探究分布式能源接入电力系统的新型计量系统

探究分布式能源接入电力系统的新型计量系统

张磊

冀北电力有限公司承德供电公司营销部河北承德067000

摘要：本文主要针对分布式能源接入电力系统的新型计量系统展开分析，思考了分布式能源接入电力系统的新型计量系统如何构建，如何更好的应用在现实之中，提出了一些建议和对策，可供参考。

关键词：分布式能源；电力系统；计量系统

1分布式发电对电力系统主要影响

现在全世界供电系统是以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一供电系统。虽然全世界90%的电力负荷都由这种集中单一的大电网供电，但是当今社会对能源与电力供应的质量与安全可靠性要求越来越高，大电网由于自身的缺陷已经不能满足这种要求。由于大电网中任何一点的故障所产生的扰动都会对整个电网造成较大影响，严重时可能引起大面积停电甚至是全网崩溃，造成灾难性后果，这样的事故在国外时有发生；而且这种大电网又极易受到战争或恐怖势力的破坏，严重时将危害国家的安全，如科索沃战争和刚刚结束的海湾战争等；另外集中式大电网还不能跟踪电力负荷的变化，而为了短暂的峰荷建造发电厂其花费是巨大的，经济效益也非常低。根据西方国家的经验：大电网系统和分布式发电系统相结合是节省投资，降低能耗，提高系统安全性和灵活性的主要方法。

1.1DG对电力系统规划影响

运行中电网随机投入或者退出大量DG设备，将给整个电力系统负荷预测带来更多的不确定性，增加配电系统规划者在预测负荷增长情况上的难度。在实际工作中，配电网规划属于动态规划过程，配电网的很多动态属性都与具体维数有着非常紧密的联系。加之配电网其自身结构特性，网络中存在大量节点，如果在系统中额外增加较大数量的分布式发电机节点，势必会给设计最优网络布置方案增加巨大难度。所以，电力系统规划设计方一定要全面可靠的评估DG系统出现之后给整体造成的影响程度，根据负荷预测方法和优化理论，准确设计DG切入位置以及DG系统容量，进而保证DG系统接入配电网络之后，不会对其安全性和经济型造成过大影响。

1.2DG对系统潮流、电能质量的影响

DG接入配电系统之后会对其单向潮流结构造成一定的影响，甚至于改变以往结构形式，使得系统潮流大小及方向难以分析预测。DG在电力系统中的接入位置不同，也会产生不同效果，既有可能是馈线段潮流增加，同时也有可能使之减少。一旦馈线上DG的输出功率大于负荷需求时，就会导致馈线某段线路或者整个线路潮流完全逆向，进而使得原有电压调整设备无法正常工作。此外，DG系统的接入随机性较大，而且通常情况下是由很多可再生能源的存在，这些发电机每一次启停操作均会引起系统电压波动和闪变。

1.3DG对系统运行可靠安全性的影响

DG接入电力系统之后极有可能导致整个系统运行可靠性和安全性的下降，特别是典型放射状配电系统，DG的接入将直接改变原有电力系统结构，使得短路电流等关键参数均发生不同程度的变化。甚至于会促使原有网络设计的保护装置出现误动作情况，严重破坏了保护设备相互之间的协调运行，降低自动重合闸的保护性能。如要要进行DG并网运行时，一定要保证系统可靠接地，以防止单相接地短路时非故障相出现过电压，给工作人员的人身安全造成危害。在DG系统与主网分离之后，就会有孤岛的出现，而且很多情况下这种孤岛的出现是难以避免的。

2新型电网电量计量方法

针对新能源发电系统并网时对系统产生的电能质量的改变，所述新型电能计量系统是在传统电能计量结构上的改进，传统电能计量结构如图1(a)、(b)所示。

图1传统电能计量结构

传统的模拟电能计量系统或近来流行的数字电能计量系统对电能的计量形式大多都是针对基波电能或是全波电能，没有考虑分布式新能源接入后谐波对电能计量的影响。基于此，本文在传统的计量系统中增加谐波计量模块作为改进。

一方面在智能计量仪表中增加谐波计量模块，其用于精确测量非线性用户产生的谐波；另一方面与电力部门进行信息交互，对电网调度和电力市场提供指导。在传统的计量模式下考虑了新能源发电系统和遥测系统以及相应增加的谐波计量单元和计量数据库对计量得到的数据进行处理和分析，最后进行用电节能诊断。限于篇幅，本文主要介绍新能源计量遥测系统、电能检测装置以及谐波计量模块。

2.1新能源计量遥测系统

这种新型新能源计量遥测系统的关键就是远程自动化抄表系统，而远程自动抄表系统的主要部件是抄表集中器、抄表中继器、采集器和中央信息处理机四部分。

自动化抄表最为关键的就是其通道，一般采用电量远程传输通信信道。按照通信方法的不同，远程自动化抄表系统可以分为多种类型。其中按通信介质分为有线的远程抄表和无线的远程抄表。按通信手段分为载波式远程抄表和总线式远程抄表。常用的三种简单抄表方法如下。

2.1.1有线远程自动化抄表

该系统的构成有两大部分：一部分是数据传输读取终端和微型计算机，连通它们的是RS232接口；另一部分是用户端，主要通过单片机模块进行控制。

2.1.2无线远程自动化抄表

无线远程自动化抄表系统一般通过无线信号来实现远距离传送数据。

2.1.3电能采集与传输方式

这种抄表方法是利用集中式脉冲系统方式和分布式直接传输方式。依据新能源发电系统的特性，适用于中小电力用户，在每个数据模块都连接有通信接口，而且可以相互传输数据和指令，最终用主数控平台进行总的控制。

2.2电能计量检验装置

2.2.1虚负荷法和实负荷法

根据检验装置使用电源的不同，检验方法分为虚负荷法和实负荷法。实验室常用的检验装置为虚负荷法装置，实负荷法装置主要用于交流电能表的现场检验。采用实负荷法的检验装置中，电能表和功率表所测量的电能和功率，与负荷实际消耗或电源的实际供给的电能和功率是一致的，流过仪表电流回路的电流是由加于对应电压回路上的电压在负荷上所产生的电流。

2.2.2数字程控型检验装置的组成和原理

数字程控型电能表检验装置主要由主控单片机、程控电源、标准电能表、误差计算器等几部分组成。此外，装置还有带显示器的键盘、打印机，并可和PC机通信。

数字程控电源由信号产生、功率放大、输出控制三大部分组成。信号电路用来产生多相正弦谐波信号，并完成对信号的频率相位和幅度的调节；输出控制电路完成对输出的启停、切换、保护等。通过新型计量方法可以逐步解决系统间接口编码不统一而导致的编码对照无法维护的问题，通过统一图模一体化接口可以解决网络拓扑统一数据源问题，进而解决线损模型、停复电管理诸多难题。

3结语

综上所述，针对分布式能源接入电力系统的新型计量系统，我们要明确系统的应用问题，确保系统可以得到有效应用。本文总结了分布式能源接入电力系统的新型计量系统的一些关键问题，并提出了系统的重点环节，可供今后借鉴。

参考文献：

[1]张侥，晁勤，李育强.分布式发电接入电网继电保护研究[J].电力自动化仪表，2016（5）：10-12，15.

[2]易桂平，胡仁杰.分布式电源接入电网的电能质量问题研究综述[J].电网与清洁能源，2015（1）：38-46.