息网络及RS-485模块。在双向计量模块当中，需要实现多个方面的功能，在本文当中，进行综合考虑之后决定借助于ADE7878/7593 计量芯片。在通信功能的模块当中，需要对不同的通信接口需求进行实现和满足，对于设备需要进行多个模块技术的集成，比如信息网络、电力线载波、RS-485、CAN、红外借口等。在后期可以和其他能效管理设备通信进行接入，远程的抄表功能可以借助于红外通信来完成，信息网络主要适用于和其他分布式单元的通讯来进行更多讯息的获取。

其次，在软件的设计方面，需要实现多个功能，其中包含了电能质量监测、双向独立计量电能电费、计量补贴、双向通信等功能。对于整体系统来说，需要具有较高的实时性，任务较繁重，在操作系统方面可以利用轻量级的系统进行设计，比如FreeRTOS。在操作系统的支持下，对于设备软件的流程设计需要基于不影响功能的前提条件下进行任务的分解和研究。在总体任务设计方面，双向计量和监控一体化的设备任务涉及到了多个内容，比如电网电能质量检测、数据存储、双向电能计量以及人机交互等。在实际的应用过程当中，需要保证电网质量的检测准确性，将其电网参数的采集处理任务设计为最高级部分。对于双向计量任务来说，也需要进行优先级的设置。对于不同时段下的不同场合通信任务来说需要根据实际的情况进行级别的设置。数据存储的时间要求相对较短，可以设置为较低优先级。在电能双向计量任务来说，可以借助于周期电能累计的模式来实现。对于电能计量模式来说需要进行计量芯片的配置。本文当中利用LINECYC寄存器来进行对整体的周期积分数据进行处理，对主控芯片进行中断请求的发送。主控芯片在接收到请求指令之后可以进行寄存器价值和状态的读取，以此来判断正反向。针对于电能质量的检测任务，分布式的电源产生电能具有稳定性较差、电压波动和闪变、谐波等现象问题。双向计量与监控一体化设备对于谐波可以发挥一定的作用。针对于谐波进行计量的过程当中需要进行定时电压和瞬时电流值的采集确定。与此同时，还需要对数据存储任务进行完成，可以实现对基础数据的存储和读取操作，对于设备的运行状态来做出有效的监控和勘察，记录设备的运行状态，实现对状态信息的能效管理。除此之外，还可以对分布式的电源进行监控，将其反馈给上级电网内部。

结束语：综上所述，针对于分布式发电来说，基于自身的优势特点，其发电和使用的用户也会越来越多。现阶段的分布式电源接入方面还存在着一定的问题，集中体现在了电能准确计量和计量模式方面。与此同时，还要对分布式电源的双向计量标准进行规范，以此来实现对智能电表的合理化设计，最大限度的满足电网和用户之间的双向电能互动。

参考文献：

[1]檀亚凤.分布式电源的双向电能计量初探[J].广西电业，2018（05）：50-53+58.

[2]马林.分布式电源接入用户及用户测微电网双向电能计量问题[J].居舍，2017（30）：118-119.