一、成果简介：  

目前的计量装置基本只能抄录光伏发电上网发电量、有功功率、 无功功率等信息并上传到广东电网计量自动化系统，配网运行人员急需掌握的并网公共连接点处的电压波动、谐波、频率等电能质量数据尚未实现实时监测。

鉴于此，本项目研制出一种应用于可再生能源并网具有实时监控功能的电能质量监测装置。在线功能电能质量监测系统是一个以数据为基础，以用户为中心的实时系统。它提供实时的电能数据服务、定制化的用户界面，为用户提供实时的多视角丰富的应用。它由硬件系统和软件系统组成，硬件作为平台的支撑，软件作为系统的灵魂，共同为用户提供服务。如下图1：

图1拓扑图

智能监测仪表主要由A、B、C三路电压电流采样电路计量、主控芯片CPU、LCD显示示电路、脉冲输出管理、掉电检测电路、数据存储电路、电源管理电路、RS485通信模块电路等部分构成。系统以HT6015为控制核心CPU，配合RS485通信功能模块完成数据传输等功能。系统硬件原理框如下图2：

图2原理框图

工作原理：A、B、C三路计量模块通过串行总线通信的方式与CPU通信，把计量的数据传送给CPU。电源模块提供不同电平的电源给不同的模块使用。脉冲输出管理模块对需要输出的有功和无功脉冲进行输出管理，LCD显示模块显示用户需要的不同信息。掉电检测模块对监测仪表掉电进行检测和事件的管理， EEPROM是数据存储模块，对电量、事件等数据进行管理。

监测仪表功能主要由显示、计量、通信等部分组成。电压、电流信号经计量芯片RN8302组成的采样电路输入到主芯片HT6015，通过相应的数学计算分别求出功率因数、电流、频率、需量、电压、谐波、电能量等数据，通过RS485传输模块接口与外部通信，交互数据；同时记录事件信息和电量数据，并进行人机交互的互动等。

本装置可实现以下主要功能：

1、具有电量抄录功能，并可电流、电压、有功功率、 无功功率等信息上传到广东电网计量自动化系统；

2、实现电能质量监测装置的主要功能，并将监测数据通过综合数据网通道上实时传至电能质量监测主站或供电企业调度平台或手机APP；让配电网运维人员和调控中心可以随时掌握系统的光伏上网情况、电能质量运行情况；

3、测量分析公用电网供到用户端的交流电能质量功能，其测量分析：频率偏差、电压偏差、电压波动和闪变、三相电压允许不平衡度、电网谐波等严重影响配网供电质量和运行安全的关键数据；同时帮助用户解决电力设备调整及投运过程中出现的问题。

二、技术优势及性能指标：

1、技术优势

该装置能将监测数据通过综合数据网通道上实时传至电能质量监测主站或供电企业调度平台或手机APP；通过这些设备采集的数据，配电网运维人员和调控中心可以及时掌握系统的运行情况，确保配网运维安全和运维质量。具有以下技术优势：

（1）安全可靠、使用方便、精度高

符合国标A 级仪器要求。对谐波、三相不平衡度、闪变和波动均采用基准算法，无近似计算，采用高精度A/D（16 位），同时采样，采集速率12.8 kHz。

（2）软件功能强

采用DSP+ARM内核，处理速度快，软件功能丰富，使该系统适用于复杂的测试工作和数据处理工作，大大提高了测试效率和水平。

（3）测试参数多

系统频率、电网谐波、三相电压不平衡度、电压波动与闪变、电压偏差、电压基波有效值和真有效值、电流基波有效值和真有效值、基波有功功率、有功功率、基波视在功率、2-50次谐波、真功率因数等全部电能质量五大国标规定的参数。

（4）具有监测分析功能：

测量分析各种用电设备在不同运行状态下对公用电网电能质量的影响。负荷波动监视：定时记录和存储电压、电流、有功功率、无功功率、频率、相位等电力参数的变化趋势。电力设备调整及运行过程动态监视，帮助用户解决电力设备调整及投运过程中出现的问题。测试分析电力系统中断路器动作、变压器过热、电机烧毁、自动装置误动作等故障原因。

2、性能指标

该装置对电能质量监测的主要技术指标

（1） 频率：测量范围：45～55Hz，中心频率50Hz，测量条件：信号基波分量不小于80%F.S.测量误差: ≤0.02Hz

（2）输入电压量程：AC10～120V

（3）输入电流量程：5A

（4）基波电压和电流幅值：基波电压允许误差≤0.5%F.S.；基波电流允许误差≤1%F.S.

（5）基波电压和电流之间相位差的测量误差：≤0.5°

（6）谐波电压含有率测量误差：≤0.1%

（7）谐波电流含有率测量误差：≤0.2%

（8）三相电压不平衡度误差：≤0.2%

（9）电压偏差误差：≤0.2%

（10）电压变动误差：≤0.2%

（11）功率偏差：≤5%

（12）闪变误差：≤5%

三、所属领域：

综合能源系统方向：能源控制技术

综合能源服务方向：清洁能源服务技术、新兴用能服务技术

智慧能源方向：智能电网、信息通讯、人工智能

四、成熟度：

中试阶段

五、市场应用情况及经济效益分析：

（1）市场应用情况

本成果2019年已在三水局相关的光伏发电试点应用。

（2）经济效益分析

下面以三水区何家村某居民光伏并网点应用案例进行功能分析。

装置推送的告警显示，7月1日并网电压异常，单相峰值电压达到247.9V，而公变台区出线电压只有235V，容易引起穿越电流，并造成光伏逆变器停机保护，甚至导致附近低压用户电气烧坏。

随后告知用户安排人员进行检查，发现是由于逆变器侧接地松动，实测零地电压9.8V，随后光伏维护人员把配电箱的接地排进行接地处理，实现零地电压差接近0V，而实测输出电压则降低到230V左右，满足运行要求。

此外，除了可以在PC端查阅相关电量状态数据，还可以通过手机端进行查阅，十分方便，如下图所示查阅当天光伏并网的电流信息，可以明显看到9点至16点为主要发电上网时间，同时也可看到正反向最大电流为38A，没有越电流上限。

 图 2  手机查电流案例

通过以上分析，该装置在光伏并网监测方面的确发挥重要作用，减少维护成本，主要可实现以下主要功能：

1、具有电量抄录功能，并可电流、电压、有功功率、 无功功率等信息上传到广东电网计量自动化系统。

2、实现电能质量监测装置的主要功能，并将监测数据通过综合数据网通道上实时传至电能质量监测主站或供电企业调度平台或手机APP；让配电网运维人员和调控中心可以随时掌握系统的光伏上网情况、电能质量运行情况。

3、测量分析公用电网供到用户端的交流电能质量功能，其测量分析：频率偏差、电压偏差、电压波动和闪变、三相电压允许不平衡度、电网谐波等严重影响配网供电质量和运行安全的关键数据；同时帮助用户解决电力设备调整及投运过程中出现的问题。

（3）直接和间接效益

该装置能将监测数据通过综合数据网通道上实时传至电能质量监测主站或供电企业调度平台或手机APP；通过这些设备采集的数据，配电网运维人员和调控中心可以及时掌握系统的运行情况，确保配网运维安全和运维质量。